变负载条件下超声电源有功功率的整定与测量

1

作者 刘宁庄 蒋豪 +2 位作者 田海波 刘冠雄 赵乾 《现代电子技术》 北大核心 2024年第23期159-163,共5页

针对变负载条件下超声电源有功功率测量精度较低与高次谐波干扰的问题,提出一种功率测量方法。该方法采用电容分压与电流互感器采集超声系统中换能器两端的电压与电流信号,经过A/D芯片转换为数字信号后设计带通滤波器滤除高次谐波,通过... 针对变负载条件下超声电源有功功率测量精度较低与高次谐波干扰的问题,提出一种功率测量方法。该方法采用电容分压与电流互感器采集超声系统中换能器两端的电压与电流信号,经过A/D芯片转换为数字信号后设计带通滤波器滤除高次谐波,通过数字鉴相器得到包含相位差的直流分量,结合改进的有效值计算方法得到变负载条件下的电压电流信号有效值,计算得到有功功率,实现超声系统驱动换能器工作于变负载条件下的功率参数高精度测量。最后通过仿真与实验验证了该测量方案的可行性与正确性。 展开更多

关键词 变负载 超声换能器 超声电源 有效值计算 高精度测量 数字鉴相器 功率计算

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数字锁相环频率跟踪控制方法的优化设计

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作者 刘宁庄 张文婧 +1 位作者 许龙 龙路阳 《电力电子技术》 北大核心 2023年第11期19-22,共4页

针对超声波电源系统中换能器发热、磨损以及负载变化等原因引起谐振频率漂移的问题,提出了一种优化的全数字锁相环(PLL)频率跟踪控制方法。该方法采用自采样比例积分微分(PID)控制,基于数字鉴相器输出的相位误差大小调节数字序列滤波器... 针对超声波电源系统中换能器发热、磨损以及负载变化等原因引起谐振频率漂移的问题,提出了一种优化的全数字锁相环(PLL)频率跟踪控制方法。该方法采用自采样比例积分微分(PID)控制,基于数字鉴相器输出的相位误差大小调节数字序列滤波器的计数值,在保证系统稳定运行的同时提高了系统的响应速度。还可以作为一个功能模块来构成片上系统(SoC),提升系统运行可靠性的同时减少逻辑资源利用率,最后通过仿真和实验验证该理论的正确性。 展开更多

关键词 超声波电源 锁相环 比例积分微分

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超声波电源中数字鉴相器设计

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作者 刘宁庄 龙路阳 +1 位作者 杜光辉 段富才 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第4期730-736,共7页

超声波电源系统中电压电流相位差测量精度影响着换能器振幅稳定性以及系统工作效率。目前基于异或门原理,采用分立数字芯片实现鉴相的方案,存在信号调理电路复杂、线性范围小、精度低等问题。为提高电压电流鉴相精度,该文提出了一种数... 超声波电源系统中电压电流相位差测量精度影响着换能器振幅稳定性以及系统工作效率。目前基于异或门原理,采用分立数字芯片实现鉴相的方案,存在信号调理电路复杂、线性范围小、精度低等问题。为提高电压电流鉴相精度,该文提出了一种数字鉴相器设计。该数字鉴相器采用正交解调原理鉴相,并使用坐标旋转数字算法在FPGA上实现了鉴相器的设计,简化了电路,减少了杂散信号的干扰。经过Modelsim仿真测试表明在30 dB信噪比条件下鉴相误差为0.21°,最后经过实验测试,数字鉴相器鉴相最大误差绝对值为0:256°,提高了测量精度。 展开更多

关键词 超声波电源 正交解调 数字鉴相器 坐标旋转数字算法

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一种真有效值测量方案设计与验证

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作者 刘宁庄 段富才 +1 位作者 文迪雅 许龙 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第7期952-958,共7页

针对目前国内真有效值(RMS)测量芯片依赖进口的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式高精确度的真有效值测量方案。首先利用FPGA设计有限长单位冲击响应滤波器(FIR)对AD采样后的数据进行滤波,然后采用改进的有效值计算式... 针对目前国内真有效值(RMS)测量芯片依赖进口的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式高精确度的真有效值测量方案。首先利用FPGA设计有限长单位冲击响应滤波器(FIR)对AD采样后的数据进行滤波,然后采用改进的有效值计算式计算信号的真有效值,最后取连续8个周期真有效值的平均值作为最终的测量结果。通过设计串行的开方运算、除法运算的算法,降低FPGA的使用资源。经过样机实际测试表明,测量结果与信号真值的相对误差低于0.5%。该方案测量精确度高,一致性好,使用资源少,对于真有效值数字测量芯片的设计和真有效值测量具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 数字测量 真有效值 现场可编程门阵列 冲击响应滤波器 开方运算 除法运算

