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作者：向勇华北电力大学

学位级别：硕士

随着大电网数字化、智能化的发展,基于法拉第效应的光学电流互感器(OCT)以其抗电磁干扰能力强、动态响应能力好、数字输出化等优点成为测量电流的理想设备。然而,光学电流互感器中的PIN二极管在测量过程中会产生较强的随机噪声,这种噪... 详细信息

随着大电网数字化、智能化的发展,基于法拉第效应的光学电流互感器(OCT)以其抗电磁干扰能力强、动态响应能力好、数字输出化等优点成为测量电流的理想设备。然而,光学电流互感器中的PIN二极管在测量过程中会产生较强的随机噪声,这种噪声是影响OCT测量精度的主要因素之一。另外,作为智能变电站的主要设备之一,光学电流互感器的实时性要求颇高。因此,本文围绕如何高速滤除光学电流互感器中的噪声信号展开研究,以满足其测量精度和实时性的要求。本文介绍了OCT的基本原理,分析了本文所用OCT的测量过程与结构以及OCT的噪声来源与噪声性质,通过实验采集了OCT主要噪声源PIN二极管产生的噪声数据,在此基础上分析了OCT的信噪特性。针对OCT低信噪比的特性,本文提出采用改进的粒子滤波算法来提高OCT的输出信噪比。在被测电流为直流和交流两种情况下,分别建立合适的粒子滤波动态空间模型,编写MATLAB程序仿真验证改进的粒子滤波算法在两种情况下滤波的有效性,结果表明改进的粒子滤波算法能够有效提高输出信噪比和测量精度。针对fpga硬件,建立了基于粒子滤波的交流OCT信号处理模型,在此模型的基础上推导和简化了基于阈值的粒子滤波算法的计算步骤。对此算法的重采样、采样及权值计算三部分进行了重点研究,改进了它们的fpga实现结构和执行顺序,使得这三部分可以流水运行,大大提高了算法fpga实现的执行速度。最后,本文基于NI Compact RIO硬件平台,将上述用于OCT信号处理的改进算法在fpga上实现,编写了算法各个模块的labview fpga程序,并采用Xilinx软件进行仿真验证。采用本文设计出的实时粒子滤波器进行处理低信噪比信号的实验,并将实验结果同贝塞尔滤波器的滤波结果相比较,结果表明本文设计的粒子滤波器滤波效果要优于贝塞尔滤波器,且满足OCT测量精度和和实时性的要求。

关键词：光学电流互感器粒子滤波 labview fpga 高速信号处理 Compact RIO

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压电陶瓷系统迟滞非线性建模与控制的研究

压电陶瓷系统迟滞非线性建模与控制的研究

作者：孙孔政中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

为了提高空间光学遥感器在轨运动成像过程中的稳像控制精度，以压电陶瓷执行器为研究对象，以国内外压电陶瓷迟滞建模与控制方法为基础，深入研究系统辨识理论和非线性系统控制算法。压电陶瓷微位移器量程小、精度高、输出力大、噪声小... 详细信息

