電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)的模塊化和標準化技術是目前電力電子領域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡的變流系統(tǒng)，對復雜電力電子裝置的系統(tǒng)級集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進行分析，提出實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對基于新網(wǎng)絡的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內容進行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實時軟件構建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結構和軟件方案標準化提供參考和理論依據(jù)，為應用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡化分布式控制系統(tǒng)的應用對象。首先，論文以復雜系統(tǒng)為研究對象，分析了應用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結構上的對偶關系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構的初步構想，總結出適合復雜電力電子系統(tǒng)集成的標準化理論。 接著，論文對電力電子網(wǎng)絡模型進行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡和目前用于電力電子應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡，從結構、速率和協(xié)議等各個方面將兩類網(wǎng)絡進行了系統(tǒng)的對比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（PES—Net）的定義，分析并總結復雜電力電子實時系統(tǒng)所需網(wǎng)絡必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡技術背景，綜合控制結構和網(wǎng)絡需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實時控制，論文對分布式控制結構的通信需求進行了研究。以網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對變流器系統(tǒng)控制信息延時因素進行了分析；通過對典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結了系統(tǒng)的控制功能和控制內容，對系統(tǒng)不同層次的控制任務進行了響應時間需求分析和網(wǎng)絡的分層配置；通過對仿真結果的分析，研究了應用系統(tǒng)內模塊控制信息延時對不同應用系統(tǒng)的性能影響和對開關頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對控制延時的接受程度，將電力電子復雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時系統(tǒng)；2）定延時系統(tǒng)。針對上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡（PES—Net）的通道容量和應用系統(tǒng)開關周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（PES—Net）的硬件組成和同步方案進行了研究，提出新的實時網(wǎng)絡和系統(tǒng)級集成方案。根據(jù)主節(jié)點和從節(jié)點的控制任務需求，分別從功能和系統(tǒng)結構的角度對開放式網(wǎng)絡的硬件構成進行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對節(jié)點的通用性設計進行重點討論。針對網(wǎng)絡的同步問題，本文分析了簡單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結構的同步補償方案；此外，論文提出基于實時高速電力電子系統(tǒng)同絡（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實時控制的網(wǎng)絡結構和相應的硬件配置。根據(jù)應用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對實時網(wǎng)絡的管理進行了討論，研究了信息幀管理和相應的硬件設置，并對各種工作模式下所需的通信時間進行了計算和比較。基于實時網(wǎng)絡系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構以PEBB為基礎的變流系統(tǒng)的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進行解耦，使得軟件設計與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序實時構件的內聚性；對軟件模塊化的通用性進行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標，對構件進行分類；分析子程序實時構件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點。論文對電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構和集成進行研究，簡化軟件主框架。 最后，論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進行了相應的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（RT-PES-Net）進行了通信實驗，將新網(wǎng)絡拓撲對變流系統(tǒng)的延時影響與舊網(wǎng)絡系統(tǒng)的延時影響進行比較，總結新網(wǎng)絡系統(tǒng)在控制實時性、提高開關頻率、網(wǎng)絡可擴展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢。論文針對RT-PES-Net進行應用研究，驗證該網(wǎng)絡可解決網(wǎng)絡通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構件和棧操作的模塊化軟件方案進行實驗驗證，為標準化軟件庫的建立和系統(tǒng)級集成提供參考方案。 網(wǎng)絡化的控制結構研究是復雜電力電子系統(tǒng)級集成研究的關鍵。本課題針對復雜變流系統(tǒng)提出了實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡為基礎對分布式控制結構及相應的網(wǎng)絡化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標準化、開放式的網(wǎng)絡參考體系，并以此結構來快速構建終端復雜變流系統(tǒng)，為實現(xiàn)標準的應用系統(tǒng)組構提供參考方案，有助于解決電力電子標準化推廣所面臨的難題。論文為應用系統(tǒng)的即插即用和動態(tài)重構提供了研究基礎，從而為最終實現(xiàn)復雜變流器的應用系統(tǒng)級集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標準化研究的一個新方向。
標簽： 電力電子 網(wǎng)絡 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-15
