近年来,随着汽车工业的迅速发展,环境污染、全球变暖、能源短缺的压力使传统的内燃机汽车面临前所未有的挑战,燃料电池电动汽车已成为汽车工业新的热点。由于燃料电池输出特性的特殊性,输出端必须连接DC/DC变换器,使之与驱动器配合。因此,DC/DC变换器是燃料电池电动汽车的关键零部件之一。 本论文主要对燃料电池电动轿车FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)用DC/DC变换器的主电路拓扑结构、参数设计及电磁兼容(EMC)问题进行了研究。重点针对升降压和双向DC/DC变换器进行分析研究。 首先介绍分析了几种传统升降压直流变换器的工作原理和优缺点。针对燃料电池的特性和电动汽车对升降压DC/DC变换器的性能指标要求,分析比较了非隔离式直流变换器的一些优点和缺点,提出了Buck-Boost级联的升降压主电路方案并提出相关的控制策略。然后运用模拟仿真软件MATLAB仿真分析了控制策略的正确性。 其次分析研究了双向DC/DC变换器的应用与设计,综合比较现有的各种隔离与非隔离方案,结合车用要求,选择了非隔离式的Buck-Boost拓扑。针对其工作原理、特点进行了双向DC/DC变换器主电路与控制电路的设计研究,重点研究其过渡过程的控制策略。在利用MATLAB进行各种过渡过程的仿真分析的基础上,选取了最佳的过渡控制方案。并利用该控制策略编制DSP控制程序,制作了小功率1kW数字控制双向DC/DC变换器。 最后深入讨论了DC/DC变换器中的电磁兼容问题。分析了DC/DC变换器主电路中存在的主要干扰源、干扰产生的机理以及干扰传播途径,然后以此出发,重点讨论了各种抑制电磁骚扰(EMI)和电磁抗干扰(EMS)的方法及措施,给出具体方案。
上传时间: 2013-05-24
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上传时间: 2013-06-04
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由于能源危机和环境污染,世界各国均在投巨资发展电动汽车。燃料电池电动汽车成为电动汽车发展的“热点”。大功率DC/DC变换器能够改善燃料电池的输出特性,是燃料电池轿车动力系统中关键的零部件。然而它作为一种BUCK形式的开关电源,主电路是很强的电磁干扰源,产生的干扰可能通过电源线进入到控制电路板,同时控制电路部分也要用小功率的开关电源进行稳压,因此也可能产生开关噪声经电源线向外传输。因此就必须在控制电路输入端设计电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)滤波器进行传导干扰的抑制。 本论文首先讨论了DC/DC变换器的工作原理,分析了变换器产生传导干扰从而影响控制电路正常工作的原因。 其次全面、系统地阐述了EMI滤波器的相关理论,包括阻抗失配原则、人工电源网络、滤波网络、插入损耗等重要概念。接着研究了滤波元件的选取原则,并针对关键点之一—高频性能展开了分析,借助仿真观察了元件寄生参数的影响,提出了改善滤波器高频性能的部分方法。 随后介绍了滤波器的设计方法,除了介绍通用的设计方法外,着重分析了滤波器设计中的另一个关键点—噪声源阻抗的影响、测量及估算,并在此基础上系统地形成了基于源阻抗的设计方法,同时也考虑了滤波器与开关电源连接时可能出现的系统不稳定性问题,通过仿真分析提出解决方案。 然后阐述了EMI滤波器在工程应用中的各种注意事项。 最后结合DC/DC变换器控制电路的实际干扰情况,设计了EMI滤波器,使控制电路电源输入端的传导干扰基本下降到相关电磁兼容标准(CISPR25)的三级限值以下。
上传时间: 2013-06-15
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近年来,由于能源危机和环境污染,世界各国均在投巨资发展燃料电池汽车。双向DC/DC变换器作为燃料电池汽车的中重要部件,需要随着行驶状态的改变,频繁地切换其工作状态,其动态性能好坏,直接决定汽车动力系统的响应速度。本文主要致力于对DC/DC变换器在不同控制策略下的动态性能进行研究,并在保证其稳态性能的前提下提高系统动态性能。 本文首先研究了线性控制策略下DC/DC变换器的动态性能。介绍了闭环控制系统在频域和时域的动态性能指标以及二者之间的关系。当系统受到外部干扰较小时,采用频域分析方法,对Buck和Boost变换器进行了小信号建模,并对其在不同线性补偿网络控制作用下的动态性能进行对比分析。当系统受到较大干扰时,采用时域分析方法,文中介绍了DC/DC变换器大信号建模方法,并对PID参数在工程上整定方法加以分析。 DC/DC变换器是一非线性系统,应用线性控制策略不可避免地存在一定局限性—动态性能和稳态性能之间的矛盾。针对这一问题,引入了模糊—PI控制,将其应用于DC/DC变换器,以在保持系统稳态性能不变的前提下,提高其动态性能。以Buck DC/DC变换器为例,详细介绍了模糊-PI控制器的设计过程,并对设计的闭环控制系统用MATLAB进行建模与仿真。最后,通过实验对比验证了模糊—PI控制的有效性。 和线性控制策略相比,模糊—PI控制在一定程度上提高了系统的动态性能,但效果有限。本文引入了另一种非线性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前动态性能最好的控制策略之一,可以极佳地发挥系统的硬件潜能。 本文首先介绍了滑模控制相关知识,推导了其应用于Buck和Boost变换器的理论基础。设计出针对不同被控对象和工作状态的控制策略,对每种控制策略通过仿真分析验证其有效性。就滑模控制存在的静差问题、抖振问题和变频问题均提出了行之有效的解决方案。快速响应特性
