本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進行了分析。設(shè)計了無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進行了分析。調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達到預(yù)期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域,其中相當一部分負荷具有非線性或具有時變特性,使電網(wǎng)中暫態(tài)沖擊、無功功率、高次諧波及三相不平衡問題日趨嚴重,給電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成嚴重的污染和損耗.因此,對電力系統(tǒng)進行諧波抑制和無功補償,提高電網(wǎng)供電質(zhì)量變得十分重要.電力有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)與無源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性,并且能跟蹤補償各次諧波、自動產(chǎn)生所需變化的無功功率和諧波功率,其特性不受系統(tǒng)影響,無諧波放大威脅.并聯(lián)型電力有源濾波器(Shunt Active Power Filter,簡稱SAPF)更是得到了廣泛的應(yīng)用. 近年來,自適應(yīng)算法中的遞推最小二乘法(簡稱RLS)應(yīng)用越來越廣泛,該算法簡單,收斂速度快.應(yīng)用基于RLS自適應(yīng)算法的濾波器(簡稱RLS濾波器),可以快速有效的濾除雜波,同時自動調(diào)整濾波器參數(shù),不斷改進濾波性能,最終得到所需的信號. 本文研究了基于平均功率和RLS自適應(yīng)算法的并聯(lián)型有源濾波器.它的參考電流是一個同電網(wǎng)相電壓同相位的三相平衡的有功電流,它包含兩個分量:一個是由實測的三相負載瞬時功率計算得到的,基于平均功率算法的電網(wǎng)應(yīng)該為負載各相提供的有功電流瞬時參考值；另一個是為了維持有源濾波器中逆變器的直流母線電壓基本恒定,主要通過RLS濾波器計算得出的電網(wǎng)各相應(yīng)該提供的有功電流瞬時參考值.兩個分量的計算共同構(gòu)成了該有源濾波器參考電流的計算.補償電流指令值與實際補償電流比較生成控制逆變橋工作的PWM脈沖,生成補償電流,達到補償負載無功和抑制諧波的目的. 應(yīng)用RLS濾波器得到維持直流母線電壓恒定的直流側(cè)有功系數(shù)A<,dc>,克服了傳統(tǒng)PI控制中參數(shù)難以得到且由于參數(shù)過于敏感而導(dǎo)致補償后電流紋波太大的問題.使得當穩(wěn)態(tài)時SAPF自身的功率損耗和暫態(tài)負載變化時因為直流側(cè)電容提供電網(wǎng)和負載之間的有功功率差而引起的電壓的波動迅速反饋到指令電流的計算中.RLS算法收斂快,SAPF實時性大大提高.基于該方法的SAPF結(jié)構(gòu)簡單,無需鎖相器. 根據(jù)本文的算法應(yīng)用MATAB建立了仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果表明基于該算法的SAPF的可行性和實時性.
