FPGA在高速多通道数据采集中的应用

设计了以FPGA为核心处理器的高速多路数据采集系统，整个数据采集系统可实现48路最大工作频率为20kHz的信号采集任务。在该系统中，还采用了TI公司最新推出的高速低功耗A／D芯片THS1206从而大大降低了系统功耗，另外，采用了ATMEL公司的AT89C2051实现采集器与PC机的串行通信控制。     

基于FPGA的PCM编码器与解码器的设计与实现

针对传统数字电路难以支持实现高码速率的PCM功能,提出将PCM的编、解码功能集成到具有硬件密度高、结构灵活、加密性好的现场可编程门阵列（FPGA,Field Programmable Gate Array）上的实现方案.介绍了PCM码型定义和帧格式,阐述了该方案的结构框架和设计方法,并结合实例和实测波形,说明PCM编、解码器的功能实现过程.实践表明,FPGA可以有效地用于PCM高码速率场合,在遥测系统中有实用意义.     

基于FPGA的64 kbit/s通信误码生成仪

介绍了利用FPGA实现64 kbit/s通信误码生成仪的具体实现方法,即为减轻CPU的工作负担,利用FPGA和SDRAM芯片IS61LV5128实现64 kbit/s信号的时延、在64 kbit/s信号中添加随机误码、连续误码的实现方法,利用FPGA实现从信号中提取时钟的锁相环电路的设计方法。利用ARM7的数据处理能力和FPGA并行处理能力相结合,适用于实时性要求高的场合,是一种实时信号处理新的实现方法的探索。     

基于FPGA实现HD-15530编译码器

现场可编程门阵列(FPGA)具有集成度高,体积小的特点,在文中介绍用FPGA实现曼彻斯特编译码器(HD-15530)的设计方案,并通过时序仿真的验证,证明方案合理。用FPGA来实现HD-15530功能,能够降低系统的功耗,提高系统的可靠性。     

A novel PDWC‐UCO algorithm‐based buffer placement in FPGA architecture

Clock distribution networks consume a significant amount of the whole chip power budget. Therefore, reduction in the power consumption of the clock networks is a significant objective in high‐performance Integrated Circuit (IC) designs. This paper presents a novel Particle Distance Weighted Clustering (PDWC)‐Unity Clustering Optimization (UCO) algorithm for the placement of clock buffers in the Field Programmable Gate Array (FPGA) architecture. A novel PDWC algorithm is applied for clustering the logical components based on the minimum distance between components. A UCO algorithm is developed to determine the location for the placement of the buffers. This clustering technique reduces the delay rate of the architecture because of the minimum number of logical components. The overall area and power consumption of the FPGA architecture are reduced because of the placement of the buffers and latches. Our proposed PDWC‐UCO algorithm achieves lower delay, power consumption, wire length, latency and skew than the existing Flip‐Flop (FF) merging and register clustering algorithms. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

质子交换膜燃料电池控制系统的研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)控制系统,以工业控制计算机为核心,采用了数字比例积分微分(PID)计算机控制技术,通过质量流量控制器进行进气流量和尾气流量的控制,实现了稳定的双路协调的压力控制。并且,通过对循环水流速的控制,实现了稳定的电堆温度控制。此控制系统的气体压力值和电堆温度值可以任意设定在具体实验要求的某一数值。并且此系统的人机对话界面可以方便地实现控制状态的设定,可以进行实时的实验监控和数据存储以及数据查询。经实际应用证明,此控制系统控制稳定、实用性强,可应用于100～5 000 W的PEMFC发电系统的实验研究。     

用FPGA实现MCU与DS18B20接口

文中提出并详细叙述用FPGA作为MCU与DS18B20接口的新方法.这种方法缩短MCU利用DS18B20进行温度采集的耗时,提高MCU的工作效率.     

FPGA在大功率多相变频调速系统中的应用

针对大功率多相感应电机变频调速系统中PWM信号通道多和难同步的问题,提出一种基于PWM IP核的多路PWM发生器的设计方法,利用搭积木的方法可方便构建任意路PWM发生器.多路PWM发生器通过采用同一时基和各自独立的控制寄存器,可实现PWM信号的严格同步和不同调制策略.利用FPGA的硬件并行性,实现高性能的三角载波发生器和高可靠性的故障保护.基于FPGA和DSP构建一个多相变频调速系统硬件平台,在一台九相感应电机上完成SPWM调制的变频变压控制.实验结果表明FPGA应用于大功率多相变频调速系统具有通用性、灵活性和高可靠性.     

熔融碳酸盐燃料电池系统建模与控制

熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)是目前商业化前景最好的燃料电池 ,特别适合大容量中心电站和联合循环发电。MCFC系统工作在高温、封闭、复杂的环境下 ,内部状态测量极为困难 ,试验分析代价很高 ,有时几乎是不可能的。为提高MCFC性能并确保其安全、长寿命运行 ,需要采用数值分析的方法 ,建立完善的MCFC数学模型 ,借助模型来进行性能仿真分析和动态控制设计。首先详细介绍了MCFC的电极、单电池、电堆、系统四个层次的建模以及MCFC控制的研究现状 ,并指出了现有模型的不足 ;然后讨论了电堆和系统两级建模的发展方向 ;最后 ,分析了MCFC系统的非线性、大时滞、分布参数、多输入多输出、有约束和随机干扰等特征 ,并根据这些特征 ,提出了两种适宜的控制方法     

