基于DSP56F805的脉冲变极性弧焊逆变电源数字化脉冲宽度调制技术

采用Motorola公司的混合型16位数字信号处理器DSP56F805建立了基于双数字信号处理(DSP)的脉冲变极性弧焊逆变电源全数字化控制系统。利用DSP内部集成的脉冲控制调制(PWM)模块,通过选择合理的工作模式实现了一次逆变PWM脉冲和二次逆变极性变换控制信号的直接数字化控制。A/D采样与PWM的同步避免了开关过程中的电压、电流尖峰干扰,提高了控制系统的工作稳定性和可靠性,实现了中频变极性和低频脉冲复合控制的变极性输出焊接电流波形,为提高TIG焊接工艺质量奠定了基础。

超宽带双极性脉冲间隔调制

针对普通脉冲调制的不足,在已有的超宽带脉冲调制研究基础上,提出了一种改进的双极性脉冲间隔调制的UWB跳时调制方案,详述了信号构建过程,并对它的带宽需求、误码率、最大可靠通信距离等性能指标进行了理论分析。理论和实验仿真数据表明,与PPM、PIM、OOK相比,APIM能够大幅度地提高带宽利用率,是PPM的两倍以上;在误码率方面要优于OOK方式,并能在低误码率的情况下确保可靠通信距离。结论表明,APIM调制是UWB系统设计的良好候选方案。

适用于三电平逆变器低调制比区域的双极性载波脉宽调制策略研究

当三电平逆变器工作在低调制比区域时,窄脉冲对输出电压的畸变影响尤其显著,甚至会导致逆变器运行不可控,而传统空间矢量脉宽调制策略(space vector PWM,SVPWM)在低调制比区域存在窄脉冲。针对以上问题,该文首先分析传统SVPWM产生窄脉冲的原因,然后设计可抑制窄脉冲的双极性SVPWM。在此基础上,为更方便的实现双极性SVPWM,推导双极性SVPWM的等效双调制波表达式。通过制定双调制波与三角载波的比较规则,进一步提出双极性载波脉宽调制策略(bipolar carrier-based PWM,BCBPWM),并为其设计中点电压平衡控制和死区补偿方法。最后,分析BCBPWM的脉宽特性、中点电压波动、谐波性能和直流电压利用率。仿真和实验结果证明,相较传统SVPWM,BCBPWM可在低调制比区域完全消除窄脉冲、提升电流谐波性能,其可以控制中点电压平衡并具备计算简单、实现方便的优势。

双极性脉冲调制的抗脉冲干扰解调

空间电磁环境日趋复杂,各种干扰不可回避,促使了抗干扰技术的发展。针对双极性脉冲调制体制,本文主要利用各种滤波算法来削弱脉冲干扰对调制信号的影响,进一步优化信号波形,提取波形特征,最终利用SVM分类算法进行判决解调,明显提升了解调性能。

一种采用全固态开关的高压双极性脉冲源

为满足高压脉冲电场灭菌实验的需要,提出一种结合经典Marx发生器与全固态开关器件的高压双极性方波脉冲源设计方案. 选用全固态开关器件替代传统的火花间隙开关,以单极性Marx发生器为核心,实现能量压缩,通过全桥固态调制器可实现高压方波脉冲的双极性输出. 详细分析了电路的结构、工作过程、控制策略和负载适应能力. 以全固态IGBT为主开关器件,研制了脉冲源的高压主回路部分;设计了相应的控制电路和开关同步触发电路,通过光纤和隔离供电模块实现了信号传输和强弱电的隔离. 相比于常规的双极性高压脉冲源,该方案具有更简洁的电路结构和良好的负载适应能力,实现了输出脉冲极性可控、前沿更陡,脉冲频率、脉宽、电压幅值可调等优点. 实验结果表明,该脉冲源系统可以产生幅值范围-7~7 kV、每秒脉冲数1~1 000、脉宽范围2~10μs、极性可变的高压方波脉冲,为开展高压脉冲电场灭菌实验,寻找最佳灭菌电参数条件,提供了硬件支持.

