基于闭环控制的三相SVPWM逆变器设计

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三相电压型SVPWM整流器仿真研究

三相电压型SVPWM整流器仿真研究

三相电压型SVPWM整流器仿真研究一、概述随着电力电子技术的快速发展,三相电压型SVPWM(空间矢量脉宽调制)整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在新能源发电、电机驱动、电网治理等领域得到了广泛应用。

SVPWM技术以其独特的调制方式,能够实现输出电压波形的高精度控制,提高整流器的电能转换效率,降低谐波污染,成为现代电力电子技术的研究热点。

三相电压型SVPWM整流器的基本工作原理是通过控制整流器的开关管通断,将交流电源转换为直流电源,为负载提供稳定、可靠的直流电能。

在SVPWM调制策略下,整流器能够实现对输入电压、电流的高效控制,使电网侧的功率因数接近1,从而减小对电网的谐波污染,提高电能质量。

为了深入了解三相电压型SVPWM整流器的性能特点,本文将对其仿真研究进行深入探讨。

通过建立整流器的数学模型,利用仿真软件对其进行仿真分析,可以直观地了解整流器在不同工作条件下的运行特性,为实际工程应用提供有力支持。

仿真研究还可以为整流器的优化设计、参数选择等提供理论依据,推动三相电压型SVPWM整流器技术的进一步发展。

三相电压型SVPWM整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在现代电力电子技术中具有重要的应用价值。

通过仿真研究,可以深入了解其性能特点,为实际应用提供有力支持,推动相关技术的不断发展。

1. 研究背景:介绍三相电压型SVPWM整流器的研究背景及其在电力电子领域的应用价值。

能源转换效率的提升:在当前的能源结构中,电力是最主要的能源形式之一。

电力在传输和分配过程中往往存在损耗和污染。

三相电压型SVPWM整流器作为一种能够实现AC(交流)到DC(直流)高效转换的装置,能够显著提高能源转换效率,降低能源浪费,从而满足日益增长的能源需求。

电网稳定性的改善:随着可再生能源的快速发展,电网的稳定性问题日益突出。

三相电压型SVPWM整流器具有快速响应和精准控制的特点,能够有效地改善电网的电能质量,提高电网的稳定性。

基于Simulink的三相逆变SVPWM的仿真实现(精)

基于Simulink的三相逆变SVPWM的仿真实现(精)

Simulink 是MTALAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在实际设计之前利用Simulink 进行仿真不仅可以降低设计成本,还能及时发现设计中存在的问题,加以改正。

本文给出了基于Simulink 的SVPWM控制策略仿真的全过程和结果。

1SVPWM 的原理介绍SVPWM ,即空间电压矢量控制法,它的主要思想[1]是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM 波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

传统的SPWM 方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而空间电压矢量控制法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,也便于微处理器的实时控制。

相比于传统的SPWM 法,SVPWM 有如下特点[2]:1)在每个小区间虽有多次开关切换,但每次开关切换只涉及一个器件,所以开关损耗小。

2)利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波,计算简单。

3)逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,比一般的SPWM 逆变器输出电压高15%SVPWM 控制的实现[3]通常有以下几步:(1)坐标的变换三相逆变系统有三组桥臂,设a 、b 、c 分别表示三组桥臂的开关状态,上桥臂导通下桥臂关断时其值为1,反之则为0。

那么可以得到三相逆变器输出的相电压和线电压之间的关系如下:V a V b V c 22222222=V dc 2-1-1-12-1-1-1222a b 22c(1)其中,V dc 为逆变桥直流电压,令U=[a,b ,c]表示一个矢量,当a 、b 、c 分别取1或者0的时候,该矢量就有8中工作状态,分别为[0,0,0],[0,0,1],[0,1,0],[0,1,1],[1,0,0],[1,0,1],[1,1,0],[1,1,1],如果我们用U 0和U 7表示零矢量,就可以得到6个扇区,三相控制可以用一个角速度为W=2πF 的空间矢量电压U 表示,当U 遍历圆轨迹时,形成三相瞬时输出电压,理论证明,当U 落入某一扇区后,用该扇区两边界矢量和零矢量去合成U 可以得到最佳合成效果。

