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MMC器件损耗分布与电容电压纹波综合优化方法
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作者 苏田田 路茂增 +2 位作者 马新喜 赵艳雷 张厚升 《电力工程技术》 北大核心 2024年第3期32-41,共10页
逆变工况下,半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)(简称T_(2)管)损耗占比较大,减小其损耗有利于提升设备运行可靠性。同时,抑制电容电压纹波有利于减小电容需求及提高功率密度。然而,现有优化控制... 逆变工况下,半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)(简称T_(2)管)损耗占比较大,减小其损耗有利于提升设备运行可靠性。同时,抑制电容电压纹波有利于减小电容需求及提高功率密度。然而,现有优化控制策略未关注损耗分布优化及电容电压纹波间的矛盾,难以兼顾设备运行可靠性及功率密度。为此,文中提出兼顾减小T_(2)管损耗及抑制电容电压纹波的综合优化方法。首先,通过分析电荷量对器件损耗及电容电压纹波的影响路径,阐述减小T_(2)管的通态损耗与抑制电容电压纹波间的内在矛盾。接着,通过引入罚函数,建立计及T_(2)管损耗及电容电压纹波的综合目标函数。然后,以主动旁路策略为例,通过分析二倍频环流与三次谐波电压注入对T_(2)管损耗和电容电压纹波的影响规律,提出基于二倍频环流及三次谐波电压注入的综合优化方法。最后,在MATLAB/Simulink及PLECS中搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明:该综合优化方法兼顾了T_(2)管损耗与电容电压纹波优化,一定程度上增加了设备可靠性与设备的功率密度。 展开更多
关键词 半桥型模块化多电平换流器(MMC) 损耗分布 电容电压纹波 二倍频环流 三次谐波电压 主动旁路
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高压大容量混合型MMC半桥子模块下部IGBT损耗优化方法
2
作者 韩文超 路茂增 +2 位作者 马新喜 赵艳雷 张厚升 《电力工程技术》 北大核心 2024年第2期189-198,共10页
模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)存在器件损耗分布不均的问题,尤其是在逆变工况下,半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)损耗远高于其他器件,导致其热应力与故障率均较高,是... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)存在器件损耗分布不均的问题,尤其是在逆变工况下,半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)损耗远高于其他器件,导致其热应力与故障率均较高,是制约高压大容量换流器可靠运行的关键因素之一。为此,文中提出一种混合型MMC器件损耗分布优化方法。首先,计算混合型MMC中各器件的损耗,分析器件损耗的分布特性。其次,分析电容电压对器件损耗的影响规律,明确降低半桥子模块电容电压可减少其下部IGBT的损耗。然后,在不影响换流器外输出特性的前提下,提出计及三次谐波电压注入及桥臂输出电压指令值差异化分配的控制策略,通过最大程度降低半桥子模块电容电压,减少其下部IGBT损耗。最后,开展MATLAB/Simulink和PLECS的联合仿真以及MMC样机实验,仿真及实验结果验证了所提方法可以改善混合型MMC损耗分布不均的问题,有利于提高换流器的整体可靠性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器(MMC) 损耗计算 损耗分布 三次谐波电压注入 桥臂电压差异化分配 低子模块电容电压
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混合型MMC器件损耗分布与电容纹波电压综合优化方法
3
作者 路茂增 苏田田 +2 位作者 赵艳雷 韩文超 张厚升 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期157-163,共7页
