矢量控制一直是電機控制領(lǐng)域的熱門話題。本文以異步電機為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎(chǔ)，采用自動控制的有關(guān)方法，對矢量控制進行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關(guān)理論進行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標(biāo)變換、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機模擬為解耦的直流電機進行控制，解耦后的交流電機可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進行獨立控制。在設(shè)計磁鏈控制器和速度控制器時，通過使用自動控制的相關(guān)原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機轉(zhuǎn)速達到了預(yù)期的性能要求。本文使用的設(shè)計方法是先在連續(xù)域下設(shè)計控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進行了仿真和比較。電機轉(zhuǎn)速是本文的一個重要參數(shù)，文中專門設(shè)計了轉(zhuǎn)速實驗，并對測量結(jié)果進行了誤差分析。最后，對本文設(shè)計方法的不足之處進行了簡單的說明，也給出了對應(yīng)的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設(shè)計的矢量控制系統(tǒng)達到了良好的控制效果。 @@關(guān)鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標(biāo)簽： 異步電機 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-17
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由于電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對各種已有的EPS助力電機進行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明，無刷直流電機（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點，成為EPS助力電機的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅(qū)動器組成的機電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機一樣，具有良好的起動和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機的換向火花和機械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進一步擴展。然而，BLDC電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動，都會嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機的要求，設(shè)計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機，并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機性能的影響，從而為電機的設(shè)計提供指導(dǎo)，我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對永磁電機中的齒槽轉(zhuǎn)矩進行了研究，并針對樣機提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機的控制策略，并設(shè)計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計，并進行了相關(guān)實驗，結(jié)果表明基本達到了設(shè)計的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無刷直流電機、電機設(shè)計與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計
上傳時間： 2013-07-29
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目前離心機的變頻控制，采用的多是通用變頻器，沒有自主開發(fā)的離心機專用的交流調(diào)速控制器。同時，在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制，而效率更高，性能更好的直接轉(zhuǎn)矩控制方法則還沒有得到廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算與控制交流電動機的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制，控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍內(nèi)，是一種具有高動態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗，得到以下結(jié)論: ⑴直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)迅速； ⑵直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，低速階段轉(zhuǎn)矩脈動明顯，通過采用異步電動機適應(yīng)全速的U-I模型，以及扇區(qū)細化等，可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動;由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點式調(diào)節(jié)，即使在高速運行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動，通過細分磁鏈扇區(qū)，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)可以有效減小脈動，提高系統(tǒng)控制性能； ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)及其重要，特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型，電壓和電流都是最主要的參數(shù)，準(zhǔn)確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性，為控制提供基本的保障； ⑷直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，對電機參數(shù)的要求簡單，只需要知道電動機定子電阻，因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強，易于移植。
標(biāo)簽： 離心機 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-04-24
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算并控制異步電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場定向，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價格較貴，為了降低成本增強控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉(zhuǎn)矩觀測模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關(guān)表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果，仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程，實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關(guān)信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后，進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時間： 2013-05-31
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近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復(fù)雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運行的重要因素，牽引變流模塊是整個列車交流傳動系統(tǒng)的核心設(shè)備，而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關(guān)鍵的部分。本文以某城市國產(chǎn)化地鐵列車為研究對象，主要針對牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進行研究并通過設(shè)計列車通信網(wǎng)絡(luò)對牽引轉(zhuǎn)矩實施監(jiān)測。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并簡要介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了通信網(wǎng)絡(luò)軟件。對CANopen的通信報文進行了具體設(shè)計，實現(xiàn)了應(yīng)用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實際運行的需求，對牽引電機轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應(yīng)用帶定時調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對逆變器進行PWM控制。通過設(shè)計牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)對牽引控制效果的監(jiān)測，并對牽引特性曲線進行分析；選取特性曲線上的特定工作點，對牽引控制效果進行了分析說明。測試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運營對牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進行線路運行調(diào)試和性能改進，準(zhǔn)備交付用戶進行商業(yè)線路運營，具有很好的工程應(yīng)用價值。
