课程文献中心 更多>>

关键词： 光伏并网发电系统   逆变并网   孤岛检测   电路设计   仿真模型  

摘要： 目前，作为新能源发电领域重要研究方向之一的光伏并网发电技术，受到世界各国的广泛关注。随着光伏发电技术的日益成熟，光伏组件成本的降低，我国已将光伏发电列入“十二五”规划的重点发展对象。\n 本文以单相并网型光伏发电系统为研究对象，主要研究内容包括光伏电池的模型及其最大功率跟踪、双极式结构的逆变并网控制方法、反孤岛效应策略等，并基于理论指导利用Matlab7.1仿真工具对整个系统理论算法进行验证。\n 首先，建立了光伏电池的仿真模型，模拟了光伏电池随光照强度和温度变化的电气特性，同时利用Boost电路下定电压变步长的电导增量法实现了对光伏系统进行快速准确的最大功率跟踪控制。\n 其次，通过对后级逆变器部分直流电压和并网电流的双闭环控制，实现了单位功率并网。\n 然后，基于太阳能电池模块，经Boost电路进行MPPT控制和DC/AC逆变并网，通过双极系统的协调控制策略，对整个系统进行建模和仿真分析，仿真结果验证了系统方案的正确性。采用频率干扰法检测孤岛，此方法不仅能快速检测并防止孤岛效应产生，还具有优良的稳态和动态性能。\n 最后，以3kW单相光伏并网系统为例，详细的介绍了系统各个硬件组成部分中元器件选择原则，最后给出了具体的电压、电流采样电路。

关键词： 功能电激励   运动功能重建   肌电控制   微电子肌电桥   肢残病人   信号处理系统  

摘要： 肢残是我国重大残障疾病之一。在肢残病人当中，有相当高的比例是因脊髓损伤导致的截瘫患者和脑卒中导致的偏瘫患者。这两类患者都有着运动功能障碍，其治疗都涉及到中枢神经系统的修复，主要有生物学和非生物学方法。由于生物学方法目前还处于实验研究阶段，非生物学方法是治疗这两种疾病的主要方式，其中基于功能电激励的方法得到了广泛的应用。\n 本文中利用“微电子肌电桥”装置来实现肢体运动功能的重建，其原理是利用健康人肢体或肢残人健侧肢体运动时的体表肌电信号(sEMG)实时控制患侧肢体进行动作，这一装置主要由信号采集装置、信号处理装置和激励部分组成。其中信号处理装置是本文所设计的内容。针对前期设计的基于MSP430的信号处理系统路数少、速度慢的缺点，本系统采用了基于DSP的实施方案。\n 本文首先介绍利用五通道生理信号无线采集仪和16通道肌电采集仪采集体表肌电信号的方法，并针对采集的信号进行预处理和编码算法的选择与Matlab仿真。然后介绍基于DSP的八路肌电信号处理系统的硬件设计，该系统以TI公司的低功耗定点DSP芯片TMS320VC5509A为核心，外扩复位、晶振、电源和测试等电路，并利用EMIF外扩1MB Flash用以程序和数据的存储。VC5509A上的两个McBSP分别用来与八路A/D转换的TLV1548芯片和八路D/A转换的TLV5629芯片相连以实现数据的传输。\n DSP程序的设计主要包括驱动程序和信号处理算法的程序设计，驱动程序为DSP系统提供了一个完整的信号通路，其主要包括基于McBSP接口的A/D和D/A的驱动，信号处理程序主要完成对信号的编码，本系统中的数据结构采用了乒乓缓存的原理。\n 在DSP系统的硬件和软件设计完成之后，进行了系统的联合调试，首先对A/D程序进行了测试，而后对肌电信号的编码进行了测试。在系统联调成功之后，再结合前级的肌电信号采集装置和后级的激励装置，进行了健康人带动健康人屈伸肘和屈伸腕运动功能重建的验证实验，实验结果验证了八路DSP系统在肢体运动功能重建上的可行性。

