随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被应用到各个领域,给电网注入了不可忽视的无功以及谐波电流。 本文首先介绍了谐波的概念和谐波的危害,阐述了谐波问题研究的必要性和紧迫性,并对谐波抑制的方法作了简单的介绍。并在此基础上,通过对有源滤波器和无源滤波器各自的优缺点以及有源滤波器装置的结构、原理的分析,提出了基于DSP控制器的三相三线制并联型有源电力滤波器装置的设计方案。 并联有源电力滤波器主电路设计是核心环节之一。本文在三相三线并联型有源电力滤波器数学模型的基础上,通过对采用空间矢量调制的有源电力滤波器的工作过程的研究和分析,揭示了主电路各参数之间的相互关系。根据瞬态电流跟踪指标的要求推导出并联APF输出电感的估算公式。基于对电流跟踪误差矢量的度量,推导出直流侧电容电压临界值表达式。详细介绍了输出滤波器参数的设计方法。 实时、高精度的谐波检测是有源电力滤波器的重要部分。本文详细地介绍了瞬时无功功率理论,选择检测负载电流的方式以提取谐波。提出了用滑窗迭代作为低通滤波的数字算法,以快速分离负载电流中的基波分量得到谐波指令。以全数字控制为重点,对电流环的数字控制方式,包括数字PI调节器的设计做出了比较详细的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的电力系统模块对有源电力滤波器进行了动态仿真研究。仿真结果表明这种拓扑结构的有源电力滤波器对电力系统中的谐波抑制具有较好的效果。 在理论分析和仿真研究的基础上,设计了基于TMS320LF2407A控制的并联型电力有源滤波器,对其控制系统硬件构成进行了详细的介绍。研制了实验样机,对并联型电力有源滤波器进行了初步的实验研究。
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,随着集成电路技术和电源管理技术的发展,低压差线性稳压器(LDO)受到了普遍的关注,被广泛应用于便携式电子产品如PDA、MP3播放器、数码相机、无线电话与通信设备、医疗设备和测试仪器等中,但国内研究起步晚,市场大部分被国外产品占有,因此,开展本课题的研究具有特别重要的意义。 首先,简单阐述了课题研究的背景及意义,分析了低压差线性稳压器(LDO)研究的现状和发展趋势,并提出了设计的预期技术指标。 其次,详细分析了LDO线性稳压器的理论基础,包括其结构、各功能模块的作用、系统工作原理、性能指标定义及设计时对性能指标之间相互矛盾的折衷考虑。 再次,设计了基于自偏置电流源的带隙基准电压源,选取PMOS管作为系统的调整元件并计算出了其尺寸,设计了基于CMOS工艺的两级误差运算放大器。利用HSPICE工具仿真了基准电压源和误差运算放大器的相关性能参数。 然后,重点分析了稳压器的稳定性特征,指出系统存在的潜在不稳定性,详细论述了稳定性补偿的必要性,比较了业界使用过的几种稳定性补偿方法的不足之处,提出了一种基于电容反馈VCCS的补偿方法,对系统进行了稳定性的补偿; 最后,将所设计的模块进行联合,设计了一款基于CMOS工艺的LDO线性稳压器电路,利用HSPICE工具验证了其压差电压、静态电流、线性调整率等性能指标,仿真结果验证了理论分析的正确性、设计方法的可行性。
上传时间: 2013-07-08
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印刷电路板( PCB)是集成各种电子元器件的信息载体,在各个领域得到了广泛的应用。近年来随着印刷电路板生产复杂度和产量的提高,传统PCB缺陷检测方式因接触受限、高成本、低效率等因素,已经逐渐不能满足现代检测需要,因此研究实现一种PCB缺陷的自动检测系统具有很大的现实意义和实用价值。 @@ 本论文根据机器视觉检测理论,运用数字图像处理技术,构建了一套PCB缺陷自动检测系统方案。该系统主要由光照、CCD摄像机、图像采集卡、运动控制台及计算机图像处理软件组成。其中图像处理软件部分作为本论文的核心,着重研究了其关键功能模块包括图像预处理、阈值分割、图像识别几个部分算法的选择与设计,并在MATLAB 7.0的环境下进行仿真。 @@ 运用现代成熟的数字图像处理技术,本文实现了PCB缺陷的软件检测方案。在预处理模块中,结合PCB板的特点运用图像预处理手段得到高质量的PCB图像。在阈值分割模块中,实现了四种当前成熟的阈值分割算法,以得到特征清晰、低噪声的PCB二值图像。在识别模块中结合电路板的短路、断路、毛刺、缺损、空洞五大缺陷的特征,设计相应算法并予以实现,并提示缺陷信息。 @@关键词:缺陷检测;图像预处理;图像分割;图像识别