標(biāo)簽： CANopen 地鐵列車 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-08-02
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領(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)的性能要求也越來越高?？梢灶A(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅(qū)動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無刷直流電機的結(jié)構(gòu)，利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計了整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、調(diào)理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進行了相關(guān)實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結(jié)果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設(shè)計的正確性。最后對整個設(shè)計進行了總結(jié)，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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空調(diào)壓縮機是空調(diào)器的核心部件。傳統(tǒng)定速空調(diào)器中壓縮機多采用單相異步電動機，對電機采用簡單的開關(guān)式控制，電能損耗、室溫波動及噪音都很大，壓縮機容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現(xiàn)，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中，將變頻壓縮機取代傳統(tǒng)定頻定速壓縮機，對其進行變頻調(diào)速將使壓縮機減少開停次數(shù)，降低室溫波動，提高舒適度，獲得了更好的空氣調(diào)節(jié)效果和實現(xiàn)節(jié)能降耗的要求。 空調(diào)系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統(tǒng)。要對空調(diào)壓縮機進行變頻調(diào)速，需要根據(jù)房間溫度的變化得出壓縮機的頻率值。由于空調(diào)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難以取得，且時間常數(shù)較大，傳統(tǒng)的PID調(diào)整不僅費時費力，性能指標(biāo)也不能令人滿意。因此，將模糊控制技術(shù)引入空調(diào)壓縮機的變頻調(diào)速控制，建立模糊控制器，以房間溫度的變化和變化率為輸入，壓縮機的頻率為輸出。對于提高空調(diào)系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和可靠性，無論從學(xué)術(shù)研究角度出發(fā)，還是在工程應(yīng)用方面，都具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。 本文分別從三相異步電動機的變頻調(diào)速技術(shù)、變頻空調(diào)控制策略等方面進行了探討分析。首先將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)壓縮機變頻調(diào)速中，根據(jù)建立模糊控制規(guī)則的基本思想及實際運行經(jīng)驗，通過模糊控制技術(shù)使空調(diào)壓縮機具有自調(diào)整的智能特性，從而得出最佳的動態(tài)控制參數(shù)，克服了PID控制器控制精度較低、消除穩(wěn)態(tài)誤差能力差的缺點。 然后詳細闡述了SVPWM的基本原理，對空間矢量調(diào)制（SVPWM）方式及其實現(xiàn)方法進行了探討。在變頻壓縮機的控制中采用先進的SVPWM調(diào)制技術(shù)，壓縮機能根據(jù)室內(nèi)需要的冷（熱）量不同，連續(xù)地、動態(tài)地、實時地調(diào)整其制冷（熱）量，始終保持在較合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下。能夠進一步提高電壓的利用率和頻率分辨率，并使壓縮機運行更加平穩(wěn)，提高空調(diào)的效率，達到節(jié)能降耗的效果。
標(biāo)簽： SVPWM 模糊控制 變頻調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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電源是電子設(shè)備的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，其對電源的要求也更加靈活多樣，因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝，具有功耗低、集成度高、驅(qū)動能力強等優(yōu)點。根據(jù)電流模式的PWM控制原理，研究設(shè)計了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動控制兩路單獨的轉(zhuǎn)換器工作，兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流，但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓，對稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨檢測每一通道上的電流，以精確的獲得每個通道上的電流信息，從而更好的進行電流對稱以及電路的保護。 文中對該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊，如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進行了設(shè)計并給出了仿真驗證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源，可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對該變換器芯片的主要模塊電路進行仿真，驗證了設(shè)計方案和理論分析的可行性和正確性，同時在芯片模塊電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制，編寫了DRC、LVS文件并驗證了版圖的正確性。所設(shè)計的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達到了預(yù)期的要求。
上傳時間： 2013-06-06
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在太陽能路燈控制系統(tǒng)中，引入最大功率跟蹤技術(shù)（簡稱為MPPT），不僅降低了成本，還提高了太陽能路燈的可靠性。太陽能路燈的控制系統(tǒng)采用C8051F330D作為核心器件。其主電路為Buck電路，采用MPPT技術(shù)，增強了太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。本論文著重對太陽能路燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，并設(shè)置MPPT技術(shù)電路的主要器件的參數(shù)，對整個路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計流程進行了分析。 論文綜述了太陽能光伏發(fā)電及控制技術(shù)以及我國在路燈照明應(yīng)用方面的發(fā)展情況。對太陽能光伏電池的輸入-輸出特性，在不同外界環(huán)境的太陽能電池板的輸出狀況進行了分析對比，結(jié)合整個系統(tǒng)的工作能力，對負載選用依據(jù)及所選負載參數(shù)、蓄電池充放電控制原理進行分析。對采用MPPT技術(shù)的小功率光伏發(fā)電路燈控制系統(tǒng)做了較為詳細的介紹，主要包括MPPT的硬件電路原理及電路中各元器件的參數(shù)的選定，以及控制系統(tǒng)中防反接保護、過流保護、信號采集、CPU控制、功率管驅(qū)動電路及電源電路等電路設(shè)計，還有其它器件的選定和控制器的散熱等。也對整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計予以闡述，從CPU的性能、開發(fā)工具、主控制程序、MPPT技術(shù)控制程序、濾波、穩(wěn)壓、定時、蓄電池充放電控制等程序具體設(shè)計逐一分析。論文最后對全文的工作做了總結(jié)，對實驗數(shù)據(jù)進行了比較分析，并對太陽能路燈的優(yōu)缺點進行概括。并對設(shè)計的實驗結(jié)果、實用性進行了總結(jié)，并指出本設(shè)計中優(yōu)點與不足，為后續(xù)研究提供了參考方向。
標(biāo)簽： MPPT 光伏 路燈控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-15
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