本文對感應(yīng)電動機軟起動過程中存在的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題進行了系統(tǒng)的理論分析和實驗研究.論文首先根據(jù)感應(yīng)電動機的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB仿真工具建立了感應(yīng)電動機軟起動的通用仿真模型,其次分析了晶閘管觸發(fā)角度、機組的轉(zhuǎn)動慣量、負載轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)子電阻這四個因素對振蕩的影響,進而探討了感應(yīng)電動機軟起動過程中出現(xiàn)電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩的原因.結(jié)果表明:在感應(yīng)電動機軟起動過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速并在其附近變化時,電動機的續(xù)流角會大幅度變化,當(dāng)續(xù)流角圍繞晶閘管的觸發(fā)角變化時,三相交流調(diào)壓電路的輸出電壓會產(chǎn)生振蕩,在電動機定、轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下會使振蕩加劇,因而就會造成電動機電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速的振蕩.特別需要指出的是電動機在軟起動過程中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速振蕩是在同步轉(zhuǎn)速附近振蕩而并非象有些文章所說的在低速下振蕩.根據(jù)上述原因,本文提出了采用關(guān)斷角控制的新型控制策略,這種控制策略是使電動機在起動過程中的電流關(guān)斷角由某一初始值逐漸減小到零,利用該方法可以使感應(yīng)電動機起動過程中的續(xù)流角始終小于晶閘管的觸發(fā)角,這樣續(xù)流角的變化就不會引起電動機端電壓的振蕩,因而就從根本上消除了感應(yīng)電動機軟起動過程中的振蕩現(xiàn)象.文中首先通過仿真驗證了該控制策略的正確性,在此基礎(chǔ)上研制了基于關(guān)斷角控制的感應(yīng)電動機軟起動裝置的硬件電路和軟件程序,并進行了樣機試驗,實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性.另外,文中還探討了軟起動對于感應(yīng)電動機起動過程中轉(zhuǎn)軸扭矩振蕩的影響.大型感應(yīng)電動機驅(qū)動大轉(zhuǎn)動慣量負載直接起動時,其轉(zhuǎn)子軸上會出現(xiàn)過大的扭矩振蕩,這是由于定子繞組中電源頻率的電流與轉(zhuǎn)子中直流電流相互作用產(chǎn)生的具有轉(zhuǎn)差頻率的電磁轉(zhuǎn)矩分量造成的.采用軟起動會使電動機起動時轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的直流電流分量大為減小,進而可以減小電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差頻率分量,故可以有效地抑制感應(yīng)電動機起動過程中作用在轉(zhuǎn)軸上過大的扭矩振蕩.
標(biāo)簽： 感應(yīng)電動機 軟起動 過程
上傳時間： 2013-07-13
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隨國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用電量的日益增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟運行已是一個不可忽視的問題。因此，如何降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)的輸電效率，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行是電力系統(tǒng)面臨的實際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。 電力系統(tǒng)在運行過程中，由于感性負載的存在，使電網(wǎng)無功功率大量增加。另外，近些年來，國民經(jīng)濟各部門大力推廣使用各種新型的電力電子整流裝置，他們在減少能量耗損的同時，也帶來了功率因數(shù)下降、電壓波動、閃變、三相不平衡以及諧波干擾等問題。其最終結(jié)果都是使配電設(shè)備的使用效能得不到充分發(fā)揮，設(shè)備的附加功耗增加。因此，進行有效的無功功率補償，提高功率因數(shù)是電網(wǎng)及電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要保證。毫無疑問，無功功率補償?shù)难芯縿菰诒匦小?我國與世界上發(fā)達國家相比，無論從電網(wǎng)功率因數(shù)還是補償深度來看，都有較大差距，因此在我國大力推廣無功補償技術(shù)尤為迫切。 對于實際應(yīng)用的MCR，要求能夠自動控制。本文采用以單片機為核心的控制器方案，包括檢測電路、控制電路、觸發(fā)電路、鍵盤顯示電路和通信電路等。檢測電路用于檢測變壓器二次側(cè)的電壓和電流并獲耿同步信號；控制電路根據(jù)相應(yīng)的控制策略，對檢測信號和給定輸入量進行計算，給出控制信號；觸發(fā)電路根據(jù)控制信號輸出的控制信號產(chǎn)生相應(yīng)觸發(fā)角的晶閘管觸發(fā)脈沖；鍵盤可用來輸入各種控制指令，顯示電路可以直觀的輸出系統(tǒng)的各種狀態(tài)；通信電路提供與控制站的數(shù)據(jù)交換，以便實現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中控制。 文中對補償器模型進行了實驗驗證，實驗結(jié)果與文中分析一致，說明了本文補償理論的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 電力系統(tǒng) 可控電抗器 無功功率