標簽： RLS 功率 自適應(yīng)算法
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機是一種機械、電氣、電子一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、使用壽命長等優(yōu)點，在現(xiàn)代輕重工業(yè)中應(yīng)用廣泛。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)需求的快速發(fā)展對永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的性能要求不斷提高，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動機控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文介紹了永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的組成和研究方向，介紹了英飛凌XC167Cl高性能16位單片機，進而對永磁無刷直流電動機的類型進行了介紹，同時分析了永磁無刷直流電動機的工作原理，建立了比較完善的數(shù)學模型，并詳細闡述了轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因和消除轉(zhuǎn)矩脈動的一般方法。 本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于英飛凌XC167Cl高性能16位單片機的轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PWM方式實現(xiàn)對電機的控制。轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)數(shù)字PI器的應(yīng)用使得控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。單片機和液晶顯示與鍵盤給定模塊之間的串行通信實現(xiàn)了控制系統(tǒng)信息在人機間的傳輸，為系統(tǒng)的調(diào)試帶來了靈活性，也為控制系統(tǒng)中參數(shù)的實時監(jiān)控和給定提供了方便。 在本文的最后，就采集到的部分波形，分析了實驗結(jié)果，并提出了對本系統(tǒng)的總結(jié)和展望。 實驗表明，本文所采用的英飛凌XC167Cl高性能16位單片機具有極高的性能，以其為核心的控制系統(tǒng)具有運行性能良好、調(diào)試方便、升級換代容易等特點，為后續(xù)的研究工作提供了實驗基礎(chǔ)和借鑒。
上傳時間： 2013-05-25
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永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過載能力強、控制性能優(yōu)良等優(yōu)點，在中小容量調(diào)速系統(tǒng)和高精度調(diào)速場合發(fā)展迅速。但由于永磁同步電機的磁場具有獨特的交叉耦合和交叉飽和現(xiàn)象，且其控制系統(tǒng)是一個強非線性、時變和多變量系統(tǒng)，要實現(xiàn)高精度調(diào)速就需對其控制策略進行深入研究。 永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)中，位置傳感器的存在使得系統(tǒng)成本增加、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低，所以永磁同步電機的無位置傳感器控制成為一個新的研究熱點。本文擬借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的逼近能力，實現(xiàn)永磁同步電機的無位置傳感器控制。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Network)可以逼近任意復(fù)雜非線性映射，具有很強的自學習自適應(yīng)能力，十分適合于解決復(fù)雜的非線性控制問題。其中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前廣泛應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之一，得到了較為深入的研究，其結(jié)構(gòu)簡單，需要離線確定的參數(shù)少、泛化能力強、逼近精度高、實時性強，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)永磁同步電機的調(diào)速控制具有重要意義。 文中提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機自適應(yīng)調(diào)速控制策略，建立了一種包含辨識網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。辨識網(wǎng)絡(luò)在線動態(tài)辨識系統(tǒng)輸出并對控制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行調(diào)整，控制網(wǎng)絡(luò)與PI控制方法相結(jié)合實現(xiàn)永磁同步電機自適應(yīng)轉(zhuǎn)速控制。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快、實時性較強、精度較高。 文中提出了一種基于混合訓(xùn)練算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永磁同步電機無位置傳感器控制方法。采用混沌優(yōu)化和梯度下降法相結(jié)合的混合算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行離線訓(xùn)練后，將其用于永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角在線估計。結(jié)果表明，該訓(xùn)練算法可以有效地加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度，且估計的轉(zhuǎn)子位置角誤差較小、精度較高。 文中建立了以TMS320F2812芯片為核心的永磁同步電機調(diào)速控制系統(tǒng)，并進行了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計，為實現(xiàn)永磁同步電機的各種控制策略奠定了實驗基礎(chǔ)。DSP控制系統(tǒng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練提供樣本，為研究永磁同步電機的自適應(yīng)調(diào)速控制和轉(zhuǎn)子位置角估計創(chuàng)造了條件。
標簽： BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 永磁同步電機 自適應(yīng)控制
上傳時間： 2013-07-03
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步進電動機是工業(yè)控制中常用的一種電機，其最大的優(yōu)點是可以進行開環(huán)控制，無需位置和速度傳感器，并且具有很高的精度，因而在辦公設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。混合式步進電機綜合了反應(yīng)式和永磁式步進電機的優(yōu)點，具有很高的效率和運行精度，性能優(yōu)異，是本文的研究對象。然而，采用傳統(tǒng)控制方法進行開環(huán)控制的步進電機，運行噪聲大、易振動，嚴重時將導(dǎo)致失步。 實踐證明，細分控制可以有效的減小步進電機運行中的振動和噪聲，增加電機運行的平穩(wěn)性。由于混合式步進電機的運行原理類似于同步電機，因而可以借鑒同步電機先進的控制方法來控制混合式步進電機。本文將同步電機常用的矢量控制應(yīng)用到混合式步進電機控制中，實現(xiàn)了混合式步進電動機步距角的任意細分控制，取得了良好的效果。 文章分析了三相混合式步進電動機的工作原理，在忽略一些非線性因素的前提下，建立了三相混合式步進電機理想的數(shù)學模型，并根據(jù)數(shù)學模型提出了相應(yīng)的控制方案。 以數(shù)字信號處理器TMS320LF2403A為核心，設(shè)計了三相混合式步進電機驅(qū)動器的硬件和軟件。數(shù)字PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM技術(shù)是本控制系統(tǒng)的核心，文中詳細介紹了PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM的原理及數(shù)字化實現(xiàn)。 最后介紹了系統(tǒng)的實驗裝置。實驗結(jié)果證實了控制方案的可行性，也表明了本課題設(shè)計的控制器具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-08-05
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近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關(guān)系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計過程，并對設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時間： 2013-08-01
