選相控制開關(guān)又稱同步開關(guān)或相控開關(guān),其實(shí)質(zhì)就是控制開關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘,以主動(dòng)消除開關(guān)過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應(yīng),提高開關(guān)的開斷能力。本論文以電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償為背景,分析了隨機(jī)投切電容器組的暫態(tài)過程所帶來的各種危害,從而提出選相投切技術(shù);本文以真空開關(guān)選相投切電容器組為研究對(duì)象,著重介紹了電容器組選相投切技術(shù)的相關(guān)理論,給出了電容器組選相投切的控制策略,為同步開關(guān)選相控制器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作穩(wěn)定可靠,其出力特性能與真空開關(guān)良好匹配,在中壓領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。相控真空開關(guān)采用三相獨(dú)立操動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu),其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲(chǔ)能大容量電容器,通過多次的測試結(jié)果表明雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)能很好地滿足相控開關(guān)的要求,是相控開關(guān)的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開關(guān)器件,以其設(shè)計(jì)簡單(內(nèi)置驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路),低功耗,開關(guān)速度快等特點(diǎn)成為越來越多設(shè)計(jì)者的首選,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關(guān)邏輯控制策略,光耦隔離驅(qū)動(dòng),IPM過流、過熱相關(guān)保護(hù)等內(nèi)容,設(shè)計(jì)了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機(jī)構(gòu)同步控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)信號(hào),經(jīng)過FIR數(shù)字濾波提取零點(diǎn),通過IPM控制大容量電容器放電來驅(qū)動(dòng)永磁機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)斷路器在期望相位上分?jǐn)嗷蜿P(guān)合以減小暫態(tài)沖擊,并保證儲(chǔ)能電容器的一次儲(chǔ)能完成一次完整的O-C-O操作。 通過相關(guān)試驗(yàn)測試,表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達(dá)到了設(shè)計(jì)所要達(dá)到的預(yù)期效果,為以后的研究以及同步控制控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和參考。
標(biāo)簽: 并聯(lián)電容器組 相控 技術(shù)研究
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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選相控制開關(guān)又稱同步開關(guān)或相控開關(guān),其實(shí)質(zhì)就是控制開關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘,以主動(dòng)消除開關(guān)過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應(yīng),提高開關(guān)的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑,介紹了相控開關(guān)的研究意義及其優(yōu)點(diǎn);相控開關(guān)的基本原理和分合閘操作過程,為同步開關(guān)選相控制器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)是近幾年正在發(fā)展的一種新型操動(dòng)機(jī)構(gòu),它利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置,而無需任何傳統(tǒng)機(jī)械脫扣鎖扣裝置。它機(jī)構(gòu)零部件少,結(jié)構(gòu)簡單,使斷路器動(dòng)作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊,動(dòng)作迅速并可以實(shí)現(xiàn)精確時(shí)間控制,采用開關(guān)電源輸入范圍寬,輸入輸出用光耦隔離,功耗低,極大地提高了可靠性,使永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器成為真正意義的免維護(hù)智能化斷路器。單線圈永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、體積小,在中壓領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。相控真空開關(guān)采用三相獨(dú)立操動(dòng)的單線圈永磁機(jī)構(gòu),其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲(chǔ)能大容量電容器,通過多次的測試結(jié)果表明單線圈永磁機(jī)構(gòu)能很好地滿足相控開關(guān)的要求,是相控開關(guān)的理想選擇。 本文詳細(xì)介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機(jī)構(gòu)智能控制器,這種控制系統(tǒng)集保護(hù)、控制、開關(guān)量監(jiān)測等功能于一體。可實(shí)現(xiàn)對(duì)電容電壓實(shí)時(shí)顯示,具有過電流速斷保護(hù)、過電壓和欠電壓保護(hù)、閉鎖以及報(bào)警等功能。 通過相關(guān)試驗(yàn)測試,表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達(dá)到了設(shè)計(jì)所要達(dá)到的預(yù)期效果,為以后的研究以及同步控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和參考。
標(biāo)簽: 單線圈 永磁機(jī)構(gòu) 開關(guān)控制器
上傳時(shí)間: 2013-07-02
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近年來,光伏發(fā)電技術(shù)取得了長足的進(jìn)步,太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過程,然后對(duì)光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了1套額定功率為3KW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器,采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對(duì)整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率,光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法,給出了整個(gè)算法在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級(jí)的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級(jí)的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型,深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對(duì)輸出電流的影響,提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字PI控制,并給出了其在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 為完成對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置,設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng),該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng),用MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程。 最后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽: 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時(shí)間: 2013-05-26
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電源是電子設(shè)備的重要組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子設(shè)備的種類越來越多,其對(duì)電源的要求也更加靈活多樣,因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝,具有功耗低、集成度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電流模式的PWM控制原理,研究設(shè)計(jì)了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動(dòng)控制兩路單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器工作,兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流,但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓,對(duì)稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨(dú)檢測每一通道上的電流,以精確的獲得每個(gè)通道上的電流信息,從而更好的進(jìn)行電流對(duì)稱以及電路的保護(hù)。 文中對(duì)該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊,如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)并給出了仿真驗(yàn)證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個(gè)高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源,可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對(duì)該變換器芯片的主要模塊電路進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案和理論分析的可行性和正確性,同時(shí)在芯片模塊電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計(jì)規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制,編寫了DRC、LVS文件并驗(yàn)證了版圖的正確性。所設(shè)計(jì)的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達(dá)到了預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間: 2013-06-06
