负反馈和状态空间重构的UPWM失真问题校正方法

针对数字D类音频功率放大器中的均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-Sampling Pulse Width Modulation,UPWM)失真,提出了一种负反馈和状态空间重构的全数字UPWM失真问题校正方法。该方法利用数字Σ-Δ(Sigma-Delta)调制器的高开环增益特性,通过构造包含数字Σ-Δ调制器和UPWM发生器的闭环负反馈环路,使得环路的输入与输出近似呈线性关系,从而校正UPWM产生的失真。在构造闭环时,通过对数字Σ-Δ调制器的状态空间表达式进行重构,并添加插零值模块和抽取模块使该环路在保持稳定性的同时,拥有与原数字Σ-Δ调制器相同的噪声整形效果。实验结果表明,该方法相比其他的UPWM失真校正方法,不仅能降低谐波失真,还能大幅降低数字UPWM调制器输出信号的本底噪声,从而可使数字UPWM调制器在频率6 kHz和幅度为满量程的-5 dB的正弦数字信号输入情况下,输出信噪失真比达到95.26 dB,同时所提方法可全数字电路实现、硬件实现简单且易于移植。

基于FPGA的高性能D类功放控制器设计与实现

针对高性能音频D类功放系统,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)设计,实现了一个双声道均匀脉冲宽度调制(uniform pulse width modulation,UPWM)型D类功放控制器。该控制器使用由相同子滤波器抽头级联构成的半带滤波器并时分复用乘法器,以降低可配置插值滤波器的硬件资源消耗,利用sigma-delta调制器的高开环增益,通过构造一个基于查找表的误差校正模块,以较小的硬件代价来预校正控制器使用UPWM技术在信号带宽内所带来的非线性失真。测试结果表明该控制器输出信噪比可达114dB,互调失真仅为-97dB。

感应电机传导干扰频段Π型共模等效模型

脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)逆变器产生的共模电压会在感应电机内部的寄生耦合回路中产生共模耦合的漏电流和轴电流,带来显著的负面效应。为研究PWM驱动系统的共模电磁干扰,在分析电机内部寄生参数的基础上,指出感应电机绕组可视为均匀传输线,且共模电流沿绕组传播时的阻抗为定值。据此提出一种构建感应电机传导干扰频段高频共模等效电路的实验方法,并建立新型π型等效电路,适用于分析和预测PWM电机驱动系统整个传导干扰频段(0.15～30MHz)的传导共模电磁干扰。仿真和实验结果验证了该模型的正确性。

D类音频功率放大器控制方式综述

D类放大器虽然具有很高的效率 ,但由于功率晶体管的开关工作方式 ,D类放大器引入的失真通常大于线性放大器 ,这也是目前D类放大器在音频放大领域并未得到广泛应用的主要原因。D类放大器的控制方式是影响其性能的关键因素之一 ,研究适合的控制方法以改善D类放大器的保真度 ,是近年来电力电子技术和音频功率放大领域研究的热点。

基于均匀切换的并联数字阀控系统位置控制策略

针对并联数字阀控系统在脉数调制(PNM)控制下易出现低速定位精度低的问题,提出一种复合控制策略,即低速工况采用差动脉宽调制(PWM)控制策略,其余工况采用基于模型的PNM控制策略。各开关阀切换次数的差异程度在PNM控制下较大,且差异程度被差动PWM控制进一步放大,因此,为减小各开关阀切换次数的差异程度,基于循环滑动方法分别对PNM和PWM信号进行切换优化。实验结果表明,液压缸的平均定位误差从0.528 mm减小至0.032 mm,最小定位误差从0.221 mm减小至0.003 mm,开关阀切换次数的分布均匀性得到了显著提高。

自动袜机用伺服电动机的近似匀加减速控制方法

伺服电动机加减速控制是袜机控制系统的关键技术之一,采用理论分析和工程实践相结合的措施,探讨袜机用伺服电动机控制问题。提出3种加减速控制方法:脉宽调制(PWM)周期为常增量的加减速控制;基于理论公式的精确匀加减速控制;以及基于工程实践的一种近似匀加减速控制方法。在此基础上,深入分析这些方法的加减速性能,程序实现的可行性、运算量及实时性等主要特性。通过对比分析和实际测试得出结论:伺服电动机的分段近似匀加减速控制是理想、可行的方法,此方案加减速性能良好,系统运行平稳。