为了提高空间光学遥感器在轨运动成像过程中的稳像控制精度，以压电陶瓷执行器为研究对象，以国内外压电陶瓷迟滞建模与控制方法为基础，深入研究系统辨识理论和非线性系统控制算法。压电陶瓷微位移器量程小、精度高、输出力大、噪声小、动态性能好，是小范围高精度精密控制系统最优执行器器件之一。但电压驱动的压电陶瓷存在迟滞、蠕变等引起的非线性，给实际应用带来不便。为了解决这一技术难题，采用理论与实践相结合的研究方法，深入分析压电陶瓷的迟滞机理，对精度高、行程小的压电陶瓷微米级执行器件迟滞非线性的校正技术进行了深入的探讨，建立压电陶瓷动态迟滞模型，通过逆补偿与增量PID复合控制，实现对压电陶瓷系统的迟滞非线性误差校正。对压电陶瓷的迟滞特性进行分析，给出了压电陶瓷迟滞非线性的形成机理。针对压电陶瓷升压曲线与降压曲线不重合的迟滞特性、压电陶瓷执行器的输出位移对时间迟滞效应的蠕变特性、线膨胀和压电效应表现出的温度特性，深入研究了压电陶瓷的微观极化机理。当压电陶瓷外加电场较大时，从微观领域给出了压电陶瓷迟滞非线性的形成原因;确定了压电陶瓷内部的电偶极子极化和电畴转向两方面因素，从而产生了大量不可逆的电畴转向。压电陶瓷迟滞建模方法研究，改进了Duhem模型参数辨识。针对空间大型光学遥感器快摆镜，需要抑制振动分布在较宽的频段的特性，选择Duhem动态迟滞模型校正迟滞非线性方法，根据系统辨识理论，采用改进遗忘因子的递推最小二乘法，完成Duhem模型参数辨识，其辨识精度达到5310-6。采用前馈逆补偿和增量PID复合控制方法，对压电陶瓷迟滞控制方法进行深入的研究，使控制绝对误差有较大提高。根据逆函数定理，建立Duhem逆模型;通过迟滞逆模型实现补偿，给出了增量PID复合控制的调节参数;应用前后三次测量值偏差求出控制增量，进一步提高系统的控制精度。Matlab/Simulink环境下仿真结果表明：在00μ m的范围内，控制算法的绝对误差小于3.5nm，为压电陶瓷应用在可靠的、高精度的控制系统中，奠定了良好的技术基础。基于图形化语言labview环境，实现了基于labview fpga的算法和系统控制。通过NI公司R系列智能采集卡7841的高速AD、DA采集系统，构建在Virtex-5(fpga)芯片上实现的算法;设计偏置电压调节电路，完成了实验系统搭建与测试。算法使在00μ m的范围内，控制系统的绝对误差减小了90%，并实现了ns级的动态工作性能。通过模拟实验，验证了算法的有效性，提高了压电陶瓷系统的控制精度与动态特性;所做的研究内容和仿真试验结果表明：压电陶瓷微位移器在空间光学遥感器快摆镜的高精度跟踪、定位系统中，发挥了重要的应用价值。

关键词：压电陶瓷迟滞特性 Duhem模型逆补偿 labview fpga

基于PXIe总线的某应答机遥测数据收发系统研制

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基于PXIe总线的某应答机遥测数据收发系统研制

作者：高国宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现代导弹、火箭、飞机等飞行器内部包含多个子系统,而其上的应答机设备负责完成飞行器与地面测控站之间的无线遥测数据传输工作,是飞行器的重要组成部分,因此在飞行器发射前对应答机遥测数据收发功能进行全面测试具有重要意义。然而,各... 详细信息