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基于模糊PID控制的超声电源频率跟踪设计 被引量：12

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作者 刘宁庄 张远宝 +1 位作者 许龙 倪冯俨 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2021年第10期80-82,86,共4页

超声波电源系统是一种工作在谐振频率将电能转化为超声能的装置,其核心就是频率跟踪控制和功率调节控制。但换能器的温度、刚度变化都会引起谐振频率漂移现象,它不仅会降低系统工作效率,还会损坏电路元器件。为了解决此问题,提出了一种... 超声波电源系统是一种工作在谐振频率将电能转化为超声能的装置,其核心就是频率跟踪控制和功率调节控制。但换能器的温度、刚度变化都会引起谐振频率漂移现象,它不仅会降低系统工作效率,还会损坏电路元器件。为了解决此问题,提出了一种基于FPGA的谐振自动跟踪策略,将快速傅里叶变换(FFT)算法与模糊比例积分微分(PID)控制算法相结合,能够快速捕捉到系统的最佳工作频率。首先,将采样得到的电压、电流时域信号经过FFT算法处理后转换为频域信号,得到其相位信息。然后将相位差和输出功率作为模糊PID控制器的输入来实现谐振自动跟踪。此外,还设计了一种连续可调阻抗匹配网络,根据采样反馈信号设定阻抗网络匹配的参数。最后,搭建实验平台验证了所提控制策略的有效性和准确性。 展开更多

关键词 超声电源 比例积分微分 阻抗匹配网络

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基于卡尔曼滤波的质量流量计误差修正算法 被引量：5

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作者 刘宁庄 戴伟 《电子测量技术》 北大核心 2022年第15期172-177,共6页

针对热式质量流量计测量过程中模数转化器(ADC)对传感器采集的电信号转化过程中,由于器件本身的系统误差和输入信号、外部电路引起的噪声误差导致的转化的数字量偏离理论值且不断波动的问题。提出了一种基于改进卡尔曼(Kalman)算法的软... 针对热式质量流量计测量过程中模数转化器(ADC)对传感器采集的电信号转化过程中,由于器件本身的系统误差和输入信号、外部电路引起的噪声误差导致的转化的数字量偏离理论值且不断波动的问题。提出了一种基于改进卡尔曼(Kalman)算法的软件滤波方法,在消除误差的同时提高Kalman算法收敛速度,并通过概率统计的方法对数据误差建立概率分布模型,为Kalman参数的选择提供理论依据。最后在FPGA上实现该算法并进行试验验证,相较于滤波前的数据,平均误差由1.81%降低至0.82%,数据波动控制在2 LSB范围内。结果表明该方法能有效消除误差,提高测量系统的稳定性。 展开更多

关键词 热式质量流量计 模数转化器 卡尔曼滤波 FPGA

原文传递

压电换能器等效参数测量方法对比研究及验证 被引量：3

7

作者 刘宁庄 文迪雅 +1 位作者 段富才 许龙 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期710-714,共5页

目前通过导纳圆获取压电换能器等效参数的方法较复杂,导致阻抗分析仪成本高,结构复杂,体积大及便携性差。为了更简单准确地测量压电换能器的等效参数,该文从压电换能器等效电路出发,提出了两种通过给定4个特定频率即可直接推导出换能器... 目前通过导纳圆获取压电换能器等效参数的方法较复杂,导致阻抗分析仪成本高,结构复杂,体积大及便携性差。为了更简单准确地测量压电换能器的等效参数,该文从压电换能器等效电路出发,提出了两种通过给定4个特定频率即可直接推导出换能器等效参数的方法。方法一的算法简单,只需测量4个特定频率下换能器两端电压、电流有效值;方法二需要在此基础上获得电压、电流的相位差。通过仿真分析结果表明,方法一的测量误差较大;方法二与阻抗分析仪PV520A测量结果相比其误差小于1.5%,测量精度较高。 展开更多

关键词 压电换能器 等效参数 阻抗分析仪 测量精度 超声波电源

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一种带通滤波器在无位置传感器转子检测中的应用 被引量：1

