隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)和計算技術(shù)的不斷發(fā)展,高性能的異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用.而高壓變頻調(diào)速是近幾年剛剛開始應(yīng)用的一種高新技術(shù),不僅解決了大功率風(fēng)機(jī)、水泵的軟起動和調(diào)速問題,而且節(jié)能顯著,具有較大的應(yīng)用市場和廣闊的發(fā)展空間.該文首先對高壓變頻調(diào)速存在的對電網(wǎng)、電機(jī)和用電設(shè)備產(chǎn)生電磁污染的問題進(jìn)行認(rèn)真的分析,并針對高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)存在的問題,根據(jù)增加電壓矢量種類,能降低高壓交流電輸出諧波的原理,采用了功率單元串聯(lián)的方法,設(shè)計出一種適用于風(fēng)機(jī)和水泵調(diào)速的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓變頻器,供給普通異步電動機(jī)做調(diào)速驅(qū)動.測試結(jié)果表明,這種新型變頻器的輸出電壓波形符合實際的要求,解決了由于高壓變頻調(diào)速由于輸出諧波引起的電磁污染問題.該變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,主控制器的計算繁瑣、數(shù)據(jù)傳輸量大和控制難度高.為了得到良好的控制性能,該文結(jié)合同類產(chǎn)品,設(shè)計出以雙DSP(TM320F240)為核心的主控制器和系統(tǒng)總控制結(jié)構(gòu),同時給出了控制系統(tǒng)的軟件流程圖.最后,舉例說明功率單元串聯(lián)的新型高壓變頻器在風(fēng)機(jī)上應(yīng)用,論證了該高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益以及廣闊的應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-26
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傳統(tǒng)的整流裝置是電網(wǎng)污染的主要來源,三相電壓型PWM整流器具有輸出電壓恒定、能實現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行的特點,甚至可以實現(xiàn)電能回饋電網(wǎng).該文主要研究了三相電壓型PWM整流器,內(nèi)容包括下列方面:原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制策略和硬件實現(xiàn).建立數(shù)學(xué)模型是研究三相PWM整流器的有效手段.分別在ABC靜止坐標(biāo)系、αβ靜止坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立了低頻和高頻數(shù)學(xué)模型.該文主要對電壓矢量定向控制和直接功率控制這兩種關(guān)于PWM整流器的控制策略進(jìn)行了研究.電壓矢量定向控制包括間接電流控制和直接電流控制,該文分別介紹了它們的原理.關(guān)于直接電流控制,建立了它的仿真模型,并介紹了數(shù)字化實現(xiàn)的方法.由于電網(wǎng)電壓的諧波會惡化PWM整流器的工作性能,所以研究了改良的方法,并進(jìn)行了實驗驗證.直接功率控制方法的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、抗干擾性能好.該文介紹了瞬時功率的概念、直接功率控制的原理和電壓矢量選擇的方法.由于傳統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)表是引起無功功率控制效果差的主要原因,所以提出了改造開關(guān)狀態(tài)表的方法.仿真和實驗結(jié)果驗證了此方法的有效性.最后,對電壓矢量定向控制策略和直流功率控制策略作了比較研究.關(guān)于硬件方面,介紹了主電路LC參數(shù)的計算方法、二階有源濾波的設(shè)計方法、DSP2407的主要功能、IPM的驅(qū)動與保護(hù).
上傳時間： 2013-04-24
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從雙饋電機(jī)的基本工作原理出發(fā),分析雙饋電機(jī)調(diào)速的特點,引入矢量控制技術(shù),進(jìn)行坐標(biāo)變換,得出雙饋電機(jī)同步坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型.用MATLAB的S函數(shù)建立雙饋電機(jī)仿真模型,對雙饋電機(jī)起動性能進(jìn)行分析.對雙饋電機(jī)的調(diào)速性能進(jìn)行了詳細(xì)討論,得知雙饋電機(jī)要完全進(jìn)行調(diào)速必須實現(xiàn)MT軸轉(zhuǎn)子電壓矢量的完全解耦.為此我們確定雙饋電機(jī)調(diào)速時的矢量控制策略即轉(zhuǎn)子電流定向的矢量控制.在進(jìn)行定子磁場定向后,保持轉(zhuǎn)子電流與定子磁鏈相垂直,進(jìn)行轉(zhuǎn)子電流定向.雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電流定向矢量控制調(diào)速系統(tǒng)完全分為兩個通道,解除了雙饋電機(jī)的內(nèi)部耦合,實現(xiàn)電機(jī)的勵磁電流與轉(zhuǎn)距電流的分別控制,使雙饋電機(jī)的調(diào)速性能優(yōu)異.試驗證明調(diào)速系統(tǒng)具有變頻器功率小、功率因數(shù)高、動態(tài)性能好、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點,適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的調(diào)速,有良好的工業(yè)應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-02
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動.這種電機(jī)的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機(jī)的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點.該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進(jìn)行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機(jī)的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機(jī)驅(qū)動電源和定位控制的研究進(jìn)展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機(jī)具有的高分辨率和步進(jìn)特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進(jìn)定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機(jī)所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進(jìn)一步開展運(yùn)用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機(jī)位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-04-24