针对现有全桥-半桥混合型模块化多电平换流器(MMC)控制难以兼顾逆变工况下半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(简称半桥子模块中T2管)损耗降低与电容纹波电压抑制的问题,提出半桥子模块中T2管损耗降低及电容纹波电压抑制的综合优化方法。... 针对现有全桥-半桥混合型模块化多电平换流器(MMC)控制难以兼顾逆变工况下半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(简称半桥子模块中T2管)损耗降低与电容纹波电压抑制的问题,提出半桥子模块中T2管损耗降低及电容纹波电压抑制的综合优化方法。分析电容电荷对半桥子模块中T2管损耗及电容纹波电压的影响路径,指出半桥子模块中T2管通态损耗降低与电容纹波电压抑制间的矛盾。计及2倍频环流注入,分析模组解耦与主动旁路控制间的相互作用。考虑主动旁路控制降低半桥子模块中T2管损耗的优势及模组解耦控制抑制电容纹波电压的能力,提出模组平均开关函数及主动旁路半桥子模块个数的设计原则,并给出整体控制框图。在MATLAB/Simulink及PLECS中建立仿真模型,仿真结果表明:在调制比取0.827及单位功率因数下,相比主动旁路控制,所提方法可使半桥子模块中T2管损耗与电容纹波电压分别降低约20%和28%。 展开更多
关键词 混合型MMC 器件损耗分布 电容纹波电压 模组解耦控制 主动旁路
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基于均值-方差-偏度的配电网有功-无功随机模型预测控制
4
作者 刘政 陈佳佳 赵艳雷 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期30-37,共8页
针对高比例具有不确定性的可再生能源接入对配电网安全经济运行带来的挑战,提出一种基于均值-方差-偏度的有功-无功随机模型预测控制协调优化策略。首先,在综合考虑有功和无功成本的基础上,基于Fish⁃er-z变换的拉丁超立方采样生成可再... 针对高比例具有不确定性的可再生能源接入对配电网安全经济运行带来的挑战,提出一种基于均值-方差-偏度的有功-无功随机模型预测控制协调优化策略。首先,在综合考虑有功和无功成本的基础上,基于Fish⁃er-z变换的拉丁超立方采样生成可再生能源出力场景集,进而构建表征不确定性下收益的期望-偏度模型和表征不确定性风险的方差模型。然后,建立权衡收益和风险的三阶近似矩效用函数,提出基于均值-方差-偏度的有功-无功随机模型预测控制协调优化框架。最后,基于线性化潮流方法对所提模型进行线性化处理,在改进的IEEE-37节点系统进行仿真验证。结果表明,所提策略能够有效应对可再生能源不确定性对配电网经济运行与电压质量的影响。 展开更多
关键词 随机模型预测控制 均值-方差-偏度模型 有功-无功协调优化 不确定性
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孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法
5
作者 徐化博 赵艳雷 +1 位作者 路茂增 毕永健 《电测与仪表》 北大核心 2024年第5期190-197,共8页
采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两... 采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。 展开更多
关键词 电流同步U-I下垂控制 定频控制 孤岛微网 环流抑制 卫星授时
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低直流电压下混合型MMC器件损耗分布优化控制
6
作者 杨金一 马新喜 +1 位作者 路茂增 赵艳雷 《电力电子技术》 2024年第3期113-117,共5页
低直流电压运行工况下,混合型模块化多电平变换器(MMC)器件损耗分布不均匀,逆变工况下,半桥子模块(HBSM)下部绝缘栅双极型晶体管(IGBT)损耗尤为突出,降低了换流器运行可靠性。为此,提出一种全、半桥模组输出电压差异化控制与HBSM降压相... 低直流电压运行工况下,混合型模块化多电平变换器(MMC)器件损耗分布不均匀,逆变工况下,半桥子模块(HBSM)下部绝缘栅双极型晶体管(IGBT)损耗尤为突出,降低了换流器运行可靠性。为此,提出一种全、半桥模组输出电压差异化控制与HBSM降压相结合的损耗分布优化方法。首先计算低直流电压下混合型MMC的器件损耗。然后利用全、半桥模组输出电压差异化控制降低目标器件的通态损耗。分析发现,差异化控制降低通态损耗的同时会增加器件开关损耗,因此结合HBSM电容降压减小其开关损耗,使器件损耗优化效果达到最佳。最后,通过小功率实验平台验证所提方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 半桥子模块 损耗分布
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基于三次谐波电压注入的扩展混合型MMC运行区域的控制方法 被引量:2
7
作者 李冠宏 路茂增 +2 位作者 边敦新 赵艳雷 路梅雪 《电测与仪表》 北大核心 2023年第8期164-170,共7页
