漏电是井下供电系统的主要故障形式,约占其总故障的70%左右,它不但导致人身触电事故,还会形成单相接地,进而发展成为相间短路,由此引发的电弧会造成瓦斯和煤尘爆炸。漏电保护器主要用来防止漏电火灾造成的经济损失和人身伤亡,因此得到广泛应用。 选择性漏电保护是指当电网发生漏电故障时,能够有选择地发出故障信号或切断故障支路电源,而非故障部分继续工作。从而减小故障停电范围,便于寻找漏电故障,缩短漏电停电时间,提高了供电的可靠性。 目前的矿井电网的选择性漏电保护系统主要采用零序电流大小及零序电流方向保护原理,这种原理在某一线路远远长于其他线路(即其分布电容与系统总的分布电容相差不大时)的情况下较难满足选择性的要求,保护装置可能发生拒动现象,不能很好的完成保护的目的。 本文在对井下电网漏电故障理论分析和仿真验证的基础上,提出了以dsPIC30F4012为核心,基于附加直流电源检测和零序功率方向的选择性漏电保护方案,介绍了基于这种选择性漏电保护方案的电网选择性漏电保护装置。该装置在总馈电开关处的漏电保护装置使用附加直流电源原理,在分支馈电开关处的漏电保护装置使用零序功率方向式保护原理,并且采用速度更快的PROFIBUS协议现场总线及光纤传输技术,使该选择性漏电保护装置的动作性能和抗干扰能力得到很大提升。
上传时间: 2013-06-13
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集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而形成的ZigBee技术是一种全新的信息获取和处理技术,能够协作实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对信息进行处理,传送到需要的用户。ZigBee技术作为一个全新的领域,对国内外的研究者提出了大量的挑战性课题。时钟同步是所有分布式系统的重要组成部分,也是ZigBee技术的一项重要支撑技术,大多数ZigBee技术应用比如环境监测系统,导航系统等都需要所搜集的传感数据具有准确时间信息,否则采集的信息就是不完整的。 本论文介绍了国内外在ZigBee技术的发展与现状,对IEEE802.15.4/ZigBee的协议栈做了分析,对现存的几种主要的时钟同步算法做了研究。本太阳能航标灯同步闪课题中,为了便于太阳能给航标灯供电,需要通过休眠机制来降低功耗;为了保证ZigBee网络中各设备协同工作,时钟同步显得更为重要,它为本系统中的每个航标灯提供正确的时钟信息,不但提高系统的传输质量和效率,而且让航标灯的同步闪光,在航道中起到很好的助航作用。接着,给出了系统的具体实现过程,包括各硬件模块的设计原理、电路原理图及主要模块的详细实现过程。最后,指出本文的不足及需要改进的地方。其中本文重点包括以下三个方面: 1.针对网络拓扑结构、协议体系结构以及干扰抑制技术进行深入分析,并与其它无线通信技术进行比较及对其相互干扰进行研究。 2.对ZigBee节点时钟同步算法工作原理做了详细的研究,总结了这些算法的优缺点,并在对比现有的几种时钟同步算法的基础上对泛洪时间同步协议多跳时钟同步算法的改进。 3.设计了太阳能航标灯同步闪光系统,给出了硬件原理图及软件流程,并且在制PCB板中电磁兼容问题的解决进行了详细描述。 结果表明,该系统稳定、可靠、高效,具有很高的实用价值。
上传时间: 2013-04-24
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随着电力电子技术的发展,高压换流设备在工业应用中日益广泛。其核心元件晶闸管(SCR)的电压与电流越来越高(已达到10KV/10KA以上),应用场合要求也越来越高。在国际上,晶闸管的光控技术发展日益成熟。根据对国内晶闸管技术发展前景和需求的展望,本文采用自供电驱动技术与光控技术相结合,研发光控自供电晶闸管驱动控制板,然后与晶闸管本体相结合即形成光控晶闸管工程化实现模型,其可作为光控晶闸管的替代技术。 在工程应用中,光控晶闸管的典型应用场合为四象限高压变频器和国家大型直流输变电系统等。随着国家节能工程的实施,高压变频器的应用范围越来越广泛,已成为工业节能中的重要环节。高压直流换流系统难度大,技术复杂,要求高,本论文研究的光控晶闸管替代技术只作为其储备技术之一。本论文以电流源型高压变频器作为该光控晶闸管替代技术的应用背景重点阐述。 电流源型高压变频器为了提高单机容量,通常是数个SCR串联使用。随着系统容量越来越大,装置对高压开关器件的要求也越来越高。如果一组串联SCR中某一个SCR该导通时没有导通,那么加在该组SCR上的电压都将加到该SCR上形成过电压,造成该器件的击穿损坏,甚至于一组串联SCR都被烧坏。为了克服上述问题,保证高压变频器中串联晶闸管能够安全可靠的工作,提高系统可靠性,有必要为晶闸管配备后备驱动系统。