上传时间: 2013-06-23
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随着电力系统的迅速发展和电力电子技术的广泛应用,电能污染日益严重,电能质量问题已经成为电力部门及电力用户越来越关注的问题。电能质量的各项指标若偏离正常水平过大,会给发电、输变电和用电设备带来不同程度的危害。电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益,因此对电能质量进行检测和分析从而提高和改善电能质量具有非常重要的意义。 本文首先介绍了电能质量的基本概念,对各种电能质量问题的分类、特征及产生原因和危害作了详细的阐述。通过对电能质量各项指标(供电电压偏差、频率偏差、公用电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变)的分析,以传统的傅立叶变换理论为基础,针对目前电能质量分析的难点即对突变的、暂态的、非平稳的信号的检测与分类,提出了基于快速傅立叶变换的暂态电能质量分析方法。 在系统的研究了电能质量分析的相关理论和检测技术的基础上,针对电能质量分析系统中需要支持复杂算法和保持实时性的特殊要求,研制了基于DSP与ARM构架的嵌入式电能质量分析系统的硬件平台和软件系统。重点分析了DSP与ARM的选型依据、结构特点、具体应用等。并且详细的介绍了硬件平台的各部分组成和电路原理图。随后,提出了该装置软件部分设计思想,其中重点介绍了DSP部分的FFT算法设计、ARM部分的UC/OS-II操作系统移植和MiniGUI图形界面开发。最后对论文的主要工作进行了总结,对以后可深入研究的方向进行了展望。 关键词:电能质量;傅立叶变换;快速傅立叶变换;UC/OS-Ⅱ;MiniGUI
上传时间: 2013-06-15
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本文以滤波技术飞速发展,小波滤波优越性的凸现,以及虚拟仪器的易操作等良好特性为背景,以简单易行和滤波效果良好为研究目的,展开本文信号滤波处理的研究工作。 在深入研究三种小波滤波方法原理和优缺点的基础上,本文提出了一种新的优化滤波方法,包括以下三个方面: 首先,将静态小波变换(SWT)应用于滤波处理。利用SWT的平移不变性和冗余性来进行含噪信号的分解,这样不仅弥补了正交小波变换的不足,而且提高了滤波性能。 然后,提出了基于空域相关的优化阈值函数滤波算法。该算法把小波系数间的相关性应用于阈值滤波。它是在构造出基于空域相关的显著性函数和基于显著性函数的阈值滤波过程的基础上,提出了基于空域相关的优化阈值函数,并且把极小化广义交叉验证(GCV)得到均方差(MSE)意义下的最优阈值作用于该优化阈值函数。该滤波算法不仅实现了噪声的有效去除,而且信号的重要特征也保留完好; 最后,引入了新型锁相环--正交锁相环(QPLL)。鉴于QPLL不仅具有锁定范围宽、入锁速度快、锁定后精度高的性能,而且还具有良好的抑制谐波、噪声的能力,以及对波形畸变不敏感等良好特性,所以QPLL的引入达到了信号锁定和优化滤波的目的,使优化滤波方法的设计更具新意,而且取得了更好的滤波效果。 为了验证优化滤波方法,本文搭建了实验平台,它是由FPGA信号采集部分和LabVIEW软件滤波处理两个部分构成。通过传感器采集信号,经过A/D转换后送入FPGA。以FPGA为CPU控制A/D转换,并进行波形数据缓存,在接收到LabVIEW的命令后,将存储的数据送给串口。在LabVIEW中,从串口检测所需的波形数据,然后通过优化滤波方法将数据进行滤波处理,最后在前面板中把实验结果显示出来。 实验结果表明,该优化滤波方法不仅能实现优良的滤波功能,而且简单易行,是一种有效的滤波方法。
