Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對模擬電路性能指標和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設(shè)計，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中，本文采用了多級噪聲整形MASH（2-1）級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時，考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真，包括運放，比較器，帶隙基準電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中，采用了分級抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設(shè)計。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-27
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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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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(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(dǎo)，著重對不同拓撲的死區(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導(dǎo)了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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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為了解決現(xiàn)有環(huán)形線圈車檢器在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的誤檢問題，尤其是對同一輛大車的多次誤觸發(fā)問題，本文深入研究導(dǎo)致誤檢現(xiàn)象的具體原因，并在這基礎(chǔ)上提出了一套軟硬件的解決方法，以減少誤觸發(fā)現(xiàn)象，提高檢測的準確率。 為了方便測量與調(diào)試，本文設(shè)計了一個PC端軟件。它與實驗室原有的頻率采集工具一塊配合工作，能實時而直觀地察看車檢器的工作狀況，從而有利于實驗數(shù)據(jù)的采集與問題分析。通過實驗分析，本文總結(jié)了誤檢現(xiàn)象的若干情形，以及導(dǎo)致誤檢問題的主要原因。 針對上述分析的發(fā)現(xiàn)—車檢器采用的單一閾值法不能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，本文對檢測算法作了改進：對車輛到達的檢測，仍采用單一閾值法；對車輛離開的檢測，則采用平坦性判定法。后者利用了在車輛離開時，線圈頻率從非平坦變?yōu)槠教惯@一特征。它有簡單、易移植和防誤檢的特點。 為了從應(yīng)用層面解決問題，本文設(shè)計了一種基于改進算法的車檢器。與同類車檢器相比，它除了集成上述車檢算法外，還提供一個RS-232的測試端口，按一定的數(shù)據(jù)協(xié)議與PC端的診斷軟件通訊，能夠幫助現(xiàn)場測試工作的開展。 本文還利用了新車檢器做了兩組的實驗：實驗室環(huán)境與高速公路車輛檢測現(xiàn)場環(huán)境下的實驗。第一組驗證了改進算法的防誤檢性能，并計算它的檢測延遲。其中檢測延遲的計算，有助于協(xié)調(diào)車輛檢測系統(tǒng)中線圈、車檢器與攝像頭三者間的工作。第二組驗證了新車檢器的檢測性能，包括識別和延遲兩方面內(nèi)容。兩組實驗結(jié)果都證實了改進算法的實用價值。
上傳時間： 2013-06-16
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近年來，在電氣傳動領(lǐng)域中三電平變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為高電壓、大功率變頻器的實現(xiàn)提供了一個有效的途徑。研究和開發(fā)三電平大功率變頻器，無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術(shù)進行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓撲結(jié)構(gòu)、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調(diào)試中存在的問題和相關(guān)的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓撲結(jié)構(gòu)的一個固有問題。針對這一問題，本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因，采用了一種基于滯環(huán)控制的電壓平衡控制方法。該方法根據(jù)負載電流方向的不同組合，通過調(diào)整小矢量的冗余狀態(tài)和作用時間，并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響，動態(tài)調(diào)整兩個電容器上的電壓，同時，詳細地分析了當參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區(qū)間時開關(guān)狀態(tài)的選擇、開關(guān)序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調(diào)制策略是三電平變頻器采用的主要調(diào)制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調(diào)制策略，作了深入分析，得出了相應(yīng)的諧波特性。基于諧波總含量，對調(diào)制特性的優(yōu)劣進行了比較，同時得出了不同載波調(diào)制策略輸出電壓諧波含量與調(diào)制度變化的對應(yīng)關(guān)系，并通過實驗和仿真對相關(guān)結(jié)果進行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設(shè)計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現(xiàn)場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設(shè)計，采用理論計算與實踐驗證相結(jié)合的方法得出器件相關(guān)參數(shù)，并且針對變頻器內(nèi)外RCD緩沖電路在工作時所產(chǎn)生的電壓不平衡作了分析，詳細的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后，把本文的部分研究結(jié)果應(yīng)用于實際工業(yè)現(xiàn)場中，研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器，給出了現(xiàn)場運行結(jié)果。運行結(jié)果表明該變頻器輸出波形良好，性能滿足要求。
上傳時間： 2013-08-04