三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究

三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究

1 引 言 光伏 并 网发 电系 统核心 是三相 电压 型并 网逆变
器, 其控制 系统的设计 直接影 响整个 系统性 能。为获 得 高品质并 网 电流 , 统一般采 用双 闭环 控制 。 中 系 其
电流 内环 动态性 能直接பைடு நூலகம்影响 电压外 环 的控 制性 能和
稳 定性 , 系统控 制关键 。 目前 , 是 电压型逆 变器 的电 流控 制主 要分 为间接控 制和 直接控 制 。研 究 了 固定 开 关频 率空 间矢量 脉 宽调制 ( V WM) SP 电流 控制 , 与
图 1 主 电路 拓 扑 结 构
图 2示 出三相 电网电压矢 量 旋转 角度 0 静止 及
0 b c与 同步旋转 d g坐标 系 间的关系 。 ,, ,
计, 并通过提高模数转换器 ( D ) A C 采样频率减小控制延时。样机实验表明, 逆变器输 出电流谐波含量低 , 控制方案具
有 良好 的稳 态和 动 态 性 能 。 关 键词 : 变 器 : 网 : 间矢 量 调 制 ; 相 逆 并 空 锁
中 图分 类 号 :M 6 T 44 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :00 t0 2 1 )4 0 0 — 2 10 一 0 X(0 00 — 04 0

20 0 ) 3 0 9
摘 要 : 立 了基 于 空 间 矢量 脉 宽调 制 (V WM) 建 SP 电流 控 制 的三 相 并 网逆 变 器数 学 模 型 , 出 了 以电 网基 波 频 率 同步 旋 提 转 坐标 系 下 电网 电压 前 馈 和 电 流 比例 积 分 ( 1控 制 相 结 合 的三 相 并 网逆 变器 控 制 方 案 。 出 了系 统 的 软 件锁 相 环 设 P) 给

基于DSPF2407A的三相感应电机SVPWM恒压频比控制

基于DSPF2407A的三相感应电机SVPWM恒压频比控制

5 、控制系统的主要硬件结构
图3 为F2 0 ADS 控 制之下的小功率异 步 47 P 电机 变调速 系统试验平 台的硬件结构框 图。变
由式 ( )可以看出,保持V/ 图1恒压频 3 f 比控制 恒定 ,则 A就保持恒 定不变 。电J 频 制曲线率之 的比例关 系如图 1 所示。
【 陶 然 , 苏 建 微 三相S P 3 】 V WM ̄算法研
目 程术 技
基于D P 20A的三相感应 S F 47 电机S P M V W 恒压频比控制
许鹏飞 周孟然 吴宏伟 安徽理工大学电气与信启工程学院 、

S WM调制技术 使得系统具 有较 高的控制性 VP
能 ,充分 显示 丁其转矩脉 动小 、噪声低 、电压
利用率高等优点。
0} :介绍了 i 浸 恒压频比 控制技术以及空
静 止坐标 系下 的交流电流 。再通过 按转子磁场
定向旋转变换 , 等效成同步旋转坐标 系下 的直流
相应 的控 制 系统 软件 流程和 主要 硬件 结构 框 图。
制 ;F2 o A 47
然后模仿直 流电动机的控制 方法 , 求得直 薯嚣 ≮嚣 关键词 恒压频比控制; 空间矢量脉宽调 电流 , 流电动机的控制量 ,经过相应的坐标反变换 , 实
作者简介 : 许鹏飞 (92 18 )男,汉族 ,河南南 阳人 ,在
读硕士,主要研 究方向为 电力传动控制技术。 周孟然 (95 )男,汉族 ,博 士、教授 ,研 16一 究生导师,主要研究方向为智能检测与信息处
理。
电 压
义 。并且 由于 计算单 元采用 D P 2 0 A作为 S F 47
3 利用F 4 7 2 0 实现S P 算法 V WM 每个F 4 7 2 0 的事件管理 器E V模块 都具有操 作十分简单的对称空间矢量P WM波形产生的内

基于SVPWM电机控制系统中电流环的设计

基于SVPWM电机控制系统中电流环的设计

基于SVPWM电机控制系统中电流环的设计摘要:介绍了SVPWM机理,设计了伺服电机的电流环控制的软硬件方案,对电流环伺服控制策略进行了研究,分析了电流采样原理,并对电机驱动中逆变器的死区补偿问题做了一些探讨,最后详细介绍了电流环中断的软件实现方法。

关键词:空间矢量脉宽调制; 逆变器; 死区补偿 Design of Current Loop for Motors Control System Based on SVPWMSUN Jie , LUAN Zhong-quanAbstract : Introduce the SVPWM, design the software and hardware scheme of current loop in servo motor, study the control strategy, analyze the current sampling, and do some research to keep the force ripple of load motor and compensate death-time in motor inverter. At last, the software realization plan about current loop interruption was focused on. Key words : space vector pulse width modulation (SVPWM) ; inverter ; d ead-time compensation0 引言近十几年来,DSP控制器广泛应用于电机控制中。

