直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電力機車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在運動控制系統(tǒng)中,直接轉(zhuǎn)矩控制作為一種新型的交流調(diào)速技術(shù),其控制思想新穎、控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速,正在運動控制領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實現(xiàn)的,但是直接轉(zhuǎn)矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用兩點式轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器,使轉(zhuǎn)矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內(nèi),這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉(zhuǎn)矩脈動過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定等問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用定子磁鏈定向,只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈,這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內(nèi)估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉(zhuǎn)速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型,即電壓-轉(zhuǎn)速模型,然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制在基頻以下調(diào)速的理論和應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn),在基頻以上的弱磁調(diào)速范圍內(nèi)的理論和應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。 為了解決這些問題,本文針對異步電動機在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,詳細(xì)討論了定子磁鏈估計的三種基本模型,設(shè)計了定子磁鏈估計的加權(quán)模型,使電機在全速運行的范圍內(nèi)都能夠得到準(zhǔn)確的定子磁鏈。針對轉(zhuǎn)矩脈動過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定的問題,本文設(shè)計了兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,通過對一個采樣周期內(nèi)非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優(yōu)化,解決了轉(zhuǎn)矩脈動過大的問題;在一個采樣周期內(nèi),從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉(zhuǎn)換只有一次,實現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。在基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,本文設(shè)計了轉(zhuǎn)矩和磁鏈滑模變結(jié)構(gòu)控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器;運用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù),實現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)擴展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中,對其進(jìn)行了相關(guān)研究。 為了驗證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性,本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進(jìn)行了仿真驗證。針對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),對定子磁鏈估計的加權(quán)模型進(jìn)行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的定子磁鏈的加權(quán)模型能夠在電機運行的全速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),本文分別對負(fù)載轉(zhuǎn)矩有擾動和無擾動、給定轉(zhuǎn)速為恒定值和不為恒定值四種情況進(jìn)行了仿真驗證,并分別和傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果進(jìn)行了對比。仿真結(jié)果表明,兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形,本文運用三種不同的直接轉(zhuǎn)矩控制方法分別進(jìn)行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明,兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),依然能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。
標(biāo)簽: 異步電機 直接轉(zhuǎn)矩 控制理論
上傳時間: 2013-04-24
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目前,能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注,被各個國家提上紀(jì)事日程。在眾多的新能源中,風(fēng)能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變,因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大,對風(fēng)電場風(fēng)速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點,所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機組有很多種,其中永磁同步直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機由于不需要齒輪箱,因而改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率,減小維護,降低了噪音,提高可靠性,本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng),首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上,對風(fēng)力機的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析,完成了對風(fēng)力機的最大風(fēng)力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風(fēng)速的不斷變化,因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制,控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍,在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進(jìn)行了MATLAB/SIMULINK仿真,給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上,針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器,采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣,控制器選用TMS320F2407A,并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板,編寫了程序。
標(biāo)簽: 風(fēng)力發(fā)電機 變速恒頻
上傳時間: 2013-06-17
