隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的提出，以解決電力緊張，環(huán)境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣，使得分布式發(fā)電備受關(guān)注，即將成為世界各國重要的發(fā)電形式。帶有分布式電源的配電網(wǎng)及電力電子裝置的大量應(yīng)用致使電能質(zhì)量下降，如何將分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量回饋至電網(wǎng)的同時有效改善電能質(zhì)量是一個重要的問題，因此在分布式發(fā)電系統(tǒng)中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個熱點。本篇主要以電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對象，對并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略、參數(shù)的選擇、并網(wǎng)實驗等方面作出了詳細的分析和研究。 首先根據(jù)帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的特點提出一種新的諧波治理思路，即將改善電能質(zhì)量的有源濾波技術(shù)結(jié)合到分布式逆變電源中，設(shè)計一種新型的多功能并網(wǎng)逆變器。用開關(guān)函數(shù)法建立了并網(wǎng)逆變器小信號數(shù)學模型，確定了以PI閉環(huán)調(diào)節(jié)為核心的復合控制策略，同時為了使輸出電流控制達到更好的效果，采用電網(wǎng)電壓前饋補償方法抵消電網(wǎng)電壓擾動對并網(wǎng)電流的影響；基于瞬時無功功率的id-iq諧波電流檢測算法能精確檢測和分離所需要的有功和諧波分量；基于DSP的軟件鎖相控制算法能實現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 其次對并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件進行了分塊設(shè)計：對逆變系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路、逆變驅(qū)動電路、PWM信號發(fā)生電路等電路進行了詳細地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內(nèi)部的SCI異步串行通信接口實現(xiàn)了逆變器的人機交互功能，利用其內(nèi)嵌的CAN控制模塊實現(xiàn)了逆變器的并機通信功能；同時在TI DSP2000的運行環(huán)境下給出控制系統(tǒng)的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發(fā)了以功率器件IPM構(gòu)成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實驗平臺和相關(guān)配套輔助電路，完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實驗并給出了裝置樣機的實物圖以及實驗波形圖。驗證了逆變器工作原理分析的正確性和系統(tǒng)設(shè)計思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)諧波治理的思路，對推動我國節(jié)能供電、新能源的利用以及改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面具有一定的理論意義和較強的實用價值。
標簽： 諧波抑制 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-06-06
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便?，F(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅(qū)動車體，其所搭載電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結(jié)構(gòu)上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設(shè)計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅(qū)動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設(shè)計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設(shè)備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設(shè)計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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高壓TSC（Thyristor Switch Capacitor）裝置是指額定工作電壓為6kV-35kV晶閘管投切電容器補償裝置，是一種典型靜止無功補償器，其對增強系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性，保證電壓質(zhì)量及改善電能質(zhì)量都能發(fā)揮良好的作用。目前國內(nèi)對高壓TSC裝置研制與生產(chǎn)還處于起步階段，加速高壓TSC裝置的國產(chǎn)化，對在我國電力系統(tǒng)中早日推廣與應(yīng)用高壓TSC裝置具有重大意義。 首先在無功功率的測量上，如何在有諧波干擾等復雜環(huán)境下準確檢測無功功率，本文采用了基于快速傅立葉變換的方法，可以很好的完成無功功率的采集。在主電路結(jié)構(gòu)上，晶閘管開關(guān)閥是高壓TSC裝置的關(guān)鍵構(gòu)成部件，高壓TSC裝置要求晶閘管開關(guān)應(yīng)具有良好的電氣性能，要求晶閘管開關(guān)應(yīng)是有效和可靠的。本文通過晶閘管特性和串聯(lián)技術(shù)的研究，給出了晶閘管串聯(lián)開關(guān)的靜態(tài)均壓和動態(tài)均壓方法，設(shè)計出合理使用的電路結(jié)構(gòu)。通過仿真分析，驗證了均壓電路的效果。 電容器無涌流投入技術(shù)也是TSC主要研究點，由于在高壓系統(tǒng)中器件兩端承受的電壓較高，低壓TSC系統(tǒng)中常用的過零固態(tài)繼電器或集成過零觸發(fā)芯片滿足不了耐壓的需要，本文設(shè)計了專門的過零檢測及觸發(fā)電路，在器件兩端電壓過零時觸發(fā)，避免了由于電容器殘壓過高而造成的巨大沖擊電流，從而在硬件電路上實現(xiàn)電容器組的無過渡過程投切，電路簡單可靠。同時，在控制策略上將幾種投切判據(jù)進行了比較，采用了電壓無功復合投切判據(jù)，以無功功率作為主判據(jù)，電壓作為輔助判據(jù)，有效地克服了僅以功率因數(shù)作為投切判據(jù)的控制方式中的輕載時容易產(chǎn)生投切振蕩而重載時容易出現(xiàn)補償不充分的缺點。
