基于FPGA的实时可编程高精度信号源设计

以16位高精度D/A转换器为核心构建波形重构电路,将单片机和FPGA组合实现总体控制,完成了基于FPGA的实时可编程高精度信号源设计。利用单片机集成的16位高精度A/D构建了一个闭环控制系统,提高了系统的整体精度。此外,应用USB总线技术完成波形数据和命令的实时下载,实现了信号源的实时可编程。对测试结果进行分析,信号源精度达到0.01%,满足设计要求,且系统稳定可靠。     

基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统设计

提出了一种基于ARM和FPGA架构的高精度信号采集方案。该方案信号采集部分采用高精度、大动态24位A/D转换器,ARM和FPGA接口上采用双口RAM进行数据传输。其中,FPGA首先完成对A/D的模式配置,并将转换后的数据缓存到双口RAM中,当数据写满后,双口RAM中断ARM处理器进行数据读取。详细阐述了ARM与FPGA之间的接口设计,及其嵌入式Linux操作系统的中断和总线驱动程序设计,该方案采用双口RAM替换传统FIFO完成接口设计,降低了系统成本。系统测试结果表明,通过零片校正后系统采样准确度接近A/D转换器理想性能,可应用于电力系统频率测量、加速度测量等高精度测量领域。     

基于FPGA的有源配电网实时仿真器I/O接口设计

分布式电源、电动汽车及需求侧响应资源的广泛接入使有源配电网动态特性变得更加复杂。对基于实时仿真的有源配电网硬件在环仿真提出了新的需求和挑战。基于FPGA(field programmable gate array)的有源配电网实时仿真器具有仿真步长小、仿真精度高、I/O接口丰富、易于扩展、成本低等优点。面向基于FPGA的有源配电网实时仿真器的多种通信需求,以FPGA自身硬件结构为基础,提出了基于FPGA的有源配电网实时仿真I/O接口的设计框架,并设计了用于接收外部设备模拟信号、具有数字滤波功能的高精度通用A/D接口,用于仿真结果输出的通用D/A接口以及用于实现多FPGA全双工通信的高速光模块接口。同时,针对含光伏发电的有源配电网实现了3μs步长的实时仿真测试,其光照强度信号由光照采集器通过A/D接口输入到仿真器中,仿真结果经由D/A接口输出到示波器显示,通过与PSCAD/EMTDC软件仿真结果的对比,充分验证了I/O接口设计的有效性和正确性。     

基于FPGA的CCD模拟器采集系统的设计

为满足卫星相机视频处理电路的测试需求,针对一款新型高性能模拟前端,提出了一种可行的CCD数据采集处理方法,以Xilinx公司FPGA为核心,采用VHDL语言实现FPGA的逻辑设计,通过FPGA输出满足A/D的工作时序信号,利用RS232接口接收上位机指令实现不同种类CCD信号的选择输出,验证这款A/D在相关双采样(CDS)模式下的工作情况.最终将处理后的数据输出到Camera Link接口,观察图像数据。测试结果表明本系统具有很好的通用性和灵活性,能够满足多种星载相机视频处理电路的测试需求。     

基于AD7862的USB高速数据采集系统设计

本文介绍1种由USB2.0微控制器、FPGA、高速A/D构成的高速模拟数据采集系统。系统采用Cypress公司的FX2接口芯片CY7C68013A实现转换数据的传输,采用FPGA实现A/D转换过程的控制,以及Slave-FIFO的存储时序。在VC＋＋环境下,使用Measurement Studio 6.0控件设计了模块控制显示界面,实现了模拟信号的高速采样、计算和显示。     

矢量网络分析仪中频采集处理设计与实现

设计了一种双端口矢量网络分析仪中频采集处理方案。利用单片A/D转换器代替多个或多路A/D转换器对双端口矢量网络分析仪3路中频信号进行分时数据采集,同时利用参考中频信号频率、相位稳定的特性,通过FPGA倍频、计数分频等方式,分别得到分时采集控制信号、采样时钟信号、NCO参考时钟信号,利用中频锁相、分时采集控制等技术实现对可变中频的采集处理。试验结果表明,使用单片A/D转换器,可完成对3路中频的采集工作,同时印制板体积、功耗减少2/3,动态范围达100 dB,可实现对可变中频的数据处理。     