上傳時間： 2013-06-22
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電機直接啟動時產(chǎn)生幾倍于額定電流的沖擊電流，不僅對電網(wǎng)造成不良影響，而且嚴(yán)重的影響電機的使用壽命。為了改善電機的啟動特性，在電機領(lǐng)域采用由晶閘管控制的電機軟啟動器，基于電機軟啟動器的優(yōu)良特性，本文提出了一種基于高速數(shù)字處理器TMS320LF2407A的高性能的異步電動機軟起動器。 異步電機在輕載運行時，功率損耗增大，功率因數(shù)和效率都大大降低，造成了大量電能的浪費。本文從理論上分析了影響損耗的各種因素，提出了降壓節(jié)能方案，然后進行了相關(guān)實驗驗證方案效果。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統(tǒng)的仿真模型，對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動機起動時對電網(wǎng)的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計。 利用TMS320LF2407A和89S52組成的雙CPU系統(tǒng)，研制了性能優(yōu)良、操作簡易、界面清晰的三相異步電動機軟啟動器，本文給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計思想和相關(guān)的實驗曲線。實驗證明，系統(tǒng)具有良好的控制特性。
上傳時間： 2013-06-24
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現(xiàn)代軋鋼機的機組容量日益增大，其有功、無功負荷變動異常劇烈。由于大部分設(shè)備供電多半采用晶閘管整流裝置，使電網(wǎng)中諧波增大，功率因數(shù)降低，出現(xiàn)較大的電壓波動。因此研究軋鋼廠供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容—無功補償與諧波抑制，對提高企業(yè)供電可靠性、降低損耗、提高用電設(shè)備出力等具有重要意義。由于通用的電力分析軟件不具備設(shè)計功能，因此有必要開發(fā)一套無功補償裝置設(shè)計和電能質(zhì)量分析的專業(yè)軟件。 該文詳細分析了軋鋼供電系統(tǒng)各個諧波源產(chǎn)生的諧波特點和功率因數(shù)特點，研究了廣泛應(yīng)用于軋鋼供電系統(tǒng)的TCR+FC型靜止無功補償裝置的補償特性和結(jié)構(gòu)特點。以此為理論基礎(chǔ)，從軟件工程的角度，開發(fā)了一套動態(tài)補償仿真軟件，其中包括人機交互界面、電力模型和運算模型等。人機交互界面是用戶與軟件的接口，而電力模型和運算模型是內(nèi)置在軟件內(nèi)，對用戶不可見。用戶在界面上輸入系統(tǒng)參數(shù)，通過界面調(diào)用運算模型可以自動地設(shè)計TCR+FC型靜止無功補償裝置的各濾波支路和TCR支路的電路參數(shù)，除此之外，通過界面調(diào)用電力模型，用戶可以從界面上讀取該系統(tǒng)補償前后的電能質(zhì)量。 因此，該軟件既是一個設(shè)計軟件，又是分析軟件，不僅能設(shè)計靜止無功補償裝置的各支路具體電路參數(shù)，為實際軋鋼系統(tǒng)的靜止無功補償裝置的設(shè)計提供理論參考，還能對系統(tǒng)投入SVC前后的電能質(zhì)量的變化做出詳細的對比分析。 最后，以科學(xué)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的PSCAD/EMTDC軟件為測試工具，在其中建立相應(yīng)的電力模型。通過比較在兩個軟件中仿真得到的軋鋼機負載曲線、電壓電流波形、電壓波動、諧波、功率因數(shù)等，證實了該動態(tài)軟件的正確性。
標(biāo)簽： 供電系統(tǒng) 仿真 諧波抑制
上傳時間： 2013-04-24
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對供電系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)臒o功補償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統(tǒng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運行安全性。鋼鐵企業(yè)一直就是用電大戶，具有容量大、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、工作連續(xù)性和自動化程度高等特點，存在功率因數(shù)低、電壓波動等問題。研究鋼鐵企業(yè)的無功補償，對企業(yè)提高供電可靠性，節(jié)能減排，降低損耗，提高用電設(shè)備效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應(yīng)用最為廣泛的動態(tài)補償裝置靜止無功功率補償器，即SVC對鋼鐵企業(yè)負荷進行無功補償。考察了軋鋼企業(yè)的負荷特點，對比了各種補償裝置的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業(yè)的無功補償裝置。 本文根據(jù)特定的現(xiàn)場參數(shù)，提出了FC—TCR型SVC裝置的設(shè)計框架，建立了潮流計算和SVC裝置的數(shù)學(xué)模型，給出了含有SVC補償裝置的電力系統(tǒng)潮流計算的計算方法，計算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數(shù)，對一次設(shè)備進行選型，最后提出了一套完整的SVC系統(tǒng)設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明，采用本方案的SVC系統(tǒng)有效提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制了電壓波動，表明方案設(shè)計中的支路配置，參數(shù)設(shè)置和設(shè)備選型是合理的。 