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隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,能源問題在當(dāng)今社會中受到越來越多的關(guān)注.能量回饋系統(tǒng)可以在減緩矛盾方面發(fā)揮重要作用,無論在減少能源的浪費(fèi)方面或是在新能源的利用開發(fā)上.主要運(yùn)用在功率電子負(fù)載、分布式發(fā)電和電機(jī)制動能饋等場合.該文主要研究了能量回饋系統(tǒng).電力電子的逆變技術(shù)是能量回饋系統(tǒng)的核心部分,該文講述了電壓型逆變電路和電流型逆變電路在能量回饋系統(tǒng)中的工作實現(xiàn)原理.電壓型逆變電路是該文的重點,針對中國電網(wǎng)的形式,對單相和三相逆變電路作了分析,討論了幾種控制策略的選擇,提出間接電流控制中相位幅值分別控制方法和直接電流控制中滯環(huán)控制方法在逆變器并網(wǎng)中的實現(xiàn)意義.電流型有源逆變利用移相調(diào)節(jié),適合大功率場合.文章的最后部分比較分析電流型和電壓型電路的性能特點.數(shù)字化是控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,在具體實現(xiàn)能量回饋系統(tǒng)的過程中,該文也充分運(yùn)用數(shù)字式控制方式.在電流型逆變系統(tǒng)中,運(yùn)用可編程序控制器(PLC)作為控制核心,并在MCGS組態(tài)平臺實現(xiàn)和工控機(jī)的通訊.在電壓型逆變系統(tǒng)中,將數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制中心,實現(xiàn)外圍電路工作及其控制.在以上基礎(chǔ)上,分別研制了一臺大功率晶閘管電流型有源逆變器和一臺電壓型并網(wǎng)逆變器.
上傳時間： 2013-06-20
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該論文在研究永磁同步電動機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計了一套基于DSP的永磁同步電動機(jī)磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動機(jī)相對感應(yīng)電動機(jī)來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點,因此自從上個世紀(jì)80年代,隨著永磁材料性能價格比的不斷提高,以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展,永磁同步電動機(jī)的研究也進(jìn)入了一個新的階段.永磁同步電動機(jī)既區(qū)別于感應(yīng)電動機(jī)又與電勵磁同步電動機(jī)相比有自身的特點,因此該論文首先從永磁同步電動機(jī)的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行原理,分析了永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個重大突破,該論文詳細(xì)討論了永磁同步電動機(jī)的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機(jī)控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機(jī)的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計方案.弱磁控制是永磁同步電動機(jī)矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動機(jī)弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴(kuò)速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動機(jī)控制上的運(yùn)用,并使MATLAB工具對永磁同步電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點.
標(biāo)簽： 永磁同步電動機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-06
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永磁無刷直流電動機(jī)是一種先進(jìn)的集電力電子變換器與永磁電機(jī)本體于一體的機(jī)電一體化系統(tǒng),它既具備交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的一系列優(yōu)點,又具備直流電動機(jī)運(yùn)行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好的諸多特點.正是由于這些原因,自上世紀(jì)末起,逐漸形成永磁無刷直流電機(jī)的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對永磁無刷直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了一些理論分析和實踐應(yīng)用.本文首先在綜合國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析了永磁無刷直流電機(jī)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢,提出了目前存在的一些問題.介紹了永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理,推導(dǎo)出永磁無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型.針對永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動,本文詳細(xì)分析了各種調(diào)制斬波方式對注入電機(jī)電流以及轉(zhuǎn)矩脈動的影響,比較分析各種斬波方式下系統(tǒng)運(yùn)行情況,提出一種有利于減少轉(zhuǎn)矩波動的斬波方式.同時,本文還提出了一種回饋制動的方式,進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能,節(jié)約能源.在大型永磁電機(jī)磁極設(shè)計中,通常采用多塊磁鋼來組成勵磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實際應(yīng)用出發(fā),提出了一種磁鋼優(yōu)化配置方法,保證每個磁極中各段磁鋼產(chǎn)生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機(jī)本體設(shè)計角度上提高系統(tǒng)性能.本文在理論分析基礎(chǔ)上,以單片機(jī)和功率智能模塊為硬件平臺,實現(xiàn)了一套多相永磁無刷直流電機(jī)系統(tǒng).針對理論分析,進(jìn)行了各種方案的比較分析,經(jīng)過試驗結(jié)果和仿真分析結(jié)果,進(jìn)一步支持了論證了理論分析正確性和實用性.同時,對于實際應(yīng)用中的一些問題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進(jìn).