双脉冲变极性波形对铝合金TIG焊焊接质量的影响

研究设计了基于单片机控制的双脉冲混合调制变极性TIG焊接电源。该焊接电源以MSP430单片机为控制核心,将脉冲电流调制功能和变极性功能相结合,在变极性电流波形的基础上同时进行高低频混合脉冲调制。高低频混合调制变极性电流波形在保证铝合金清理效果、降低钨极烧损、提高电弧稳定性的前提下,可以减少气孔、控制焊缝成形、提高焊缝的拉伸强度和延伸率。试验表明,采用该电流波形焊接6mm厚的LD10铝合金,焊缝成形良好、力学性能高、气孔很少,从而获得了良好的焊接效果。

铝合金脉冲变极性等离子弧焊接工艺

研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA（variable polarity plasma arc,VPPA）焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 k Hz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲.以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法,对其进行焊接试验,并通过焊接接头拉伸性能测试、显微相组织分析及断口扫描电镜等手段对铝合金的焊接质量和接头性能进行了分析.结果表明,由于高低频混合脉冲电流的周期性变化,对熔池产生搅拌、冲击作用,从而提高了焊接接头抗拉强度,细化焊缝晶粒组织,断口韧窝趋于均匀且密度增加,提高了铝合金焊缝质量.

加法器结构的大功率固态脉冲调制器的研究

介绍了大功率固态调制器电路常用的拓扑结构,讨论了开关直接串联与加法器叠加两种拓扑结构的特点。设计了基于绝缘栅双极性晶体管的加法器结构的大功率固态脉冲调制器,探讨了该类型大功率调制器的关键技术,介绍了调制器系统参数,并与国内外大功率调制器进行了对比。重点阐述了调制器实验,给出了实验结果,并对实验结果进行了分析。最后探讨了加法器结构的大功率固态脉冲调制器的优势及应用潜力。

铝合金超音频双脉冲调制VPTIG深熔焊接技术

变极性钨极氩弧焊(VPTIG)因其低成本高质量的焊接工艺效果,广泛应用于铝及铝合金材料的焊接。为进一步提升VPTIG电弧热源的能量密度和穿透能力,基于自主研制的焊接电源系统,提出一种"超音频方波脉冲+低频脉冲"的双脉冲调制VPTIG电弧深熔焊接新方法,将其用于7~12mm Al-Cu和Al-Mg系列铝合金平板的焊接。初步试验结果表明,采用该方法进行铝合金中厚板焊接时,焊接过程稳定且可获得良好的焊接质量,通过调节电流波形参数可实现对焊缝熔深的准确控制。针对该电弧焊接新方法进一步开展工艺适用性及其相关理论基础研究将具有重要的理论和应用价值。

多脉冲组合调制超宽带通信性能研究

在多脉冲位置调制的基础上,提出一种加入脉冲极性的超宽带多脉冲组合调制方案,利用扩展等重码构建一种称为双极性多脉冲位置调制(MPPPM)的UWB跳时调制方案,并对其信号构建、调制做了设计,对其通信性能进行了分析与比较。结果表明,在一定的条件下,MPPPM调制技术能以较高的数据速率和较低的误码率得到比多脉冲位置调制和单脉冲多位置调制更好的性能。利用多脉冲组合调制下信息容量大的优点,分析在高斯白噪声信道下的误码率公式,从而能更加深刻地了解和分析MPPPM的性能。

单极性SPWM逆变器并联环流分析与抑制

单极性正弦脉冲宽度调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)具有开关损耗低、效率高、输出波形良好的优点,然而在逆变器并联系统中,使用单极性SPWM方法可能引发环流,造成系统效率降低、电流波形畸变甚至器件损坏。对比采用4种不同单极性SPWM方法时并联系统的环流产生情况发现,只有双臂斩波单极性SPWM会引发环流,并从控制结构上分析了这一环流产生的原因。此外,针对使用双臂斩波单极性SPWM的情况,提出了一种不需要额外增加硬件成本的控制方法,可以避免在逆变器并联系统中引发环流。通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。

基于加权平均采样的单极性倍频调制策略研究

针对对称规则采样引起非期望载波谐波,非对称规则采样增加控制器计算负担等问题,提出了一种加权平均采样脉冲宽度调制(PWM)策略。通过对调制信号进行重构,利用双重傅里叶变换建立了精确谐波解析表达式,并分析了不同加权系数对逆变器输出谐波性能的影响,详细阐述了该单极性倍频调制策略的应用优势及其具体实现方法。实验结果表明,所提出的调制策略可有效抑制单极性倍频调制输出的奇数倍次载波谐波,且算法简单易于实现,降低了系统对控制器的实时性要求。

集成双极性神经刺激脉冲发生器设计

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种幅度、频率、占空比可调的集成双极性神经刺激脉冲发生器。利用带隙基准电流源产生基准电流,通过两级电流镜级联将电流复制和放大以实现幅度范围可调。采用脉冲宽度调制(PWM)信号控制H桥开关管的通断实现频率、占空比可调的双极性信号。利用Cadence仿真软件,对电路进行了仿真。结果表明:当电源电压为5 V,在-40~100℃下,基准电流温漂系数为5.38×10^(-6)/℃;系统可产生幅度为0.01~10 mA,频率为1 Hz~2 kHz,脉冲宽度为20~1 000μs范围内可调的双极性脉冲信号。

浅谈脉冲编码调制中的逐次比较式编码

给出脉冲编码调制中逐次比较式编码的步骤、方法,以便读者更好地理解、掌握.