现代导弹、火箭、飞机等飞行器内部包含多个子系统,而其上的应答机设备负责完成飞行器与地面测控站之间的无线遥测数据传输工作,是飞行器的重要组成部分,因此在飞行器发射前对应答机遥测数据收发功能进行全面测试具有重要意义。然而,各型号应答机通信协议不同,且应答机与地面测控站之间传送的数据量与数据速率也在不断提升,因此,对应答机测试系统的功能和实时性提出了越来越高的要求。传统测试仪器设备由于灵活性差、通用性弱等缺点,已经无法满足对各个型号应答机的全面性覆盖测试。综上,本课题以模块化射频仪器为硬件平台,基于PXIe总线构建一个灵活性好、通用性强,集成度高的应答机遥测数据收发通信系统,完成与某型号应答机上下行数据模拟与测试,为应答机的综合性测试提供更良好的环境。根据应答机遥测数据收发功能和协议要求,本文提出基于PXIe总线的遥测数据收发系统总体方案,利用矢量信号发生器配合fpga协处理器完成遥测数据的产生,利用矢量信号分析仪完成遥测数据实时解调,同时辅以labview作为系统软件开发平台。在信号发送端,采用直接数字频率合成技术在fpga中完成信号的生成,并使用矢量信号发生器实现了信号的发送。在信号接收端,本课题研究了并行数字下变频的原理及实现方法,完成了并行数字混频、多相抽取滤波两个关键模块的设计,并利用Vivado进行多相结构数字下变频模块的fpga设计与仿真验证。除数字下变频外,本课题在接收端还研究了基于Gardner定时误差检测的符号同步技术,提出了基于包络检波法和Gardner符号同步技术的2FSK信号实时解调方法,并在fpga中实现,完成了遥测数据的解调。最后,本课题在上位机中利用巴克码峰值检测完成接收数据的帧同步并显示组帧结果,开发了各个模块化仪器的控制程序,并且实现了接收信号的波形频谱显示以及数据的实时存储流盘等功能。本文最后通过与应答机进行实际通信,验证了系统收发两端的信号处理功能,完成了系统的实际测试。测试结果表明,本系统能够可靠有效地完成遥测数据的收发任务。

关键词： PXIe 2FSK 调制解调同步 labview fpga

车载设备多通道电磁骚扰实时监测关键技术研究

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车载设备多通道电磁骚扰实时监测关键技术研究

作者：乔晓峰北京交通大学

学位级别：硕士

电动车组是一个代表性的复杂电气系统,大量车载设备的线缆在有限的空间中密集敷设,线间串扰难以避免。由于大量的线缆共槽布置,导致在进行车载设备信号线上的骚扰测试时,各种信号线上的骚扰形式及频谱趋同,难以分辨噪声的实际来源。此外... 详细信息

电动车组是一个代表性的复杂电气系统,大量车载设备的线缆在有限的空间中密集敷设,线间串扰难以避免。由于大量的线缆共槽布置,导致在进行车载设备信号线上的骚扰测试时,各种信号线上的骚扰形式及频谱趋同,难以分辨噪声的实际来源。此外,对于多通道电磁骚扰监测或测试系统,铺设的传感器线缆间的耦合对骚扰的测试结果也会产生影响和引入误差。以上都需要研究典型的线缆串扰耦合问题。本文通过多端口线缆耦合网络的频响特性对其串扰耦合效应进行分析,并且通过开发相对应的修正技术对多通道电磁骚扰实时监测系统多端口的电压测量结果进行频域解耦。进一步地,可利用预校准网络频响参数补偿由于测试传感器线缆耦合引起观测信号幅度和相位上的误差。本文是基于NI嵌入式硬件采集平台和labview编程开发环境对多通道电磁骚扰实时监测系统关键技术进行研究,并实现双通道同步频谱监测和串扰解耦功能,利用互耦传输线等效电路对其各功能模块进行验证。首先,针对多通道采集系统中庞大数据流量对系统总线造成的压力,及海量数据存储问题,通过设计时频域联合触发捕获感兴趣信号,减少系统数据处理和总线压力。频域触发技术是通过设置触发模板与采集信号单帧频谱进行对比产生触发信号来实现频域信号的捕获。其次,针对线缆耦合网络的耦合效应分析,通过设计多通道相关分析求解耦合网络频域响应特性,并利用互耦通道之间的频响特性实现多通道信号的频域解耦和测试端口电压的频域修正。最后,通过制作模拟互耦传输线等效电路对监测系统各模块的功能进行了验证。将利用系统预校准方法即对目标网络的直通和耦合路径实测所获得的频响特性与对互耦模型进行电路仿真的数值求解结果进行对比,二者基本吻合。试验结果证明本文方法可以对多通道间的非同频串扰问题实现有效的解耦。

关键词：电磁兼容传输线网络时频域联合触发相关分析 labview fpga

基于PXle仪器的2.45GHz RFID国家标准GB/T 28925一致性测试技术研究与实现

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基于PXle仪器的2.45GHz RFID国家标准GB/T 28925一致性测试技术研...

