基于DSP可重构运动控制器的硬件设计

针对当前运动控制器不能满足柔性化制造的要求,提出了一种基于TMS320C2812 DSP、可编程逻辑器件CPLD和FPGA的高性能运动控制器硬件的设计方法。考虑到DSP、CPLD和FPGA的特点,采用模块化设计,应用DSP作为核心处理器完成复杂的控制运算,CPLD、FPGA作为协处理器完成密集型运算。利用FPGA和CPLD的现场可编程的特点,实现了系统的可重构性。实验表明,该结构可以完成多轴联动高精度的实时控制,且具有可重构性。     

多核混合可重构计算系统MRCS的设计

设计了一种面向计算密集型应用的多核混合架构可重构计算系统MRCS。其可重构处理器中的可重构阵列计算单元负责密集规则的运算,浮点处理器负责离散运算,配合灵活的本地缓冲,有效地提高了多核可重构计算系统对算法的适应性。实现了一个能够稳定地运行在100 MHz的基于FPGA的MRCS原型,并通过分别映射大维度浮点矩阵乘法、IDCT算法和运动估计算法进行性能验证。实验结果表明MRCS具有更高的计算效率和灵活性。     

基于FPGA的可重构测速模块设计

光电编码器以其高精度和高可靠性而被广泛用于各种位移、角度测量的场合。已经有很多测量的方法出现。本文提出一种嵌入式可重构系统设计的方法,把光电编码器测速检测作为模块嵌入在系统中。并且基于这种方法设计了一个控制系统,充分利用了FPGA的高速可重构的特性。最后给出了一些FPGA的仿真结果验证。     

可重构宽带功率放大器设计

随着未来无线通信需求的增长,通信系统需适用更多的频带和标准。 针对可重构功率放大器各模式下工作带宽窄的缺 点,本文基于简化实频技术和可重构理论,提出了一种拓展可重构功率放大器工作带宽的设计方法。 通过在可重构理论中融入 简化实频法的宽带设计方法,在设计过程中加入新的误差函数,对可变模式下的可重构电路结构进行判别,进而实现可重构宽 带功率放大器设计。 为了验证该方法的有效性,并满足实际设计指标,采用中国科学院微电子研究所自主研发的 LDMOS 晶体 管设计并制作了适用于 GSM 网络和 LTE 网络的一个频率可切换的宽频可重构功率放大器。 测试结果表明,该可重构功率放大 器在不同模式下可分别工作在 0. 6~ 1. 1 GHz 和 1. 1~ 1. 6 GHz 频段,饱和输出功率超过 40 dBm,漏极效率(DE)在 50% ~ 60%之 间。 因此,本文提出的设计方法可以降低可重构宽带功率放大器的设计难度,较好的发挥晶体管性能,降低成本,在实际基站射 频电路设计中具有很好的应用意义。     

具有方向图可重构特性的小型化天线设计

设计了一款具有方向图可切换特性的新型平面圆形可重构天线。该天线制作于介电常数为4.4的 RR-4介质板上,半径为60 mm,在x-o-y 平面上紧凑对称,具有低剖面、低成本、小型化的优点。天线可用阻抗带宽为2.36~2.51 GHz,可以适用于 Wibro,Bluetooth和 WLAN系统。通过改变不同辐射单元与馈电微带的连接关系,天线可在6个方向上实现波束可重构。若结合快速切换开关系统,天线可在x-o-y 平面上完成方向图电扫描。同时,测量和仿真结果具有很好一致性。     

新型数字式高压保护装置硬件平台设计

在总结和继承微机保护装置成功经验的基础上,设计开发了运算DSP加逻辑MPU控制单元的新型硬件平台系统.该系统充分发挥了DSP运算能力强和MPU逻辑功能强、外围资源丰富等优点,且采用大容量外围存储芯片,从而保证了高压保护装置实现高速采样、实时并行计算、程序面向对象模块化编程、故障处理报告详细全程跟踪、采用复杂先进保护原理等功能,并且具有足够的硬件资源冗余度.详细介绍了该硬件平台的系统设计思想、技术特点和工作原理,最后介绍了基于此硬件平台实现高压微机线路保护的应用实例.     

