随着科学技术的发展,汽车结构不断完善,人们对汽车的性能更加关注。汽车本身是一个复杂的系统,在使用过程中,随着行驶里程的增加和使用时间的延续,汽车技术状况可能不断恶化,需要定期进行检测。汽车底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备,采用现代电测和计算机技术,模拟汽车在各种路面行驶阻力,使汽车的道路试验项目移至室内进行,减少室外环境变化对测试的影响,能够很好的改善试验人员的试验环境和提高测试精度。 本文首先介绍了汽车底盘测功机的发展历史和研究现状,阐明了研究汽车底盘测功机测控系统的目的和意义,给出了汽车底盘测功机的结构和工作原理,在详细分析汽车道路上和底盘测功机上运行受力情况的基础上,建立了测功机电模拟模型。采用电模拟阻力加载装置,不仅省去了繁琐的惯性飞轮装置,简化了底盘测功机的结构,而且实现了惯性阻力的无级模拟。在系统硬件上,设计了转速转矩信号的采集电路和前端信号处理电路,提高了采集数据的准确性,保证系统的精度,并给出了励磁控制电路的设计与实现。在通讯上,设计CAN和USB互相转化的接口电路,不仅实现上下位机之间的通讯,而且还突破了传统底盘测功机上下位机通讯速率慢的瓶颈。在控制策略上,采用积分分离PID算法,实现转速、励磁电流和转矩、励磁电流的两个双闭环控制器,满足了汽车底盘测功机不同运行状况的需求。在软件上,采用模块化编程的思想,从而增强了程序的可移植性和灵活性。最后,构建了实验平台,对系统进行了实验研究,实验结果表明:系统能满足汽车性能测试的要求。
上传时间: 2013-06-12
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静电除尘器是环保行业的重要设备,在工业粉尘的回收处理方面有着非常重要的应用。课题的主要内容是研制用于静电除尘的高频大功率高压直流电源,满足国内市场的需要。本文从实际应用的角度出发,对该高压直流电源进行研究并给出了主要研制过程。 第一章首先介绍了静电除尘器的工作原理和除尘器的电特性,然后介绍了几种当前工业界常用的除尘电源的供电方式,并指出了静电除尘电源的发展方向是高频逆变化。在分析了高频化静电除尘电源在国内外的研究现状和发展趋势后,结合课题的要求,提出了本文需要解决的问题。 第二章首先对逆变电路的功率变换技术进行了分析。接着分析了除尘电源采用PWM硬开关方式的电路特性,并利用PSpice软件进行了仿真分析,估算出了采用这种方式开关管的损耗。然后重点分析了采用串联负载串联谐振和LCC串并联负载串联谐振这两种谐振软开关工作方式时的电路特性,推导了电路所满足的条件。在利用PSpice软件仿真分析的基础上估算出了开关管的损耗。最后通过电路损耗和可行性的比较,选择LCC串并联负载串联谐振电流断续的软开关工作方式应用于大功率高频高压电源。 第三章首先确定了三相晶闸管可控整流,电压型全桥IGBT逆变,高频变压器升压和高压硅堆全桥整流的主电路拓扑结构。然后给出了高压直流电源的整流电路、逆变电路、主功率回路以及高频升压变压器的设计过程。整流电路的设计包括晶闸管的选取以及交流电抗器和直流母线滤波电容的设计;逆变电路选用IGBT并联来实现开关管,并详细分析了IGBT驱动器的选择以及在并联形式下的应用;主功率回路的设计主要是包括迭层母线板的设计。 第四章首先简单介绍了高压直流电源在静电除尘应用中的控制策略。然后详细分析了各部分保护电路的工作原理。 第五章给出了样机的实验结果和重要波形,验证了设计的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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由于世界能源危机的日益严重和全球环境的不断恶化,大规模开发清洁可再生能源成为当前能源战略的主要方向。太阳能作为当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一,得到了各界的广泛关注。在太阳能的利用中,光伏发电并网又是其主要发展方向之一。 由于光伏产业界目前还没有统一的标准,又因为功率等级及应用场合的不同,使各种拓扑结构的光伏并网变流器都得以尝试使用。本文就是在此背景下,对当前使用的各类光伏并网变流器的拓扑结构和控制方法进行比较,并结合光伏并网系统实际应用中暴露的主要缺陷,从适应光伏阵列输出特性和提高系统整体的可靠性两方面入手,提出Z-source变换器结合PWM整流器的拓扑结构。 