以FPGA为核心的流式细胞仪控制系统设计

设计了一种以 FPGA为核心的流式细胞仪控制系统。利用 FPGA 高速度、多接口和丰富的逻辑资源等优势,原本庞大复杂,可能拥有几十个电路板,上百甚至上千个芯片的流式细胞仪控制系统,被一个只有十几个芯片的简单电路板取代。这些改进增加了整个系统的可靠性,使其工作速度可以提升到百兆赫兹。很多在原有流式细胞仪控制系统中很难解决的问题,比如多通道数据同步、寻峰、积分等,在 FPGA 算法中被简单实现。这套系统实现了8路A/D数据同步采集,16路D/A输出,若干数字 I/O输出,在实验中稳定实现了流式细胞仪的各种控制操作,并采集了校准小球测试数据,8峰可以明显区分。     

基于多FPGA核的高速数据采集与控制系统设计

为提高处理能力,设计了2×2并行流水结构的FPGA矩阵并作为处理核心用于高速数据采集与控制.在分析了多片FPGA的同步驱动原理以及协作模型的基础上,综合利用双时钟沿触发传输、资源重复与时间重叠技术提出了FPGA之间以及FPGA与外围A/D和D/A芯片的数据传输方案.最后揭示了光纤通信驱动的数据采集与控制过程及总线冲突解决策略.所设计的系统具有成本低、灵活性强的特点,实验表明该系统能够满足可靠性和实时性要求.     

数字式有源电力滤波技术中谐波电流补偿分量的检测

为提高有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的补偿性能,以理想传输量分离法为理论基础,提出了一种基于现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)器件和快速模/数转换(A/D)的数字式有源电力滤波技术中谐波电流补偿分量的检测方法。该方法通过配置FPGA器件的时钟、逻辑运算电路以及静态存储器来实现A/D转换控制以及补偿分量的计算。与常规的基于数字信号处理程序的检测方法相比,该方法有效地利用了FPGA器件的并行运算以及近似布线逻辑的电路特点,提高了APF的抗干扰能力及补偿性能。仿真和实验结果表明,采用该检测方法的APF具有更好的实时性、准确性和抗干扰能力。     

基于单片机的可程控高精度信号源设计

有针对性地提出了一种可程控高精度信号源实现方法,该方法以16位高精度D/A为核心构建波形重构电路,以单片机和FPGA的组合实现总体控制.利用单片机集成的16位高精度A/D构建了反馈校正模块,通过该模块建立了一个闭环控制系统,有效改善了系统的整体精度.该方法将单片机技术、FPGA技术进行有机的结合,充分发挥了各自的优点.此外,应用USB总线技术和高速异步串行总线技术可完成波形数据的实时下载.即实现了信号源的实时可编程.测试结果表明,该信号源精度达到0.01%,满足设计要求.性能稳定可靠.     

南澳柔性直流输电系统主接线分析

针对南澳示范工程,对柔性直流换流站电气主接线进行分析与研究。对主回路拓扑以及双换流器、单换流器两种不同主接线方式进行分析与比较,研究并确定换流站电气主接线方案,充分考虑换流站建设的可行性、经济性等要求,经过技术经济比较,提出适合本项目的模块化多电平拓扑的单换流器主接线方案,为工程设计提供参考。     

带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器

为消除Boost变换器用于两级功率因数校正(power factor correction，PFC)器前级时的升压作用对输出电压的影响，作者用充电泵功率因数校正变换器构造了有源浮充平台电路，并将其应用于单相Boost型PFC变换器中，设计了带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器。该变换器保持了传统Boost型PFC变换器的优点，输出电压大大降低，拓宽了PFC电路的应用范围，为设计后级DC-DC变换器提供了便利。仿真分析和实验结果均表明，该变换器的输出电压大大降低，可实现单位功率因数校正，具有良好的动态性能。     

特高压换流变压器主动排油灭火技术的研究

介绍了目前特高压换流变电站换流变压器消防灭火配置情况,针对换流变压器的设备特点进行排油灭火技术的分析与研究,并且分析了运用此技术的实用性和经济性,为特高压换流站的换流变压器消防灭火研究及项目实施提供参考和借鉴。     