针对低直流电压运行工况下混合型MMC全桥子模块及半桥子模块电容电压不均衡问题,提出了一种基于三次谐波电压注入的改善方法。回顾了子模块电容电压不均衡问题机理,计算出子模块电容电压不均衡问题发生的边界条件以及混合型MMC安全运行... 针对低直流电压运行工况下混合型MMC全桥子模块及半桥子模块电容电压不均衡问题,提出了一种基于三次谐波电压注入的改善方法。回顾了子模块电容电压不均衡问题机理,计算出子模块电容电压不均衡问题发生的边界条件以及混合型MMC安全运行区域。定量分析三次谐波电压幅值及初始相位对电容电压的影响规律,并计算出三次谐波电压注入对混合型MMC的运行区域的扩展效果。基于MATLAB/Simulink建立了双端仿真模型,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 混合型MMC 低直流电压 运行区域 三次谐波电压 电容电压均衡
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混合型MMC器件损耗分布优化控制方法 被引量:3
8
作者 马新喜 路茂增 +2 位作者 赵艳雷 孙标 苏田田 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期19-28,99,共11页
全桥-半桥1:1混合型MMC在正常稳态下工作于半桥型MMC模式,全桥及半桥子模块充放电行为几乎一致,子模块器件损耗分布极不均衡,特别是在逆变工况下,半桥子模块下部IGBT损耗尤为突出。为此,提出了基于全、半桥两类子模块差异化控制的器件... 全桥-半桥1:1混合型MMC在正常稳态下工作于半桥型MMC模式,全桥及半桥子模块充放电行为几乎一致,子模块器件损耗分布极不均衡,特别是在逆变工况下,半桥子模块下部IGBT损耗尤为突出。为此,提出了基于全、半桥两类子模块差异化控制的器件损耗分布优化方法。首先,解析计算子模块器件损耗,以明确损耗不平衡的原因。其次,为改善器件损耗分布,在不影响设备输出外特性前提下,提出全/半桥模组解耦控制方法。然后,通过分析模组平均开关函数对器件通态及开关损耗的影响机理,以降低半桥子模块下部IGBT损耗为目标,推导出最优模组平均开关函数。最后,通过MATLAB/Simulink及PLECS仿真验证解耦控制策略的可行性及其对损耗分布优化的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 全桥子模块 半桥子模块 损耗计算 损耗分布 解耦控制
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基于改进下垂控制的同步定频微电网功率分配 被引量:2
9
作者 周国良 赵艳雷 +1 位作者 李海龙 李扬 《电力电子技术》 北大核心 2023年第5期80-84,共5页
孤岛运行微电网存在因线路阻抗不一致引起的分布式电源(DG)输出功率无法按其容量比例分配问题。针对上述问题,利用电压-电流(U-I)下垂特性对各DG输出电压幅值进行控制,通过卫星授时技术产生相位相同、频率固定的输出电压。进一步利用同... 孤岛运行微电网存在因线路阻抗不一致引起的分布式电源(DG)输出功率无法按其容量比例分配问题。针对上述问题,利用电压-电流(U-I)下垂特性对各DG输出电压幅值进行控制,通过卫星授时技术产生相位相同、频率固定的输出电压。进一步利用同步定频微电网中的同步信息,对不同测点电压电流同步测量,实现对线路阻抗的主动辨识。在此基础上,提出基于虚拟负阻抗的改进下垂控制策略,可实现线路阻抗的完全补偿,各DG按其容量比例精确分配功率。此外,为提高系统稳定性,通过奈奎斯特曲线分析虚拟负阻抗的参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。最后通过仿真和实验结果验证了所提方法可使DG输出有功功率及无功功率按其容量比例精确分配。 展开更多
关键词 微电网 虚拟负阻抗 下垂控制
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同步定频微电网无通信二次调压策略
10
作者 李海龙 赵艳雷 +3 位作者 周国良 毕永健 刘政 丁宏勋 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1650-1657,共8页
同步定频微电网采用电流电压(I-U)下垂控制策略易于实现分配功率、消除频率偏差。但在孤岛模式运行该策略时,负荷变化会引起电压波动。文章提出了基于就地信息的同步定频微电网二次调压策略,根据可调度型分布式电源(Distributed Generat... 同步定频微电网采用电流电压(I-U)下垂控制策略易于实现分配功率、消除频率偏差。但在孤岛模式运行该策略时,负荷变化会引起电压波动。文章提出了基于就地信息的同步定频微电网二次调压策略,根据可调度型分布式电源(Distributed Generation,DG)出口实时电压动态调整下垂曲线,实现DG输出电压的二次调节,使负载端电压始终在设定的范围内。针对无通信条件下可能出现的多个DG调整下垂曲线动作不同步的问题,提出了基于卫星授时信号同步调整下垂曲线的方法,微网内各DG同步检测就地电压,同时根据线路阻抗大小设计各DG输出电压最大、最小阈值,使各DG同步调整下垂曲线。二次调压策略对功率分配影响较小,且可以提高DG输出功率。Simulink仿真和实验结果验证了所提二次调压策略的有效性。 展开更多
