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近年来,我国电子技术获得突飞猛进发展,新型元器件和集成电路得以广泛应用,电集成化与复杂化显然已成为新时期电路设计的发展趋势。为更好满足当代电路设计需求,利用电子线路CAD技术取代传统的手工操作很有必要。在电子线路CAD技术的辅助下,电路设计的精密度将获得可靠保障。电子线路CAD技术的应用,其实是电路设计者在电路设计理论上具有可行性的基础上,通过计算机绘图、设计软件等工具,完成实际的设计工具。在电子线路CAD技术的帮助下,电路设计工作的效率与质量均将得以显著提升。目前,电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要包括以下内容:
1.1电路图的设计。作为电子设计中的重要环节,设计结构完善、功能全面的电路图很有必要,这是确保电子设计最终产物能够正常使用的根本保障。在电子设计者进行电路原理图的设计工作时,完全可以借助Protel工具,实现原理图的输入。Protel蕴藏着资源丰富的电子器件库,在Protel的辅助下,设计者在绘图期间能够结合设计需求,灵活使用各类电子器件,大大简化了设计的工作量,同时提高了电路原理图的精密度。譬如,使用者绘制完成元器件后,可以根据自己的想象,将其放在任何一个位置,仅需通过拖动就能实现,无需进行其他调整参数等操作。
1.2模拟数据。电子线路CAD技术还能起到模拟数据的作用,以便设计者根据模拟电路运行产生的数据,检验电路设计有无异常。同时,可结合模拟数据,对电路进行更深层次的分析。Protel软件本身自带多种模拟功能,设计者可通过模拟功能的运用,对电子设计在通电情况下的温度、瞬态、灵敏度等情况有一个初步的了解,以确保该电路的功能是否达到预期效果。另外,还可利用数据模拟,了解电路各环节的运行情况,以便设计者及时察觉线路异常,并尽快采取措施进行调整。
1.3设计PCB板。利用Protel软件,将电路设计图进行布线,最终形成的电路板即为PCB板。PCB板的设计,离不开电路原理图的导入,而电路原理图的导入工作,势必需要借助Protel软件的数据模拟功能。同时,为确保PCB板的设计达到理想效果,电路原理图与PCB板中的各类元器件的电气特点务必要保持一致。只有这样,设计者才能借助Prote软件的布线功能完成布线工作,并在后期,通过人工调整的方式,进一步改善布线工作的效果,使电路布线更加精确、整洁。
2运用电子线路CAD技术提高电子设计课程教学质量的有效建议
电子线路CAD课程是一门理论与实际结合性很强,具有一定实践性的新兴课程,是当代电子信息技术专业的核心课程之一。电子线路CAD课程的主要目的,是帮助锻炼学生PCB板的设计能力,能够结合设计需要,完成各种类型的PCB板布局与布线。作为电子信息技术专业的高职学生,务必要掌握:CAD软件的应用能力、原理图绘制能力、原理图元件制作能力。PCB板设计能力、新元件封装制作能力、单面PCB板设计与编辑。双面PCB板设计与编辑,并了解一定的有关多层PCB板设计与编辑以及电子线路仿真知识。结合电子线路CAD技术在电子设计中的应用情况来看,为能有效完成电子线路设计工作,全面落实电子线路CAD技术的教学很有必要。然而,从目前教学工作开展情况来看,在高职电子设计课程的教学工作中,电子线路CAD技术的应用并没有达到理想效果。学生在对电子线路CAD技术始终无法真正掌握电子线路CAD技术,也不能通过灵活应用该技术,顺利完成电子设计工作。学生对该技术的学习,往往只是停留在对理论知识的理解,对实践操作方面的内容,多呈现出临时性记忆的特点,一旦离开教师的辅导或一定时间未接触,就会出现无从下手的情况。针对这一问题,结合发达国家成功经验,发现运用以行动为向导的项目教学法效果更佳。告知电子设计课程在教学过程中,应遵循以下基本原则:
(1)先整体后具体。在开展CAD技术的教学工作时,教师应提前对该技术的应用价值与学习意义进行介绍,告知学生这一知识要点的学习难度与学习目的,使学生做好充分的心理准备后,再进行各项目的教学与实践;
(2)循序渐进。学生初步接触CAD技术时,教师注意引导学生进行简单尝试,带领学生运用该技术进行难度系数低的电子设计,然后不断增减难度,由浅入深,加强学生运用该技术的能力。比如说,相较于高频电子产品,低频电子产品的电路设计更为简单,教师在带领学生进行学习时,应从低频电子产品的设计入手,待学生完全掌握操作技能后,再逐渐转向高频电子产品的电路设计;
(3)鼓励创新。在使用CAD技术进行电子设计时,教师应在学生CAD技术掌握到一定程度时,鼓励学生积极创新,进一步增强学生电子线路CAD技术应用的灵活性;
(4)要求学生将理论落实到实践。子在学生运用CAD技术完成电子设计任务时,教师应要求学生将设计转化为成品,而不是停留在电脑的设计。将设计转化为成品,能有效激发学生学习成就感,使学生更加直观的感受到CAD技术的魅力,今后愿意更加专注地投入学习。
3结束语
关键词:数字信号处理器;三电平;PWM整流器;功率因数校正
引言
三电平(ThreeLevel,TL)整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器,具有功率因数接近1,且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路,用于对整流桥进行功率因数校正,但由于二极管整流电路的不可逆性,无法实现功率流的双向流动。文献[3],[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器,尽管实现了三电平,但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多,控制复杂,但?具有两电平整流器所不具备的特点:
1)电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能,在开关频率很低时,如300~500Hz就能满足对电流谐波的要求;