不等比例PWM脉冲技术在顶部振打器上的应用

为解决顶部振打器中控制器的精度等问题,将不等比例脉冲技术应用于顶部振打器中。开展了不等比例PWM脉冲技术原理的分析,建立了占空比和波形之间的关系,提出了新型的采用不等比例插入技术产生的非均匀PWM脉冲的原理和实现方法。在数字式DC-DC基础开关电路上对通用的8位微处理器和场效应管开关器件进行了评价,并进行了不等比例PWM技术实验验证。研究结果表明,非均匀PWM脉冲具有明显降低输出平均电压稳态误差的作用,提高了输出平均电压的精度,考虑了实际应用中对提高输出精度存在的各种外部综合因素,给出了合理选择该技术方法的依据。

溶解混施水肥一体化装置自动控制系统研制

为了提高溶解混施水肥一体化装置的施肥均匀性,解决水肥调控时灌溉量和质量浓度的综合控制问题,设计了溶解混施水肥一体化装置的自动控制系统.采用STM 32微控制器作为控制核心,通过肥料质量浓度标定试验,确定肥液质量浓度和电导率之间的关系,由电导电极及相关检测电路对出口肥液的质量浓度实时在线检测,将肥液质量浓度信号反馈回处理器,并生成控制信号,构建闭环控制回路;采用半桥式电路驱动直流水泵调节供水流量,采用PWM脉宽调制方法实时改变固体肥料添加速度,使出口的肥液质量浓度更加均匀、稳定.试验测定了装置施肥性能,结果表明在加入控制系统实时调节后,装置出口水肥溶液的均匀系数提高了31.46%.

圆形PWM变量喷灌机喷灌特性的仿真研究

变量喷灌(Variable Rate Irrigation,VRI)是精准农业的一个重要分支,目前的发展方向是单喷头变量喷灌(Individual Sprinklers VRI,IS-VRI),即每个喷头均采用脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)变量技术控制水量。为此,通过分析面向IS-VRI应用的圆形PWM变量喷灌机在喷灌过程中水量累积的过程后,数值仿真研究了PWM脉冲占空比、PWM脉冲周期、喷灌机行进角速度及喷头离围转中心距离4个参数对喷灌均匀性及喷灌水深误差的影响规律。采用Nelson R3000喷头的圆形PWM变量喷灌机数值仿真结果表明:喷灌水深与喷灌机行进角速度和喷头离围转中心距离成反比,与PWM脉冲占空比成正比,与PWM周期存在较弱的负相关关系;PWM周期和喷灌机行进角速度越小,喷灌均匀性越好,当PWM周期取10s或行进角速度取1(°)/min时,径向和周向克里斯琴森均匀系数均可达到75%和80%以上;喷灌水深误差主要出现在喷灌机中间段的径向水深误差上,约为8%,其余误差均在5%以下,水深误差可以通过调整PWM脉冲占空比补偿消除。

用于数字D类音频功放的伪自然采样算法综述

伪自然采样方法是对数字D类音频功放中均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-sampling Pulse Width Modulation,UPWM)失真校正的主流方法。近年来,如何使伪自然采样算法在校正谐波失真的同时降低算法的计算复杂度成为研究重点。首先介绍了伪自然采样方法的谐波失真校正原理,然后从UPWM面临的问题出发分别描述和分析了近年来涌现的各种伪自然采样算法的原理及其存在的问题,最后从谐波失真校正效果和计算复杂度方面比较和综合评价了不同伪自然采样算法,并展望了伪自然采样算法未来需要进一步研究的方向。

一种锡焊机匀速送丝电路的设计

介绍了一种锡焊机匀速送丝的设计思想,并设计了具体的匀速送丝电路。通过采用脉宽调制技术,并自动进行反馈调节,使得直流送丝电机的供电电压随电机扭矩的变化而改变,从而达到稳定送丝速度的作用。实验证明,该电路具有较好的反馈调节性能,锡焊机达到了匀速送丝的目的。

带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器设计与实现

针对免滤波数字D类功放的高电磁干扰(Electro-Magnetic Interference,EMI)问题,本文提出一种用于免滤波数字D类功放的扩频调制方法。该方法利用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)产生的伪随机数列的奇偶性来改变功放输出UPWM信号的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF),使功放输出信号在PRF及其谐波处的能量更加分散,从而降低EMI。基于该方法,本文设计并使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现了一个带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器。实验结果表明,采用该扩频调制方法的免滤波脉冲宽度调制器可使其输出的UPWM信号的带外频谱峰值幅度减小27.3 dB,从而降低输出信号的高频成分幅度,达到降低EMI的目的。