8

作者 刘宁庄 李中军 刘华旭 《微电机》 北大核心 2014年第4期40-42,48,共4页

论文研究了一种直流无刷电机的无位置传感器的转子位置的硬件电路检测方法。结合传统"反电动势"方法,分析并设计了一种新的带通滤波器延时检测电路。该电路不仅可以抑制高频分量和消除直流分量,同时在不同的转速范围内,实现... 论文研究了一种直流无刷电机的无位置传感器的转子位置的硬件电路检测方法。结合传统"反电动势"方法,分析并设计了一种新的带通滤波器延时检测电路。该电路不仅可以抑制高频分量和消除直流分量,同时在不同的转速范围内,实现了将反向电动势的过零点移相900,弥补了过零点和换相之间的相位差问题,解决了无位置传感器的电机换相问题。论文给出了电路的仿真波形,并结合具体的直流无刷电机,给出了实际的测试波形,验证了该硬件检测电路的可行性。 展开更多

关键词 滤波器 无位置传感器 反电势法 过零检测 直流无刷电机

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移相控制全桥变换技术的理论分析与计算机仿真 被引量：1

9

作者 刘宁庄 韦力 《现代电子技术》 2002年第10期100-101,共2页

发展软开关技术的出发点提高开关频率 ,减小开关损耗 ,提高变换器的功率密度。介绍了移相控制全桥技术的工作原理 ,并且构造了新型恒频工作电路 ,该电路引入移相全桥开关变换技术 ,使开关管在零电压下导通 ,并用PSPICE对其进行动态仿真 ... 发展软开关技术的出发点提高开关频率 ,减小开关损耗 ,提高变换器的功率密度。介绍了移相控制全桥技术的工作原理 ,并且构造了新型恒频工作电路 ,该电路引入移相全桥开关变换技术 ,使开关管在零电压下导通 ,并用PSPICE对其进行动态仿真 ,大大减小了开关损耗并且提高了效率 ,实现了高频化。 展开更多

关键词 移相控制 全桥变换 计算机仿真 领先桥臂 滞后桥臂 变换器 开关频率

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液晶显示控制器NT7502的接口电路及显示方法 被引量：1

10

作者 刘宁庄 张建成 陈亚君 《自动化与仪器仪表》 2005年第5期69-71,共3页

通过对液晶控制器NT7502与RabbitCore RCM3110的分析,提出了利用RCM3110通用并行接口联接液晶控制器NT7502的方法,并给出了接口电路和部分程序说明,而且已被成功用于智能用电管理终端中。

关键词 液晶显示器 控制器 接口电路 显示规范

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新型智能感应加热电源的研究与应用 被引量：1

11

作者 刘宁庄 张建成 韦力 《自动化与仪器仪表》 2005年第5期33-35,71,共4页

基于对现代控制方法的探讨,并结合电感应加热领域,研究和探讨了一种模糊的复合智能控制器,并有效地将其应用于100KW感应加热电源,实验波形和分析结果证明,该控制器不仅响应速度快且具有较高的控制精度。

关键词 感应加热 复合控制器 P—Fuzzy—PI

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实践教学方法在FPGA课程教学中的应用 被引量：5

12

作者 刘宁庄 《高校实验室工作研究》 2013年第1期22-23,共2页

FPGA设计及应用课程是一门概念抽象、实践性极强的专业课程,如何提高授课效果,增强学生的动手能力,成为该课程迫切要解决的问题。本文将FPGA开发平台应用于实践教学中,提出了理论指导实践,实践促进教学的教学模式,极大地提高了学生学习... FPGA设计及应用课程是一门概念抽象、实践性极强的专业课程,如何提高授课效果,增强学生的动手能力,成为该课程迫切要解决的问题。本文将FPGA开发平台应用于实践教学中,提出了理论指导实践,实践促进教学的教学模式,极大地提高了学生学习该门课程的激情,改变了理论和实践相脱节的现象,从根本上改变了本门课的教学效果。 展开更多

关键词 FPGA 实践性 实验 教学

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基于FPGA的超声波电源功率测量研究与设计

13

作者 刘宁庄 张宏滨 +1 位作者 许龙 段富才 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第10期69-71,共3页

