開關(guān)電源以其效率高、功率密度高在電源領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。開關(guān)電源多數(shù)是通過整流器與電力網(wǎng)相接的,經(jīng)典的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個(gè)非線性電路,其輸入電流波形呈脈沖狀,交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)很低,在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無(wú)功功率而污染電網(wǎng),成為電力公害。開關(guān)電源己成為電網(wǎng)最主要的諧波源之一。因此,進(jìn)行網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)校正成為目前研究的熱點(diǎn)之一。目前研究和應(yīng)用得較多的高功率因數(shù)變換器要用兩級(jí):DC/DC開關(guān)變換器串聯(lián)。這種電路的最大缺點(diǎn)是需要多個(gè)元器件、成本高、效率低,尤其在中小功率場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)很不經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外正在開發(fā)研究單級(jí)功率因數(shù)校正電路,具有很高的功率因數(shù)且成本低。因而研究單級(jí)功率因數(shù)校正及變換技術(shù)對(duì)抑制諧波污染、開創(chuàng)綠色電源以及實(shí)現(xiàn)當(dāng)今開關(guān)電源的小型輕量化具有重大意義。 近年來(lái)隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,人們對(duì)開關(guān)電源的需求與日俱增,開關(guān)電源。PFC(Power Factor Correction)集成控制器己成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。隨著開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用,開關(guān)電源PFC集成控制器顯示出了強(qiáng)大的生命力,它具有集成度高、性價(jià)比高、外圍電路簡(jiǎn)單和性能指標(biāo)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為開發(fā)各類電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。 本文首先闡述了電網(wǎng)污染的危害、功率因數(shù)的定義,總結(jié)了各種功率因數(shù)校正變換器的典型拓?fù)洌瑢?duì)各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合及控制方法作了比較分析,著重詳細(xì)介紹了反激拓?fù)涞墓β室驍?shù)校正變換器的應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)。最后采用功率因數(shù)校正芯片SA7527進(jìn)行了一個(gè)小功率電源的功率因數(shù)校正的設(shè)計(jì),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性,結(jié)果顯示功率因數(shù)能達(dá)到0.95左右,達(dá)到了較好的功率因數(shù)校正效果。
標(biāo)簽: 開關(guān)電源 功率因數(shù)校正
上傳時(shí)間: 2013-06-30
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隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程加快,各種電力負(fù)荷迅速增加,造成了電網(wǎng)無(wú)功功率消耗增加,使電能的傳輸和利用效率降低,電能質(zhì)量中的無(wú)功功率補(bǔ)償問題變得越來(lái)越重要。靜止無(wú)功發(fā)生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統(tǒng)的重要裝置之一,是無(wú)功功率補(bǔ)償發(fā)展的趨勢(shì)。 論文首先介紹并比較了現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償裝置,分析了STATCOM相對(duì)于其他無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)越性。總結(jié)了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式,并對(duì)兩種控制方式所衍生的幾種控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹,說(shuō)明了其控制原理。 詳細(xì)討論了直接電流控制的幾種控制結(jié)構(gòu),并建立了相應(yīng)的仿真模型,進(jìn)行了仿真和比較分析。研究了它們?cè)诜€(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能上的優(yōu)缺點(diǎn)。其中重點(diǎn)討論了采用空間電壓矢量調(diào)制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量,來(lái)控制STATCOM的電流產(chǎn)生,并且采用直流側(cè)電壓可變給定。仿真結(jié)果證明此種方法具有直流側(cè)電壓利用率高、降低功率器件的開關(guān)損耗、適應(yīng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱的環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。對(duì)FPGA的控制軟件編程設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)討論,其中重點(diǎn)討論了應(yīng)用DSP builder。工具箱實(shí)現(xiàn)全數(shù)字三相鎖相環(huán)和SVPWM控制模塊的方法。