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產(chǎn)生的高能電子與中性分子碰撞，產(chǎn)生自由基和活性粒子，在有氨加入的條件下，將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據(jù)現(xiàn)有脈沖電暈法電源設備不能大規(guī)模工業(yè)化實踐應用的缺點，設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理，對電源中的串聯(lián)諧振情況進行了具體的分析，交流電源采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式，直流電源采用并聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓，可使交流電壓的上升率大于200V/us，直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數(shù)，為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率，針對感性負載，采用全橋移相軟開關控制策略，為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較，證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節(jié)，設計了電源控制系統(tǒng)，采用兩個數(shù)字PID控制器，能同時對二者的幅值進行控制，并以液晶和鍵盤作為人機交互界面，方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產(chǎn)生穩(wěn)定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強，產(chǎn)生的自由基多，氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道，自由基分布更廣，與SO2等接觸面增加，增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統(tǒng)的電磁干擾情況進行分析，并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。
標簽： 脫硫 大容量 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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蓄電池作為一種儲能設備，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門。近幾年來，電動汽車行業(yè)迅速發(fā)展，對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源，需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能，同時測量電池實際安時數(shù)。蓄電池的充放電技術與蓄電池相伴而生，與蓄電池的發(fā)展和應用有著密切的關系。充放電系統(tǒng)性能直接影響著蓄電池的技術狀態(tài)，使用壽命，并決定著放電時對電網(wǎng)污染的程度。 目前，大功率蓄電池充放電系統(tǒng)仍大量采用晶閘管移相控制技術，該技術具有技術成熟，價格低廉的優(yōu)點，但網(wǎng)側功率因數(shù)低，對電網(wǎng)的污染大。而消除電網(wǎng)諧波污染、提高功率因數(shù)是電力電子領域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設計的系統(tǒng)采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結構，在實現(xiàn)能量雙向流動的同時，實現(xiàn)網(wǎng)側電流波形的正弦化控制，具有節(jié)能，對電網(wǎng)污染小等優(yōu)點。 本文設計了主電路參數(shù)并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結合的控制策略，實現(xiàn)單體電池電壓控制，提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統(tǒng)樣機測試結果表明：滿載時，系統(tǒng)效率80％以上，功率因數(shù)99％以上，諧波含量5％以下，滿足設計要求，驗證了系統(tǒng)設計的可行性。
標簽： 大功率 充放電系統(tǒng) 鋰離子蓄電池
上傳時間： 2013-06-27
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本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器，將其應用于大時滯溫度控制系統(tǒng)，并在此基礎上設計了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現(xiàn)了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術和溫度控制的現(xiàn)狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史，深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數(shù)調節(jié)理論不完善，阻礙了其廣泛應用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數(shù)之間的內在規(guī)律，通過將ADRC的參數(shù)統(tǒng)一到一個時間因子上，達到簡化調節(jié)參數(shù)個數(shù)的目的，從而降低調試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗，驗證了參數(shù)調節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應用，以前文獻一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié)，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調節(jié)參數(shù)個數(shù)，在參數(shù)調節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結合，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較，實驗結果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進一步驗證了算法的可行性。
標簽： 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應電動機變頻調速系統(tǒng)的產(chǎn)品化開發(fā)為目標，對感應電動機參數(shù)離線辨識技術和控制器進行了研究和試驗。本人除了參加整體系統(tǒng)的設計和制作任務外，獨立完成了參數(shù)離線辨識工作。文章介紹了一種實用的參數(shù)離線辨識方法，在綜合各種控制策略基礎上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機進行了軟硬件調試，實現(xiàn)了設計目標。為產(chǎn)品化打下一定的基礎。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標變換，分析了電動機參數(shù)對矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動機參數(shù)變化對變頻器輸出的影響。 第2章對辨識主要介紹了參數(shù)辨識的算法，對感應電機靜態(tài)數(shù)學模型進行了化簡，得到各個參數(shù)與電壓電流之間的關系方程。通過單相直流試驗和單相交流試驗辨識電動機參數(shù)。采用迭代算法計算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時值計算電動機功率因數(shù)的方法。 第3章對控制器進行了研究，對當前比較先進的自抗擾控制，自適應控制，基于非線性的逆控制等控制策略進行了綜述。最后對基于PI轉速調節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，并給出了仿真結果。 第4章介紹了實驗室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調速試驗裝置。根據(jù)通用試驗裝置的設計要求設計了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進行了調試，并應用到試驗之中，性能達到要求。 第5章介紹了整個系統(tǒng)的功能軟件設計和功能試驗結果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗波形。 最后就課題的研究進行了整體總結，為將來的后續(xù)研究提出建議。