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逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面,數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn),已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計(jì)逆變器,控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場合,目前常用的控制器的速度往往不能完全達(dá)到要求。與傳統(tǒng)單片機(jī)和DSP芯片相比,F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計(jì)中,還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法,具有較高的性價(jià)比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域,F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式,SPWM的生成方法,并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法,且以單相全橋逆變器為例進(jìn)行了仿真。分析其的電路特點(diǎn),建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型,在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,針對(duì)逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計(jì)的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案,討論了其控制方法的優(yōu)缺點(diǎn),相關(guān)控制器設(shè)計(jì)的一般問題,最后比較了其優(yōu)缺點(diǎn),指出其存在的共性問題,總結(jié)了使用FPGA設(shè)計(jì)逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案,給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計(jì)方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600,世界上首個(gè)模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括:逆變器硬件電路設(shè)計(jì)以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。外圍強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計(jì)以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外,SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計(jì)中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面,采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法,對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分,完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計(jì)結(jié)果,并指出了進(jìn)一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽: 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間: 2013-05-19
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天,新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢,必將得到快速的發(fā)展。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中,逆變器是系統(tǒng)中最末一級(jí)或唯一一級(jí)能量變換裝置,其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個(gè)并網(wǎng)型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為很多種,本文主要研究單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器。 文章首先概述了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當(dāng)前國際金融危機(jī)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的影響。其次,分析了當(dāng)前國際市場上主要的光伏逆變器產(chǎn)品的特點(diǎn),概括了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后,本文以單相全橋拓?fù)錇槟P头治隽朔歉綦x型并網(wǎng)系統(tǒng)在采用不同的PWM調(diào)制策略下的共模電流,指出了抑制共模電流需滿足的條件。對(duì)于全橋和半橋拓?fù)洌治隽瞬煌臑V波方式對(duì)共模電流抑制的影響。總結(jié)了能夠抑制共模電流的實(shí)用電路拓?fù)洳⑻岢隽艘环N能夠抑制共模電流的新拓?fù)洹?duì)不同拓?fù)涞膿p耗情況在文章中進(jìn)行了比較。 對(duì)于非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問題,首先分析了直流分量產(chǎn)生的原因及其導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上,總結(jié)了抑制直流分量的方法,指出了半橋拓?fù)淠軌蛞种浦绷鞣至俊?duì)于并網(wǎng)電流的控制,工程上通常采用比例積分控制器,而比例積分控制器在理論上無法實(shí)現(xiàn)無靜差控制,因此,本文對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進(jìn)行了簡要分析。最后,在非隔離型1.5kW實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)共模電流和直流分量的抑制方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽: 單相 光伏并網(wǎng) 非隔離型
上傳時(shí)間: 2013-07-30
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本文研究了高頻感應(yīng)加熱電源的鎖相控制技術(shù)。分別建立了定角與定時(shí)控制技術(shù)的MOSFET電壓型諧振逆變器仿真模型,分析比較了兩者的優(yōu)缺點(diǎn),從而得出了定角控制技術(shù)為較優(yōu)的結(jié)論;通過理論分析與實(shí)驗(yàn)測量MOSFET損耗的方法對(duì)最優(yōu)鎖相角度的選取進(jìn)行了探索;最后設(shè)計(jì)了以DSP為核心的定角鎖相控制電路,并運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真研究以及DSP代碼自動(dòng)生成,驗(yàn)證了方案的可行性。這種控制方法可以使逆變器工作在小感性準(zhǔn)諧振狀態(tài),降低了MOSFET損耗,具有線路簡單、響應(yīng)迅速、控制靈活等優(yōu)點(diǎn),為工程運(yùn)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽: 高頻感應(yīng) 加熱電源 鎖相
上傳時(shí)間: 2013-05-29
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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(gè)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(yùn)行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度,必須對(duì)并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)溥x擇、濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)及其控制策略選取等進(jìn)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(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜述。針對(duì)眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓?fù)溥M(jìn)行了詳細(xì)的比較分析,最終確定了一臺(tái)單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓?fù)浼捌渲麟娐穮?shù),對(duì)其輸出濾波器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)其進(jìn)行了幅頻特性分析。 其次,詳細(xì)分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略,確定了在獨(dú)立工作模式下的瞬時(shí)電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時(shí)電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì),并利用Sabet軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真,驗(yàn)證了系統(tǒng)建模和設(shè)計(jì)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(dòng)觀測法對(duì)并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制,實(shí)現(xiàn)了光伏陣列的MPPT,并給出了設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后,根據(jù)以上分析結(jié)果,研制了一臺(tái)基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗(yàn)樣機(jī),并詳述了其軟硬件的設(shè)計(jì)方案,給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽: 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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本文致力于可并聯(lián)運(yùn)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(gè)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(jí)變換上面。AC/AC直接變換具有單級(jí)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(dòng)、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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)電壓控制的影響。重點(diǎn)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(duì)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(hào)模型和小信號(hào)模型,指導(dǎo)控制器的設(shè)計(jì)。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時(shí)值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,建立了一臺(tái)基于TMS320F2808數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),完成樣機(jī)調(diào)試,并完成各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試工作。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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用一片CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相環(huán),用VHDL或V語言
標(biāo)簽: CPLD VHDL 數(shù)字鎖相環(huán)
上傳時(shí)間: 2013-05-27
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