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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(shè)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(shù)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(shè)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(guān)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(guān)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(chǔ)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(shè)計，在文中較為詳細地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設(shè)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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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學術(shù)研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結(jié)構(gòu)，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴格對應(yīng)。將幾種最大功率點跟蹤算法應(yīng)用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進行仿真，分析仿真結(jié)果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結(jié)出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設(shè)計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導(dǎo)法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜以及維修方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域。隨著各行各業(yè)中生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，其中對電動機的起動性能要求越來越高。傳統(tǒng)的電機起動方式其局限性，不能有效減少起動時對電網(wǎng)的大電流沖擊，已越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的要求。針對上述問題，本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數(shù)字式電機軟起動器。相比于傳統(tǒng)的起動器，它能顯著的改善電機的起動性能。 由于軟起動器所具有的優(yōu)點及其它控制設(shè)備無法比擬的性價比，使得軟起動器的應(yīng)用前景十分廣闊。加上現(xiàn)在國內(nèi)電力供應(yīng)緊張，軟起動器在節(jié)能方面有突出的表現(xiàn)。因此軟起動器擁有十分廣闊的市場。但是在國內(nèi)軟起動器市場，以國外產(chǎn)品居多。國外產(chǎn)品質(zhì)量高，但是價格昂貴，性價比不高，在國內(nèi)徹底普及有困難。針對該現(xiàn)狀，本文設(shè)計出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價格，高性能的異步電動機軟起動器。 本軟起動器采用品閘管調(diào)壓方式，采用模塊化設(shè)計思想，通過改變晶閘管的觸發(fā)角來實現(xiàn)對定子兩端的電壓的調(diào)節(jié)。從而實現(xiàn)了異步電動機電壓斜坡起動、限流起動、軟停車等功能。 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。該軟起動器操作方便簡單，智能化程度高，能夠及時跟隨電機負載的變化，使電機順利起動。經(jīng)過實驗調(diào)試，基本上達到了改善鼠籠式異步電動機起動性能的要求，在保障降低異步電動機起動電流的前提下，使電機能夠平穩(wěn)可靠起動。
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機具有體積小、重量輕、效率高和轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點，另外它還具有和直流電機一樣的調(diào)速特性，而沒有直流電機復(fù)雜的機械換相設(shè)備，所以被廣泛應(yīng)用于伺服控制、數(shù)控機床、機器人等工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強、控制精度高的無刷直流電機控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 直接轉(zhuǎn)矩控制是一種高性能的電機控制方法，它已經(jīng)成熟的應(yīng)用在感應(yīng)電機和永磁同步電機上，實現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)特性。本文通過大量的文獻資料閱讀，對無刷直流電機及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解，在此基礎(chǔ)上，詳細分析了無刷直流電機的數(shù)學模型，并提出了一套相應(yīng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方案，建立了仿真和試驗平臺，進行了仿真分析和實驗研究，獲得了有價值的研究成果。 本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)詳細分析了無刷直流電機的運行機理和數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上闡述無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本控制機理，包括基于逆變器二二導(dǎo)通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機具有非正弦波反電動勢這一特點而推導(dǎo)的轉(zhuǎn)矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的具體實施方案，并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模型，對所提出的控制方案進行了仿真分析。仿真結(jié)果驗證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎(chǔ)之上，設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制實驗系統(tǒng)，編寫了控制程序軟件，進行了無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的實驗。實驗結(jié)果達到了預(yù)期的要求，證實了直接轉(zhuǎn)矩控制在改善無刷直流電機動態(tài)調(diào)速性能上的優(yōu)勢。 本論文開展了繼異步電機和永磁同步電機之后對無刷直流電機實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計算機仿真和實驗得出了一些有意義的經(jīng)驗和結(jié)論，為課題的進一步深入開展奠定了基礎(chǔ)。
標簽： 無刷直流電機 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-07-11
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