上傳時間： 2013-06-25
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高頻開關電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關電源技術中，它通常是采用模擬電路來實現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價比的不斷提高，數(shù)字控制在以實現(xiàn)復雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關電源的常用拓撲結構、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進行了研究，在此基礎上設計了一種新型數(shù)字化的開關電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結構，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅動主電路的功率開關管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動態(tài)響應快、超調量小、較好的適應性的特點，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點，能較好的適應開關電源的非線性，實時性控制的需要。整個電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個TMS320LF2407 DSP芯片來集中實現(xiàn)電源輸出調壓和過壓過流保護等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關電源的設計步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關電源主電路進行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設計簡單，可靠性高，是一種比較實用、易于實現(xiàn)的控制算法。
上傳時間： 2013-07-01
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目前，能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關注，被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中，風能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風力發(fā)電技術上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉變，因此并網(wǎng)技術已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風電場風速的變化適應性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風力發(fā)電機組有很多種，其中永磁同步直驅式風力發(fā)電機由于不需要齒輪箱，因而改善風能轉換效率，減小維護，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎上，對風力機的數(shù)學模型進行了分析，完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學模型研究的基礎上提出了對整流側和電網(wǎng)側變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機的轉速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結果。在前面理論分析的基礎上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
上傳時間： 2013-06-17
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本課題是針對陜西美泰電氣有限公司的一個開發(fā)研究項目。在國內,中頻大功率感應加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關文獻較少。數(shù)字化控制將是一種趨勢,而IGBT控制靈活,驅動簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯(lián)諧振型感應加熱電源為研究對象,采用了IGBT為功率開關元件的主電路,比較了直流調功和逆變調功的優(yōu)缺點,最終選擇了三相全控晶閘管整流的調功方式,同時也描述了重疊時間對逆變器的影響。計算分析了整流側和逆變側的必要參數(shù)以及并聯(lián)諧振槽路的參數(shù),本文在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了10kHz/500kW并聯(lián)諧振型感應加熱系統(tǒng)的仿真模型,對整流調功、鎖相環(huán)頻率跟蹤、逆變器的啟動等仿真波形進行了重點分析并得出結論。在此理論基礎上,設計了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應加熱電源的控制器,其中重點研究了閉環(huán)調功控制系統(tǒng)、鎖相環(huán)頻率跟蹤系統(tǒng)、重疊時間、整流側晶閘管脈沖觸發(fā)產(chǎn)生和相序判斷以及逆變器啟動的全數(shù)字化控制。同時,設計了過壓過流保護電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護,本文給出了一種箝位思想并對此思想進行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對本文所提出的控制方案進行實驗驗證,證明了本文理論計算分析的正確性和控制方案的可行性。
標簽： kWIGBT 500 并聯(lián)諧振
上傳時間： 2013-06-09
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負載,導致大量無功的產(chǎn)生；同時,隨著電力電子技術的發(fā)展,在工業(yè)領域內大功率的電力電子設備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進行考慮,是未來無功補償技術領域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機實測結果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內外汽車發(fā)展的新熱點。驅動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數(shù)學模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎上，設計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結構，詳細闡述了旋轉變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設計了系統(tǒng)的軟件結構，詳細闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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