標(biāo)簽: STATCOM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中,在以往的AC-DC電路中,由二極管組成的不可控整流器與電力網(wǎng)相接,為在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無(wú)功功率而污染電網(wǎng),使得功率因數(shù)較低。為了提高AC-DC電路輸入端的功率因數(shù),采用了功率因數(shù)校正。 本文采用TMS320F2812實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的功率因數(shù)校正,分析了DSP實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的控制方法和具體實(shí)現(xiàn),對(duì)于軟件中參數(shù)的標(biāo)么值實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了理論推導(dǎo),為了使輸出功率在輸入電壓變化的一定范圍內(nèi)保持不變,采用了前饋電壓,對(duì)于數(shù)字PI調(diào)節(jié)環(huán)采用了抑制積分飽和的方法,以防止系統(tǒng)失控。 論文中通過對(duì)AC-DC整流電路和加入Boost功率因數(shù)校正后的電路進(jìn)行了Matlab的仿真,通過輸入電壓和輸入電流波形的比較,可以很容易地看到功率因數(shù)的提高。 在具體的電路實(shí)現(xiàn)中,采用霍爾元件檢測(cè)輸入電感電流、輸入電壓和輸出電壓,經(jīng)過DSP的A/D采樣后,在DSP內(nèi)部經(jīng)過程序計(jì)算,輸出PWM波形驅(qū)動(dòng)MOSFET的開通與關(guān)斷,使輸入電感電流波形與輸入電壓波形一致。 本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)仿真,給出了仿真波形,分析了硬件設(shè)計(jì)電路并完成了電路的局部仿真,軟件編程方面給出了主程序和各個(gè)子程序的軟件流程圖,提出了以后研究的方向。
上傳時(shí)間: 2013-06-17
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近年來(lái)隨著用電設(shè)備對(duì)供電電源的性能和可靠性要求越來(lái)越高,不間斷供電系統(tǒng)(UPS)得到了廣泛應(yīng)用。UPS模塊化并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電,是提高UPS容量和可靠性的一條重要途徑,因而被公認(rèn)為當(dāng)今逆變技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。 本文主要致力于無(wú)輸出隔離變壓器的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流特性及其并聯(lián)控制實(shí)現(xiàn)的研究。首先探討了基于電壓電流雙閉環(huán)控制的逆變器控制設(shè)計(jì)方法,在確定雙閉環(huán)控制逆變器閉環(huán)傳遞函數(shù)并了解其等效輸出阻抗特性的基礎(chǔ)上,建立了基于等效輸出阻抗的并聯(lián)系統(tǒng)模型分析其環(huán)流特性,并提出了一種新的基于有功功率和無(wú)功功率的逆變器并聯(lián)控制方案,包括:基準(zhǔn)電壓相位和幅值的調(diào)整,PI控制參數(shù)設(shè)計(jì),有功和無(wú)功功率計(jì)算,逆變輸出電壓同步鎖相等。此外本文還特別討論了雙閉環(huán)控制逆變器輸出電壓直流分量產(chǎn)生原因,提出了逆變器輸出電壓直流分量檢測(cè)與高精度數(shù)字調(diào)節(jié)方法,研究了雙閉環(huán)控制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)直流環(huán)流產(chǎn)生原因及其檢測(cè)與抑制方法。最后通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證本文所介紹的逆變器并聯(lián)控制方案的可行性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展,而實(shí)現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺(tái)逆變器并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電,可大大提高系統(tǒng)的靈活性,使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低,同時(shí)其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少,從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對(duì)電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對(duì)傳遞函數(shù)的分析,得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各控制器參數(shù),并通過MATLAB仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)上述模型,分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性,以及基于有功和無(wú)功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來(lái)越多地用于工程實(shí)踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實(shí)現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器,用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測(cè)試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實(shí)意義,設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測(cè)試結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
上傳時(shí)間: 2013-08-05