作者：李倩东南大学

学位级别：硕士

2.45GHz频段的RFID技术近年来得到快速发展,在物流管理、人员监控、船舶识别等领域有着广泛应用前景。由于RFID需求和标准的多样性和差异性,传统的测试仪器已不能满足实际应用需求,高性能的软件自定义实时测试仪器已成为一种必须。本文... 详细信息

2.45GHz频段的RFID技术近年来得到快速发展,在物流管理、人员监控、船舶识别等领域有着广泛应用前景。由于RFID需求和标准的多样性和差异性,传统的测试仪器已不能满足实际应用需求,高性能的软件自定义实时测试仪器已成为一种必须。本文在PXIe模块化仪器硬件平台上,围绕2.45GHz频段的GB/T 28925 RFID标签一致性测试系统的设计与实现展开,主要研究工作如下：首先,对2.45GHz频段的RFID系统的工作原理进行了研究,阐述了RFID系统的基本框架以及采用半有源标签系统通信过程中所采用的关键技术。对于半有源标签提出了一种低频外部唤醒和微波频段利用反向散射调制原理传输数据的双频通信方案,并对O-QPSK 和 DBPSK两种调制方式进行了原理分析与仿真实现。接着,详细研究了GB/T 28925空中接口协议中物理层和数据链路层的关键技术,对于物理层,研究了阅读器与标签通信链路的工作频率、调制扩频方式以及信息速率等技术参数;对于数据链路层,研究了通信数据的组帧格式、消息数据格式、标签状态转移、常用通信命令集以及协议工作方式等;同时还详述了本文测试系统中实现的测试项需求与测试方法,为后续实现一致性测试系统奠定了理论基础。然后,完成了3B/T 28925 RFID一致性测试系统在PXIe模块化虚拟仪器平台上的实现,主要分为底层fpga上RFID阅读器原型机和上层上位机测试模块两部分。介绍了测试系统的整体软硬件架构,采用时钟嵌套状态机的结构,实现了支持O-QPSK和DBPSK两种调制方式的RFID阅读器原型机;原型机主要包括物理层发射机、接收机和数据链路层三个部分。物理层发射机负责对命令数据的编码调制;接收机负责对接收基带信号的解调解码;数据链路层负责生成命令、分析响应以及控制命令交互,并将接收机解码后的数据传输至上位机。对发送和接收过程中的仪器驱动模块配置进行说明,并验证了fpga底层原型机实时通信的正确性。最后,在RFID阅读器原型机的基础上完成测试模块的设计与实现,搭建完整的测试系统。测试模块实现了标签的射频与协议一致性测试,如联合时频分析、信号工作频率、占用信道带宽、信息速率、标签响应时间、标签命令响应以及标签状态转移的测试等,并对每个测试项都给出了具体的理论分析、程序说明和测试结果的显示。总之,本文设计了完全符合GB/T 28925空中接口协议规范的RFID标签一致性测试系统,该系统具备实时交互性、并行性、可扩展性和灵活性。

关键词： RFID测试系统 PXIe模块化仪器 GB/T 28925 labview fpga 一致性测试

基于PXIe架构的一种新型数字化磁共振成像谱仪梯度控制器的研制

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基于PXIe架构的一种新型数字化磁共振成像谱仪梯度控制器的研制

作者：寇松方电子科技大学

学位级别：硕士

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一个高端影像检查技术,自上世纪80年代投入临床使用以来,由于其分辨率高、无电离辐射等特点,越来越显示其广阔的发展前景。谱仪(Spectrometer)在磁共振成像系统是一个综合应用了机械、... 详细信息

