發(fā)布時間：2017-08-08 07:09

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA自由感應(yīng)加熱智能控制技術(shù)研究

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【摘要】：當(dāng)今各國都提倡節(jié)能環(huán)保,并鼓勵對節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研究與應(yīng)用。自由感應(yīng)加熱技術(shù)作為一種新型的加熱技術(shù),不僅能夠節(jié)能,而且又能環(huán)保,符合各國的發(fā)展理念。本文研究的課題是基于FPGA的自由感應(yīng)加熱智能控制技術(shù),在我國追求智能化、一體化的商業(yè)大環(huán)境下,該技術(shù)相較于傳統(tǒng)的自由感應(yīng)加熱技術(shù)更加高效可控,具有很強(qiáng)的應(yīng)用研究價值。本論文在深入研究自由感應(yīng)加熱技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合FPGA高效的數(shù)據(jù)處理功能,設(shè)計并實現(xiàn)了應(yīng)用于自由感應(yīng)加熱電磁爐的智能控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)硬件電路主要包括自由感應(yīng)加熱主電路、數(shù)據(jù)采集電路、主控芯片工作電路、顯示電路以及其他外圍電路,其中主控芯片電路采用Altera公司的EP4CE15F17C8作為主控芯片,通過改變PWM波的占空比控制系統(tǒng)的輸出功率。本文設(shè)計的自由感應(yīng)加熱智能控制系統(tǒng)主要依據(jù)模塊化設(shè)計思想,把整個自由感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)按功能需求分成負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理模塊和負(fù)責(zé)控制外部器件的控制模塊。其中,數(shù)據(jù)處理模塊又分為負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換的FFT功能模塊、負(fù)責(zé)求幅值的求模運算模塊以及負(fù)責(zé)確定諧振頻率的工作頻率計算模塊,最終實現(xiàn)對前端A/D傳輸過來的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理,得到反饋信號的諧振頻率;控制模塊包含8個子模塊,分別為負(fù)責(zé)時鐘分頻與倍頻的時鐘模塊、負(fù)責(zé)系統(tǒng)功率輸出的功率控制模塊、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并判斷的AD采樣模塊、負(fù)責(zé)存儲反饋信號數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩存模塊、負(fù)責(zé)檢測有/無鍋具的檢鍋模塊、負(fù)責(zé)檔位選擇以及開/關(guān)機(jī)的按鍵模塊、負(fù)責(zé)風(fēng)扇和蜂鳴器驅(qū)動的保護(hù)模塊、負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)的顯示模塊,最終生成相應(yīng)控制信號對整個硬件系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。本論文設(shè)計的程序模塊在ModelSim中驗證通過,整個智能控制系統(tǒng)程序被下載到FPGA板卡上進(jìn)行了實際測試,測試結(jié)果表明,本文設(shè)計的自由感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的運行,達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：自由感應(yīng)加熱 智能控制 FPGA 快速傅里葉變換
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM925.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 自由感應(yīng)加熱電磁爐的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.3 自由感應(yīng)加熱技術(shù)的簡介14-15
• 1.4 FPGA技術(shù)的簡介15-18
• 1.4.1 FPGA基本結(jié)構(gòu)15-17
• 1.4.2 FPGA未來發(fā)展趨勢17-18
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第二章 硬件系統(tǒng)的原理分析及電路設(shè)計19-34
• 2.1 自由感應(yīng)加熱的原理分析19-23
• 2.1.1 自由感應(yīng)加熱的基本原理19-21
• 2.1.2 自由感應(yīng)加熱的趨膚效應(yīng)21-22
• 2.1.3 自由感應(yīng)加熱的基本實現(xiàn)方式22-23
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計23-24
• 2.3 主控芯片選型24-25
• 2.4 硬件電路設(shè)計25-33
• 2.4.1 數(shù)據(jù)采集電路25-28
• 2.4.1.1 異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集26-27
• 2.4.1.2 負(fù)載檢測電路的數(shù)據(jù)采集27-28
• 2.4.2 FPGA電路28-31
• 2.4.2.1 FPGA引腳分配電路29-30
• 2.4.2.2 FPGA的時鐘電路30
• 2.4.2.3 FPGA的配置下載電路30-31
• 2.4.3 數(shù)碼管顯示電路31-32
• 2.4.4 電源電路32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計與實現(xiàn)34-46
• 3.1 快速傅里葉變換的原理34-35
• 3.2 快速傅里葉變換算法的選擇35-36
• 3.3 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計及仿真36-43
• 3.3.1 FFT功能模塊的設(shè)計及仿真37-41
• 3.3.1.1 FFT IP核的參數(shù)設(shè)置37-38
• 3.3.1.2 FFT IP核的I/O數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)38
• 3.3.1.3 FFT IP核的引擎結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.1.4 FFT IP核的復(fù)數(shù)乘法器39
• 3.3.1.5 FFT功能模塊的設(shè)計及仿真39-41
• 3.3.2 求模運算模塊的設(shè)計及仿真41-42
• 3.3.3 工作頻率計算模塊的設(shè)計及仿真42-43
• 3.4 數(shù)據(jù)處理模塊的整體實現(xiàn)43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于FPGA的模塊化設(shè)計46-65
• 4.1 FPGA開發(fā)流程46-49
• 4.2 FPGA設(shè)計工具-QUARTUS II49-50
• 4.3 FPGA設(shè)計原則50-51
• 4.4 控制模塊的設(shè)計51-62
• 4.4.1 時鐘模塊51-53
• 4.4.2 功率控制模塊53-55
• 4.4.3 AD采樣模塊55-56
• 4.4.4 數(shù)據(jù)緩存模塊56-57
• 4.4.5 顯示模塊57-59
• 4.4.6 檢鍋模塊59-60
• 4.4.7 保護(hù)模塊60-61
• 4.4.8 按鍵模塊61-62
• 4.5 控制模塊的整體實現(xiàn)62-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 基于MODELSIM的功能仿真及測試結(jié)果65-76
• 5.1 FPGA仿真工具-MODELSIM65-67
• 5.2 控制模塊的仿真67-74
• 5.2.1 時鐘模塊的仿真68-69
• 5.2.2 功率控制模塊的仿真69-70
• 5.2.3 AD采樣模塊的仿真70-71
• 5.2.4 數(shù)據(jù)緩存模塊的仿真71-72
• 5.2.5 顯示模塊的仿真72
• 5.2.6 檢鍋模塊的仿真72-73
• 5.2.7 保護(hù)模塊的仿真73-74
• 5.2.8 按鍵模塊的仿真74
• 5.3 測試結(jié)果74-75
• 5.3.1 鍋具檢測結(jié)果74-75
• 5.3.2 功率測試結(jié)果75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)及展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 附錄81-82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫寧;施建華;;感應(yīng)加熱工藝與設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(上)[J];金屬加工(熱加工);2009年01期

