作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應(yīng)用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標么值模型，分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計方法。 2．設(shè)計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計原則。 3．推導了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓撲結(jié)構(gòu)三個方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨立運行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時間： 2013-06-03
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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。基于SVPWM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
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以諧波抑制，無功補償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場尚無成熟的諧波有源抑制產(chǎn)品，同時電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護方便，成為商用化產(chǎn)品的主流。所以本文針對并聯(lián)有源電力濾波器，展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補償辦公樓電氣負載產(chǎn)生的諧波電流時，會出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負載主要是計算機、開關(guān)電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點，基于“分段線性化”方法，對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載的工作過程，對有源電力濾波器的應(yīng)用研究具有重要的理論和實際意義。 本文在分析辦公樓負載電氣特性的基礎(chǔ)上，建立了有源電力濾波器補償容性負載的簡化模型，依據(jù)該模型分析了負載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關(guān)系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時的引入，使得補償后網(wǎng)側(cè)電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補償方法將電流諧振頻率分量從負載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對辦公樓負載的實際并網(wǎng)諧波補償實驗證明基于FFT的有選擇諧波補償方法對于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點的研究工作對于實際工程應(yīng)用具有參考價值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補償方案，該方案的特點是模塊化結(jié)構(gòu)及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結(jié)構(gòu)及主機產(chǎn)生、負載電流檢測方案以及并聯(lián)均流策略。主機產(chǎn)生及負載電流檢測是這一并聯(lián)方案的突出特點，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補償方案，在省科技計劃重點項目的支持下，對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化研究，從項目方案、設(shè)計、器件選型，樣機調(diào)試、滿功率運行及性能檢測、樓宇負載與工業(yè)負載的實際并網(wǎng)實驗，直至工業(yè)樣機定型，對有源電力濾波器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究起了較大的推進作用，支撐項目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產(chǎn)品推出。 全文圍繞上述三個方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實際應(yīng)用角度，總結(jié)闡述了有源電力濾波技術(shù)在諧波檢測、電流跟蹤控制、拓撲結(jié)構(gòu)三個方面的研究進展；（2）第二章對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補償容性負載時出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計和實驗；（5）第六章對全文進行了總結(jié)，并對今后的研究工作進行了展望。
標簽： 并聯(lián) 工程 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口，而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設(shè)備諧波的標準。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理，在此基礎(chǔ)上確定了主電路結(jié)構(gòu)，并制定了控制系統(tǒng)方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型，基于所建立的模型分析了變換器的特性，列出各變換器的優(yōu)缺點及在設(shè)計開關(guān)電源時的選用原則。最后，對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設(shè)計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路，后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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異步電動機的軟起動研究，是一項重要的研究課題。本文以分級變頻理論為基礎(chǔ)，利用數(shù)學分析的方法對分級變頻的子頻率系統(tǒng)進行了深入的研究，總結(jié)了各級子頻率系統(tǒng)的電壓相序情況以及最優(yōu)的觸發(fā)角度。并且對傳統(tǒng)異步電動機軟起動器的主電路結(jié)構(gòu)進行了改進，提出了從較低頻率開始分五級起動的分級變頻調(diào)壓軟起動形式，而且各級子頻率的起動都能實現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合，保證了起動轉(zhuǎn)矩的最大化。通過對分級變頻調(diào)壓軟起動形式的建模和仿真試驗，證明了此方法可以在降低起動電流的同時實現(xiàn)異步電機的高轉(zhuǎn)矩起動，驗證了此方法的有效性和可行性。基于以上研究的成果，本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設(shè)計方法。最后對本課題的進一步研究提出了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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交錯并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便等優(yōu)點，并且可以實現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開關(guān)管電壓應(yīng)力較大，且工作中開關(guān)管處于硬開關(guān)狀態(tài)，限制了變換器的效率。 針對交錯并聯(lián)反激變換器所存在的問題，本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點，兩個并聯(lián)單元互補工作，分擔功率損耗，輸出電壓的脈動頻率為主開關(guān)管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開關(guān)管的電壓應(yīng)力較小，克服了交錯并聯(lián)反激變換器的問題。在軟開關(guān)方面，變換器使用有源箝位軟開關(guān)電路，使主開關(guān)管與箝位開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)動作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯并聯(lián)反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場合。 在該變換器的基礎(chǔ)上，針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經(jīng)過改進的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩，減小了二極管的電壓應(yīng)力，提高了變換器的效率。 最后，本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器及其改進型變換器方案的可行性與合理性。
上傳時間： 2013-05-20
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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，它的性能決定著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng)，并提高其運行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度，必須對并網(wǎng)逆變器的主電路拓撲選擇、濾波器參數(shù)設(shè)計及其控制策略選取等進行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標準進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓撲進行了詳細的比較分析，最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓撲及其主電路參數(shù)，對其輸出濾波器參數(shù)進行設(shè)計，并對其進行了幅頻特性分析。 其次，詳細分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略，確定了在獨立工作模式下的瞬時電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對其控制系統(tǒng)進行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計，并利用Sabet軟件進行系統(tǒng)仿真，驗證了系統(tǒng)建模和設(shè)計的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制方法，通過擾動觀測法對并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制，實現(xiàn)了光伏陣列的MPPT，并給出了設(shè)計方案和實驗驗證。 最后，根據(jù)以上分析結(jié)果，研制了一臺基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗樣機，并詳述了其軟硬件的設(shè)計方案，給出了相關(guān)實驗結(jié)果。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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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)狀和常用拓撲，以及未來的發(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，分別用這兩種拓撲結(jié)構(gòu)制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機，并對兩者進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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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數(shù)學模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術(shù)，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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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、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、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撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關(guān)模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設(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，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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