本文提出了给SCR驱动电路增设自供电驱动系统——SPDS (Self—Powered Drive System)的解决办法。SPDS基本功能是通过高位取能电路利用RC缓冲电路中的能量为监测电路和后备触发电路提供正常工作所需要的能量。它的优点是由于缓冲电路与晶闸管同电位,自供电驱动系统要求的电压隔离水平可以从几千伏降低到几百伏,节省了高压隔离变压器,节省了成本和体积,提高了系统可靠性。国外对相关内容已经有了深入研究,并将其应用在高压变频器产品中。在国内,目前还没有查到相关文献。本文为基于晶闸管的电流源型高压变频器设计了一种高压晶闸管自供电驱动系统,填补了国内空白,为自供电驱动系统的推广应用和其他高压开关器件自供电驱动系统的研制提供了参考。 本文详细介绍了串联高压晶闸管驱动系统的要求和RC缓冲电路的工作特 点,进而提出了SPDS的工作原理和具体实现方式,阐述了SPDS各部分组成及其功能。SPDS的核心技术是取能回路和触发方式的设计。本文在比较各种高压取能方式和触发方式优缺点的基础上,选择采用RC缓冲取能方式和光纤触发方式。 论文基于Multisim10仿真软件,结合高压晶闸管自供电驱动系统取能电路的原理,对高压晶闸管自供电驱动系统的核心部分——SPDS取能电路进行了仿真。通过搭建带SPDS取能电路的单相晶闸管仿真电路和电流源型高压变频器前侧变流电路的仿真模型,详细讨论了影响RC取能回路正常工作的各种因素。同时,通过设定仿真电路的参数,分析了其工作状况。根据得到的仿真波形图,证明了高压晶闸管自供电驱动系统可以达到有效触发晶闸管导通的设计目标,具有可行性。 为考察SPDS的实际工作性能,本文搭建了简易的SPDS低压硬件实验平台,为其高压条件下的工程化应用打好了基础。 在论文的最后,对高压晶闸管自供电驱动系统的发展方向进行了展望。 关键词:高压变频器;晶闸管驱动;自供电系统;高压换流;光控晶闸管
上传时间: 2013-05-26
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本文分析了永磁同步直线电动机的运行机理与运行特性,并通过坐标变换,分别得出了电机在a—b—c,α—β、d—q坐标系下的数学模型。针对永磁同步直线电机模型的非线性与耦合特性,采用了次级磁场定向的矢量控制,并使id=0,不但解决了上述问题,还实现了最大推力电流比控制。为了获得平稳的推力,采用了SVPWM控制,并对它算法实现进行了研究。 针对速度环采用传统PID控制难以满足高性能矢量控制系统,通过对传统PID控制和模糊控制理论的研究,将两者相结合,设计出能够在线自整定的模糊PID控制器。将该控制器代替传统的PID控制器应用于速度环,以提高系统的动静态性能。 在以上分析的基础上,设计了永磁同步直线电机矢量控制系统的软、硬件。其中电流检测采用了新颖的电流传感器芯片IR2175,以解决温漂问题;速度检测采用了增量式光栅尺,设计了与DSP的接口电路,通过M/T法实现对电机的测速。最后在Matlab/Simlink下建立了电机及其矢量控制系统的仿真模型,并对分别采用传统PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系统进行仿真,结果表明采用模糊PID控制具有更好的动态响应性能,能有效的抑制暂态和稳态下的推力脉动,对于负载扰动具有较强的鲁棒性。
上传时间: 2013-07-04
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高精度惯性加速度计能够实现实时位移检测,在当今民用和军用系统如汽车电子、工业控制、消费电子、卫星火箭和导弹等中间具有广泛的需求。在高精度惯性加速度计中,特别需要稳定的低噪声高灵敏度接口电路。事实上,随着传感器性能的不断提高,接口电路将成为限制整个系统的主要因素。 本论文在分析差动电容式传感器工作原理的基础上,设计了针对电容式加速度计的全差分开环低噪声接口电路。前端电路检测传感器电容的变化,通过积分放大,产生正比于电容波动的电压信号。 本论文采用开关电容电路结构,使得对寄生不敏感,信号灵敏度高,容易与传感器单片集成。为了得到微重力加速度性能,设计电容式位移传感接口电路时,重点研究了噪声问题和系统建模问题。仔细分析了开环传感器中的不同噪声源,并对其中的一些进行了仿真验证。建立了接口电路寄生电容和寄生电阻模型。 为了更好的提高分辨率,降低噪声的影响如放大器失调、1/f噪声、电荷注入、时钟馈通和KT/C噪声,本论文采用了相关双采样技术(CDS)。为了限制接口电路噪声特别是热噪声,着重设计考虑了前置低噪声放大器的设计及优化。由于时钟一直导通,特别设计了低功耗弛豫振荡器,振荡频率为1.5M。为了减小传感器充电基准电压噪声,采用两级核心基准结构设计了高精度基准,电源抑制比高达90dB。 TSMC 0.18μm工艺中的3.3V电压和模型,本论文进行了spectre仿真。 关键词:MEMS;电容式加速度计;接口电路;低噪声放大器;开环检测