文章首先介绍了光伏并网系统中并网变流器的三种隔离回路方式,及应用于小功率和中大功率场合的不同主电路拓扑结构及控制策略,比较其优缺点,提出了Z-source变换器结合PWM整流组成的光伏发电系统。这种拓扑结构可以减小系统中电解电容的体积容量,并解决由太阳能电池板输出电压大范围变化所带来一系列问题,同时可以在一定程度上改善系统的可靠性问题。其次,文中分析介绍了Z-source变换器的工作原理,对比了三种升压控制的实现方式和性能差异,并简述了逆变器的三种SPWM电流控制策略及其优缺点。最后,结合整体系统需要,将Z-source变换器的升压控制与PWM整流器的并网控制融合,提出完成逆变并网功能和最大功率点跟踪的控制思想。 根据上述分析和研究,选定整体光伏系统的硬件结构和控制方案。详细阐述了系统硬件部分的设计计算,提供了系统主电路结构、参数计算、元件选型和控制电路的设计的详细说明,并完成了主电路硬件的制作。根据空间状态方程法对光伏发电系统进行仿真建模,仿真模型包括主电路拓扑及各控制子模块,文中简要说明各控制模块的功能,给出仿真结果并进行分析。验证该系统可以较好的实现本文提出的控制方案所应完成的各项功能,系统工作稳定可靠,性能良好。
上传时间: 2013-07-12
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随着数字集成电路技术的不断发展,数字集成电路的供电电源-电压调节模块(VRM)也有了新的发展趋势:输出功率越来越大、输出电压越来越低、输出电流越来越大。因此,对低输出电压、大输出电流的VRM及其相关技术的研究在最近几年受到广泛的关注。 本文以36V-72V输入、1V/30A输出的VRM为研究对象,对VRM电路拓扑进行分类和比较,筛选出正反激拓扑为主电路,并详细研究了针对正反激拓扑的新型同步整流驱动方案。首先,分析了在软开关环境下,有源筘位正反激电路的详细工作过程;其次,介绍了同步整流技术的概念,对同步整流驱动方案进行了分类,筛选出适用于正反激拓扑的新型同步整流驱动方案,并详细分析了该驱动电路的工作原理;再次,介绍了有源箝位正反激电路主要元件的设计方法,介绍了新型同步整流驱动电路的设计要点,并给出设计实例;最后,对电路仿真,并制作了一台36V-72V输入、1V/30A输出的实验样机,验证了研究结果和设计方案。
上传时间: 2013-06-16
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随着通讯技术和电力系统的发展,对通讯用电源和电力操作电源的性能、重量、体积、效率和可靠性都提出了更高的要求。而应用于中大功率场合的全桥变换器与软开关的结合解决了这一问题。因此,对其进行研究设计具有十分重要的意义。 首先,论文阐述PWM DC/DC变换器的软开关技术,且根据移相控制PWM全桥变换器的主电路拓扑结构,选定适合于本论文的零电压开关软开关技术的电路拓扑,并对其基本工作原理进行阐述,同时给出ZVS软开关的实现策略。 其次,对选定的主电路拓扑结构进行电路设计,给出主电路中各参量的设计及参数的计算方法,包括输入、输出整流桥及逆变桥的器件的选型,输入整流滤波电路的参数设计、高频变压器及谐振电感的参数设计以及输出整流滤波电路的参数设计。 然后,论述移相控制电路的形成,对移相控制芯片进行选择,同时对移相控制芯片UC3875进行详细的分析和设计。对主功率管MOSFET的驱动电路进行分析和设计。 最后,基于理论计算,对系统主电路进行仿真,研究其各部分设计的参数是否合乎实际电路。搭建移相控制ZV SDC/DC全桥变换器的实验平台,在系统实验平台上做了大量的实验。 实验结果表明,论文所设计的DC/DC变换器能很好的实现软开关,提高效率,使输出电压得到稳定控制,最后通过调整移相控制电路,可实现直流输出的宽范围调整,具有很好的工程实用价值。
上传时间: 2013-08-04