关键词 同步定频 微电网 电流电压下垂控制 二次调压
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25kV高精度直流负高压源设计 被引量:15
11
作者 赵艳雷 童建忠 齐智平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期88-90,113,共4页
介绍了一种用于工业分析的高精度直流负高压电源,电源输出电压25 kV,最大输出电流100 mA。电源通过BOOST电路校正功率因数和调节电压,用移相全桥把直流电逆变成高频方波,然后经高频变压器升压后倍压整流得到直流高压。用特殊材料和工艺... 介绍了一种用于工业分析的高精度直流负高压电源,电源输出电压25 kV,最大输出电流100 mA。电源通过BOOST电路校正功率因数和调节电压,用移相全桥把直流电逆变成高频方波,然后经高频变压器升压后倍压整流得到直流高压。用特殊材料和工艺设计制作的高频高压变压器解决了分布参数影响和绝缘耐压等难题,满足了高频高压和大功率输出的需要。实验运行表明:该装置输入功率因数高、输出电压稳定、纹波系数小。 展开更多
关键词 直流高压 功率因数校正 ZVS移相控制 变压器 逆变器
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基于Walsh变换的特定谐波消除脉宽调制技术在动态电压恢复器中的应用 被引量:12
12
作者 赵艳雷 何飚 童建忠 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期45-49,共5页
基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特... 基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特别适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)逆变器的控制。本文介绍了Walsh函数,分析了Walsh域SHE线性方程的建立和求解过程,提出了以质心PWM技术产生初始开关角分布模式的方法,有效提高了计算效率,并且针对SHEPWM脉冲的谐波分布特点,给出了逆变器的滤波器设计原则和方法。在200 kVA 级DVR上的实验结果表明,逆变器在整个电压范围内能有效抑制各次谐波并有良好的动态特性,证实了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 逆变器 动态电压恢复器(DVR) 特定谐波消除 WALSH函数 质心PWM(CPWM)
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郧县前坊村剖面黄土—古土壤序列风化成壤及古气候研究 被引量:6
13
作者 赵艳雷 庞奖励 +2 位作者 黄春长 查小春 乔晶 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期840-845,共6页
秦岭作为我国南方和北方地理、气候、自然环境的天然分界线,并当作是黄土高原的南屏障。汉江上游谷地地区位于秦岭南侧,属于北亚热带气候区域,受季风气候活动影响强烈。为了探讨该地区在亚热带气候背景下,风成黄土成壤改造对气候变化的... 秦岭作为我国南方和北方地理、气候、自然环境的天然分界线,并当作是黄土高原的南屏障。汉江上游谷地地区位于秦岭南侧,属于北亚热带气候区域,受季风气候活动影响强烈。为了探讨该地区在亚热带气候背景下,风成黄土成壤改造对气候变化的响应机制,通过对汉江上游谷地前坊村(QFC)剖面磁化率、烧失量、粒度、Rb/Sr等理化性质进行研究。结果表明:1末次冰期以来沙尘暴很有可能越过秦岭在其南侧堆积,黄土—古土壤剖面地层序列从上到下依次为:MS-L0-S0-Lt-L1-AD;这些沉积物完整记录了一级阶地上晚更新世气候变化信息,地层单元受到各个时期不同程度成壤强度的改造。2前坊村剖面中,理化性质在不同地层单元有显著差异。例如磁化率、烧失量、Rb/Sr指标平均含量的高值出现在古土壤层中,低值出现在黄土层;而Zr/Rb含量变化正好相反;这些理化性质表明,在古土壤发育期,水热条件进入最适宜期,沉积物的风化成壤作用显著;在黄土堆积期,气候寒冷干燥,主要以粉尘堆积为主,沉积物的风化成壤作用较弱。3秦岭南侧北亚热带汉江上游前坊村一级阶地剖面化学风化强度变化揭示了黄土—古土壤环境气候变化的规律:末次冰期以来(大约18.0~11.5 ka B.P.),气候干冷,沙尘暴频繁出现,沉积物以黄土堆积为主,成壤作用微弱,形成马兰黄土(L1);全新世早期(约11.5~8.5 ka B.P.),气候由干冷向暖湿方向转变,但主要以干冷为主,形成过渡层(Lt);在全新世大暖期(8.5~3.1 ka B.P.),气候条件达到最优阶段,水热配合较好,生物活动活跃,成壤作用十分显著,发育了古土壤S0;到了全新世晚期以来(3.1 ka B.P.)气候又由暖湿向干冷方向转变,成壤作用明显减弱,沙尘暴出现较为频繁,形成了以黄土堆积为主的全新世黄土(L0)。现代表土层(MS)是在(1.5 ka B.P.)以来气候转暖,加之人类长期农业耕作扰动,在全新世黄土L0顶部叠加而形成的。 展开更多