從基于瞬時無功功率理論的補償裝置觸發(fā)角度的算法出發(fā)，研究了SVC裝置動態(tài)補償?shù)膶崿F(xiàn)方法。本文還提出了動態(tài)補償SVC監(jiān)控系統(tǒng)和晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。 為了驗證SVC系統(tǒng)設(shè)計的合理性，搭建了SVC的模擬試驗平臺，對一次系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，光電觸發(fā)系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試，調(diào)試結(jié)果達到了設(shè)計預(yù)期目標(biāo)。
上傳時間： 2013-06-23
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我國電網(wǎng)無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應(yīng)的無功調(diào)節(jié)設(shè)備更少。沖擊性負荷更會使得電網(wǎng)無功功率不平衡，將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動、善變，嚴(yán)重時會導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補償裝置響應(yīng)速度快，可以動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)電壓波動和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機等的負荷無功補償上得到廣泛應(yīng)用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無功補償容量及市場巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺10kV FC+TCR型靜止無功補償裝置，并以此為研究對象進行設(shè)計理論研究工作。 本文根據(jù)負荷無功功率的變化情況，計算了靜止無功補償裝置的主電路參數(shù)，設(shè)計配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過電壓保護板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設(shè)計信號接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構(gòu)成最基本的靜止無功補償控制器。 基于瞬時無功補償理論和不平衡負荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補償電納計算模型，通過電壓電流瞬時值采樣計算需要補償?shù)乃矔r無功功率和電納，根據(jù)補償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應(yīng)用到靜止無功補償裝置樣機中。仿真結(jié)果表明，算法是快速有效和準(zhǔn)確的，主電路的參數(shù)是合理的，具有實際工程應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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同步電動機以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對電網(wǎng)電壓波動不敏感等良好的運行性能，在大功率電氣傳動領(lǐng)域獨占螯頭。同步電機雖然有很多優(yōu)點，但它的最大缺點是起動困難。目前，大功率同步電機的軟起動大多采用靜止變頻器起動方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動機產(chǎn)生的反電勢才能自行關(guān)斷并且輔助設(shè)備較多。而一旦逆變器換流失敗就會導(dǎo)致電動機起動失敗。針對晶閘管不能自行關(guān)斷的缺點，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的起動方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動機的工作原理對同步電動機的起動特性進行了詳細分析，并對全壓異步起動方法進行了仿真研究，得出了起動過程中電動機相電流、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化曲線。針對異步起動過程中定子繞組產(chǎn)生過大沖擊電流的問題，提出了逐級變頻的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動方法。闡述了逐級變頻開環(huán)控制同步電動機軟起動的原理，即通過逐級改變變頻器輸出頻率使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速逐級升高至額定值。推導(dǎo)出起動過程中變頻器逐級變化的頻率與電動機轉(zhuǎn)動慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的關(guān)系式。通過對一臺同步電動機做工頻起動和低頻起動的仿真研究，證明了同步電動機在低頻下依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩自行起動的可行性。