隨著綠色工程的實施，在照明領域，已將電力電子技術廣泛應用到電氣照明中去，所以尋找綠色、高效、長壽命、光色好等優(yōu)點的照明設備已成為必然。高強度氣體放電燈(High-Intensity-Discharge)由于光效高而節(jié)能，已經(jīng)在照明領域取得廣泛的應用。但傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器存在諸多缺點，故與之配套的HID燈電子鎮(zhèn)流器的開發(fā)成為研究的熱點，本文對基于數(shù)字控制的HID燈電子鎮(zhèn)流器進行了研究與設計。 本文第二章闡述了氣體放電的基礎知識和電光源的基本參數(shù)。比較了電子電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點，針對HID燈對電子鎮(zhèn)流器的要求，介紹了電子鎮(zhèn)流器基本原理和發(fā)展趨勢。第三章對高強度氣體放電燈的關鍵技術進行了研究。首先是對電子鎮(zhèn)流器的拓撲結(jié)構(gòu)進行分析與比較，選定了傳統(tǒng)的三級結(jié)構(gòu)進行設計，其次是對電子鎮(zhèn)流器的核心-逆變器的結(jié)構(gòu)進行了分析，選定了全橋逆變結(jié)構(gòu)，再次是對HID燈的各種點火電路的結(jié)構(gòu)進行分析，本文選定了用單片機進行控制的點火的方式；最后是對燈的聲諧振進行了各種方式的比較與分析，給出通過數(shù)字調(diào)頻的方式來抑制聲諧振理論分析。第四章主要通過比較各種功率因數(shù)校正的優(yōu)缺點，并采取了基于boost結(jié)構(gòu)的臨界功率因數(shù)校正。第五章對HID燈啟動工作過程進行了分析，提出了三段線性控制的策略，給出了控制的理論分析;比較了間接和直接兩種控制恒功率的方法，選定間接控制方式。第六章主要對數(shù)字控制的250W金鹵燈的樣機的實現(xiàn)中的部分電路(保護、驅(qū)動、逆變)進行分析與設計并給出了部分電路圖和軟件設計的流程圖以及部分仿真與試驗波形。最后在第七章對試驗結(jié)果進行分析，對本文的設計進行小結(jié)以及對未來的展望。
標簽： 氣體 電子鎮(zhèn)流器
上傳時間： 2013-07-16
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓撲及輔助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進行了算法改進，給出了加速功率型PSS的數(shù)學推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以濾波技術飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點的基礎上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解，這樣不僅彌補了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關性應用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎上，提出了基于空域相關的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設計更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實驗平臺，它是由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進行濾波處理，最后在前面板中把實驗結(jié)果顯示出來。 實驗結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡單易行，是一種有效的濾波方法。
上傳時間： 2013-07-20
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為了減小異步電機在起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，消除傳統(tǒng)降壓起動對電器和機械設備的不利影響，提高電機的起動特性，本文基于電力電子技術對異步電機的軟起動進行了較為深刻的研究。 本文介紹并設計了一種基于PIC18F4550的新型的軟起動器。在功能上，除了具有一般的電壓斜坡軟起動和電流限流軟起動功能，還增加了專門針對泵類負載的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控軟起動模式。這種起動方式有效的降低了水泵起動和停止時造成的水錘，并減輕了管路系統(tǒng)的振蕩。同時，針對異步電動機軟起動過程中出現(xiàn)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題，分析了引起振蕩的影響因素及其產(chǎn)生原因，采用以電流關斷時刻為晶閘管觸發(fā)基準來抑制振蕩問題。 文章首先分析研究了異步電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了軟起動器所采用的基本原理和控制方法。分析得出為改善泵類負載起動性能所采用的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控制策略以及為減小振蕩所采用的關斷角控制方法的可行性。 其次，本課題對傳統(tǒng)的軟起動器的改進進行了嘗試。采用Microchip公司的PIC18F4550芯片為控制核心。在此基礎上，詳細介紹了交流采樣電路、同步觸發(fā)電路以及通迅接口電路等硬件電路。軟件方面采用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)模塊化程序的設計，在文中較為詳細地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設計思想和實現(xiàn)，其中包括主程序流程、各種起動方式的控制程序等。 在文章最后給出了基于MATLAB搭建的軟起動系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明這種帶泵控制功能的軟起動器可以有效的減小電機起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)化了電機的起動性能。
上傳時間： 2013-06-13
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進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型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導致?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，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調(diào)節(jié)逆變器開關頻率的同時應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，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數(shù)學模型，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)，具有實際應用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來隨著能源短缺和供電設備對供電電源的性能和可靠性要求的提高，逆變電源并聯(lián)運行技術得到了大力發(fā)展。