上传时间: 2013-05-23
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温室是设施农业的重要组成部分,国内外温室种植业的实践经验表明,提高温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。随着传感技术,计算机技术及通讯技术的迅猛发展,现代化温室信息自动采集及智能控制系统的开发已越来越引起人们的重视,并成为一个具有重要意义的研究方向。因此设计了基于PIC单片机的温室自动控制系统,使其对温室环境进行控制,为植物创造适宜的生长条件,从而使农作物获得高产,提高农业生产的经济效益。 文中论述了国内外温室环境控制技术的发展及现状,分析了温室的内部机理,给出了所采用的温室小气候温湿度模型;通过对温室环境历史数据的分析,得出了温室温度控制系统的近似数学模型。 系统采用模糊控制算法实现对温湿度的控制。详细研究了模糊控制的机理,建立了针对几种执行机构的模糊控制规则表;在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法,此方法确定的控制规则工程意义明确,易于调整。并以温度控制系统为对象,使用MATLAB对模糊算法进行仿真;仿真结果表明,这种算法具有超调量小、稳定性强、适应性好等特点,能够达到预期的控制效果,是一种较为理想的智能控制方案。 温室自动控制系统的硬件部分由上位机和下位机及其外围电路组成。上位机采用PC机,通过与下位机间的通信实现对温室的统一管理;下位机及其外围电路实现温室环境参数的检测、显示和实时控制,微处理器采用的是PIC16F877A单片机。这种以单片机为核心的控制器还可以在不依赖上位机的情况下独立实现参数的测控。 在软件设计方面,将模糊控制算法引入其中,给出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程图。使用MSComm控件实现上下位机间通信;并采用VB6.0对上位机界面进行了设计,使程序简单、清晰、为用户提供了直观友好的管理平台。整个系统软硬件搭配合理,设计、开发、维护方便,具有较高的性价比。
上传时间: 2013-07-21
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随着电子技术的快速发展,各种电子设备对时间精度的要求日益提升。在卫星发射、导航、导弹控制、潜艇定位、各种观测、通信等方面,时钟同步技术都发挥着极其重要的作用,得到了广泛的推广。对于分布式采集系统来说,中心主站需要对来自于不同采集设备的采集数据进行汇总和分析,得到各个采集点对同一事件的采集时间差异,通过对该时间差异的分析,最终做出对事件的准确判断。如果分布式采集系统中的各个采集设备不具有统一的时钟基准,那么得到的各个采集时间差异就不能反映出实际情况,中心主站也无法准确地对事件进行分析和判断,甚至得出错误的结论。因此,时钟同步是分布式采集系统正常运作的必要前提。 目前国内外时钟同步领域常用的技术有GPS授时技术,锁相环技术和IRIG-B 码等。GPS授时技术虽然精度高,抗干扰性强,但是由于需要专用的GPS接收机,若单纯使用GPS 授时技术做时钟同步,就需要在每个采集点安装接收机,成本较高。锁相环是一种让输出信号在频率和相位上与输入参考信号同步的技术,输出信号的时钟准确度和稳定性直接依赖于输入参考信号。IRIG-B 码是一种信息量大,适合传输的时间码,但是由于其时间精度低,不适合应用于高精度时钟同步的系统。基于上述分析,本文结合这三种常用技术,提出了一种基于FPGA的分布式采集系统时钟同步控制技术。该技术既保留了GPS 授时的高精确度和高稳定性,又具备IRIG-B时间码易传输和低成本的特性,为分布式采集系统中的时钟同步提供了一种新的解决方案。 本文中的设计采用了Ublox公司的精确授时GPS芯片LEA-5T,通过对GPS芯片串行时间信息解码,获得准确的UTC时间,并实现了分布式采集系统中各个采集设备的精确时间打码。为了能够使整个分布式采集系统具有统一的高精度数据采集时钟,本论文采用了数模混合的锁相环技术,将GPS 接收芯片输出的高精度秒信号作为参考基准,生成了与秒信号高精度同步的100MHZ 高频时钟。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 码的编码部分,将B 码的准时标志与GPS 秒信号同步,提高了IRIG-B 码的时间精度。在分布式采集系统中,IRIG-B时间码能直接通过串口或光纤将各个采集点时间与UTC时间统一,节约了各点布设GPS 接收机的高昂成本。最后,通过PC104总线对时钟同步控制卡进行了数据读取和测试,通过实验结果的分析,提出了改进方案。实验表明,改进后的时钟同步控制方案具有很高的时钟同步精度,对时钟同步技术有着重大的推进意义!