上传时间: 2013-07-20
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图像的采集和传输是实时监控、远程控制、智能小区等诸多领域的关键技术。基于传统:PC的图像采集已成为现实。随着信息技术的迅速发展,嵌入式系统的研究开发成为了后PC时代的一个热点,它被广泛应用于工业现场、信息家电等各行各业。同时,图像的远程采集传输也朝着专业化、多样化和低成本的方向发展。利用嵌入式技术来实现图像的远程采集传输正顺应了时代发展,有较大的实用价值。 本文主要研究了基于嵌入式的远程图像采集传输系统。嵌入式终端采用$3C2410为核心的目标板为硬件平台,采用嵌入式Linux为系统平台。系统通过连接在嵌入式终端的USB摄像头完成静态图像数据采集,并进行图像压缩处理。在图像传输方面,论文设计了两种模式:一种是通过Intemet传输的、基于B/S模式的传输方式。在该模式下,远端客户机通过浏览器访问架设在终端里的嵌入式服务器而获得图像信息。另一种是基于GPRS网络实现远程无线图像传输。终端将采集到的图像数据通过GPRS网络发送到拥有固定Ip的监控服务器上来完成图像远程传输。 本文首先介绍了图像采集传输和嵌入式方面的相关内容,并介绍了本论文所采用的开发平台。为了顺利开发接着构建了开发环境,这里包括U-boot的移植、Linux系统的内核编译和移植、设备驱动模块的加载以及交叉编译环境的建立。在此基础上,利用Vide04Linux的接口函数,用C语言实现了图像原始数据的采集程序,并利用JPEG算法了实现图像压缩。在基于B/S模式的传输方式中,首先利用Boa架设了嵌入式服务器,然后用C语言完成CGI脚本,该脚本将图像嵌入网页并实时更新以实现网页的动态输出。在基于GPRS实现远程无线图像传输方式中,论文详细分析了系统通讯数据流的特征,提出了采用辨识特征字符、数据打包等策略以实现GPRS的网络连接和数据通讯,并且在此基础上用C语言编程实现。同时,在PC(Linux)上用Socket编程实现了监控服务器软件,该软件用以接收图像数据和控制嵌入式终端的系统状态。最后,论文分析比较了两种传输方式的区别和优缺点。试验证明,采用两种方式都能成功实现图像的远程采集传输,并且试验效果较好。
上传时间: 2013-05-17
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永磁同步电机(PMSM)因其无需励磁电流、运行效率和功率密度高,在交流调速系统中被广泛的应用,但PMSM高性能的矢量控制需要精确的转子位置和速度信号来实现磁场定向。在传统控制中,一般采用机械式传感器来检测转子位置和转速,但是机械式传感器存在诸如成本高、可靠性低、不易维护等问题,使得无速度/位置传感器控制技术成为永磁同步电机控制中的热点问题。虽然目前已有较多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于电机基波方程的分析,一般不适用于低速甚至零速,并且对电机参数较为敏感,鲁棒性差。本文正是为了解决这个问题,而采用高频信号注入法实现转子位置估算,这种方法适合于低速甚至零速,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。主要做了如下的工作: 首先详细介绍了永磁同步电机三种基本结构,在建立了旋转坐标系下永磁同步电机数学模型的基础上叙述了其矢量控制原理,分析了各种现有的永磁同步电机无速度/位置传感器控制策略;其次在永磁同步电机矢量控制的基础上详细讨论了旋转高频电压信号注入法与脉振高频电压信号注入法提取转子位置的基本原理,并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整个永磁同步电机无速度/位置传感器矢量控制系统的模型,进行了仿真研究,仿真结果验证了控制算法的正确性。最后利用TI公司推出的数字信号处理器DSP芯片TMS320F2812,实现了基于脉振高频信号注入法的永磁同步电机无速度/位置传感器的实验运行,实验结果验证了这种方法适合于低速运行,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。