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工业领域中需要大量的AC/DC整流电源。随着现代电力电子技术的不断发展,人们曰益意识到低功率因数整流系统造成了谐波污染和电网公害。因此消除电网谐波污染,提高功率因数,成为整流系统的发展趋势。由于中大功率的电力电子设备在电网中占很大的比重,因此高功率因数的三相整流器的研究已成为当今国内外研究的一大热点。 随着数字控制技术的不断发展,越来越多的控制策略通过数字信号处理器(DSP)得以实现。数字控制的特有优点:简化硬件电路,克服了模拟电路中参数温度漂移的问题,控制灵活且易实现先进控制等,使得所设计的电源产品不仅性能可靠,且易于大批量生产,从而降低了开发周期。因此,数字化控制电源已成为当今于开关电源产品设计的潮流。 本文首先给出了几种常见的三相功率因数校正方案,并对其进行了比较和分析,在前面的基础上提出了:三相三开关三电平拓扑结构和双闭环控制的策略结合的三相PFC系统。紧接着介绍了DSP芯片的特点及其在电力电子装置中的应用,首先介绍目前DSP芯片的发展,通过比较选定了TI公司的TMSLF2407芯片作为本文的处理芯片,而后基于对TMSLF2407芯片的内部资源和该芯片数字式PWM信号产生的原基于DSP的三相有源功率因数校正研究与设计理的分析,提出了三相PFC的数字化解决方案。在第四章中介绍了基于DSP数字控制的PFC的总体设计方案,电路所采用的是基于平均电流方案的双闭环控制策略。内环通过瞬时值控制获得快速的动态性能,保证输出畸变率较低,外环使用输出电压的瞬时值控制,具有较高的输出精度。本文最后应用仿真软件MATLAB中的SIMULINK对系统进行仿真,验证控制策略的可行性,并有助于系统主电路和控制电路的设计。对于三相变换器这种复杂的非线性系统,需要模拟、数字信号混合仿真,仿真比较难以实现。一是因为模型难以建立二是即使建立起一个模型,由于电路复杂,仿真软件也未必能保证其收敛性。所以经过简化,利用MATLAB中的SIMULINK构建了变换器的电压模型,用于验证设计方法和设计参数的正确性。
上传时间: 2013-05-31
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作为电子类专业学生,实验是提高学生对所学知识的印象以及发现问题和解决问题的能力,增加学生动手能力的必须环节。本设计的目的就是开发一套满足学生实验需求的信号源,基于此目的本信号源并不需要突出的性能,但经济上要求低成本,同时要求操作简单,能够输出多种波形,并且利于学生在此平台上认识信号源原理,同时方便在此平台上进行拓展开发。 设计中运用虚拟仪器技术将计算机屏幕作为仪器面板,采用EPP接口,同时在FPGA上开发控制电路,为后续开发留下了空间,同时节省了成本。本设计采用地址线16位,数据线12位的静态RAM作为信号源的波形存储器,后端采用两种滤波类型对需要滤波的信号进行滤波。启动信号时软件需要先将波形数据预存在存储器中便于调用,最后得到的结果基本满足教学实验的需求。 本文结构上首先介绍了直接采用DDS芯片制作信号源的利弊,及作者采用这种设计的初衷,然后介绍了信号源的整体结构,总体模块。以下章节首先介绍FPGA内部设计,包括总体结构和几大部分模块,包括:时钟产生电路,相位累加器,数据输入控制电路,滤波器控制电路,信号源启动控制电路。 然后介绍了其他模块的设计,包括存储器选择,幅度控制电路的设计以及滤波器电路的设计,本设计的幅度控制采用两级DA级联,以及后端电阻分压网络调节的方式进行设计,提高了幅度调节的范围。对于滤波器的设计,依据不同的信号频率,分成了4个部分,对于500K以下的信号采用的是二阶巴特沃斯有源低通滤波,对于500K以上至5M以下信号采用的五阶RC低通滤波器。 在软件设计部分,分成两个部分,对于底层驱动程序采用以Labwindows/CVI为平台进行开发,利用其编译和执行速度快,并且和LabVIEW能够很好连接的特性。对于上层控制软件,采用以LabVIEW为平台进行开发,充分利用其图化设计,易于扩展。 论文最后对所做工作进行了总结,提出了进一步改进的方向。
上传时间: 2013-04-24
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本文讲述了一种运用于功率型MOSFET 和IGBT 设计性能自举式栅极驱动电路的系统方法,适用于高频率,大功率及高效率的开关应用场合。不同经验的电力电子工程师们都能从中获益。在大多数开关应用中
上传时间: 2013-04-24