砖块电源的分析和研究

本文分析了砖块电源的电气规格的特点以及对拓扑选择的要求。为砖块电源推荐了有源箝位型正激变换器、谐振复位型正激变换器、对称半桥变换器、正反激变换器、隔离型升降压变换器、两级变换器等六种比较适合的拓扑以及各自详细的配套的技术。并且在对于砖块电源适用性上详细比较了这六个拓扑的优缺点。最后实验结果进一步证实了有源箝位型正激变换器对于砖块的适用性。     

一族正反激组合式双向DC-DC变换器

提出了一族正反激双向DC-DC变换器。它采用正激和反激组合的形式，在变换器的一侧绕组串联，另一侧并联。这种结构的双向变换拓扑解决了电流型一电压型组合式拓扑的开关管电压尖峰问题和启动问题。正激和反激组合式的拓扑，减小了反激变压器传递的功率，而使一部分功率以正激形式传递，为其在较大功率场合的应用提供了拓扑基础。文章以有源箝位正反激双向变换器为例，详细分析了其工作原理，着重分析了开关时序问题和软开关实现问题，并推导了其稳态工作基本关系。通过构建试验样机平台，证明正反激双向DC-DC变换器理论分析的正确性。最后，给出了一族基于正反激原理的双向DC—DC变换器。     

适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current,VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题,提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合,通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式,使主换流站不易达到满载,协调了多个换流站的有功功率容量,尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化;当主换流站满载或退出运行时,其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担,自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差,通过对直流电压极限值进行调节,可以最大限度地利用换流站的有功功率容量,维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

变频驱动专用异步电动机的技术分析

随着变频技术的深入发展,用于变频器驱动的电动机也在朝着变频器驱动专用电动机方向变化。介绍用于变频器驱动的中等容量新型异步电动机的技术参数和规格,对其结构、性能进行了分析,并与一般异步电动机作了比较。     

A step‐up PWM DC–DC converter for renewable energy applications

A step‐up pulse width modulation (PWM) direct current (DC)–DC converter is presented in this paper, which has its origin in quasi Z‐source inverter. Analysis of this converter in steady state is presented, and relevant expressions are derived for the proposed converter operating in continuous conduction mode. The power loss expressions for each component of the converter are derived, and thereby, obtained expressions for overall converter efficiency are presented. Further, a dynamic model is derived to design an appropriate controller for this converter. The simulation and experimental results are presented to support the theoretical analysis. The advantages such as continuous input current, high step‐up gain at lower duty ratio, and common ground for source, load, and switch makes the converter suitable for renewable energy applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

两相正激DC/DC变换器技术研究

两相正激DC/DC变换器可使输入、输出电容体积大大缩小,通过较小功率处理单元的并联可获得大的功率输出.介绍了单电感、双电感两种结构两相正激DC/DC变换器工作原理,分析了两种电路结构中各元器件的电应力.以输出为7 V/10 A DC/DC的变换器为例,对两种电路结构进行了实验对比.实验表明,双电感结构电路变换效率优于单电感结构,但单电感结构的电路元器件数量少于双电感结构,后者在对体积要求苛刻的应用中极具吸引力.     

A Fixed-frequency Series-parallel Resonant Converter with Capacitive Output Filter: Analysis,Design, Simulation,and Experimental Results

In this article, a fixed-frequency phase-shift-controlled full-bridge series-parallel (or LCC-type) resonant converter that uses a capacitive output filter is proposed. Steady-state analysis of this converter is performed by using a complex AC circuit analysis approach. Based on the analysis, a simple design procedure is given and exemplified with a design example of a 200- to 220-V DC input, 300-W, 100-V output converter. The relationship between the design parameters, switch stresses, and converter size is illustrated. Both computer simulation and experimental results on a lab prototype converter are presented to verify the performance of the designed converter for varying input voltage and load conditions. It is shown that this converter requires a narrow variation in pulse width for a wide variation in the load, while the peak current through the switches decreases with the load current. One typical application of this converter is for use as a second stage for AC-to-DC converters.