检索结果-南通市图书馆

作者：吕剑峰燕山大学

学位级别：硕士

随着工业电气化的发展，逆变电源作为工业自动化和风能光伏发电等新能源领域的核心部件得到了广泛的应用，因此对逆变器各项性能要求也随之提高。而现代逆变器的拓扑主要采用了桥式结构，这种结构的逆变器具有电路简洁，控制方法成熟等... 详细信息

随着工业电气化的发展，逆变电源作为工业自动化和风能光伏发电等新能源领域的核心部件得到了广泛的应用，因此对逆变器各项性能要求也随之提高。而现代逆变器的拓扑主要采用了桥式结构，这种结构的逆变器具有电路简洁，控制方法成熟等优点，但也存在着上下桥臂直通问题，从而降低电路的可靠性。同时为了防止桥式逆变器桥臂直通问题，需要加入死区时间从而带来了输出电压谐波含量高、开关频率难以提高等问题。DC-DC型逆变器的提出，解决了桥式电路的缺点。它既保留了原DC-DC变换器可靠性高、开关频率高、功率密度大等优点，同时没有桥臂直通问题。其中双Buck逆变器是较早被提出并成功应用的DC-DC逆变电路，它是由两个Buck电路输入侧串联，输出侧并联得到的。由于不需要加入死区时间，功率开关管可以工作在较高频率，但在硬开关条件下，当功率增大时，开关损耗仍然比较大，影响了系统效率的提高。本文在研究和分析了双Buck逆变电路的工作原理和双频电路结构后，提出了双频双Buck逆变电路。该电路既保留了双Buck逆变电路的特点，还可以有效降低电路中流过高频开关管的电流，减小了开关损耗，提高逆变器的效率。本文对双频双Buck逆变电路工作原理进行了分析并建立了小信号模型，推导出了电路中高频单元和低频单元解耦关系，实现了低频单元对高频单元分流功能，使逆变器的效率得到了提高。最后根据前文分析设计了主电路板和控制电路板，搭建了实验平台，采用了基于半周期SPWM控制分别对双Buck逆变器和双频双Buck逆变器进行了仿真和实验，验证理论分析的有效性和正确性。

关键词：逆变器双Buck逆变器双频双Buck逆变器半周期SPWM控制

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基于逆变器下垂控制的微电网控制系统研究

基于逆变器下垂控制的微电网控制系统研究

作者：赵旭苗燕山大学

学位级别：硕士

随着不可再生能源的逐渐衰竭和生态环境问题的日益突出,世界各国大力发展清洁、可再生能源以缓解能源危机,并且加大对发电技术研究的改进。分布式发电技术成为近些年逐渐受到较多关注的一种发电形式,其既可以独立于大电网直接提供能量,... 详细信息

随着不可再生能源的逐渐衰竭和生态环境问题的日益突出,世界各国大力发展清洁、可再生能源以缓解能源危机,并且加大对发电技术研究的改进。分布式发电技术成为近些年逐渐受到较多关注的一种发电形式,其既可以独立于大电网直接提供能量,也可以并入大电网与之共同向负载进行供电。但是分布式发电技术也逐渐凸显出其自身的缺点。为了解决电力系统和分布式发电技术之间的矛盾,微电网概念应运而生,成为提高供电电源可靠性、扩大供电系统容量的重要途径,逐渐成为未来智能化和可持续化电力系统的重要选择之一。本文以传统P-f/Q-V下垂控制的微电网为研究对象,分析研究了电压幅值、频率恢复以及功率分配的问题。首先,对并联逆变器功率传输特性、传统下垂控制理论进行了分析。在逆变器孤岛运行模式下,针对电能质量问题和各个逆变器功率分配问题,对逆变器输出电压幅值和频率进行了稳定性分析,以及逆变器的功率均分条件分析。其次,针对传统下垂控制中电压幅值、频率精度降低以及无功功率不能合理分配的问题,本文提出了一种能够实现二次调节的微电网下垂控制改进方案,与传统下垂控制方法相比,改进下垂控制方法采用分布式二次控制,即各个逆变器均通过PI调节器对逆变器输出电压幅值、频率和无功功率进行二次调节,该方法不仅可以实现逆变器输出电压幅值和频率恢复,同时也确保了无功功率的合理分配。本文通过Matlab/Simulink软件进行仿真验证,证实了在微电网系统中,当线路阻抗不同、逆变器容量不同、负载发生扰动等情况下,电压幅值和频率稳态偏差仍能够保持在规定范围内,且无功功率能够合理分配。最后,搭建了基于TMS320F28335 DSP仿真器的两台逆变器并联硬件实验平台,针对并联逆变器系统中线路阻抗相同时,逆变器容量相同、逆变器容量不同以及负载发生扰动情况下进行实验研究,验证了该控制方法的理论分析、可行性、有效性以及优越性。