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一个高端影像检查技术,自上世纪80年代投入临床使用以来,由于其分辨率高、无电离辐射等特点,越来越显示其广阔的发展前景。谱仪(Spectrometer)在磁共振成像系统是一个综合应用了机械、电子、计算机等多个学科领域的先进技术于一体的高端设备,其性能(噪声、时序)优劣将直接决定磁共振成像质量影响医学诊断。梯度控制器是谱仪系统中一个重要的组成部分,主要完成梯度波形计算及产生,所产生的梯度波形经梯度放大器放大输出至线圈形成梯度场,完成空间定位。本文系统的研究了磁共振物理基础、谱仪系统的工作原理及梯度控制器的重要作用。并基于NI公司的fpga板卡模块PXIe-7972及模拟板卡NI-5741并结合MRI的基本原理及梯度磁场的产生机制,研制了新一代数字化磁共振谱仪梯度控制器。工作内容包括梯度控制器的研制、涡流补偿及梯度延时控制的研究。在梯度控制器方面,研究了梯度控制器的基本功能及实现技术细节,并利用NI的硬件实现了梯度控制器的基本功能;在涡流方面,深入的分析了涡流产生的原因,提出了基于PCB线圈测量涡流的硬件方案并实现了涡流补偿功能;在梯度延时方面,分析了梯度延时产生的原因及对成像的影响,提出了解决方法,并实现了梯度延时控制。最终将本文设计的梯度控制器接入奥泰1.5T超导磁共振系统,通过实现梯度回波脉冲序列实验,并最终得到水膜图像。

关键词：磁共振成像数字谱仪梯度控制器涡流 labview fpga PXIe

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基于软件无线电技术的超高速实时通信系统

基于软件无线电技术的超高速实时通信系统

作者：凌宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

射频通信技术从其诞生开始便是整个电子系统设计中的难点和热点,传统的基于硬件的射频通信系统的带宽有限,已经逐渐不能完全满足当前各个行业的发展需要,特别是在航天领域。由于近年来我们国家大力发展航天事业,卫星通信要求速率越来越... 详细信息

射频通信技术从其诞生开始便是整个电子系统设计中的难点和热点,传统的基于硬件的射频通信系统的带宽有限,已经逐渐不能完全满足当前各个行业的发展需要,特别是在航天领域。由于近年来我们国家大力发展航天事业,卫星通信要求速率越来越高,特别是中继卫星的出现,需要定制化的超高速通信系统才能满足整个卫星中继链路的搭建。本文提出了一种基于软件无线电方式的超高速实时数据通信系统的实现方法,对于基于软件无线电技术的超高速通信系统进行了硬件平台的搭建和软件算法的设计,算法的仿真以及将算法的软件在系统硬件上进行开发和实施,最终完成了样机的研制并通过各种仪器验证了系统的性能和指标参数。现有的软件无线电系统中,一般分为两种,一种是以高速计算机作为软件无线电算法的实现部分,这种方式对于软件算法的实现来说易于实现,但是系统的功耗较高,运算速度和计算效率较低。另一种方式是使用以fpga芯片作为系统的运算核心,这样,所有的通信算法可以在fpga中以一种硬件的方式实现,以空间换取时间,使用这种方式系统的最终运算速率较高,并且系统功耗较低,但是系统的开发较为复杂,并且由于fpga一般采用HDL语言进行编程,这种语言与其他的计算机开发语言相比,编程思想和代码运行方式是截然不同的,这增加了算法的实现难度,使得开发周期和开发成本大大增高。本文提出了一种使用NI FlexRIO平台配合labview fpga软件平台的软件无线电实现方法,大大的降低了系统的实现难度,使得开发周期缩短,节省了系统的开发成本,并且在最终实现的样机中得到了较高的技术指标。论文先以卫星通信中的常用的调制解调算法做出了理论分析。本文所描述的通信系统支持BPSK、QPSK、SQPSK、UQPSK、8PSK这几种调制解调方式,在8PSK通信模式下,可以最高达到800Mbps的通信速率。然后本文对系统的发射机和接收机的硬件平台搭建和软件算法做出了详细介绍。本文的硬件平台以fpga平台作为实现算法的核心器件,通过使用NI公司的FlexRIO以及FLexRIO所对应的Adapter适配器模块,以及PXIE,总线来控制FlexRIO和各个模块设备来完成整个系统的硬件平台搭建。本文详细的描述了整个系统的调制解调算法,包括发射机调制系统的高速串转并模块、相位查找模块、高速并行数字滤波器模块,接收机解调系统的带通采样模块、数字下变频模块、数字AGC模块、载波估计模块、时序恢复模块、载波恢复模块等核心算法。对这些核心算法进行仿真分析,并使用labview fpga软件将这些算法在FlexRIO fpga平台上实现。最后本文还将最终实现样机的调试解调部分作出了详细的测试,并给出了最终的测试结果和测试数据。