关键词： 开关磁阻电机   调速控制系统   数学模型   软件设计   硬件设计  

摘要： 本文主要利用德州仪器公司的TMS320F2812所开发的一款具有高速运算能力，可实现数字PID增量调节、在线最优开通关断角计算等复杂控制算法的开关磁阻电机调速控制系统。\n 首先，对开关磁阻电机的发展概述、国内外研究现状、自身的特点以及应用场合作了简略的介绍，在上述基础上引出本课题所要完成的主要任务。鉴于上文对于开关磁阻电机粗略了解，下文中分别对开关磁阻电动机的内部组成、工作原理、驱动系统的基本结构以及线性化数学模型作了更深层次论述。同时，还对与调速性能有紧密联系的主功率变换电路拓扑结构、控制方式、调速特性、最优开关角的推导等内容也作了详细的描述。\n 然后，在后面的两个章节中对开关磁阻电机的硬件系统的设计和软件编程算法实现做了细致的叙述。硬件系统设计部分主要介绍了硬件系统总体概述、主功率变换电路、IPM智能功率模块、保护电路、检测电路、人机接口电路、辅助电源电路和通信电路等方面的内容。软件设计部分主要是运用CCS3.3对最优开关角迭代算法、数字PID增量算法、电流斩波、电压斩波等控制算法进行编程实现，并且简单介绍了初始化、键盘扫描、数码管显示等辅助子程序。\n 最后，基本实验测量与分析部分使用0.5KW开关磁阻电机作为测量对象，对其在不同外部电压、电流和定子绕组处于不同位置角度下电感数值大小，位置传感器输出的脉冲波形，电流斩波控制触发波形，电压PWM控制波形进行测量，确定电机基本的参数数据。利用对上述测量数据参数，最终获得高速运行状态下SR电机在线最优开通角和关断角。

关键词： 智能电网   用电信息采集系统   以太网无源光网络   硬件设计  

摘要： 智能电网已经成为当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势，而作为智能电网建设不可或缺的电信息采集系统，势必将同步快速增长。用电信息采集系统建设是国家电网公司推进“两个转变”、实施“三集五大”的必然选择，是坚强智能电网建设的重要内容，是支撑阶梯电价政策执行的基础条件。电力光纤到户(PFTTH)建设工程是国家电网公司智能电网的重要组成部分，配合无源光网络(PON)技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。本课题结合居民用电信息采集系统的需求及EPON技术的优点，设计了新的信息采集流程，详细介绍了一种具有实时信息采集功能的电力ONU的设计实现方法，提出并实现了实抄与预抄相结合的软件方案。\n (1)采用EPON技术，改进了用电信息采集系统的远程接入网，并设计了一套新的通信流程。新的通信流程采用三级通信链路，两种通信协议来提高系统的可靠性与稳定性。\n (2)设计并实现了新型的电力ONU通信终端，终端采用Cortina公司的EPON专用芯片，向下预留UART口与智能电表连接;详细介绍了各个模块的功能与硬件设计细节。\n (3)提出并实现了一种多线程实时采集方案，采用实抄与预抄相结合的方法来提高系统的实时响应速度，给出了各个线程模块的详细设计流程及线程之间的逻辑关系及通信流程。该软件运行在嵌入式实时操作系统eCos之上，文章同时给出了详细的系统移植流程。最后采用专业的测试环境与采集软件对终端的各个功能进行测试，给出了相关的测试结果与分析。\n 最后总结分析了本课题研究存在的问题与不足及相应的解决方案，并就本课题以后的研究方向给出了自己的意见与看法。

关键词： 可见光通信   白色LED光源   数字基带   信道特性   硬件设计  

摘要： 随着人们对信息传输需求的增加和无线通信技术的发展，频谱资源变得越来越稀缺，因此在频率资源非常宽的光谱上进行无线通信已经渐渐成为研究的热点。本文主要研究无线光通信中利用白色LED作为光源的可见光通信关键技术，并进行试验系统开发和测试。\n 本文首先介绍了设计的可见光通信系统硬件电路，分为模拟前端和数字基带两部分。模拟前端部分主要设计发射端的大功率LED的驱动电路和接收端的宽带光电检测放大电路，数字基带部分主要设计了包含FPGA、ADC、DAC和以太网口等模块的基带处理板。论文然后在设计的硬件基础上对可见光通信中的信道特性进行了测试和分析，包括可见光通信信道的频域带宽特性和时域脉冲特性，得出了基本的信道模型。论文之后分析了可见光通信的物理层基带部分算法，包括帧检测、精同步和均衡判决三个主要模块。在此基础上，基于FPGA，实现了可见光通信试验系统。论文最后给出了所实现的可见光通信试验系统的硬件测试结果。