新型数字式高压保护装置硬件平台设计

在总结和继承微机保护装置成功经验的基础上,设计开发了运算DSP加逻辑MPU控制单元的新型硬件平台系统。该系统充分发挥了DSP运算能力强和MPU逻辑功能强、外围资源丰富等优点,且采用大容量外围存储芯片,从而保证了高压保护装置实现高速采样、实时并行计算、程序面向对象模块化编程、故障处理报告详细全程跟踪、采用复杂先进保护原理等功能,并且具有足够的硬件资源冗余度。详细介绍了该硬件平台的系统设计思想、技术特点和工作原理,最后介绍了基于此硬件平台实现高压微机线路保护的应用实例。     

工作频率可重构的多层超表面设计

为应对现代通信系统日益复杂的通信环境需求以及充分利用有限的频谱资源,提出了一种采用超表面结构与有源器件PIN二极管和变容二极管结合的设计,以实现双极化功能频率独立可重构的多模式特性。与传统多模式结构不同,该设计利用PIN二极管独立调控双极化波的透射和反射状态,并利用变容二极管实现对双极化波透射窗口的动态调频,可实现9种工作模式的切换。本设计在静态状态下,能够独立调控TE和TM极化波的透射和反射;在切换到动态状态时,除了调控极化波外,还增加了独立调谐TE或TM极化波透射窗口偏移的功能。各个模式之间相互独立,模式兼容性良好。此外,在0°~45°入射角度范围,本设计表现出良好的角度稳定性。通过使用电磁仿真软件CST进行实验验证,证明了本设计的可靠性,显示其在天线罩和信号多频传输方面具有广泛的应用前景。     

基于片上系统的可配置微机保护硬件平台设计与实现

片上系统(SOC)的设计是以模块复用和软硬件协同设计为基础，基于平台的设计则以新产品开发中尽量减少模块的重新设计并尽量少增加新的模块为出发点。文中提出了基于SOC的可配置微机保护硬件平台的设计方法和具体实现，该平台由FPGA和微处理器以及相关接口构成。由于FPGA有可重复编程的特点，不仅芯片中的保护算法、通信模块等可以重新配置，构成SOC骨架结构的模块也可以重新配置。微处理器是F1ash结构，也支持在线修改，因此该平台的应用非常灵活，极大地缩短了新产品的开发周期。文中给出平台应用的3种典型配置方案，其应用领域涉及从基本的电流三段式保护到基于小波变换的变压器暂态保护等方法。     

分析面向多任务的可重构星载计算机设计

随着社会科学技术的不断发展,计算机在各方面的领域发挥了不可替代的重要作用,并越来越受到人们的关注。为了让星载计算机满足在微小卫星上的各种任务需求,设计者对星载计算机的传统结构进行了多方面的改进,他们参照了生物的干细胞管理机制从而设计出了一种现场可编译门阵列（fieldprogrammablegatearray）,简称FPGA的动态资源管理方案,并在此基础上与动态部分重构技术相结合提出了一种随着任务进程改变而改变的自我调节电路结构设计方案。与传统的可重构星载计算机相比,该设计方案使可重构星载计算机同时在完成多项任务时消除硬件间的竞争,在系统层面上增强了抗辐射能力,简化在轨升级体系等优势。     

图形化编程的继电保护软件平台设计

为了简化继电保护装置的开发过程、提高开发质量,提出了一种新型的继电保护软件开发通用平台。该平台基于嵌入式实时多任务操作系统μC/OS-II进行开发,采用模块化、元件化,以及硬件平台无关性的设计理念,以可视化的逻辑框图代替传统的编程语言。重点介绍了本平台的软件架构和设计方案。该平台的应用提高了继电保护装置的可靠性、可复用性以及可移植性,并大大缩短了开发周期和降低了开发成本。基于本平台已开发出了多种型号的继电保护装置并推向市场。     