2)电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦,且随着电平数的增加,正弦性越好,功率因数更高;
3)开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力,提高装置工作的稳定性,适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主电路如图1所示,由8个开关管V11~V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2,则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例,1态时,当电流is为正值时,电流从A点流经VD11及VD12到输出端;当is为负值时,电流从A点流经V11及V12到输出端,因此,无论is为何值,均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理,在0态时,有uAG=0;在-1态时,有uAG=uDG=-ud/2,D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似,因此A及B端电压波形如图2所示,从而在交流侧电压uAB上产生五个电平:+ud,+ud/2,0,-ud/2,-ud。
每个半桥均有三种工作状态,整个TL桥共有32=9个状态。分别如下:
状态0(1,1)开关管V11,V12,V31,V32开通,变换器交流侧电压uAB等于0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态1(1,0)开关管V11,V12,V32,V41开通,交流侧输入电压uAB等于ud/2,输入端电感电压等于us-u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us,或放电us<u1),C2通过直流侧负载放电。
状态2(1,-1)开关管V11,V12,V41,V42开通,输入电压uAB=ud,正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电),由于输入电感电压反向,电流is逐渐减小。
状态3(0,1)开关管V12,V21,V31,V32开通,交流侧输入电压uAB等于-ud/2,输入电感上电压等于us+u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。
状态4(0,0)开关管V12,V21,V32,V41开通,输入端电压为0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态5(0,-1)开关管V12,V21,V41,V42开通,交流侧电压为ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态6(-1,1)开关管V21,V22,V31,V32开通,uAB=-ud,正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电),由于升压电感电压正向,线电流将逐渐增加。
状态7(-1,0)开关管V21,V22,V32,V41开通,交流侧电压电平为-ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态8(-1,-1)开关管V21,V22,V41,V42开通,输入端电压为0,升压电感电压等于us,两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。
2硬件电路设计
从图2可以看出,在输入电压频率恒定的情况下,要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形,输入电压一个周期内应定义两个操作范围:区域1和区域2,如图3所示。
在区域1,电压大于-ud/2,并且小于ud/2,在电压uAB上产生三个电平:-ud/2,0,ud/2。同理,在区域2,电压绝对值大于ud/2,并小于直流侧电压ud,在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平:ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相应电平的工作区域如表1所列。
表1相应电平的工作区域
工作区域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高电平
ud/2
ud
-ud/2
低电平
-ud/2
ud/2
-ud
为方便控制,这里定义两个控制变量SA及SB,其中
根据表1可以设计一个开关查询表,如表2所列,将其存储在DSP中,当进行实时控制时,便可根据输入电压、电流信号,从表中查询所需采取的开关策略。
表2查询表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
-1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
-ud/2
1
1
1
1
-1
1
1
1
1
ud/2
-1
1
1
1
1
1
-ud
-1
1
1
1
1
-ud/2
-1
-1
1
1
1
1
整个控制系统以一片DSP为核心,控制框图如图4所示。
锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形,ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节,电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节,电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节,补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。