关键词：软件无线电卫星通信 PSK调制解调 labview fpga FlexRIO

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双馈风电机组变频器的fpga仿真与控制

双馈风电机组变频器的FPGA仿真与控制

作者：王春媛华北电力大学

学位级别：硕士

随着能源危机的不断加剧、环保压力的不断增加,风能作为未来重要的清洁替代能源之一,近年来受到普遍重视并展现出广阔的成长空间。双馈风力发电机组由于在降低变频器容量、体积和成本的同时,实现了发电机与电网的柔性连接,且机组变速运... 详细信息

随着能源危机的不断加剧、环保压力的不断增加,风能作为未来重要的清洁替代能源之一,近年来受到普遍重视并展现出广阔的成长空间。双馈风力发电机组由于在降低变频器容量、体积和成本的同时,实现了发电机与电网的柔性连接,且机组变速运行范围宽、功率高,在风力发电领域得到了广泛的应用。本文通过labview fpga仿真平台对双馈风力发电机组变频器快速的动态过程进行仿真,首先对双馈风力发电机的内部结构和工作原理,以及自身独特优势进行介绍,分别建立了三相静止坐标系下的数学模型和便于分析求解两相旋转坐标系下的简化数学模型：接着,对包含RLC滤波电路、线路阻抗和负载扰动电流的三相PWM电压型逆变器进行分析,依据其拓扑结构建立了机侧变频器的数学模型,并将定子磁链定向矢量控制和空间矢量脉宽调制算法应用到机侧变频器的控制中,实现最优的控制效果;最后,通过labview fpga平台对双馈风力发电系统的起动、空载并网、发电机不同转速运行、风速变化扰动等不同情况进行仿真实验,仿真结果验证了本文设计的双馈风力发电机组机侧变频器模型准确、控制策略合理。另外,本文设计的仿真程序界面友好,具有在线参数配置、实时状态监控等功能;对fpga模块的应用,实现了软件与硬件的结合,达到毫秒级超高速、高可靠性的仿真要求。

关键词：双馈风力发电机变频器定子磁链定向空间矢量脉宽调制算法 labview fpga

基于fpga的OCT卡尔曼滤波并行处理方法

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基于FPGA的OCT卡尔曼滤波并行处理方法

作者：严宇恒华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着智能电网的提出与发展,数字化变电站要求互感器具有数字量的输出,并具有智能化的特征。基于Faraday磁光效应的光学电流互感器具有优良的绝缘性能和与电流大小和波形无关的线性化动态响应能力,适应于数字化变电站的要求。然而在测量... 详细信息