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針對(duì)現(xiàn)代中低壓電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)及諧波治理的需要,論文綜合運(yùn)用嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型低功耗、集成化的電網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)儀。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)三相電網(wǎng)相/線電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)以及三相電壓、電流的31次以內(nèi)諧波的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 論文分析了基于微處理器的電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測(cè)量原理;對(duì)被測(cè)信號(hào)的交流參量通過抽樣方法獲得,由多點(diǎn)的抽樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的結(jié)果可以減小隨機(jī)誤差的影響;基于DFT和FFT的諧波測(cè)量原理,將FFT應(yīng)用于諧波分析獲得信號(hào)的頻域參數(shù);針對(duì)諧波測(cè)量中的混疊誤差設(shè)計(jì)了二階抗混疊濾波器;分析了非同步采樣和對(duì)非時(shí)限信號(hào)的截?cái)嘣斐傻念l譜泄露和柵欄效應(yīng)及其對(duì)諧波測(cè)量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數(shù)對(duì)頻譜泄漏的抑制作用,在此基礎(chǔ)上選擇加海明窗對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行處理;針對(duì)DDS具有高精度頻率合成的特點(diǎn),將其應(yīng)用到電網(wǎng)信號(hào)的采樣上,提高了采樣的同步性,使得測(cè)量精度滿足了系統(tǒng)的要求。上述方法需要大量快速的迭代運(yùn)算,系統(tǒng)微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)供電電源采用了開關(guān)電源、減小了體積,提高了效率;完成了下位機(jī)數(shù)據(jù)采集部分、二階抗混疊濾波器、測(cè)頻電路及通信模塊電路的設(shè)計(jì);最后介紹了軟件設(shè)計(jì)部分,主要包含了數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)過程,F(xiàn)FT程序的設(shè)計(jì),給出了各部分程序的流程圖;系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)了電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理程序,該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發(fā)平臺(tái),利用CVI豐富的庫(kù)函數(shù),完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理、顯示和記錄等工作,并采用雙線程運(yùn)行模式,在數(shù)據(jù)采集和處理的同時(shí)完成了顯示、命令的發(fā)送和運(yùn)行曲線等功能。 按上述方案設(shè)計(jì)的樣機(jī)經(jīng)過三次電路制作與軟件調(diào)試,主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,通過了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,目前正在電力系統(tǒng)諧波治理系統(tǒng)中進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)。
標(biāo)簽: ARM 電網(wǎng)參數(shù) 儀的研制 監(jiān)測(cè)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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目前國(guó)內(nèi)井下水泵電機(jī)多數(shù)采用傳統(tǒng)的人工進(jìn)行控制,即人工加繼電器進(jìn)行控制的方法。這種方法控制線路復(fù)雜,設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度低,可靠性差,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,應(yīng)急能力差等缺點(diǎn)。針對(duì)當(dāng)前國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展所遇到的實(shí)際問題,研制了基于ARM的煤礦井下水泵電機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),不僅可以完成水位檢測(cè)、軸溫檢測(cè)、流量檢測(cè)、水泵起動(dòng)、停止及其過程控制,而且還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理等工作。它具有以下特點(diǎn):水位實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與顯示;水泵啟動(dòng)與停止控制;多臺(tái)水泵實(shí)時(shí)“輪班工作制”;根據(jù)涌水量大小和用電“避峰就谷”原則,控制投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù);與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng),實(shí)行集中控制。 本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、監(jiān)控終端和遠(yuǎn)程訪問三部分組成,分別介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、電機(jī)保護(hù)算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要針對(duì)監(jiān)控終端的硬件設(shè)計(jì),它采用S3C440X作為監(jiān)控終端的處理芯片。根據(jù)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)如水泵電機(jī)電流、電壓、水泵開停狀態(tài)、電機(jī)溫度、井底水倉(cāng)水位、水泵出口流量的實(shí)際特點(diǎn),通過ARM芯片的快速處理運(yùn)算能力,實(shí)時(shí)計(jì)算出水泵的三相有功功率和無(wú)功功率、功率因數(shù)等參量,井底水倉(cāng)的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相電壓和電流準(zhǔn)確值。把處理運(yùn)算的結(jié)果通過以太網(wǎng)傳到監(jiān)控中心進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和打印,同時(shí)監(jiān)控中心根據(jù)傳上來(lái)的結(jié)果進(jìn)行判斷,然后根據(jù)判斷的情況確定是否需要給監(jiān)控終端發(fā)送控制命令。 電機(jī)保護(hù)算法設(shè)計(jì)方面,主要針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn),對(duì)相電流、相電壓進(jìn)行交流信號(hào)采樣。