关键词：微电网孤岛运行模式下垂控制分布式二次控制

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一种基于LC串联谐振的高压直流电源的研究

一种基于LC串联谐振的高压直流电源的研究

作者：苏伟燕山大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的发展和新型高性能、高耐压、高频电力电子器件的出现,高压直流电源开始在军事、工业、农业、医疗和日常生活中得到广泛的应用。本文针对某便携式电子显微镜的电子加速用高压电场电源的输出电压高、电流小、负载轻的特... 详细信息

随着电力电子技术的发展和新型高性能、高耐压、高频电力电子器件的出现,高压直流电源开始在军事、工业、农业、医疗和日常生活中得到广泛的应用。本文针对某便携式电子显微镜的电子加速用高压电场电源的输出电压高、电流小、负载轻的特点,设计了一种小功率、小体积、高性能的高压直流电源,重点对轻载时大范围调压电路和谐振电路进行研究。本文在分析国内外的高压直流电源的常用拓扑和控制的基础上,设计了一种由三级电路组成的高压电源,其中前级DC/DC电路实现稳压调压,中间级为恒频恒占空比控制的LC串联谐振电路,后级为正负双向倍压电路。针对轻载时前级Buck电路电感电流断续的问题。本文首先通过引进一个续流开关管组成同步Buck电路实现了轻载时电感电流的连续,并详细分析了轻载时同步Buck电路的工作过程。然后推导了软开关的实现条件,仿真和实验验证了该方案具有防止电流断续和易实现软开关的优点。针对中间级高频谐振逆变电路工作于轻载状态时具有不同于传统谐振电路的特点,本文首先分析了低Q(品质因数)时谐振电路的工作模式和工作过程,之后通过建立谐振电路的数学模型,研究了低Q时谐振电路的各种特性,并推导出了满足低Q工作模式的条件。最后,通过仿真和实验证明了,当LC串联谐振电路工作于低Q状态下且开关频率略小于谐振频率时具有零电流导通和关断,谐振电容电压幅值低,谐振电感值小的特点。后级设计了一种正负双向倍压电路,此电路对传统的基本CW倍压电路移相180°,既降低了输出电压的跌落又减小了输出电压的纹波。最后,设计了一台实验样机,进行了系统实验的验证,实验结果证明了理论分析的正确性,一段时间内测量系统稳定度为8.93×10。

关键词：高压直流电源同步Buck LC串联谐振变换器高频高压变压器倍压电路

电压型并网逆变器基于模型参考自适应的预测直接功率控制研究

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电压型并网逆变器基于模型参考自适应的预测直接功率控制研究

作者：司伟杰燕山大学

学位级别：硕士

能源和环境问题是人类关心的热点问题,现今人类面临着能源危机和环境污染,发展可再生能源和改变能源结构是解决问题的关键,光伏发电随着科技提高和经济发展而慢慢崛起成如今普遍使用的有效发电方式。作为可再生能源和公共电网的关键枢纽... 详细信息

能源和环境问题是人类关心的热点问题,现今人类面临着能源危机和环境污染,发展可再生能源和改变能源结构是解决问题的关键,光伏发电随着科技提高和经济发展而慢慢崛起成如今普遍使用的有效发电方式。作为可再生能源和公共电网的关键枢纽,并网逆变器在实现高效电能转化方面有不可替代的作用,所以研究并网逆变器的高性能控制策略具有重要意义。文中针对三相电压型并网逆变器的常用的直接功率控制方式进行了研究,首先建立了并网逆变器的数学模型,对基于瞬时功率理论的两种控制方式前馈解耦直接功率控制和滞环直接功率控制模型及其性能展开分析。然后结合模型预测控制（MPC）的控制原理及其控制性能,针对传统直接功率控制策略的输出误差及电流质量的问题,提出了预测直接功率控制（P-DPC）策略,并进行了理论分析与仿真研究,详细研究了线路参数偏差对预测直接功率控制策略控制效果的影响,控制系统具有弱鲁棒性。最后针对该策略的鲁棒性问题做了进一步改进,引入了模型参考自适应控制（MRAC）,降低控制系统对系统模型参数的敏感性,提高对系统模型的适应性。对控制系统结构和参数进行了详细的分析、设计与计算。利用李雅普诺夫理论的稳定性方法比较研究了非自适应模型参考预测直接功率控制策略和自适应模型参考预测直接功率控制策略,证明了系统具有误差收敛的稳定性,并且后者的参数适应性更强,具有良好的跟踪性能和对参数不确定性的强鲁棒性。本文通过MATLAB/Simulink仿真软件对电压型并网逆变器基于模型参考自适应的预测直接功率控制系统进行了详细的仿真研究,搭建了d SPACE实验平台进行了实验分析。仿真和实验结果验证了本文所提出的控制策略在改善控制效果和增强鲁棒性方面的有效性与可行性。