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本文以感應(yīng)加熱電源為研究對象,闡述了感應(yīng)加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢。對感應(yīng)加熱電源常用的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析,并分析了感應(yīng)加熱電源的各種調(diào)功方式。在對比幾種功率調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上,得出在整流側(cè)調(diào)功有利于高頻感應(yīng)加熱電源頻率和功率的提高的結(jié)論,選擇了不控整流加軟斬波器調(diào)功的感應(yīng)加熱電源作為研究對象。針對傳統(tǒng)硬斬波調(diào)功式感應(yīng)加熱電源功率損耗大的缺點,采用軟斬波調(diào)功方式,設(shè)計了一種零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧振高頻感應(yīng)加熱電源。介紹了該軟斬波調(diào)功器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理,通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能,從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應(yīng)加熱電源應(yīng)用場合的結(jié)論。同時設(shè)計了功率閉環(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調(diào)節(jié)器,將感應(yīng)加熱電源的功率控制問題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況,本文提出了一種新的逆變拓?fù)?通過IGBT的并聯(lián)來實現(xiàn)倍頻,從而在保證感應(yīng)加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率,并在分析其工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真,驗證了理論分析的正確性,達(dá)到了預(yù)期的效果。另外,本文還設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL),使逆變器始終保持在功率因數(shù)近似為1的狀態(tài)下工作,實現(xiàn)電源的高效運行。最后,分析并設(shè)計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設(shè)計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應(yīng)加熱電源實驗樣機,其中斬波器頻率為20kHz,逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz),控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明,該倍頻式感應(yīng)加熱電源實現(xiàn)了斬波器和逆變器功率器件的軟開關(guān),有效的減小了開關(guān)損耗,并實現(xiàn)了數(shù)字化,提高了整機效率。文章給出了整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,直流斬波部分控制框圖,逆變控制框圖,驅(qū)動電路的設(shè)計和保護電路的設(shè)計。同時,給出了關(guān)鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明,以上分析和電路設(shè)計都是行之有效的,在實驗中取得很好的效果。
上傳時間: 2013-05-20
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本文從感應(yīng)加熱基本原理出發(fā),概述了感應(yīng)加熱技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,在分析串聯(lián)諧振逆變器各種功率控制策略原理及優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,對于移相調(diào)功輕載時的缺陷,本文將有限雙極性PWM法引入逆變器輕載時的輸出控制,通過DPLL鎖相,使滯后橋臂的電壓與電流始終保持一定的相位,同時結(jié)合非輕載時移相功率調(diào)節(jié)良好的特性,提出了一種基于DSP的新型功率控制策略,克服了傳統(tǒng)移相全橋的缺點,使得高頻逆變電源在輕載條件下仍能實現(xiàn)軟開關(guān),且輕載時電流連續(xù)調(diào)節(jié)范圍廣,三角畸變程度輕于PSPWM,大幅度的擴大了負(fù)載的適用范圍,提高了電源整機效率。 在對新型PWM功率控制串聯(lián)諧振逆變器工作過程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,解決了所有開關(guān)管的軟開關(guān)問題;并通過分析功率輸出單元的輸出電壓、電流、功率等,進(jìn)而得到一個脈沖周期的輸出電壓、電流及功率的計算式。在這些理論分析的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了基于新型PWM功率控制策略的感應(yīng)加熱電源實驗系統(tǒng),對主電路各元器件進(jìn)行了精確計算與設(shè)計,設(shè)計了以TMS320LF2407A為核心的控制與保護電路,并對DSP外圍電路進(jìn)行設(shè)計,同時編寫了基于新型PWM功率控制策略,以數(shù)字環(huán)相環(huán)及功率控制算法為核心的DSP程序,相關(guān)的仿真與實驗系統(tǒng)得到的輸出波形很好的驗證了新型PWM控制策略的可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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目前以IGBT為開關(guān)器件的串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個熱點和難點,為彌補采用模擬電路搭建而成的控制系統(tǒng)的不足,對感應(yīng)加熱電源數(shù)字化控制研究是必然趨勢。本文以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實現(xiàn)電源控制系統(tǒng)的數(shù)字化。 首先分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負(fù)載特性和調(diào)功方式,確定了采用相控整流調(diào)功控制方式,接著分析了串聯(lián)諧振逆變器在感性和容性狀態(tài)下的工作過程確定了系統(tǒng)安全可靠的運行狀態(tài)。本文設(shè)計了電源主電路參數(shù)并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個系統(tǒng),仿真分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的半壓啟動模式及鎖相環(huán)頻率跟蹤能力和功率調(diào)節(jié)控制。 針對感應(yīng)加熱電源的數(shù)字控制系統(tǒng),在討論了晶閘管相控觸發(fā)和鎖相環(huán)的工作原理及研究現(xiàn)狀下詳細(xì)地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數(shù)字觸發(fā)和數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實現(xiàn),得出它們各自的優(yōu)越性,同時分析了感應(yīng)加熱電源的功率控制策略,得出了采用數(shù)字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制芯片,搭建了控制系統(tǒng)的DSP外圍硬件電路,分析了系統(tǒng)的運行過程并編寫了整個控制系統(tǒng)的程序。最后對控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗,驗證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽: kHzIGBT 50 串聯(lián)諧振
上傳時間: 2013-05-25