首先推导了基于低通滤波器的有功功率测量方法,通过对瞬时功率进行低通滤波,即可得到有功功率。利用电流互感器与电容分压采集换能器两端的电流、电压信号,再通过高采样率的AD芯片将模拟信号转换为数字信号传入现场可编程门阵列(FPGA)... 首先推导了基于低通滤波器的有功功率测量方法,通过对瞬时功率进行低通滤波,即可得到有功功率。利用电流互感器与电容分压采集换能器两端的电流、电压信号,再通过高采样率的AD芯片将模拟信号转换为数字信号传入现场可编程门阵列(FPGA)。为提高测量精度,在FPGA内部设计了无限脉冲响应(IIR)带通数字滤波器分别对输入电压、电流信号进行数字滤波,对滤波后的值进行乘积运算得到瞬时功率。再设计截止频率为2 kHz的IIR低通数字滤波器对瞬时功率进行低通滤波,即得到有功功率。仿真与实际测试表明,该测量装置具有高实时性、高精度,对大功率超声波电源功率测量研究具有一定参考价值。 展开更多

关键词 超声波电源 现场可编程门阵列 低通滤波器 有功功率

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压电式空气补气阀技术研究及应用

14

作者 刘宁庄 杨建伟 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第3期376-379,共4页

介绍了一种基于压电双晶片的空气补气阀(ACV)。该压电阀安装于摩托车化油器怠速补气通道,通过现场传感器信号的采集,根据控制策略,利用压电阀的流量特性,实施脉冲宽度调制(PWM)驱动控制,达到国Ⅲ排放要求。该文通过对逆向压电效应、压... 介绍了一种基于压电双晶片的空气补气阀(ACV)。该压电阀安装于摩托车化油器怠速补气通道,通过现场传感器信号的采集,根据控制策略,利用压电阀的流量特性,实施脉冲宽度调制(PWM)驱动控制,达到国Ⅲ排放要求。该文通过对逆向压电效应、压电方程的理论分析,依据实际的双晶片尺寸,得出空气补气阀的实际位移和力矩,并通过实际的测试,发现在100V、15Hz的PWM控制波形驱动下,该压电补气阀呈现出了良好的稳定性和一致性,满足了电控化油器中对怠速智能补气的需求。 展开更多

关键词 空气补气阀(ACV) 压电效应 化油器 压电双晶片 压电方程

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电控化油器抗干扰研究及对策技术

15

作者 刘宁庄 王成利 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2011年第6期22-25,共4页

随着国Ⅲ排放标准在摩托车行业的广泛推进,对CO、HC、NOx的排放要求进一步提高,传统的单纯机械化油器方案日益被电控化油器或电喷技术方案所替代。微处理器的使用一方面使对排放的控制更加有效而准确,同时对系统的可靠性、稳定性提出了... 随着国Ⅲ排放标准在摩托车行业的广泛推进,对CO、HC、NOx的排放要求进一步提高,传统的单纯机械化油器方案日益被电控化油器或电喷技术方案所替代。微处理器的使用一方面使对排放的控制更加有效而准确,同时对系统的可靠性、稳定性提出了更高的要求。本研究以常规的抗干扰方法为基础,针对摩托车应用的特殊环境,重点研究点火干扰信号源的产生,提出了EMC网络拓扑模型研究方法及设计方案。通过实验,系统的抗干扰能力得到了提高。 展开更多

关键词 电控化油器 EMC 干扰 点火

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压电补气阀及其控制技术研究

16

作者 刘宁庄 杨建伟 王成利 《小型内燃机与摩托车》 CAS 2012年第1期10-13,共4页

介绍了电控化油器的基本工作原理及压电补气阀的机械结构及原理,通过对其压电方程、压电效应的理论分析,依据实际的双晶片尺寸计算出了补气阀的位移及力矩,并通过实际的测试,发现在100V、15Hz的PWM控制波形驱动下,该压电补气阀呈现出了... 介绍了电控化油器的基本工作原理及压电补气阀的机械结构及原理,通过对其压电方程、压电效应的理论分析,依据实际的双晶片尺寸计算出了补气阀的位移及力矩,并通过实际的测试,发现在100V、15Hz的PWM控制波形驱动下,该压电补气阀呈现出了良好的稳定性和一致性,较好地满足了电控化油器中对怠速智能补气的需求。该压电补气阀的设计原理及结构的可靠性验证已通过批量测试,并已满足绝大多数三轮车对国Ⅲ排放的要求。 展开更多