2 ;俄羅斯將舉辦國際感應(yīng)加熱學(xué)術(shù)交流會[J];金屬熱處理;2009年04期

3 田文華;;推動感應(yīng)加熱應(yīng)用 促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步[J];金屬加工(熱加工);2011年13期

4 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2011年04期

5 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2012年03期

6 牟俊茂;劉光信;張明;;大功率鍛造感應(yīng)加熱系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J];金屬加工(熱加工);2012年21期

7 董克軍;;感應(yīng)加熱節(jié)能[J];今日科技;1981年09期

8 湯景明;感應(yīng)加熱與節(jié)能[J];電工技術(shù)雜志;1982年02期

9 蒲衛(wèi)華;感應(yīng)加熱發(fā)展簡史(英)[J];電爐;1987年03期

10 張湘濱;脈沖式節(jié)能感應(yīng)加熱爐[J];電爐;1988年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊曉光;汪友華;劉福貴;;三維有限元法在橫向磁通渦流感應(yīng)加熱中的應(yīng)用[A];全國電工理論與新技術(shù)學(xué)術(shù)年會（CTEE'2001）論文集[C];2001年

2 趙晶;齊鉑金;陳景武;;感應(yīng)加熱中延伸電纜的選擇和設(shè)計[A];第十次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2001年

3 李宏;劉煥;;感應(yīng)加熱用中高頻電源技術(shù)的新進(jìn)展[A];中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第八屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2002年