随着智能电网的提出与发展,数字化变电站要求互感器具有数字量的输出,并具有智能化的特征。基于Faraday磁光效应的光学电流互感器具有优良的绝缘性能和与电流大小和波形无关的线性化动态响应能力,适应于数字化变电站的要求。然而在测量小电流时,光学电流互感器中的光电信号比内部噪声信号小,且光学电流互感器的实时性要求颇高。另外,OCT在不同的工作环境下,测量精度受温度的影响也比较明显。因此,需要高速地分离光学电流互感器中的噪声和信号,在满足OCT测量精度的同时提高实时性。本文把基于fpga的OCT卡尔曼滤波并行处理方法作为研究对象,对其进行了数学模型的建立、快速卡尔曼滤波算法编程和fpga实现、温度-电流采集系统的建立和温度-电流的关系的探索等工作。首先阐述了光学电流互感器的测量原理,叙述了本文采用的OCT结构和噪声特性。通过噪声的频谱特性,分析得到OCT输出的信噪特性。为了满足光学电流互感器信噪特性和实时性要求,提出了一种适于在fpga上实现的快速卡尔曼滤波算法。在输入电流分别为交流、直流、交直流三种情况下,建立合适的快速卡尔曼滤波动态空间模型。基于labview仿真验证快速卡尔曼滤波算法在三种情况下滤波的有效性,仿真表明快速卡尔曼滤波能够有效地对电流进行信噪分离,提高性噪比。基于labview fpga硬件,将快速卡尔曼滤波算法在硬件平台上并行实现。对此算法的离线计算、数据存入与读取、状态量后验估计、滤波结果处理等模块进行了重点设计。利用IP核优化技术,改进了算法的fpga实现结构,使得各模块可以真正的并行化运行。在保证滤波精度的同时提高了速度,降低了资源的使用率。最后,设计了温度-电流采集系统。该系统利用本文搭建的基于fpga的信号实时处理平台,实时采集和处理各个温度下的电流数据,得到了温度-电流曲线,验证了本文基于fpga实现的快速卡尔曼滤波算法的有效性,为OCT电流在线补偿工作夯实了基础。

关键词：光学电流互感器卡尔曼滤波 labview fpga 高速信号处理 CompactRIO

基于fpga的双馈风力发电机组的变频器仿真设计

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基于FPGA的双馈风力发电机组的变频器仿真设计

作者：宋国鹏华北电力大学

学位级别：硕士

在环境污染和能源短缺日益严重的今天,对可再生能源的开发和利用显得十分重要。风能作为一种能量丰富、分布广泛、取之不尽、用之不竭的洁净绿色能源,越来越被世界各国所重视,风力发电技术也逐渐成为各国科学家争相研究的热点。本文以... 详细信息

在环境污染和能源短缺日益严重的今天,对可再生能源的开发和利用显得十分重要。风能作为一种能量丰富、分布广泛、取之不尽、用之不竭的洁净绿色能源,越来越被世界各国所重视,风力发电技术也逐渐成为各国科学家争相研究的热点。本文以变速恒频双馈风力发电机组为研究对象,重点通过labview fpga仿真平台对其网侧变频器进行仿真研究。文中首先介绍了风力机运行特性及其两大核心系统,风力机及其控制系统与发电机及其控制系统。接着讲述了双馈电机的运行原理、等效电路、坐标变换方法和数学模型。随后分析了双PWM变频器的特点和工作原理,表明双PWM变频器具有更好的输入输出特性,更小的谐波分量等优点。接着论述了网侧变频器控制方法与控制目标,指出对网侧变频器的控制就是要保持其直流母线电压稳定和功率因数为1。在此基础上,将矢量变换技术应用到网侧变频器的运行控制上,构建了SVPWM(空间矢量脉宽调制)控制策略,该方法可以减少开关器件的动作次数、降低开关损耗,最终实现最优的控制效果。最后通过labview fpga平台搭建了网侧变频器的仿真模型,实现了对直流侧电压、三相电流和功率因数的模拟,仿真结果验证了本文所设计的理论研究的正确性。labview fpga平台设计,实现了实时的参数配置、控制器配置、状态监控、程序控制等。对fpga模块的应用,展现了它特有的快速性与可靠性。

关键词：双馈风力发电机变频器 PWM 矢量控制 labview fpga