標(biāo)簽： 多相 無刷 直流電機(jī)控制
上傳時間： 2013-08-04
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本文對永磁無刷直流電機(jī)恒功率弱磁研究進(jìn)行了較為全面的從仿真到實驗、從理論到實踐的深入研究,同時對傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機(jī)和復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行了詳盡地理論分析,系統(tǒng)地提出了關(guān)于復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機(jī)一套較為完善的理論.本文首先從BLDCM的導(dǎo)通規(guī)律和繞組結(jié)構(gòu)入手,真實模擬了傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機(jī)弱磁調(diào)速的物理過程,并獲得其在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率模式下的解析表達(dá)式.從而直觀的反映了BLDCM的弱磁機(jī)理,獲得了影響其恒功率速度范圍的關(guān)鍵參數(shù).借鑒復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在永磁同步電機(jī)恒功率弱磁中的成功運(yùn)用,將這種結(jié)構(gòu)引入永磁無刷直流電機(jī)中,并完成了兩臺不同磁阻形式和功率、電壓等級的原型樣機(jī)的研制.針對原有d、q軸法的局限性,提出了真實模擬永磁無刷直流電機(jī)導(dǎo)電方式的場路結(jié)合法實現(xiàn)對永磁無刷直流電機(jī)的弱磁分析.在場路結(jié)合法分析的基礎(chǔ)上,提出了磁阻段提高恒功率速度范圍的真實原因,并進(jìn)一步提出了采用永磁段、磁阻段雙d軸錯角以擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的新思想,并在實踐中驗證了這種雙軸空間錯角技術(shù)的有效性.從而為復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)運(yùn)行性能優(yōu)化提供了新的可供選擇的調(diào)節(jié)手段.
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-08-02
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艦船、飛機(jī)、移動通訊、石油鉆井平臺等獨立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場合，需要實現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵磁發(fā)電機(jī)因為帶有電刷使供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全存在隱患，并且勵磁機(jī)的使用增加了電機(jī)的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效，本文設(shè)計并制作了應(yīng)用于獨立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負(fù)載供電。文中對電機(jī)的設(shè)計以及電機(jī)的基本性能進(jìn)行探討。為了減小永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率，在電機(jī)的交軸與電機(jī)的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機(jī)負(fù)載時的交軸電抗壓降，來改善電機(jī)的電壓調(diào)整率。 首先，針對永磁電機(jī)設(shè)計的特殊性，應(yīng)用二維有限元法計算電機(jī)的電磁場以確定電機(jī)的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場的計算結(jié)果，應(yīng)用傅立葉級數(shù)計算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動勢以用于預(yù)測電機(jī)的性能，使用能量攝動法計算了計及飽和、槽影響下的電機(jī)電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應(yīng)用電磁場和溫度場耦合的方式計算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時的溫度場。 然后，為了了解永磁同步發(fā)電機(jī)的主要電磁關(guān)系，研究了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了考慮漏磁時具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機(jī)在dq0坐標(biāo)系下的方程，可以看到，在dq0坐標(biāo)系下電機(jī)的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣，利用這個特性，在對電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時，可以得到簡化電磁方程。根據(jù)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的方程，得到了電機(jī)的向量圖。 因為帶有多套繞組的永磁電機(jī)中含有較多的諧波，而采用dq0坐標(biāo)系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量，為了對電機(jī)的仿真更加精確，電機(jī)仿真時采用電機(jī)在ABC坐標(biāo)系下的基本電磁方程。應(yīng)用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機(jī)的仿真模型，永磁體的影響用感應(yīng)電動勢來表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好。 另外，本文還設(shè)計了一臺電勵磁的交直流發(fā)電機(jī)，電磁設(shè)計結(jié)果表明，永磁電機(jī)在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 交直流 永磁同步 發(fā)電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)因其高效性和實用性正受到越來越多的關(guān)注，有著良好的發(fā)展前景。本文致力于研究變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，從分析其運(yùn)行機(jī)理入手，比較了定槳距、變槳距和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的區(qū)別，選定雙饋式變速恒頻方案：它在低風(fēng)速階段主要進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)追求最大風(fēng)能捕獲，高風(fēng)速時通過控制雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流，達(dá)到定子輸出恒頻和有功、無功的獨立調(diào)節(jié)。變槳距風(fēng)力機(jī)作為風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，它與風(fēng)電場風(fēng)能資源的匹配問題直接影響到了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性。本文以風(fēng)能理論為基礎(chǔ)，探討了風(fēng)力機(jī)組設(shè)備的選型問題，建立起風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。雙饋異步電機(jī)是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心。本文分析了其基本運(yùn)行特點，指出雙饋發(fā)電機(jī)具有普通交流電機(jī)無法比擬的優(yōu)點；研究了穩(wěn)態(tài)電路和功率平衡關(guān)系，并詳細(xì)推導(dǎo)出M-T-0坐標(biāo)系下的5階狀態(tài)方程，建立起定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了定子有功和無功的解耦控制，使電機(jī)控制簡單化。變頻器是雙饋電機(jī)實現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行的關(guān)鍵，本文選定了六脈波交-交變頻器作為勵磁電源。通過對其主電路結(jié)構(gòu)、余弦交截法和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生原理等的進(jìn)一步分析，建立起六脈波交-交變頻器的數(shù)學(xué)模型，并處理了與變頻器與發(fā)電機(jī)的接口問題。最后，利用Matlab6.5/Simulink5.0仿真軟件，建立了系統(tǒng)各組成部分的仿真模型，并進(jìn)行了仿真實驗研究。仿真結(jié)果表明，所建模型是正確的，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行特性。
標(biāo)簽： 變速恒頻 仿真研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-14
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