4 潘三強(qiáng);徐哲;孔亞廣;薛安克;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連鑄坯感應(yīng)加熱過程溫度預(yù)測模型研究[A];中國計量協(xié)會冶金分會2012年會暨能源計量與節(jié)能降耗經(jīng)驗交流會論文集[C];2012年

5 劉志琴;張惠娟;胡旭東;顏威利;;電磁渦流加熱有限元分析[A];中國電工技術(shù)學(xué)會低壓電器專業(yè)委員會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2002年

6 陳兵芽;劉瑩;;感應(yīng)加熱石蠟驅(qū)動器的二維數(shù)值模擬[A];2008中國儀器儀表與測控技術(shù)進(jìn)展大會論文集（Ⅰ）[C];2008年

7 吳強(qiáng);張雪彪;劉玉君;;基于水火彎板工藝的鋼板感應(yīng)加熱方式對比性研究[A];第四屆全國船舶與海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

8 趙飛;耿程飛;張永亮;;基于DSP的全數(shù)字化感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)研究[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2013年會論文集[C];2013年

9 吳建敏;;感應(yīng)加熱重熔技術(shù)最新進(jìn)展——真空/氣體保護(hù)氣氛感應(yīng)加熱重熔爐[A];第八屆中國鑄造協(xié)會年會論文集[C];2008年

10 黃兵;;IH磁感應(yīng)加熱分析[A];《IT時代周刊》論文專版（第296期）[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 ;感應(yīng)加熱還原煉鎂裝置[N];中國有色金屬報;2003年

2 趙志偉;洛陽民企攻克世界節(jié)能難題[N];洛陽日報;2007年

3 成都 彭春梅薦;一種新型感應(yīng)加熱電飯煲[N];電子報;2014年

4 記者 吳夏炎邋岳雙才 通訊員 郭青;西氣東輸二線用X80感應(yīng)加熱彎管通過鑒定[N];中國石油報;2008年

5 ;QHeat長材和板帶感應(yīng)加熱系統(tǒng)介紹[N];世界金屬導(dǎo)報;2014年

6 江蘇 沈亦飛 董強(qiáng);電磁爐一個機(jī)心帶多個感應(yīng)加熱線圈[N];電子報;2005年

7 江蘇 黃啟軍;KGPS型寬頻帶感應(yīng)加熱中頻爐的“怪病”[N];電子報;2007年

8 江蘇 沈亦飛;電磁灶雙組感應(yīng)加熱線圈[N];電子報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 于建英;橡塑類機(jī)械內(nèi)置式雙邊電磁感應(yīng)加熱關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

2 楊曉光;橫向磁通感應(yīng)加熱及其優(yōu)化問題的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

3 龐玲玲;行波感應(yīng)加熱問題的研究及粒子群算法的改進(jìn)[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

4 趙前哲;鋼棒生產(chǎn)線感應(yīng)加熱過程的數(shù)值模擬及實驗研究[D];華北電力大學(xué);2013年

5 陳明祥;基于感應(yīng)加熱的MEMS封裝技術(shù)與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2006年

6 劉文明;感應(yīng)局部加熱封裝技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2010年

7 劉浩;連鑄直軋電磁感應(yīng)補(bǔ)償加熱過程數(shù)值模擬技術(shù)的研究與開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳芳芳;注塑機(jī)料筒電磁感應(yīng)加熱實驗研究與數(shù)值模擬[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

2 羅穆峰;同步器齒套感應(yīng)加熱仿真分析及其電源設(shè)計[D];江西理工大學(xué);2015年

3 薛子文;感應(yīng)加熱制備太陽能級鑄造準(zhǔn)單晶硅生長機(jī)理研究[D];寧夏大學(xué);2015年

4 陳誠;鋼板移動式感應(yīng)加熱水火彎板工藝的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 楊雪;中頻感應(yīng)加熱場路耦合的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳芳;基于IGBT的20kW電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 鄧艷波;電磁感應(yīng)加熱控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 徐昱;三維移動式感應(yīng)加熱彎板成形有限元模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

9 許道玉;鈦及鈦合金錠感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D];西安石油大學(xué);2015年

10 陳利斯;船用柴油機(jī)半組合式曲軸紅套工藝的研究與設(shè)計[D];青島理工大學(xué);2015年

，

本文編號：638676