上传时间: 2013-08-05
上传用户:lz4v4
现代通信朝着全网IP化的进程逐步发展,越来越多的通信需要IP路由查找;同时光纤技术的发展,使得比特速率达到了20Gbps,路由技术成了整个通信系统的瓶颈,迫切需要一种具有高查找性能,低成本的路由算法,能够适应大规模应用。 本文研究了一种高性能、低成本的路由算法。在四分支并行路由查找算法的基础上,实现了双分支并行,每个分支流水查找的16-8-8路由算法。该算法由三级表构成,长度小于16的前缀通过扩展成为长度16的前缀存储在第一级表中;长度小于24位的前缀通过扩展成为长度24的前缀存储在前两级表中;长度大于24的前缀则通过专门的存储空间进行存储。将IP路由的二维查找转化为一维精确查找,每次查找最多访问存储器3次,就可以查得下一跳的路由信息。使用Verilog语言实现了本文提出的算法,并对算法进行了功能仿真。为了实现低成本,该算法采用了FPGA和SSRAM的硬件结构实现。 功能仿真表明本文设计的算法查找速度能适应20Gbps的接口转发速率。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:金宜
本文对基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计进行了研究。主要内容如下: ⑴研究了对象存储控制器的硬件设计,使其高效完成对象级接口的智能化管理和复杂存储协议的解析,对对象存储系统整体性能提升有重要意义。基于SoPC(片上可编程系统)技术,在FPGA(现场可编程门阵列)上实现的对象存储控制器,具有功能配置灵活,调试方便,成本较低等优点。 ⑵采用Cyclone II器件实现的对象存储控制器的网络接口,包含处理器模块、内存模块、Flash模块等核心组成部分,提供千兆以太网的网络接口和PCI(周边元件扩展接口)总线的主机接口,还具备电源模块、时钟模块等以保证系统正常运行。在设计实现PCB(印制电路板)时,从叠层设计、布局、布线、阻抗匹配等多方面解决高达100MHz的全局时钟带来的信号完整性问题,并基于IBIS模型进行了信号完整性分析及仿真。针对各功能模块提出了相应的调试策略,并完成了部分模块的调试工作。 ⑶提出了基于Virtex-4的对象存储控制器系统设计方案,Virtex-4内嵌PowerPC高性能处理器,可更好地完成对象存储设备相关的控制和管理工作。实现了丰富的接口设计,包括千兆以太网、光纤通道、SATA(串行高级技术附件)等网络存储接口以及较PCI性能更优异的PCI-X(并连的PCI总线)主机接口;提供多种FPGA配置方式。使用Cadence公司的Capture CIS工具完成了该系统硬件的原理图绘制,通过了设计规则检查,生成了网表用作下一步设计工作的交付文件。
上传时间: 2013-04-24
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随着FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件的应用越来越广泛且重要,FPGA的测试技术也得到了广泛重视和研究。基于FPGA可编程的特性,应用独立的测试(工厂测试)需要设计数个测试编程和测试向量来完成FPGA的测试,确保芯片在任何用户可能的编程下都可靠工作。 本论文正是针对上述问题,以XilinxXC4000E系列FPGA为主要的研究对象,在详细研究FPGA内部结构的基础上,基于“分治法”的基本思路对FPGA的测试理论和方法做了探索性研究。 研究完成了对可编程逻辑模块(ConfigrableLogicBlock)及其子模块的测试。主要基于“分治法”对CLB及其子模块进位逻辑(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等进行了测试划分,分别实现了以“一维阵列”为基础的测试配置和测试向量,以较少了测试编程次数完成了所有CLB资源的测试。 研究完成了对互连资源(ConfigrableInterconnectResource)的测试。基于普通数据总线的测试方法,针对互连资源主要由线段和NMOS开关管组成的特点及其自身的故障模型,通过手工连线实现测试配置,仅通过4次编程就实现了对其完全测试。 在测试理论研究的基础上,我们开发了能对FPGA器件进行实际测试的测试平台。基于硬件仿真器的测试平台通过高速光纤连接工作站上的EDA仿真软件,把软件语言描述的测试波形通过硬件仿真器转化为真实测试激励,测试响应再读回到仿真软件进行观察,能够灵活、快速的完成FPGA器件的配置和测试。该平台在国内首次实现了软硬件协同在线测试FPGA。在该平台支持下,我们成功完成了对各军、民用型号FPGA的测试任务。 本研究成果为国内自主研发FPGA器件提供了有力保障,具有重大科研与实践价值,成功解决了国外公司在FPGA测试技术上的垄断问题,帮助国产FPGA器件实现完全国产化。
上传时间: 2013-05-17
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