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本課題是針對陜西美泰電氣有限公司的一個開發(fā)研究項目。在國內(nèi),中頻大功率感應(yīng)加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關(guān)文獻(xiàn)較少。數(shù)字化控制將是一種趨勢,而IGBT控制靈活,驅(qū)動簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,采用了IGBT為功率開關(guān)元件的主電路,比較了直流調(diào)功和逆變調(diào)功的優(yōu)缺點,最終選擇了三相全控晶閘管整流的調(diào)功方式,同時也描述了重疊時間對逆變器的影響。計算分析了整流側(cè)和逆變側(cè)的必要參數(shù)以及并聯(lián)諧振槽路的參數(shù),本文在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了10kHz/500kW并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱系統(tǒng)的仿真模型,對整流調(diào)功、鎖相環(huán)頻率跟蹤、逆變器的啟動等仿真波形進(jìn)行了重點分析并得出結(jié)論。在此理論基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應(yīng)加熱電源的控制器,其中重點研究了閉環(huán)調(diào)功控制系統(tǒng)、鎖相環(huán)頻率跟蹤系統(tǒng)、重疊時間、整流側(cè)晶閘管脈沖觸發(fā)產(chǎn)生和相序判斷以及逆變器啟動的全數(shù)字化控制。同時,設(shè)計了過壓過流保護電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護,本文給出了一種箝位思想并對此思想進(jìn)行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對本文所提出的控制方案進(jìn)行實驗驗證,證明了本文理論計算分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽: kWIGBT 500 并聯(lián)諧振
上傳時間: 2013-06-09
上傳用戶:czh415
本文主要以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,通過分析其負(fù)載特性及調(diào)功控制方式,選擇不控整流加逆變移相調(diào)功控制方式,其中重點分析感性移相式PWM感應(yīng)加熱電源調(diào)功控制方式,及其在由自關(guān)斷器件MOSFET組成的串聯(lián)諧振逆變器中的應(yīng)用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式調(diào)功特性。同時針對感應(yīng)加熱電源這個具有復(fù)雜的參數(shù)時變性,結(jié)構(gòu)非線性的工業(yè)控制對象,在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了感性移相PWM感應(yīng)加熱電源的系統(tǒng)閉環(huán)控制模型,進(jìn)行了移相式感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)仿真研究。 在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了200W/100kHz感性移相式感應(yīng)加熱電源的主電路及控制電路。通過對移相諧振全橋軟開關(guān)控制器UC3879的學(xué)習(xí)和了解,設(shè)計并搭建一種區(qū)別以往的移相式感應(yīng)加熱電源的鎖相移相調(diào)功的控制平臺,即鎖相環(huán)電路和基于UC3879設(shè)計的移相調(diào)功電路相配合的方案。并設(shè)計了它激重復(fù)掃頻轉(zhuǎn)自激的啟動方法,大大提高了電源的啟動成功率。同時搭建了200W/100kHz移相式感應(yīng)加熱電源實驗平臺,完成了系統(tǒng)閉環(huán)控制,實驗結(jié)果驗證了本文理論分析的正確性及控制方案的可行性。
標(biāo)簽: 3879 UC 高頻感應(yīng)
上傳時間: 2013-07-15
上傳用戶:bruce5996
不間斷電源(UPS)是一種能提供優(yōu)質(zhì)電源并保證電源供應(yīng)連續(xù)的電力電子裝置。它的應(yīng)用范圍廣泛,在很多領(lǐng)域,UPS已經(jīng)成了標(biāo)準(zhǔn)配置。采用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)UPS的數(shù)字化控制是當(dāng)前許多UPS設(shè)計者關(guān)注的問題。DSP在UPS中的應(yīng)用主要集中在兩個方面:一是將各種先進(jìn)的控制方法用于逆變實時數(shù)字控制;二是利用DSP實現(xiàn)更準(zhǔn)確更迅速的鎖相環(huán)控制。 本文分析了當(dāng)前逆變控制的各種方案,針對逆變的擾動及諧波周期出現(xiàn)的特點,采用了重復(fù)控制來提高逆變輸出的穩(wěn)態(tài)特性。因為重復(fù)控制具有一個周期延遲控制的特點,本文也采用了PID控制來改善逆變控制的動態(tài)性能。本文分析了目前重復(fù)控制的常用方案,在建立UPS逆變?yōu)V波電路數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了新的重復(fù)控制和PID控制結(jié)合的方案。對重復(fù)控制與PID復(fù)合控制方案在MATLAB中作了仿真。仿真試驗證明了控制方案的有效性。 在硬件方面,設(shè)計了在線式UPS系統(tǒng)中DSP的接口電路,其中包括DSP供電電路,蓄電池電壓過低檢測電路,市電及輸出電壓過零檢測等電路。對DSP的資源進(jìn)行了分配,充分利用了DSP的外設(shè)多和速度快的特點。 在軟件方面,設(shè)計了各部分的程序,其中包括主程序,軟件鎖相及正弦參考信號生成程序,輸出有效值控制程序以及各種相關(guān)的中斷及保護程序。 本文結(jié)合實際,搭建了實驗線路,給出了實驗線路的原理及各部分的實驗電路。該實驗電路可對逆變控制過程和鎖相環(huán)節(jié)進(jìn)行控制實驗。 本文將PID控制與重復(fù)控制相結(jié)合,對逆變器輸出進(jìn)行控制,驗證了重復(fù)控制與PID復(fù)合控制的有效性。本文還對UPS的DSP數(shù)字化控制作了研究,這些都對UPS技術(shù)的進(jìn)步有積極的作用。
上傳時間: 2013-05-17
上傳用戶:t1213121
車載電源逆變器的電路原理圖,功率可以達(dá)到1000w
標(biāo)簽: 逆變
上傳時間: 2013-06-17
上傳用戶:zhangzhenyu
隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的電機已無法滿足當(dāng)前工程的要求,其作用也由過去簡單的起停控制、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行精確的控制,并能實現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止等,使被驅(qū)動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天,電機控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展,電機控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應(yīng)用。 論文首先對無刷直流電機系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性論述。對系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分:如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進(jìn)行了較詳細(xì)的說明;并且提出了與本研究相關(guān)的控制機理和實施方案。 其次,論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進(jìn)行了較詳細(xì)的論述;同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應(yīng)用進(jìn)行了研究;并提出了應(yīng)用FPGA芯片對電機速度進(jìn)行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進(jìn)行了論述,利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設(shè)計、制造和調(diào)試,并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進(jìn)行調(diào)速控制的方法;兩種控制器共同工作,組合方便、功能強大,適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場合下,可對電機實現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡單分析。
標(biāo)簽: FPGA 電機控制器 中的應(yīng)用
上傳時間: 2013-08-04
上傳用戶:小鵬
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