基于PM的多功能超宽带调制技术的研究

基于相位调制器(PM)级联高斯带通滤波器,提出了一种超宽带(UWB)多功能调制方案,可以实现通断键控(OOK)、脉冲极性调制(PBM)和脉冲形状调制(PSM)。该方案结构简单,只需单个光源,利用率较高,仅改变比特序列发生器(BSG)的编码就可实现三种UWB调制格式间的灵活切换;产生的三种信号只包含一个波长,在光纤中传输时无需复杂的非线性控制和色散管理。使用光通信软件Optisystem进行模拟,研究了光源功率、调制速率以及两支路PM和滤波器系统误差的影响,对OOK、PBM和PSM信号的传输性能进行了分析。结果表明,光源功率和调制速率在一定范围内变化时,可以获得性能最佳的UWB调制信号。

160mW大功率固态调制器的设计与实验

为提高脉冲调制器的可靠性,设计了基于大功率绝缘栅双极性晶体管模块为开关的大功率固态调制器系统。调制器采用加法器结构,设计输出脉冲功率160 mW,脉冲电压80 kV,脉冲电流2 kA。详细介绍了大功率调制器的电路拓扑和系统参数,重点阐述了大功率调制器的组件电路。介绍了绝缘栅双极性晶体管的驱动电路,给出了组件的输出波形,进行了调制器组件负载打火实验,给出了实验结果,证实组件保护电路可行。介绍了调制器的系统结构,分析了影响调制器输出波形的关键因素,给出了调制器的实验结果,并模拟了调制器负载过流情况,验证了调制器过流保护电路的可靠性。实验结果表明,调制器系统满足设计要求。

高强铝合金双脉冲VPPA焊缝成形机理

建立双脉冲VPPA(variable polarity plasma arc)焊接系统,进行7A52高强铝合金双脉冲VPPA焊接工艺试验,研究低频脉冲调制叠加高频脉冲对VPPA焊接过程中焊缝成形和焊缝力学性能的影响.结果表明,低频脉冲周期性振荡液态熔池,可获得表面饱满的鱼鳞纹焊缝;高频脉冲使电弧更为集中,有效地提高了电弧能量密度,穿透力加强;双脉冲耦合振荡加强了对熔池的搅动作用细化了铝合金焊缝晶粒.焊接接头抗拉强度达到384.13 MPa,相比VPPA焊接接头强度提高了10.21%左右;焊接接头断面收缩率和断后伸长率均有一定程度的提高.铝合金双脉冲VPPA焊接工艺提高了焊接接头力学性能.

基于双极性桥式电路的两相制步进电机驱动器设计

文章提出了一种结构简单的用于两相制步进电机的控制驱动器的设计。该控制驱动器由L297步进电机控制芯片与功率驱动电路组成。L297芯片产生脉宽可调的脉冲相序信号,该信号作为双极性桥式功率驱动电路的输入信号,放大后驱动步进电机。文中介绍了L297芯片与双极性桥式电路的设计原理。该步进电机驱动器在微机数控机床中已成功应用。

超宽带通信的调制及其信号特征

首先分析了超宽带(UWB)通信的传输载体及其具有的特征，并从传输载体的时间与幅度参数变更出发来表述几种常用的UWB多址调制与数据调制方式及其信号特征。最后从低功率谱的平坦性、密集多径环境下性能等方面对各种调制作了适当的评述。

基于工业控制机的变极性TIG焊控制器

以NI PCI-6221数据采集卡和工业控制机为硬件平台,应用LabVIEW软件建立了一套人机界面良好、易于操作的变极性TIG焊控制系统。该控制系统和双逆变式交流电源相配合可以输出变极性焊接电流波形,并可以对变极性电流波形进行低频脉冲调制和高频脉冲调制,进而实现任意的波形组合。该控制系统除了完成基本的TIG焊接时序控制外,还具有数据采集、波形显示、记录保存和数据通信等功能,为焊接过程监控、焊接质量的信息化管理奠定了坚实的基础。试验表明,采用该控制系统的变极性TIG焊机操作简单,焊接工艺性能优良。