上传时间: 2013-08-01
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在电力系统容量日益扩大和电网电压运行等级不断提高的潮流下,传统电磁式互感器在运行中暴露出越来越多的弊端,难以满足电力系统向自动化、标准化和数字化的发展需求,电子式互感器取代传统电磁式互感器已经成为一种必然的趋势,并成为人们研究的热点。本文围绕电子式电流互感器高压侧数据采集系统进行了研究与设计。 Rogowski线圈是电流传感元件,本文总绐了Rogowski线圈的基本原理,其中包括线圈的等效电路和相量图,线圈的电磁参数计算。在理论研究的基础上,结合实际设计一款高精度PCBRogowski线圈。电容分压器是电压传感元件,文章中介绍了传感器的原理、传感器的模型结构,针对其自身结构缺陷和工作环境的电磁干扰,提出具有针对性的电磁兼容设计方法。 积分器的性能一直是影响Rogowski线圈电流传感器的精度和稳定性的重要因素之一。模拟积分器具有结构简单、响应速度快、输入动态范围大等优点;数字积分器具有性能稳定,精度高等优点。后者的优势使其成为近年来Rogowski线圈电流互感器实用化研究的一个热点问题。本文设计了一套数字积分器设计的方法,其中包括了积分算法的选择,积分输入采样率和分辨率的确定,数字积分器的通用结构,积分初值的选择方法等。 为了保证系统的运行稳定,文章中的系统只采用激光供电模式,降低数据采集系统的功耗就成了系统设计的一个重要环节。文章中介绍了一些实用的低功耗处理方法,分析了激光器的特性,光电池的特性和光电转换器件的特性,并根据这些器件的特性,改进了数据发送激光器的驱动电路,大幅度降低了系统的功耗,保证了系统在较低供电功率条件下的正常运行。 论文最后对全文工作进行总结,提出进一步需要解决的问题。
上传时间: 2013-07-10
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射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种允许非接触式数据采集的自动识别技术。其中工作在超高频(Ultra High Frequency,UHF)频段的无源RFID系统,由于在物流与供应链管理等领域的潜在应用,近年来得到了人们的广泛关注。这种系统所使用的无源标签具有识别距离长、体积小、成本低廉等突出特点。目前在市场上出现了各种品牌型号的UHF RFID无源标签,由于不同品牌型号的标签在设计与制造工艺上的差异,这些标签在性能表现上各不相同,这就给终端用户选择合适自己应用的标签带来了困难。RFID基准测试就是在实际部署RFID系统前对RFID标签的性能进行科学评估的有效手段。然而为了在常规实验室条件下得到准确公正的测试结果,需要对基准测试的性能指标及测试方法学开展进一步的研究。本文正是研究符合EPC Class1 Gen2标准的RFID标签基准测试。 本文首先分析了当前广泛应用的超高频无源RFID标签基准测试性能指标与测试方法上的局限性与不足之处。例如,在真实的应用环境中,由于受到各种环境因素的影响,对同一品牌型号的标签,很难得到一致的识读距离测试结果。另外,在某些测试场景中,使用识读速率作为测试指标,所得到的测试结果数值非常接近,以致分辨度不足以区分不同品牌型号标签的性能差异。在这些分析基础上,本文把路径损耗引入了RFID基准测试,通过有限点的测量与数据拟合分别得到不同类型标签的路径损耗方程,结合读写器天线的辐射方向图,进一步得到各种标签受限于读写器接收灵敏度的覆盖区域。无源标签由于其被动式能量获取方式,其实际工作区域仍然受限于前向链路。本文通过实验测试出这些标签的最小激活功率后,得出了各种标签在一定读写器发射功率下的激活区域。完成这些步骤后,根据这两种区域的交集可以确定标签的工作区域,从而进行标签间的比较并达到基准测试的目的,并能找出限制标签工作范围的瓶颈。 本文最后从功率损耗的角度研究了标签之间的相互干扰,为用户在密集部署RFID标签的场景中设置标签之间的最小间隔距离具有重要的参考意义。
上传时间: 2013-04-24
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现实生活中的语音不可避免的要受到周围环境的影响,背景噪声例如机械噪声、街头音乐噪音,其他说话者的话音等均会严重地影响语音信号的质量:此外传输系统本身也会产生各种噪声,因此接收端的信号为带噪语音信号。混叠在语音信号中的噪声按类别可分为环境噪声等的加法性噪声及电器线路干扰等的乘法性噪声;按性质可分为平稳噪声和非平稳噪声。 语音增强的根本目的就是净化语音质量。把不需要的噪音减低到最小程度。但是由于噪音的复杂性,很难归纳出一个统一的特征,因此不可能寻求一种算法完全适应于所有的噪音消除,因此语音增强是一个复杂的工程。 有关抗噪声技术的研究以及实际环境下的语音信号处理系统的开发,在国内外已经成为语音信号处理非常重要的研究课题,已经作了大量的研究工作,取得了丰富的研究成果。