TI公司的TMS320F2812 DSP 具有更完备的外围控制接口和更丰富的电机控制外设电路。

它的事件管理器(EV)含有硬件SVPWM产生电路。

产生SVPWM具有硬件结构简单, 控制精度高, 实时性强, 软件编程容易等优点。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分应该对二电平和三电平逆变器svpwm调制方法进行简要介绍,说明其在逆变器领域中的重要性和应用。

可以按照以下方式编写该部分的内容:概述逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置,广泛应用于电力电子领域。

在逆变器的调制方法中,svpwm是一种常用且有效的调制技术。

根据逆变器的拓扑结构的不同,svpwm调制方法可以分为二电平和三电平两种。

二电平逆变器svpwm调制方法通过对逆变器开关管的控制,使输出波形接近正弦波,并最大化功率输出。

其调制原理是将高频三角波与标准正弦波进行比较,通过控制开关管的导通时间实现输出波形的控制。

二电平逆变器svpwm调制方法具有简单、可靠的特点,在许多应用中得到广泛使用。

相比之下,三电平逆变器svpwm调制方法引入了一个额外的中点电压,可以提供更高的输出电压质量。

其调制原理是将标准正弦波与两个输出电压等级的三角波进行比较,通过控制开关管的导通时间和电平,实现输出波形的更精确控制。

三电平逆变器svpwm调制方法适用于高功率应用和对输出电压质量要求较高的场景。

本文将重点探讨二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的调制原理和实现方式,比较其优缺点,并对其应用前景进行展望。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的研究对提高逆变器效率、降低谐波失真以及满足不同应用需求具有重要意义。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的结构进行概括和简要说明。

可以按照以下方式编写:本文主要围绕着二电平逆变器SVPWM调制方法和三电平逆变器SVPWM调制方法展开讨论。

文章结构如下:第一部分为引言,包括概述、文章结构和目的。

在概述中,将会介绍逆变器的作用和重要性,以及SVPWM调制方法在逆变器中的应用背景。

文章结构将会简要列举本文的章节和主要内容。

目的部分将明确本文旨在比较二电平和三电平逆变器SVPWM调制方法的优劣以及探讨其应用前景。

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告目录1.SVPWM逆变器简介 (1)2.SVPWM逆变器基本原理 (2)2.1.SVPWM调制技术原理 (2)2.2.SVPWM算法实现 (5)3.SVPWM逆变器开环模型 (9)3.1.SVPWM逆变器开环模型建立 (9)3.2.SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (12)4.SVPWM逆变器闭环模型 (14)4.1.SVPWM逆变器闭环模型建立 (14)4.2.SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (15)1.SVPWM逆变器简介三电平及多电平空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)法是建立在空间矢量合成概念上的PWM方法。

它以三相正弦交流参考电压用一个旋转的电压矢量来代替,通过这个矢量所在位置附近三个相邻变换器的开关状态矢量,利用伏秒平衡原理对其拟和形成PWM波形。

空间矢量调制方法在大范围调制比内有很好的性能,具有很小的输出谐波含量和较高的电压利用率。

而且这种方法对各种目标的控制相对容易实现。

SVPWM技术源于三相电机调速控制系统。

随着数字化控制手段的发展,在UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中得到了广泛的应用。

与其他传统PWM技术相比,SVPWM技术有着母线电压利用率高、易于数字化实现、算法灵活便于实现各种优化PWM 技术等众多优点。

2. SVPWM 逆变器基本原理2.1. SVPWM 调制技术原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理,即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合,使其平均值与给定电压矢量相等。

在某个时刻,电压矢量旋转到某个区域中,可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。

两个矢量的作用时间可以一次施加,也可以在一个采样周期内分多次施加,这样通过控制各个电压矢量的作用时间,使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转,就可以使逆变器输出近似正弦波电压。

SVPWM 实际上是对应于交流感应电机或永磁同步电机中的三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合,这种开关触发顺序和组合将在定子线圈中产生三相互差120°电角度、失真较小的正弦波电流波形。

SVPWM算法详解_已标注重点_

SVPWM算法详解_已标注重点_

SVPWM算法详解_已标注重点_Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM)是一种高性能的PWM调制技术,它通过合理地改变电压矢量的幅值和相位来控制三相逆变器输出电压的波形,从而实现对电机的精确控制。