上传时间: 2013-06-06
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随着我国工业和国民经济的快速发展,电网负荷急剧增加,特别是冲击性、非线性负荷所占比重不断加大,使得供电电压发生波动和闪变,严重影响着电网的电能质量。根据国际电工委员会(IEC)电磁兼容(EMC)标准IEC61000-3-7以及国标GB12326-2000,电压波动和闪变己成为衡量电能质量的重要指标。 电压波动和闪变作为衡量电能质量的重要指标,能更直接、迅速地反映出电网的供电质量。然而,目前国内还没有很好的电压波动与闪变测量的数字信号处理方法。为此,论文在深入研究电压波动和闪变测量技术的基础上,提出一种基于Simulink/DSP Builder的数字信号处理的FPGA设计方法,利用DSP Builder工具将Simulink的模型文件(.mdl)转化成通用的硬件描述语言VHDL文件,避免了VHDL语言手动编写系统的烦琐过程,从而能够将更多精力集中于系统算法的优化上。该方法充分利用Matlab/Simulink系统建模的优势,同时也能够发挥FPGA并行执行速度快、测量精度高的优点。 论文首先介绍了电压波动和闪变的基木概念、特征量,阐述了电压波动与闪变的测量原理,分析比较了现有测量方法和装置的特点和优劣。然后依据电压波动与闪变测量的IEC标准以及国家标准,在对电压波动与闪变测量模拟仿真的基础上研究其数字化实现方法,即采用数字滤波的方式在Simulink/DSP Builder工具下设计电压波动与闪变测量系统的数字模型。同时在ModelSim SE6.1d软件下进行了系统功能仿真,并且在Altera公司的FPGA设计软件QuartusⅡ6.0下进行了系统时序仿真。 仿真结果表明,基于Simulink/DSP Builder窗口化的数字信号处理的FPGA设计方案,设计简单、快捷高效,能够满足电压波动和闪变测量最初的系统设计要求,为进一步从事电压波动和闪变测量研究提供了一种全新的设计理念,具有一定的理论与现实意义。
上传时间: 2013-07-10
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扩频通信系统与常规的通信系统相比,具有很强的抗窄带干扰,抗多径干扰,抗人为干扰的能力,并具有信息隐蔽、多址保密通信等优点,在近年来得到了迅速的发展。论文针对直扩通信系统中伪码和载波同步问题而展开,研究了直扩系统的结构、性能及完成了相关参数的计算,改进了包络算法,设计了解扩和解调器,最后用ISE9.1实现了解扩和解调器的仿真波形,验证了设计的正确性。 论文研究了扩频通信系统的特点、国内外发展现状及理论基础,完成了DS-QPSK接收机的解扩器和解调器的设计与实现。解扩器主要围绕着伪码的捕获与跟踪这一核心,分析了解扩器的结构、性能及其完成了相关参数的计算,完成了数字下变频器、伪码发生电路、伪码相关积分提取电路、多通道快码捕获电路、伪码跟踪鉴相电路、伪码时钟调整电路的设计,并在ISE9.1编程综合得到仿真结果,验证了设计的正确性。由于相关积分包络算法是整个系统的基础和核心,为了减少时延和系统所占硬件资源,改进了包络算法并得到了仿真验证。结果表明,它不但减少了硬件资源的占用、缩短了延时,而且对整个系统的优化起着决定性的作用。论文给出了伪码同步的仿真结果及资源占用情况,有力地说明了解扩器占用资源少、时延短等特点。 解调器研究了频偏及载波相位误差对信号的影响及同步方案,完成了数控振荡器、反正切鉴频器、环路滤波器的设计并得到了相关的仿真波形,实现了载波的跟踪,给出了仿真结果及资源占用情况,对系统实现过程中的一些经验进行了总结。最后是对论文工作的一些总结和对今后工作的展望。
上传时间: 2013-06-13
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