本文仅对加性噪声下的语音增强技术做了较为仔细的讨论,我们先给出语音信号处理的基本理论,它是语音增强算法研究和实现的理论基础,在此基础总结了自适应信号处理技术的特点以及在语音增强方面的应用。选取工程领域最常用的自适应LMS滤波算法和RLS滤波算法作为研究对象,提出了利用最小均方误差意义下自适应滤波器的输出信号与主通道噪声信号的等效关系,得到滤波器最佳自适应参数的方法,并分析了在平稳和非平稳噪声环境下,L M S滤波器族和R L S滤波器在不同噪音输入下的权系数收敛速度、权系数稳定性、跟踪输入信号的能力和信噪比的改善等特性。 研究了MATLAB语言程序设计和使用MALTLAB对语音算法进行仿真、并输入了多种实际环境下的噪音进行滤波仿真并对仿真的结果进行比较和分析。总结出了LMS、NLMS、SIGN-ERROR-LMS、RLS自适应滤波器在语音滤波方面的特点 和应用情况。 最后在MATLAB仿真的基础上,利用Altera公司的Cyclone2系列FPGA芯片和多种EDA工具,完成了L M S自适应滤波器的FPGA设计。 关键词:语音增强,背景噪音,自适应滤波器,LMS,RLS,FPGA
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的高速发展和广泛应用,无线传感器网络已成为国际上备受关注的前沿热点之一。无线传感器网络在军事应用、环境监测、医疗护理、空间探索等方面都显示了广阔的应用前景,被认为是21世纪最有发展前景的技术之一。 本文通过对无线传感器网络的发展现状、发展趋势以及水环境多参数监测特点的研究,提出了面向水环境多参数监测应用的无线传感器网络系统的解决方案,分析了系统设计的目标和功能,并指出了系统软硬件平台的设计要求与设计原则。依托2006年江苏省科技攻关项目“总线化智能多参数高精度检测与控制仪表”,设计了基于Silicon Laboratories的C8051F310处理器和CC2420射频芯片的硬件开发平台,详细地描述了硬件平台中各个功能模块的细节,并在此平台上实现和改进了SimpliciTI协议和IEEE802.15.4/Zigbee协议,最后对系统进行了测试。整个系统以无线传感器网络技术为核心,增强了系统的灵活性、可维护性和可扩展性,同时系统模块化、开放式的结构使系统具有良好的可移植性。 将无线传感器网络技术应用于水环境多参数监测,涉及到传感器技术、无线通信技术、计算机应用技术等多种技术。到目前为止,随着科学技术的不断进步,它还在不断地完善,前景尤为广阔。
上传时间: 2013-06-01
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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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世界能源危机和环境恶化促使开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展成为人类当前的首要任务。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进步,光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充,更具备成为未来主要能源的潜力。当前,光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展,太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。 @@ 本文主要工作是研究一种光伏发电并网/独立双模式逆变器的控制策略,这种逆变器不仅可靠性好,而且能提高可再生能源利用率。文章对光伏发电应用形式和并网逆变器的分类进行了阐述,综合考虑可靠性、工作效率和成本,选择两级全桥结构逆变器作为研究对象,该拓扑结构多应用于小型并网逆变器。 @@ 通过分析比较各种电流控制方式,选择单极性SPWM控制方式来产生本文逆变器控制信号。根据系统具体情况,在不同的运行模式下应用不同的控制策略。并网运行时,电网决定逆变器的输出电压,逆变器看作电流源,采用电流双闭环控制输出电流;独立运行时,逆变器采用电流电压闭环控制输出电压。并利用MATLAB Simulink对两种模式下工作的单相和三相逆变器进行仿真。依据瞬时无功理论,提出一种应用在三相电路的软件锁相环,仿真结果显示该锁相环锁相效果良好。 @@ 双模式逆变器在两种模式间切换的时候,容易对负载、电网和电源本身造成冲击和干扰,需要采取有效的切换控制方法来减少这种影响。本文详细分析了独立模式和并网模式之间切换过程,并对不同的切换顺序进行比较,并给出一种两种模式间无缝切换的控制方法。利用MATLAB Simulink对单相和三相逆变器两种模式间切换过程进行建模仿真,结果证明了这种模式切换方法的可行性。 @@ 介绍了以DSP(TMS320F2812)为核心的控制电路,并对部分硬件设计进行了分析,给出了部分软件流程图。 @@关键字:光伏发电系统;逆变器;并网运行;独立运行;无缝切换
上传时间: 2013-04-24
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