上傳用戶：yw14205
如何解決能源危機問題，已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點。在當前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風能是應(yīng)用比較廣泛的兩種。太陽能、風能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都有很好的互補特性，綜合考慮太陽能和風能在多方面的互補特性而建立起來的風光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟合理的供電方式。小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠離電網(wǎng)地區(qū)的獨立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)各個組成部分的工作原理及其運行特性。 2、分析了風力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點研究了最大功率點跟蹤控制，并在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出一套可行的總體控制方案。 3、設(shè)計了一個以dsPIC30F2010單片機為核心的小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)控制器，對開關(guān)電源電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進行了硬件設(shè)計，在軟件方面，采用功能塊設(shè)計的方法，對AD采樣、PWM控制、光伏充電、風機充電、卸載保護、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護等進行了軟件編程。 4、對控制器進行了實驗調(diào)試，實驗結(jié)果表明本文研究開發(fā)的小型風光互補發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電和風力發(fā)電的最大功率點跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護的要求。
上傳時間： 2013-08-01
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風能受到了世界各國的關(guān)注。隨著風機數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時風力發(fā)電機的動態(tài)響應(yīng)特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風力發(fā)電機及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對電機性能的影響，為電機的優(yōu)化設(shè)計提供參考。 首先，在對永磁風力發(fā)電機的基本理論進行論述的基礎(chǔ)上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風力發(fā)電機模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真；并對永磁風力發(fā)電機機端短路下的運行性能進行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能；給定的電機設(shè)計參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風力發(fā)電機通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對發(fā)電機的沖擊。
標簽： MATLAB 風力發(fā)電機 動態(tài)仿真
上傳時間： 2013-04-24
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應(yīng)外部的輸入指令信號的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對伺服設(shè)備的性能也提出了越來越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實意義。 在伺服領(lǐng)域，永磁同步電機在結(jié)構(gòu)特點和運行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機更為優(yōu)秀的運行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機為執(zhí)行電機，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。 本論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎(chǔ)上，詳細討論了磁場定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設(shè)計了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機伺服控制系統(tǒng)。論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試，包括功率驅(qū)動電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語言編寫，完成了主程序模塊和子程序模塊設(shè)計，實現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實驗結(jié)果表明，基于DSP實現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動小等特點，具有良好的動靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達到了課題預(yù)期的效果，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。
標簽： DSP 永磁同步電機 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
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隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，給電網(wǎng)注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性，并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎(chǔ)上，通過對有源濾波器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點以及有源濾波器裝置的結(jié)構(gòu)、原理的分析，提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設(shè)計方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設(shè)計是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，通過對采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關(guān)系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標的要求推導(dǎo)出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式。基于對電流跟蹤誤差矢量的度量，推導(dǎo)出直流側(cè)電容電壓臨界值表達式。詳細介紹了輸出濾波器參數(shù)的設(shè)計方法。 實時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細地介紹了瞬時無功功率理論，選擇檢測負載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法，以快速分離負載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點，對電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計做出了比較詳細的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對有源電力濾波器進行了動態(tài)仿真研究。仿真結(jié)果表明這種拓撲結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器對電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器，對其控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成進行了詳細的介紹。研制了實驗樣機，對并聯(lián)型電力有源濾波器進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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