標簽： TSC 無功補償技術(shù)
上傳時間： 2013-05-24
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隨著低壓供電系統(tǒng)中感性負荷越來越多，電網(wǎng)對無功電流的需求量急劇增加，為了提高系統(tǒng)供電質(zhì)量和供電效率，必須對電網(wǎng)進行無功補償。晶閘管投切電容器（TSC）一種簡單易行的補償措施，并已得到廣泛應(yīng)用。但是長期以來無功補償裝置中的電容器投切開關(guān)存在功能單一、使用壽命短、開關(guān)沖擊大等不足，這些不足嚴重制約了補償裝置的發(fā)展。因此開發(fā)大容量快速的集多種功能于一體的電子開關(guān)功率單元將是晶閘管投切電容器（TSC）技術(shù)中長期研究的主要內(nèi)容，具有很高的實用價值。 首先，本文回顧了投切開關(guān)的發(fā)展歷史，并指出它們存在的優(yōu)點和弊端。闡述了晶閘管投切電容器（TSC）的基本工作原理及主電路的組成和實現(xiàn)手段。 其次，提出功率單元的概念，并介紹了它的組成、功能和作用、對功率單元各個組成部分進行研究，主要包括根據(jù)系統(tǒng)電壓和電流選擇晶閘管型號、根據(jù)TSC無過渡過程原理的分析來設(shè)計過零觸發(fā)模塊、利用補償電容上的工作電壓波形設(shè)計多功能卡上的工作指示電路、故障檢測電路，根據(jù)TSC的保護特點將溫度開關(guān)串入到控制信號和冷卻風扇電路，在溫度過高時起到對功率單元的保護作用。然后在理論及設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上制造功率單元。在已有的TSC補償裝置上對功率單元的性能進行實驗，實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計功率單元能很好的實現(xiàn)投切電容器的作用，還實現(xiàn)各種保護和顯示功能，提高效率和補償效果。 最后，系統(tǒng)地闡述了功率單元作為集成化開關(guān)模塊在無功補償領(lǐng)域的優(yōu)越性，并指出設(shè)計中需要完善的地方。
上傳時間： 2013-07-19
上傳用戶：許小華
世界環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)能源的日漸枯竭，促使了對新能源的開發(fā)和發(fā)展。具有可持續(xù)發(fā)展的太陽能資源受到了各國的重視，各國相繼出臺的新能源法對太陽能發(fā)展起到推波助瀾的作用。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電具有深遠的理論價值和現(xiàn)實意義，僅在過去五年，光伏并網(wǎng)電站安裝總量已達到數(shù)千兆瓦。而連接光伏陣列和電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)逆變器便是整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。 本文根據(jù)逆變器結(jié)構(gòu)以及光伏發(fā)電陣列特點，提出了基于DC-DC和DC-AC兩級并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)。基于DC-DC和DC-AC電路的相對獨立性，分別對DC-DC和DC-AC進行詳盡分析，并提出了新的控制策略。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，采用了Boost電路對太陽能陣列輸出電壓進行調(diào)制，并對系統(tǒng)進行最大功率點跟蹤。針對固定電壓法和擾動法跟蹤最大功率點的缺點，提出三點最小二乘最大功率點跟蹤的新算法，實驗證明了該算法能夠準確而迅速的跟蹤系統(tǒng)最大功率點，從而提高系統(tǒng)的利用率，穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出電壓。在DC-AC轉(zhuǎn)換器中，采用輸出電流控制，根據(jù)正弦脈沖寬度調(diào)制的缺點，提出空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法對逆變器進行控制，從而提高直流側(cè)電壓的利用率，減少諧波?；赟VPWM的控制原理，建立系統(tǒng)模型，結(jié)果表明輸出電流與電網(wǎng)電壓保持同相位，從而證明了該控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基礎(chǔ)上，對2kW的三相并網(wǎng)逆變器進行硬件設(shè)計，包括主電路DC-DC和DC-AC，驅(qū)動電路以及電壓電流檢測電路，過零檢測電路等，為類似結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器提供了設(shè)計參考。
標簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：rishian
應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機為研究對象，對其矢量控制技術(shù)進行了研究和設(shè)計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型，分析推導得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上，課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎(chǔ)上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設(shè)計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計，并設(shè)計制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間： 2013-06-22
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設(shè)計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設(shè)計了系統(tǒng)的軟件。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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