关键词： 宽带中频板卡   硬件设计   宽带数字中频   软件无线电   芯片选型  

摘要： 宽带数字中频是基于软件无线电的基本思想，其简单定义为能够通过软件编程对通信信息进行更改和控制，覆盖较多的频段。和传统一般的系统相比，主要是减少了模拟处理方式、将大多功能都集中在数字领域处理。本课题针对移动终端管控系统的应用及软件无线电中频系统中存在单一制式和带宽较窄的问题，给出了一种高速FPGA+A/D/A设计方案，其中重点对宽带数字中频技术中的多频段多模硬件部分进行了研究。研究的内容主要包括:\n (1)需求和方案设计，方案设计中比较了各种无线通信收发系统的技术差异、给出各个方案的性能特点，确定了系统的方案。\n (2)根据具体的技术指标和功能需求对系统硬件架构设计进行了分析，由此对主要芯片选型给出了详细说明并重点讲解了芯片的性能特性。\n (3)硬件原理图和PCB设计，原理图设计中包括各个子模块的详细设计，并对原理图进行了简单说明。PCB设计内容包含高速PCB理论分析、PCB布局布线准则和电源地层的注意事项，同时给出系统实物图。\n (4)硬件调试，包括射频模块、中频模块和接口模块。把三个硬件模块按照信号收发流程划为子功能模块进行调试，对获得的结果进行分析。并给出了硬件设计和调试过程中遇到的问题同时给出了解决办法。\n 本硬件系统的主要优点是:采用双通道高性能FPGA+A/D/A硬件架构，满足多频段多模，将中频部分数据量较多的算法和基带一些预处理算法放在FPGA中运算，后续采用千兆网卡、PCI-E和GPIO的连接方式将数据交付给PC或者DSP基带处理板处理。通过自主设计的宽带中频和射频板为软件无线电系统提供了可靠的硬件保障。

关键词： 多轴控制卡   TMS320F2812软件   步进电机   加速曲线算法   轨迹规划   硬件设计  

摘要： 工业控制在机电一体化,电力电子方面有十分重要的作用。目前,在多轴数控机床,焊接机器人、以及复杂大规模装备、生产线上面都需要运用到多轴控制卡。在这些复杂的运动系统中,多轴控制卡需要完成电机的PID整定,控制不同种类的电机正常的停转,拥有良好的扩展接口,来满足不同工况需求。多轴控制卡提供可编程的界面,可以让客户实现不同的动作流程。本文提出一种控制步进电机的多轴控制卡,从以下三个方面介绍这种基于DSP的步进电机多轴控制卡。\n 概括了运动控制卡系统的整体组成结构,运动控制卡分为电机控制模块,PC模块,通讯模块,微处理模块,存储模块。阐述了步进电机的原理,并在针对多个步进电机同时运行的控制方法方面,对其可行性进行探讨。步进电机加速曲线实现方面,本文从程序计数和脉冲计数这两个方面进行了探讨。\n 面对复杂工况,步进电机在启停过程中需要有良好的加减速曲线特征。面对复杂曲面、曲线以及复杂轨迹时,步进电机需要良好的轨迹算法。本文研究了电机的梯形加速曲线算法,电机的七段S型加速曲线算法,实现电机空间轨迹的圆弧插补、以及空间三次Bezier曲线插补。\n 在硬件方面实现这种基于TMS320F2812的控制卡。首先介绍了TMS320F2812的软件、硬件资源,然后总体探讨控制方案,以及整体的硬件抗干扰设计。之后分别讨论了电源模块设计、电压转换模块设计、控制卡JTAG模块的设计、以及硬件实现模拟量的输入输出,串口、CAN的通信模块设计等。分析实现空间三次Bezier曲线插补的案例。