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双足机器人是一个多自由度、多变量、非线性的复杂动力学系统。其控制平台的研究往往涉及嵌入式技术、传感器技术、步态规划、路径导航、人工智能、自动化控制等多种理论与技术,体现了信息科学和人工智能技术的最新成果,应用领域广大,具有重要的研究价值。其中,双足机器人导航控制系统是双足机器人控制平台研究中的重点和难点,将在自动驾驶、未知区域的探索、危险环境作业、核电站的维护等领域中发挥极大的作用。 本文以双足机器人导航控制系统的设计为研究背景,结合嵌入式系统开发的关键技术,主要论述了两个核心内容:一是双足机器人导航决策系统的设计。该系统是基于一种新式的ARM&DSP主从控制模式下的设计。该设计借助内外传感器系统的反馈,通过对多传感器信息的融合与处理,在导航决策算法的作用下,实现双足机器人在未知环境下平滑的自主导航。二是为增强双足机器人导航的人机交互性和控制系统对突发事件的处理能力,在基于MiniGUI的系统平台上设计了双足机器人的导航控制系统界面。论文的主要内容包括: 首先,设计了双足机器人的本体模型,并对双足机器人的步态规划做了理论研究,为步态控制获得理论上的支持。 然后,就双足机器人导航控制平台的搭建做了详细的介绍,并着重对主从控制器间通讯的CAN接口做了详细的设计。 接着,从两个层面设计了导航决策系统,一是根据内部传感器得到的关节信息,比对决策层中的步态规划算法,对关节的运动进行实时的补偿和调整,实现各关节动作的协调,得到标准的步态,保证每一步的稳定和准确。二是对外部传感器获得的外界环境信息进行处理,构建出供决策层使用的外部环境模型,之后在基于模糊神经网络的导航算法的指引下,实现双足机器人对外界环境做出合理、平滑的响应。 最后,介绍了导航控制界面的设计与实现。重点介绍了MiniGUI开发平台的搭建、基于MiniGUI的界面程序的设计以及程序在开发板上的移植,实现了控制界面在双足机器人导航上的应用。
上传时间: 2013-04-24
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智能电表、水表、煤/燃气表、热量表等大量地出现在人们的生活中,同时这些仪表的抄录工作变得越来越烦琐,工作量大,工作效率低,不仅给用户带来不便,而且会存在漏抄、误抄、估抄的现象。随着电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,人工抄表已经逐步被自动抄表所代替。 集中器是一个数据集中处理器,是多对象自动抄表系统的通信桥梁,负责对各智能表的数据进行采集、存储和管理,及时有效地向上位机传输数据并执行上位机发送的指令。提高多对象集中器数据处理能力,有效完成上下行通信是多对象自动抄表系统AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解决的关键问题。 本文针对多对象集中器这样一个较复杂的通信与控制系统,提出采用32位的高性能嵌入式微处理器。32位ARM9微处理器处理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相当多的硬件资源,硬件的扩展和设计大大简化,ARM9(S3C2410)为工业级芯片,抗干扰能力强,能够适应运行现场的较恶劣环境,8/16位微控制器运算能力有限,对于较复杂的通信与控制算法难以顺利完成;硬件平台依赖性强,不利于软件的开发、升级与移植;在缺乏多任务调度机制的情况下,应用软件不仅实现难度大,且可靠性难以保证。 本文首先对多对象远程抄表系统的总体结构进行研究,主要研究了多对象远程抄表系统中集中器的软件和硬件实现,对硬件资源进行了外围扩展,对S3C2410微处理器芯片的外围硬件进行了扩展设计,使之具备了满足使用需求的最小系统硬件资源,包括时钟、复位、电源、外围存储、LCD、RS-485通信模块、CAN通信模块等电路设计。实时时钟为多对象集中器定时抄表提供时间标准;电源电路为多对象集中器系统提供稳定电源;看门狗电路的设计保证多对象集中器系统可靠运行,防止系统死机;数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数,负责智能表的参数以及智能表用量等。上行通道即多对象集中器与上位机之间的通信线路,采用CAN现场总线进行通信;下行通道即多对象集中器与智能表之间的通信,采用RS-485总线进行通信。软件设计上,主要针对多对象集中器的数据存储功能和串行通讯功能进行程序编写。基于ARM的多对象远程抄表系统集中器可以实现多对象远程抄表,提高了数据处理能力,有效完成了上下行通信,可靠性强,稳定性高,结构简单。
上传时间: 2013-06-07
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