通過計算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速的時間來確定變頻器逐級升高的電壓頻率隨時間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機變頻電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計了恒壓頻比逐級變頻軟起動的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構(gòu)建了轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動的數(shù)學(xué)模型，對同步電動機的起動過程進行仿真試驗，并且分別對空載起動和負載起動過程進行了分析。仿真結(jié)果驗證了轉(zhuǎn)速開環(huán)控制同步電動機軟起動的可行性。 @@ 針對同步電動機起動后的并網(wǎng)問題進行了理論分析，并研究了相應(yīng)的并網(wǎng)控制方案。應(yīng)用MATLAB/SIMULINK對并網(wǎng)過程進行仿真試驗，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對所做工作進行了總結(jié)，并展望了大功率同步電動機的軟起動技術(shù)。 @@關(guān)鍵詞：同步電動機；軟起動；變頻器；恒壓頻比
上傳時間： 2013-05-26
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無功功率是影響電網(wǎng)穩(wěn)定的一個重要因素，無功補償是保證電力系統(tǒng)高效可靠運行的有效措施之一，它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。基于國內(nèi)電力市場的需求現(xiàn)狀，考慮到無功補償?shù)膶崿F(xiàn)條件和經(jīng)濟適應(yīng)性，研制出了一種基于DSPTMS320LF2407A控制的TSC型低壓動態(tài)無功補償裝置。 本文主要研究了TSC無功補償?shù)幕驹恚瑹o功補償?shù)目刂品绞胶驮恚琈ATLAB系統(tǒng)仿真以及控制器的軟、硬件的設(shè)計。在硬件設(shè)計方面，由DSPTMS320LF2407A作為主控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動采樣計算、無功自動調(diào)節(jié)、故障保護、數(shù)據(jù)存儲等功能，具有比傳統(tǒng)的單片機控制運算速度高，實時性好的特點。采用晶閘管控制投切電容器，完全實現(xiàn)了電容器的快速，無弧，無沖擊投切，具有優(yōu)良的性能。在軟件上，采用C語言和匯編語言混合編程。在投切原則上，與常見的功率因數(shù)控制方案相比較，采用無功功率和功率因數(shù)相結(jié)合控制方式，避免了輕載投切振蕩，使無功調(diào)節(jié)更為合理。 為了實現(xiàn)裝置應(yīng)具有的功能，本文設(shè)計并制作了較為完整的控制電路及其外圍設(shè)備的硬件電路。文中設(shè)計編寫了整個控制系統(tǒng)的控制程序，給出了控制軟件的結(jié)構(gòu)框圖。結(jié)果表明本裝置軟硬件設(shè)計合理，控制方法可行，系統(tǒng)運行可靠，達到了預(yù)期的目的。
上傳時間： 2013-07-05
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高壓TSC（Thyristor Switch Capacitor）裝置是指額定工作電壓為6kV-35kV晶閘管投切電容器補償裝置，是一種典型靜止無功補償器，其對增強系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性，保證電壓質(zhì)量及改善電能質(zhì)量都能發(fā)揮良好的作用。目前國內(nèi)對高壓TSC裝置研制與生產(chǎn)還處于起步階段，加速高壓TSC裝置的國產(chǎn)化，對在我國電力系統(tǒng)中早日推廣與應(yīng)用高壓TSC裝置具有重大意義。 首先在無功功率的測量上，如何在有諧波干擾等復(fù)雜環(huán)境下準(zhǔn)確檢測無功功率，本文采用了基于快速傅立葉變換的方法，可以很好的完成無功功率的采集。在主電路結(jié)構(gòu)上，晶閘管開關(guān)閥是高壓TSC裝置的關(guān)鍵構(gòu)成部件，高壓TSC裝置要求晶閘管開關(guān)應(yīng)具有良好的電氣性能，要求晶閘管開關(guān)應(yīng)是有效和可靠的。本文通過晶閘管特性和串聯(lián)技術(shù)的研究，給出了晶閘管串聯(lián)開關(guān)的靜態(tài)均壓和動態(tài)均壓方法，設(shè)計出合理使用的電路結(jié)構(gòu)。通過仿真分析，驗證了均壓電路的效果。 電容器無涌流投入技術(shù)也是TSC主要研究點，由于在高壓系統(tǒng)中器件兩端承受的電壓較高，低壓TSC系統(tǒng)中常用的過零固態(tài)繼電器或集成過零觸發(fā)芯片滿足不了耐壓的需要，本文設(shè)計了專門的過零檢測及觸發(fā)電路，在器件兩端電壓過零時觸發(fā)，避免了由于電容器殘壓過高而造成的巨大沖擊電流，從而在硬件電路上實現(xiàn)電容器組的無過渡過程投切，電路簡單可靠。同時，在控制策略上將幾種投切判據(jù)進行了比較，采用了電壓無功復(fù)合投切判據(jù)，以無功功率作為主判據(jù)，電壓作為輔助判據(jù)，有效地克服了僅以功率因數(shù)作為投切判據(jù)的控制方式中的輕載時容易產(chǎn)生投切振蕩而重載時容易出現(xiàn)補償不充分的缺點。
標(biāo)簽： TSC 無功補償技術(shù)
上傳時間： 2013-05-24
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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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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