微机继电保护软件可靠性探讨

微机保护的软件的性能是否可靠,是影响微机保护运行可靠性的关键因素之一。在微机保护开发的整个过程中,应该强调软件的可靠性。简要介绍了衡量软件可靠性的几个要素,指出当前微机保护开发人员对软件可靠性认识的误区,提出一种微机保护软件开发的标准流程。文章强调,应该在开发流程上和开发制度上保证微机保护装置软件的可靠性。     

EDA技术在数字保护继电器中的应用

在分析和回顾数字保护继电器硬件发展的基础上 ,指出微处理器自身固有的不足 ,介绍EDA技术的基本内容和优于CPU的特点。文章给出了CPLD FPGA在数字保护继电器中作为通用I O接口、作为协处理器、作为独立的保护CPU以及设计数字保护专用芯片和在系统编程等方面的具体使用方法。这一新技术的出现 ,必将给智能化电器的硬件发展带来新突破 ,片上系统将是数字保护继电器的发展方向     

新一代微机继电保护测试仪及其基本性能

为微机型继电保护装置和安全自动装置测试的需要，以M2000为例，详细介绍了基于DSP、大功率开关放大器和PC机研制而成的新一代微机型继电保护测试仪，介绍了它的基本性能，描述了该仿真器软、硬件的实现，以及仿真器的功能，如电力系统实时仿真、谐波发生器、故障波形成回放、系统振荡模拟、各种类型的继电器测试。该测试仪体积小、重量轻、操作方便，可广泛适用于继电保护生产厂家、实验室、电厂、变电站等场所测试各类继电保护装置。     

一种新型的继电保护软硬件平台

结合微机继电保护现状 ,提出了一种新型的继电保护软硬件平台 ,介绍了主要的实现方法 ,它具有技术起点高、通用性强、可靠性好等优点     

一种用于电力装置的多CPU硬件平台

提出一种多CPU单片机-数字信号处理DSP(Digital Signal Processing)硬件系统，叙述了其模块的划分，以l片TMS320C32 DSP和2片MC68332单片机分别管理核心测量模块，动作逻辑模块和辅助功能模块。介绍了各模块的硬件组成、工作原理、功能及模块间怎样实现数据交换。该平台已经用于开发的电力装置中，运行情况良好。     

继电保护测试仪用高电压功率放大电路的研制

针对继电保护测试仪的电压功率放大采用集成功率放大芯片价格昂贵,且易损坏,提出了一种性价比高、输出功率大的电压功率放大电路设计方案。首先介绍了继电保护测试仪的硬件结构,并详细分析了电压功率放大电路的原理,计算了功率管的管耗,在此基础上对电路进行了仿真分析,最后对实际电路进行了试验,结果表明,电路可输出功率大、线性度好,可以满足测试仪对电压功率放大的技术要求,并且具有很广的应用前景。     

图形化编程与继电保护装置开发

数字式保护装置的开发手段对保护装置的可靠性具有决定性影响。介绍了数字式保护装置开发手段的现状,指出了基于人工录入计算机语言的常规开发手段的缺点。通过分析提出了基于图形化语言进行保护装置开发的思想,对其优越性进行了阐述,实现所见即所得的开发,从开发手段上保证了保护装置的可靠性。通过一个应用实例,说明了运用图形化语言编程技术进行继电保护装置开发的可行性和优势。     

Computer-aided protective relay setting system for large power networks

This paper introduces a protective relay setting system capable of handling a large network up to 10,000 buses. The remarkable features are such useful functions as network analysis (fault analysis, load flow calculation, zero-sequence current calculation, etc.), relay operation simulation, and automated setting coordination tasks. Fault currents in the maximum and the minimum operation networks are calculated to examine the setting values. The protection zones are searched automatically along the network connection. Protection coordination tasks among the primary and the backup relays composed of different types of relays can be performed by the relay operation simulation. The system is built on an engineering workstation, which works in cooperation with other network operation support systems. Its graphical user interface helps every engineer to examine the relay setting using a variety of databases.