在逆變電源并聯(lián)技術中，最重要的是如何限制模塊間的環(huán)流，并使并聯(lián)模塊最終達到同步運行。傳統(tǒng)方法被證明已經(jīng)不能滿足要求，隨著DSP數(shù)字信號處理器運算速度越來越快，將DSP應用到逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)中已經(jīng)成為一種趨勢。本文在比較了國內(nèi)外的并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的基礎上，提出了將工業(yè)自動化領域熱門的現(xiàn)場CAN總線技術引用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)了真正的分布式控制和并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的智能化，提高了實際運行中系統(tǒng)的可靠性。在研究和分析了單臺三相逆變電源的數(shù)學模型的基礎上，設計了基于SVPWM調(diào)制和電壓閉環(huán)反饋控制的三相逆變電源，作為并聯(lián)系統(tǒng)的基礎。在并聯(lián)運行技術的研究中，重點分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流特性，電壓特性和功率特性，提出了一種基于CAN總線的功率均分控制策略。仿真結(jié)果證明，這種方法對于環(huán)流的抑制和并聯(lián)模塊的同步運行是行之有效的。針對并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，本文設計了CAN總線的接口電路和相應的通信模塊，并在DSP上實現(xiàn)，確保了在并聯(lián)運行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性。最后在TMS320LF2407平臺上，給出了逆變器控制和并聯(lián)相關的硬件電路和軟件流程圖，并用MATLAB對本文涉及到的關鍵算法進行了仿真分析，給出了相應的波形。
上傳時間： 2013-06-08
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近幾十年來,由于大功率電力電子裝置的廣泛應用,使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴重,功率因數(shù)低,電能利用率低。為了抑制電網(wǎng)的諧波,提高功率因數(shù),人們通常采用無功補償、有源、無源濾波器等對電網(wǎng)環(huán)境進行改善。近年來,功率因數(shù)校正技術作為抑制諧波電流,提高功率因數(shù)的行之有效的方法,備受人們的關注。 本文在參閱國內(nèi)外大量文獻的基礎上,綜述了近年來國內(nèi)外功率因數(shù)校正的發(fā)展狀況,簡要分析了無源功率因數(shù)與有源功率因數(shù)的優(yōu)、缺點,并詳細分析了有源功率因數(shù)校正的基本原理和控制方法。在通過對主電路拓撲與控制方法的優(yōu)、缺點比較后,選擇BOOST變換器作為主電路拓撲,采用基于平均電流控制的UC3854控制器,設計了容量為300W的兩級有源功率因數(shù)校正電路的前一級電路,計算了主電路與控制電路的元件參數(shù)。根據(jù)此參數(shù),基于MATLAB環(huán)境下對功率因數(shù)校正前、后的電路進行了仿真,通過仿真波形的分析。最后搭建實驗電路進行實驗,采集實驗波形,對實驗結(jié)果進行分析,進-步驗證了本設計參數(shù)的正確性與準確性。 本文功率因數(shù)校正電路的設計,使電路的功率因數(shù)得到了明顯的改善,達到了設計要求,同時電路的總諧波畸變因數(shù)控制在了一定的范圍,減少了對電網(wǎng)的污染。并且電路的輸出電壓穩(wěn)定,為后一級的電路設計奠定了基礎。
標簽： 3854 UC 有源功率因數(shù)
上傳時間： 2013-05-22
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永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標系下永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎上詳細討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結(jié)果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結(jié)果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負載,導致大量無功的產(chǎn)生；同時,隨著電力電子技術的發(fā)展,在工業(yè)領域內(nèi)大功率的電力電子設備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進行考慮,是未來無功補償技術領域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機實測結(jié)果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎上，提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價格比高的要求，研究了一種基于導抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓撲省去了笨重的電抗器，同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離，進一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進調(diào)制模式。該方法可以實現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進調(diào)制模式對其進行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動能力。初看起來本方案使用的導抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導抗變換器的三相電流型逆變器實現(xiàn)方案，利用導抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級變換同時實現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進行一次開關動作，同時任何時刻只有2個開關管導通，可有效降低系統(tǒng)的開關損耗和導通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實現(xiàn)諧波補償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設計方法，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論，仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術研究
上傳時間： 2013-04-24
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