关键词： AVS   视频编码   整像素运动估计   硬件设计  

摘要： 提出了一种适用于AVS的高性能整像素运动估计的硬件设计。该设计采用了二维内置SAD加法树计算阵列结构,通过合理的安排片上存储,极大地降低了I/O带宽;运用了加1电路选择进位加法器,进一步缩小了结构面积,提高了处理速度。实验表明,使用SMIC 0.18μm CMOS工艺库在250 MHz频率下综合,所提出的结构只需102 K门,满足对AVS高清视频实时处理的要求。

关键词： WIFI技术   无线图像传输系统   嵌入式开发   硬件设计  

摘要： 网络化是信息技术发展的基本方向，在最近十年里WIFI技术取得了极大的成功，为人们提供了方便和快速的网络接入，其传输速率也可与有线的以太网相比拟。嵌入式技术的发展使得计算机和网络能被嵌入到我们生活中的任何地方，ARM的小型化和低成本给我们带来了方便。与此同时，图像获取技术和人们对图像数据的需求也产生了巨大的增长，随着人们获取图像的手段越来越先进和图像的数据量越来越大，图像的传输问题成了一个亟待解决的瓶颈。\n 本课题背景就是AOTF光谱成像仪的图像传输问题。我们把嵌入式和无线网络结合起来，完成了图像传输的任务。首先大致上讨论了802.11技术和嵌入式开发的基础知识，然后介绍了具体的硬件设计，我们选用的是一款带ARM核的FPGA作为处理器芯片，无线模块使用Marvell公司的88W8686，并在此基础上完成硬件的设计。软件部分先介绍了嵌入式TCP/IP协议栈LWIP，然后详细描述了其网络接口和驱动移植过程。最后利用LWIP的API构建了一个小型的服务器，它能响应相应客户端的数据请求，并能以无线的方式通过ad hoc网络将图像发送到客户端。\n 最后的测试结果表明我们设计的系统能完成图像数据的无线传输，具有一定的实用价值。

关键词： 移动通信   通信基站   网络架构   电路设计  

摘要： 随着新一代移动通信技术的迅速发展，直放站作为大功率基站的延伸和补充起到了关键的作用。数字光线直放站的出现，很好的解决了基站信号覆盖不完整、建设困难和高投入等缺点，非常适合GSM无线信号中远距离传输的需要。本文采用新一代低功耗FPGA数字信号处理解决方案，设计了一种GSM数字光线直放站，成功实现了模拟信号和数字信号相互之间的高效率转化。利用FPGA实现了数据高速处理和滤波功能，该数字光纤直放站系统的近端机和远端机之间通过光纤进行远距离传输，多模光纤可以达到500米传输距离，而单模光纤可以达到10公里甚至80公里传输距离。我们可以通过选择光纤和光纤收发模块来进行传输距离的控制，这是传统的基站所无法做到的。对于在山区，高速公路的全程网络拓展和高铁与地铁等复杂地形地域进行光纤的拉远通信，数字光纤直放站是一种极具竞争力的优选方案。\n 本文首先对数字光纤直放站系统原理和特点进行了简单介绍，之后详细介绍了数字光纤直放站的主要技术参数及其在当代无线通信技术中的重要作用，关键技术发展现状与趋势。在此基础上，本文基于软件无线电技术和FPGA设计了两种数字光纤直放站系统，即数字信号处理板和射频板分离的直放站系统和数字信号处理和射频收发电路一体化的直放站系统，分别完成了系统的原理图设计、板级设计和系统调试。对用于数字光纤直放站变频电路的压控振荡器电路进行了深入的研究，提出了一种低功耗VCO电路，具有设计简单等优势和应用价值。详细论述了自动增益控制系统(AGC)的硬件设计与实现，提出了环路设计与电路优化等方法，具有低功耗控制稳定等特点。最后对分离式和一体式两种数字光纤直放站的实验调试结果进行了演示，所设计的系统即将在传统直放站的盲点补充中广泛应用。