以下是对SVPWM算法的详细解析,并标注了重点。

1.SVPWM基本原理SVPWM算法的基本原理是通过合理地选择电压矢量的幅值和相位,使得逆变器输出的电压矢量合成后的波形尽可能贴近所需的电压波形。

SVPWM将电压空间矢量分为了七个扇区,每个扇区由两个最近邻的标准矢量和一个零矢量组成。

2.SVPWM算法步骤a.确定电机的转速和电压矢量的大小,计算出所需的矢量角度θm。

b.将θm转换为电流矢量的角度θα和θβ,这需要对θm进行正弦和余弦变换。

c.计算出电流矢量的幅值iα和iβ,这需要通过电流的大小和电机的特性得出。

d.将iα和iβ分解为三个分量:iα_d、iβ_d和i0,其中iα_d 和iβ_d是两个正交轴上的电流分量,i0是零序分量。

e.根据电流分量iα_d、iβ_d和i0,可以计算出空间矢量的幅值和相位。

f.计算出三个最近邻的标准矢量和一个零矢量,这些矢量分别位于不同的扇区。

g.根据所需的电流分量和空间矢量的幅值,可以计算出各个标准矢量的幅值和相位。

h.通过插值计算出最终的电压矢量。

3.SVPWM算法的优点a.SVPWM算法实现了绝对最优的波形质量,可实现较低的失真和较高的电机效率。

b.由于SVPWM算法能够使得电机电流和电压保持正弦波形,因此可以减小电机的损耗和噪音。

c.SVPWM算法具有较高的控制精度和响应速度,可以实现准确的电机控制。

d.SVPWM算法可用于控制各种类型的电机,包括交流电机、直流电机和步进电机等。

4.SVPWM算法的应用a.SVPWM算法广泛应用于各种类型的电机控制系统,包括工业驱动、电力系统、电动汽车等领域。

b.SVPWM算法可以用于电机的速度闭环控制、位置闭环控制和扭矩闭环控制等。

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湖北民族学院毕业论文(设计)基于闭环控制的三相SVPWM逆变器设计学生姓名:温伟林学号:0306513系别:信息工程学院专业:电气工程及其自动化指导教师:曾仑明评阅教师:论文答辩日期2010.5.29答辩委员会主席杨庆独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权湖北民族学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□ ,在_____年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

(请在以上方框内的“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日摘要本文主要介绍了全数字化基于闭环控制的三相SVPWM逆变器系统的总体设计方案,包括逆变器主电路的设计和逆变器数字控制系统的软硬件设计两大部分。

逆变器主电路的设计包括能抑制输入浪涌电流的整流电路设计、具有无损吸收电路且适用于高开关频率的三相逆变器开关电路设计、变压器设计、LC输出滤波器设计四个部分。

逆变器控制系统在控制策略上采用的是电压型PWM逆变控制,并用TMS320LF2407A芯片及相应的驱动电路和高速数据采集电路等实现全数字化闭环控制。

在进行数字控制系统软件设计时,特别对应用于本系统中的SVPWM控制算法、数字PI算法两种重要的数字信号处理算法作了较为详细的推导和分析,并在算法的基础上给出了控制系统主程序流程图。

文中最后部分对适用于高电压大功率的三电平逆变器作了初步的探讨,并给出了三电平逆变器的Matlab模型和仿真结果。

关键词:逆变器,LC输出滤波器,SVPWM,数字PI算法,数字滤波AbstractThis article mainly introduced based on the DSP entire digitized SVPWM three-phase invertor closed-loop system's overall project design,designs two major parts including the invertor main circuit's design and the invertor numerical control system's software and hardware. The invertor main circuit's design including can the inhibitory input surge current leveling circuit design,have the lossless absorbing circuit,and is suitable for the high turn-on frequency three-phase invertor switching circuit design, the transformer design,the LC output filter designs four parts. What the invertor control system uses in the control policy is the voltage PWM inversion control, and chip and the corresponding driving circuit and the high speed data gathering electric circuit and so on realizes this kind of entire digitization closed-loop control with TI Corporation's TMS320LF2407A. When carries on the numerical control system software design, corresponded specially uses in this system's SVPWM control algorithm,the digital PI algorithm two kind of important digital signal processing algorithm making a more detailed inferential reasoning and the analysis, and has given the control system master routine flow chart and the experimental result in the algorithm foundation. In the article to was suitable partially finally has made the preliminary discussion in the high voltage high efficiency three level invertor, and has given three level invertor's Matlab model and the simulation result. Keywords:Inverter,LC output filter,SVPWM,digital PI algorithm,digital filter目录摘要 (I)ABSTRACT...................................................... I I 目录 .......................................................... I II 1 绪论1.1电力电子开关器件的发展 (1)1.2功率变换技术的发展 (3)1.3本文的主要研究内容 (4)2 三相逆变器主电路设计2.1整流和直流滤波电路 (5)2.2逆变开关电路 (6)2.3变压器的设计 (7)2.4逆变器输出滤波器的设计 (11)3 三相逆变器控制系统的硬件实现3.1三相逆变器控制系统结构 (14)3.2三相逆变器闭环系统的硬件组成 (16)3.3驱动电路 (17)3.4频率检测电路 (19)3.5输出电压检测电路 (20)3.6输出电流检测电路 (21)4三相逆变器控制系统的软件设计4.1SVPWM控制算法 (22)4.2数字PI算法 (32)4.3数字滤波技术 (39)4.4三相逆变器控制系统的主程序设计 (42)5 三电平三相逆变器的仿真研究5.1三电平逆变器主电路 (44)5.2三电平三相逆变器建模 (45)5.3三电平三相逆变器输出特性的仿真分析 (46)6 总结与展望 ................................................ - 48 - 致谢. (49)参考文献 (50)1 绪论在当今工业自动化社会中,电能起着十分重要的作用,人均消耗的电能量已成为衡量一个国家实力的重要指标。