检测的线电流命令is与参考电流is*比较,产生的电流误差信号送至电流内环G1,以跟踪电源电流变化,产生的线电流波形将与主电压同相位。
3软件设计
系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断,其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz),GPT2用于低频电压环的控制(10kHz),两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs,高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR,EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断,GPT2则仅在下降沿产生中断。
整个程序分为主程序模块、初始化模块、电流控制环计算模块、电压控制环计算模块、PWM信号产生模块等五大部份。程序流程如图5所示。
4仿真结果及实验
仿真参数如下:输入电压us交流220V,50Hz,输出功率1kW,开关管GTO,开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性,在采用GTO管、开关频率较低(500Hz)时,输入侧电流波形仍然非常接近正弦,装置得到了接近1的功率因数,同时开关上的电压应力减少了一半。
电子商务是买卖双方通过Internet的信息流动来实现商品交换的。电子商务图书交易系统不仅能有效解决传统图书交易中存在的客观条件限制、工作效率低下等问题,也能进一步规范图书交易活动;另外,网络技术的发展也为信息系统的规划、设计和实施提供了全新的技术支撑平台和解决方案。
本文以系统思想为指导,将图书交易的商务理论与现代信息技术有机结合,研究并创建了一个适合现代化特征的图书交易系统,从而有效地解决图书交易中的信息管理需求。
二、基于Web的商务系统优势分析
与传统的图书交易模式相比,本系统具有以下优势:
1.扩展了图书交易范围。传统的图书交易,竞争不够充分,交易效果也不理想,而利用图书交易系统,可将图书交易范围扩大到全省、全国,既扩大了视野,也增加了经济效益。
2.提高了工作效率,节省了交易时间。采用本系统实施图书交易以后,业务流程全部放在网络上进行,快速有效,经济效益好。
3.节省大量费用开支。采用本系统以后,可大量减少传统图书交易方式中的差旅费、交通费、活动费等一系列费用。
三、系统设计思想及系统结构
1.设计思想
(1)基于大型数据库的存储和管理
采用SQLSERVER2005为后台数据库。
(2)采用+Server2005为开发环境
大部分程序在服务器端执行,当程序执行完毕后,服务器仅将执行结果返回给客户端,既减轻了客户端的负担,也提高了信息交互的速度。
2.系统的概要设计
系统的主要逻辑结构如图所示。
系统的主要部分包括:
(1)用户信息管理部分。包括用户登录、图书信息管理、客户账单信息管理。
(2)图书信息管理部分。包括图书类别管理、图书交易管理。
客户成功购物过程如下:
系统的大致流程如下:
四、系统数据库设计
系统主要数据表如下:
管理员信息表:Admin(编号,用户名,用户密码,权限)
图书类别信息表:classinformation(类别编号,类别信息,是否在首页显示,顺序)
送货方式表:delivery(编号,送货/汇款方式,价钱,顺序)
订货信息表:orders(编号,订单用户名,订货日期,图书编号,图书订购数量,订单编号,状态,收货人,收货地址,邮编,留言,汇款方式编号,送货方式编号,性别,总金额,姓名,邮箱,电话,用户编号)
图书信息表:(图书编号,图书名称,作者,出版日期,积分,详注,目录,市场价格,会员价格,订购次数,察看次数,折扣,类别编号,添加日期,vip价格,出版社,ISBN,页数,开本,版本,简介)
五、系统的主要模块及实现
系统按使用流程主要分为两个功能模块。
用户信息模块。包括客户、系统用户的信息注册、查看和更新。
图书信息模块。对于客户,列出图书的有效信息,以供客户购买。
具体实现模块如下:
(1)数据连接公用模块
数据连接方法:
SqlConnectionconn=newSqlConnection("server=localhost\\sqlexpress
;uid=sa;pwd=数据库密码;database=DatabaseName");
(2)用户信息模块
主要用来实现用户的注册、登录及维护用户基本信息。
(3)图书信息模块
主要是查看图书信息列表、搜索图书信息、显示图书信息;还能实现在线网络客户对图书的购买、取消和完成结账等功能。
系统图书信息搜索中,又分为模糊搜索、高级搜索。
模糊搜索中,客户可通过图书大致类别信息查询图书信息列表。高级搜索中,客户可通过选择或输入图书的具体名称、出版社、出版时间或图书价格范围来进行查询。
(4)系统管理模块
主要实现图书基本信息的添加和删除,客户订单信息管理,商品类别管理等。
(5)数据导出导入模块
主要实现批量图书信息的导入和图书销售信息的导出。
(6)财务管理模块
主要实现财务信息管理。
六、系统安全性
系统采取了以下措施保证系统安全稳定。
1.身份鉴别和数字签名。系统采用了身份鉴别和数字签名技术,既防止收到伪造的信息,还要防止对方事后抵赖等问题。
2.分门别类管理用户。系统将用户分为:一般客户、系统管理员、图书管理员和财务管理员,不同的用户拥有不同的权限。
3.系统日志。系统对某些重要的数据和关键性操作会自动记录在系统日志中。
4.数据加密。系统采用了IDEA和MD5相结合的方法对数据进行了加密。
5.防火墙。主要目的是对受保护的网络实现访问控制。
七、结束语
基于WEB的图书交易系统是借助先进管理思想,结合图书交易实际情况而开发出来的产品化系统,该系统的实施,将使图书管理、图书交易、费用结算和财务管理等业务流程得到大幅度优化,工作效益得到提高,经济效益得到改善,相信该系统有一定的推广价值。
参考文献: