隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴(yán)重，尋找一種儲備大、無污染的新能源已經(jīng)上升到世界各國的議事日程。太陽能作為當(dāng)今最理想環(huán)保的能源之一，已經(jīng)得到了人類越來越廣泛的應(yīng)用。本文以光伏（Photovoltaic—PV）并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，以最大限度利用太陽能、無污染回饋電網(wǎng)為主要目標(biāo)，開展了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論研究和仿真，具有重要的現(xiàn)實意義。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備之一，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能和投資。本文主要研究適用于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器。 本文以一個完整的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，重點對單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐聧u效應(yīng)以及系統(tǒng)的可靠性分析幾個方面做了詳細(xì)的分析和仿真實驗。 首先，介紹了國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點、發(fā)展趨勢及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求做了簡單介紹，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建立了總體認(rèn)識。 其次，討論研究了逆變器主電路的拓?fù)湫问剑⒏鶕?jù)實際情況，選擇了無變壓器的兩級結(jié)構(gòu)，即前級DC/DC變換器和后級DC/AC逆變器，兩部分通過DClink連接。前級的DC/DC模塊采用Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，后級的DC/AC逆變器采用逆變?nèi)珮驅(qū)崿F(xiàn)逆變，向電網(wǎng)輸送功率。討論確定了逆變器輸出電流的控制方式，并最終確定了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的總體方案。高性能的數(shù)字信號處理器芯片（Digital Signal Processor—DSP）的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。本文以TI公司的數(shù)字信號處理器芯片TMS320F2812為核心，設(shè)計了控制電路并給出了驅(qū)動電路、保護(hù)電路的設(shè)計以及系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計思想。應(yīng)用MATLAB/Simulink中的工具箱搭建了整個電路模型，進(jìn)行了仿真實驗研究。 再次，我們已經(jīng)知道孤島效應(yīng)問題關(guān)系到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全問題。本文分析了孤島效應(yīng)產(chǎn)生的原因、對電網(wǎng)的危害和目前各種常用的被動和主動及外部孤島效應(yīng)的檢測方法。根據(jù)本文涉及的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點，采用了電壓前饋正反饋檢測孤島的方法，然后詳細(xì)介紹了該方法的原理和實現(xiàn)過程， 并給出了逆變器的反孤島效應(yīng)模型和仿真實驗結(jié)果。仿真結(jié)果證明，該方法是可行的，并且達(dá)到了IEEE Std．2000—929標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 光伏系統(tǒng)的可靠性研究對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行乃至投資決策產(chǎn)生了重要影響。本論文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本組成為線索，對各部分進(jìn)行可靠性分析，對滿足一定可靠性水平的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而對其的推廣使用起到了理論指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；孤島效應(yīng)；DSP；可靠性分析
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器 可靠性分析
上傳時間： 2013-04-24
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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?fù)浣Y(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(xì)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(xué)模型，確定了以PI閉環(huán)調(diào)節(jié)為核心的復(fù)合控制策略，同時為了使輸出電流控制達(dá)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(jìn)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(jìn)行了詳細(xì)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)的實用價值。
標(biāo)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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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低，所需電流越來越大，現(xiàn)有的5V、12V輸入的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）已經(jīng)不能滿足它的要求了，因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小，有利于效率提高，同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現(xiàn)狀和常用拓?fù)洌约拔磥淼陌l(fā)展趨勢，并在此基礎(chǔ)上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著，具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著，分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設(shè)計方法，并給出設(shè)計實例。最后，分別用這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機(jī)，并對兩者進(jìn)行了一定的實驗比較研究，以驗證設(shè)計的有效性。
上傳時間： 2013-07-29
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓?fù)渚o湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強(qiáng)擴(kuò)展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機(jī)啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓?fù)浼捌銹WM方式做了詳細(xì)的推導(dǎo)，著重對不同拓?fù)涞乃绤^(qū)效應(yīng)進(jìn)行了分析，并且推導(dǎo)了不同負(fù)載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓?fù)淠Ｐ停蜗嘞到y(tǒng)的拓?fù)溟_關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進(jìn)行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓?fù)涞拈_關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機(jī)，完成樣機(jī)調(diào)試，并完成各項性能指標(biāo)的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進(jìn)行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內(nèi)部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調(diào)節(jié)逆變器開關(guān)頻率的同時應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點，本文應(yīng)用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計出實現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實驗結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實際應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題為電流型高電壓隔離電源，它是基于交流電流母線的分布式系統(tǒng)，能夠整定短路電流，適應(yīng)高電壓工作環(huán)境的隔離電源。本論文介紹了該課題的應(yīng)用場合，簡要介紹了分布式系統(tǒng)的種類及各自優(yōu)勢，以及已有的電流型副邊穩(wěn)壓電路相關(guān)的研究成果，并在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究目標(biāo)。 本篇論文主要針對課題方案的三個方面進(jìn)行論述，分別闡述如下： 一，母線電流產(chǎn)生系統(tǒng)與電流型副邊開關(guān)電路的匹配問題，包括各部分電路的功能介紹、電流型副邊開關(guān)電路的小信號等效電路的建模、高電壓隔離變壓器及磁元件的選擇； 二，模塊體積小型化有利于高壓部件的設(shè)計安裝和EMS防護(hù)。為了省去體積較大的輔助電源部分，本課題采用了副邊電路自供電的方式。在低壓自供電方式下，利用比較器、TLA31等器件產(chǎn)生多路同步三角波以及開關(guān)驅(qū)動PWM脈沖。對自供電方式下的三角波振蕩器進(jìn)行比較，并對三角波振蕩器電路模塊進(jìn)行了建模以及系統(tǒng)反饋補償； 三，在本方案中實現(xiàn)了電流源拓?fù)涞耐秸骷夹g(shù)，利用PMOS管替代續(xù)流二極管，減小了電路的損耗、散熱器的使用以及模塊的體積。 本篇論文對本課題設(shè)計的核心部分進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹和分析，具體的參數(shù)計算方法也一一列出。最終，論文以研究目標(biāo)為方向，通過一系列的改進(jìn)措施，基本實現(xiàn)了課題要求。
標(biāo)簽： 電流型 高電壓 隔離開關(guān)
上傳時間： 2013-06-24
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在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。單級PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個開關(guān)管和一套控制電路，同時提高功率因數(shù)和對輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對單級PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級PFC變換器中，必須解決兩個問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲能電容電壓在450V以下。同時分析了Boost型單級PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實現(xiàn)直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對于一般單級PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時可以將單級PFC變換器中間儲能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗證了理論的正確性，證明了這種新型的單級PFC變換器比一般的單級PFC變換器性能更優(yōu)越。
上傳時間： 2013-05-19
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計算機(jī)等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計算機(jī)等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護(hù)性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負(fù)載下實現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進(jìn)行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進(jìn)而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細(xì)介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細(xì)討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負(fù)載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計步驟和特性分析，設(shè)計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機(jī)，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進(jìn)行了仿真和實驗驗證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
標(biāo)簽： 輸入 并聯(lián) 串聯(lián)
上傳時間： 2013-06-17
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