关键词 汉江上游谷地 黄土—古土壤序列 风化成壤 古气候
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PWM斩控式恒流调光电源设计 被引量:2
14
作者 赵艳雷 刘伟 《电气自动化》 北大核心 2006年第5期27-28,35,共3页
介绍了一种新型机场助航恒流调光电源的结构、原理及其设计,对其从拓扑结构和控制方案上进行了详尽的阐述,并对数字控制器的实现作以说明。
关键词 PWM 恒流调光 数字控制
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改进欧拉法在电力系统暂态分析中的应用和软件设计 被引量:3
15
作者 赵艳雷 童建忠 《微计算机信息》 2004年第5期98-99,共2页
The paper briefly introduces the principle of improved Euler algorithm and illustrates the method of software design and application in transient stab ility analysis of power system by an example.
关键词 改进欧拉法 电力系统 暂态稳定
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机场助航UPS中逆变器的设计 被引量:2
16
作者 赵艳雷 童建忠 《微计算机信息》 2004年第7期106-107,共2页
本文简要介绍了机场助航UPS(不间断电源)中正弦逆变器的控制原理及其参数设计。
关键词 控制原理 逆变器 UPS 参数设计 机场
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用改进欧拉法求取发电机摇摆曲线的程序设计及其应用 被引量:1
17
作者 赵艳雷 潘渝伯 钱勇 《船电技术》 2002年第6期8-10,共3页
介绍了用改进欧拉法求取发电机摇摆曲线的原理和程序设计思路,并举例说明了摇摆曲线在暂态稳定分析中的应用。
关键词 改进欧拉法 发电机 摇摆曲线 程序设计 暂态稳定分析
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碱金属热电转换器功率调节系统研究
18
作者 赵艳雷 童建忠 +1 位作者 何飚 齐智平 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2006年第1期68-72,共5页
针对碱金属热电转换器(AMTEC)的伏安特性,设计了DC/DC和DC/AC两级变换的功率调节系统。功率调节系统采用高频变压器隔离,避免了工频变压器产生的一系列问题。DC/DC变换器采用移相ZVS(零电压开关)PWM全桥变换和电压闭环控制,把AMTEC在较... 针对碱金属热电转换器(AMTEC)的伏安特性,设计了DC/DC和DC/AC两级变换的功率调节系统。功率调节系统采用高频变压器隔离,避免了工频变压器产生的一系列问题。DC/DC变换器采用移相ZVS(零电压开关)PWM全桥变换和电压闭环控制,把AMTEC在较宽范围变动的输出电压变成稳定的直流电压。逆变器控制采用优化的特定消谐PWM技术,以滤波后总谐波含量(THD)为目标函数,计算预定开关角度。整个系统具有电压输入范围宽、转换效率高、输出波形THD低等优点。 展开更多
关键词 碱金属热电转换器 DC/DC变换器 逆变器 零电压开关 优化特定消谐
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某电站监控系统交流采样的算法分析及程序设计
19
作者 赵艳雷 钱勇 尹自斌 《船电技术》 2002年第5期37-38,58,共3页
介绍了电站监控系统中交流采样的两点采样算法和程序设计思路,并给出了部分主要程序代码。
关键词 电站 监控系统 交流采样 两点采样算法 程序设计
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交流两点采样法在船电监控系统中的应用
20
作者 赵艳雷 钱勇 《微计算机信息》 2002年第12期25-25,27,共2页
本文介绍了船舶电站微机控制系统中交流采样的两点采样算法和程序设计思路,并给出了部分主要程序代码。
关键词 交流两点采样法 监控系统 船舶电站 微机控制系统
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