對(duì)采樣后的數(shù)據(jù)運(yùn)用快速傅立葉變換(FFT)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,獲得了高精度的測(cè)量。 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)系統(tǒng)兩層通訊網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。監(jiān)控中心軟件采用基于Basic的可視化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Visual Basic6.0進(jìn)行開發(fā)。客戶端利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使用B/S模式遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳輸,以便可以查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)資源共享。
標(biāo)簽: ARM 煤礦井下 水泵電機(jī) 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展,而實(shí)現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺(tái)逆變器并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電,可大大提高系統(tǒng)的靈活性,使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低,同時(shí)其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少,從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對(duì)電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對(duì)傳遞函數(shù)的分析,得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各控制器參數(shù),并通過MATLAB仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)上述模型,分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性,以及基于有功和無(wú)功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來(lái)越多地用于工程實(shí)踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實(shí)現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器,用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測(cè)試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實(shí)意義,設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測(cè)試結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽: FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
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由于各種非線性電力電子裝置的和功率開關(guān)器件的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了諧波。隨著對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高,各種治理諧波的電力電子裝置就產(chǎn)生了。諧波治理的方法主要有無(wú)源濾波技術(shù)和有源電力濾波器技術(shù)。傳統(tǒng)的方法采用LC 無(wú)源濾波器,與無(wú)源濾波器相比有源電力濾波器具有很大的優(yōu)越性,因此越來(lái)越多的應(yīng)用到治理諧波污染中。隨著以DSP 和FPGA 的高速發(fā)展,以全數(shù)字化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的有源電力濾波器必將更多的應(yīng)用到諧波裝置中去。本文深入分析了諧波治理的研究背景意義和有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。介紹了有源濾波器的基本的工作原理;分類;諧波的檢測(cè)方法和控制策略,在各個(gè)方法的比較上選用基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波檢測(cè)法對(duì)諧波電流進(jìn)行了檢測(cè)。并提出了一種基于 DSP 及FPGA 控制的有源電力濾波器的設(shè)計(jì)方案,重點(diǎn)研究了三相并聯(lián)型有源濾波器的控制系統(tǒng)及硬件設(shè)計(jì)。本文還對(duì)系統(tǒng)的功率器件進(jìn)行了分析并選用IGBT 作為其開關(guān)器件。設(shè)計(jì)了IGBT 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路,利用理論分析和仿真結(jié)果設(shè)定了系統(tǒng)直流側(cè)電容和輸出電感的參數(shù)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Simulink 仿真實(shí)驗(yàn),選用DSP 和和FPGA 作為核心處理芯片,DSP 用來(lái)采集數(shù)據(jù)并檢測(cè)諧波,F(xiàn)PGA 用來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM 脈沖的輸出。設(shè)計(jì)并調(diào)試出非線性負(fù)載,傳感器采集,電流電壓調(diào)理電路,主電路,過零檢測(cè)電路,IGBT 的驅(qū)動(dòng)及吸收緩沖電路。并在此基礎(chǔ)上搭建出了試驗(yàn)平臺(tái)。給出了DSP 及FPGA 的軟件設(shè)計(jì)思想和流程。
標(biāo)簽: FPGA 有源濾波器 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論、滯環(huán)電流控制的三相電力有源濾波器Matlab仿真模型
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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