为了高质量,有效地使用电能,生产的总电能中,越来越多的电能必须经过电力电子技术[1]实行能量变换后,再用于民用、工业、军事诸领域的需要。

因为,它在节能减排、节省原材料、改善工作条件、提高产量和降低成本等方面都有着十分显著的成效,所以,电力电子技术无论对改造传统工业(如电力、机械、轻纺等),还是对发展高技术产业(如航天、通信、机器人等)及能源的高效利用均至关重要,从而迅速地发展成为了一个独立的技术、学科领域和当今任何高科术系统中不可缺少的关键技术之一。

它的应用领域几乎遍布国民经济的每一个角落,它已经显示出,对一个国家工业和经济的发展起着重要的作用。

毫无疑问,在这个新世纪里,电力电子技术将成为重要关键技术之一。

近几年来,世界上经济高度发达的国家,尽管其经济总体的增长速度较慢,但这些国家中的电力电子技术的发展[2]仍一直保持着每年增长百分之十几的高速度。

逆变,是对电能进行控制和变换的一种基本形式。

现代逆变技术是包括了现代电力电子开关器件的应用、频率和相位调制技术、现代功率变换技术、数字信号处理技术、PWM技术、数字和模拟电子技术、开关电源技术和控制技术等的一门综合性技术。

逆变技术已被广泛地用于工业、民用或军事领域的各种能量变换系统之中。

1.1 电力电子开关器件的发展从电力电子发展的历史上看,电力电子开关器件对其起着的里程碑式的作用。

每一代新的电力电子开关器件出现,都会带来一场电力电子技术的革命。

因为电力电子开关器件堪称现代电力电子装置的心脏;尽管它的价值一般不会超过整台装置价值的20~35%,但是,它在装置中对总价值以及重量和技术性能却起着关键的作用。

因此,研究新型电力电子器件及其相关新型半导体材料,一直是该领域最为活跃的主要课题之一。

一个理想的功率器件,应当具有以下理想的静态和动态特性:在阻断状态能承受高电压;在导通状态具有低导通压降和高电流密度;在开关状态,转换时具有短的开通和关断时间,能承受高的di/dt和du/dt,并且具有全控功能。

自50年代硅晶闸管问世以后,为达到上述理想目标,功率半导体器件的研究工作者做出了不懈的努力,并已取得了非常显著的成就。

60年代后期,可关断晶闸管GTO实现了门极可关断功能,并使斩波工作频率达到了lkHz以上。

70年代中期,随着高功率晶体管和功率MOSFET的问世,功率器件实现了场控功能,促使高频化成为了可能。

80年代,绝缘门极双极型晶体管IGBT问世,它集合了功率MOSFET和双极型功率晶体管两者的功能。

IGBT的迅速发展,又激励了人们对MOSFET门控晶闸管的研究,它是综合功率MOSFET和晶闸管两者功能的功率器件。

自从硅晶闸管SCR的问世以来,其功率容量已提高了近3000倍。

现在已有很多国家已能够稳定生产8000V/4000A的晶闸管。

其中日本公司已经能够稳定生产8000V/4000A和6000V/6000A的光触发晶闸管LTT。

近十几年来,自关断器件的飞速发展使晶闸管的应用领域有所缩小,但是它在高电压、大电流的特性及在高压直流HVDC、大功率直流电源、静止无功补偿SVC及超大功率和高压变频调速应用方面仍然占有十分重要的地位。

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