关键词 电控化油器 补气阀 压电效应

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三轮摩托车电控化油器系统研究

17

作者 刘宁庄 王成利 杨建伟 《小型内燃机与摩托车》 CAS 2012年第3期44-47,共4页

本文主要总结了三轮摩托车的技术特征,通过对精调化油器方案和后处理装置方案的对比分析,描述了电控化油器的系统架构,并完成了电控单元的硬件框架设计及控制策略软件设计,进而进行样车的国Ⅲ排放实验,实验结果证明,电控化油器可以有效... 本文主要总结了三轮摩托车的技术特征,通过对精调化油器方案和后处理装置方案的对比分析,描述了电控化油器的系统架构,并完成了电控单元的硬件框架设计及控制策略软件设计,进而进行样车的国Ⅲ排放实验,实验结果证明,电控化油器可以有效地控制尾气排放,并达到国Ⅲ要求。 展开更多

关键词 电控化油器 三轮车 排放

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3964R协议在叶轮给煤机上的应用

18

作者 刘宁庄 《起重运输机械》 2009年第11期59-62,共4页

介绍3964R协议帧格式及点到点(PTP)串口通讯模块CP341,并根据叶轮给煤机的控制要求,设计了叶轮给煤机的控制流程,通过3964R协议数据区的协议扩展及协议封装模块的调用,通过现场编程,验证了CP341模块和第3方设备采用3964R协议通讯,具有... 介绍3964R协议帧格式及点到点(PTP)串口通讯模块CP341,并根据叶轮给煤机的控制要求,设计了叶轮给煤机的控制流程,通过3964R协议数据区的协议扩展及协议封装模块的调用,通过现场编程,验证了CP341模块和第3方设备采用3964R协议通讯,具有成本低、稳定性强、可靠性高的优点,有较强的实践指导意义。 展开更多

关键词 3964R 叶轮给煤机 CP341

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空位缺陷及Mg替位对纤锌矿(Ga,Mn)N电子结构和磁光性能的影响 被引量：1

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作者 徐大庆 李培咸 +5 位作者 娄永乐 岳改丽 张超 张岩 刘宁庄 杨波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期238-249,共12页

采用自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,构建了未掺杂纤锌矿GaN超胞、三种不同有序占位Mn双掺GaN,(Mn,Mg)共掺杂GaN以及存在空位缺陷的Mn掺杂GaN超胞模型,分别对所有模型的能带结构、电子态密度、能量以... 采用自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,构建了未掺杂纤锌矿GaN超胞、三种不同有序占位Mn双掺GaN,(Mn,Mg)共掺杂GaN以及存在空位缺陷的Mn掺杂GaN超胞模型,分别对所有模型的能带结构、电子态密度、能量以及光学性质进行了计算.计算结果表明:与纯的GaN相比,Mn掺杂GaN体系的体积略有增大,掺杂体系居里温度能够达到室温以上;随着双掺杂Mn-Mn间距的增大,体系总能量和形成能升高、稳定性下降、掺杂越难;(Mn,Mg)共掺杂并不能有效增大掺杂体系磁矩,也不能达到提高掺杂体系居里温度的作用;Ga空位缺陷和N空位缺陷的存在不利于Mn掺杂GaN形成稳定的铁磁有序.此外,Mn离子的掺入在费米能级附近引入自旋极化杂质带,正是由于费米能级附近自旋极化杂质带中不同电子态间的跃迁,介电函数虚部在0.6868eV附近、光吸收谱在1.25eV附近分别出现了一个较强的新峰. 展开更多

关键词 GaN 第一性原理 电子结构 磁光性能

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数据融合的方法及应用研究 被引量：13

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作者 王征 刘宁庄 张建成 《自动化与仪器仪表》 2006年第4期77-80,共4页

介绍了数据融合的定义、融合层次、融合方法及其应用领域,特别是在军事上,机器人控制及图像处理上的应用。在此基础上,分析了数据融合的研究热点及发展趋势。数据融合技术是一种用途广泛的数字信号及信息处理方法,它通过对大量的数据进... 介绍了数据融合的定义、融合层次、融合方法及其应用领域,特别是在军事上,机器人控制及图像处理上的应用。在此基础上,分析了数据融合的研究热点及发展趋势。数据融合技术是一种用途广泛的数字信号及信息处理方法,它通过对大量的数据进行处理提纯,得到一组直观有效的数据,为进一步处理和判断控制提供精确的数据依据。 展开更多

关键词 数据融合 信息融合 多传感器数据融合

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