基于FPGA的空间矢量脉冲宽度调制发生器设计

采用自顶向下的设计方法,设计出一种新的基于FPGA的空间矢量脉宽调制发生器。通过设置逻辑判断子模块,调制发生器能有效地处理过调制。通过利用宏功能,空间矢量脉宽调制发生器的一些子模块能完成更为有效的逻辑综合与器件实现。该脉宽调制发生器的实现结构紧凑,时序逻辑简单,能方便地设置开关频率,且能灵活调整死区时间,以适用于不同的应用场合。基于MATLAB/SimPowerSystems与Altera DSP Builder的集成开发环境,设计出一个FPGA实验平台(硬件环仿真平台),并通过硬件环仿真对所设计的空间矢量脉宽调制发生器进行验证。实验结果表明了设计策略的有效性。     

SF6高压断路器状态参数智能监测系统

设计了双先入先出(FIFO)高速数据传输模型,提出了一种基于可编程逻辑门阵列(FPGA)和先进RISC机器(ARM)的实时数据采集、处理与远程传输的设计方案.该方案采用了ARM+ FPGA+ IPC的体系结构,集数据采集、处理、通信、管理功能于一体,实时监测现场多台SF6高压断路器的温度、电气、机械、绝缘等各项状态参数...     

军用便携式燃料电池技术发展

简述直接甲醇燃料电池(DMFC)、重整甲醇燃料电池(RMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜电池(PEMFC)在军用便携式电源中的研究进展,如优点(高比能量、静音和可靠性等)及面临的问题(催化剂稳定性、燃料转换效率和环境适应性等),并对发展前景进行展望。     

燃料电池混合动力系统的平坦性控制方法研究

针对燃料电池/超级电容混合动力系统设计了一种基于平坦性控制的能量管理方法。在Matlab/Simulink仿真软件中建立了燃料电池间接型混合动力系统模型,证明此系统是平坦性系统,根据平坦性控制方法设计能量管理控制器,再对控制目标进行轨迹规划,对控制效果进行仿真,与采用经典控制理论设计的PI控制器的控制效果进行对比。     

微生物燃料电池的变论域自适应模糊控制研究

微生物燃料电池因其特有废水发电能力而得到越来越多的关注。有效地控制系统是保障微生物燃料电池稳定运行的必要条件。微生物燃料电池本身固有时变、不确定、强耦合、非线性特性给其控制带来困难。在建立微生物燃料电池仿真平台基础上,针对恒压输出控制要求,设计微生物燃料电池的变论域自适应模糊控制器。仿真运行结果表明,该变论域自适应模糊控制器可以有效控制微生物燃料电池,实现恒压输出供电。     

基于FPGA的特定谐波消除法数字实现

提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的特定谐波消除算法（SHEPWM）全数字实现方案。首先,利用计算机辅助设计软件,离线计算稳态时消除特定次谐波的开关角,并得到0.055~1.155范围内的调制度与开关角的关系曲线。采用3次多项式对调制度-开关角曲线进行分段线性拟合,计算出拟合系数,并将其存入FPGA的逻辑单元中。在矢量控制中,通过控制环得到参考电压矢量的幅值与相位,由幅值与直流母线电压计算调制度,并通过拟合系数实时计算出开关角,判断参考电压矢量相位所处的开关角区间,并输出相应的开关状态。实验结果证明了方案的有效性。     

Development of passive heat control system for direct methanol fuel cell using electric double layer capacitor

A direct methanol fuel cell (DMFC) is highly anticipated as a new, high‐density energy source for mobile usage; however, its poor power density presents a problem. As a result, the size of portable electronic equipment using DMFCs is far larger than that of equipment using another type of battery. In addition, steady power supply control is difficult, because the output power of the DMFC is affected by the environment. First, this paper presents a pulse charge control system that is a new control system applied to a mobile device, which uses the DMFC and an electric double layer capacitor (EDLC), then describes the new passive heat control and presents experimental results. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 179(1): 46–53, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21129     

燃料电池发电系统的能量管理控制

针对燃料电池动态响应上的不足及其因长时间运行而造成的性能衰减,探讨了燃料电池发电系统的混合结构。讨论了能量管理控制系统的结构及其控制器的设计,提出了基于前馈补偿和双闭环相结合的控制方法。通过控制双向变换器调整蓄电池的充、放电,使燃料电池的输出电流缓慢变化,大大减少了冲击性。通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。     

基于SIRMs的一类燃料电池系统控制策略设计及仿真

针对一类氢气-空气质子交换膜燃料电池流量欠驱动系统,提出了基于SIRMs的模糊控制策略,采用随机搜索的方法动态优化控制器参数,实现了以一个调节手段(空气质量流量计的给定电压)去控制两个被控变量(阴极压力和空气流量)的需求,同时阳极压力在PID控制器的作用下能跟随阴极压力的变化。仿真结果证实了该方法的有效性。     

燃料电池用微通道反应器的研究现状

微通道反应器,是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行化学反应的三维结构单元。它较常规反应器体积小一个数量级以上,安全性好,适用于汽车或移动电源;而且它可以利用现有的加油站和加气站直接进行能量补给,解决了通常难解决的燃料供给问题。重点介绍了它的结构和各个组成部分及相关的国内外研究现状。     

基于模糊参数自校正PID方法的光伏发电系统MPPT控制

针对光照强度变化的不确定性、光伏电池阵列温度变化、负载变化和光伏电池强非线性,使光伏电池阵列的最大功率点变化的情况,提出一种采用模糊参数自校正比例、积分、微分(PID)控制实现光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制的方法。Boost变换器属于并联开关变换器,采用Boost变换器实现MPPT。模糊参数自校正PID控制方法能合理地处理好控制精度和速度的矛盾。论述了模糊参数自校正PID控制器的结构、参数确定、规则的生成、模糊决策与推理。仿真结果表明所提方法可有效消除最大工作点处的振荡现象且易于实现,提高了系统的稳定性。