关键词：并网逆变器预测直接功率控制鲁棒性模型参考自适应控制李雅普诺夫理论

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直流微电网的能量管理研究

直流微电网的能量管理研究

作者：岳飞飞燕山大学

学位级别：硕士

直流微电网由于能量变换环节少，系统效率高，控制方便、灵活等优点，已经成为目前的研究热点。而微电网中的微电源数目众多，不同的微电源又有着不同的特性，如何协调这些微电源，实现各类能源的优势互补，是微电网控制的一个难点问题... 详细信息

直流微电网由于能量变换环节少，系统效率高，控制方便、灵活等优点，已经成为目前的研究热点。而微电网中的微电源数目众多，不同的微电源又有着不同的特性，如何协调这些微电源，实现各类能源的优势互补，是微电网控制的一个难点问题。解决微电网的能量管理问题，不仅能满足用户越来越高的电能质量要求，实现良好的经济效益，而且对缓解能源危机和环境污染危机具有重要的研究价值。本文的研究对象为由光伏电池、蓄电池和超级电容三种装置组成的直流微电网系统。文中对光伏电池的输出特性进行研究，根据系统控制目标，采用滞环控制实现光伏电池两种工作模式（MPPT和恒流模式）的平滑切换，保证了系统运行的可靠性。文中综合考虑蓄电池工作特性和接口变换器特点，确定了蓄电池的管理策略，该策略只用一套控制电路实现了能量的双向流动，兼顾了两个功率流上的稳态和动态性能，有效延长了蓄电池的寿命。此外结合超级电容的工作原理及其在系统中的作用，本文采用一种双滞环控制策略，该策略既避免其频繁切入、切出系统，对系统产生不利影响，同时又能最大限度的吸收回馈能量，提高回收效率。电压是表示直流微电网系统功率平衡的唯一指标。为了确保母线电压稳定，必须保证三种电源协调工作，对系统的能量走向进行管理。本文给出了能量管理的控制思路：根据三种电源的状态与母线电压的关系，控制接口变换器，使其工作在相应模式。文中列举了所有可能条件下系统运行过程中出现的八种模式，明确了各变换器相应的工作模式，并进行了系统仿真研究，验证了该策略的可行性。实验部分进行参数设计，搭建实验平台，进行MPPT实验，蓄电池充放电实验和超级电容的滞环实验，验证理论的正确性。

关键词：直流微电网能量管理最大功率点跟踪超级电容双滞环控制

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半桥双频Buck两级式VRM研究

半桥双频Buck两级式VRM研究

作者：金明淑燕山大学

学位级别：硕士

低压大电流电压调节模块(Voltage Regulator Module)是专门为计算机CPU供电的直流-直流模块电源，是现在电力电子界研究的一个热点和难点。CPU的发展对电压调节模块提出了越来越高的要求，为了进一步提高功率密度，将输入总线电压提高到... 详细信息

低压大电流电压调节模块(Voltage Regulator Module)是专门为计算机CPU供电的直流-直流模块电源，是现在电力电子界研究的一个热点和难点。CPU的发展对电压调节模块提出了越来越高的要求，为了进一步提高功率密度，将输入总线电压提高到48V是VRM发展的必然趋势。本文前两章首先回顾了VRM的发展历程、研究现状和面临的挑战，说明了VRM设计的技术难点，并结合VRM的发展趋势及性能要求，提出适合48V输入的两级式VRM拓扑。随后针对本文涉及到的几种典型关键技术做了详细介绍，包括同步整流技术、交错并联技术、磁集成技术等。第三章对比几种典型拓扑，选定了前级为半桥倍流，后级为低频交错式双频Buck，同时针对双频Buck电路控制的特殊性确定了系统控制策略。第四章讨论了主电路与控制电路的参数设计。第五章结合系统仿真与实验，验证了理论分析的正确性。本课题中设计并制作了48V直流输入两级式变换器的实验样机。实验中前级半桥倍流工作在占空比0.5开环状态，后级双频的高频部分采用双极点双零点电压控制，低频部分采用滞环控制。该变换器具有控制简单、快速动态响应、高效率、高功率密度等优点，在低压大电流场合拥有广泛的应用前景。

关键词： VRM 两级式变换器双频Buck 交错并联同步整流

采用新型谐波检测法的可并网型有源滤波器的研究

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采用新型谐波检测法的可并网型有源滤波器的研究

作者：王子晗燕山大学

学位级别：硕士

指令电流的运算与电流跟踪模块,一直是有源滤波器研究的关键环节。关系到有源滤波器能否实现补偿的功能。传统谐波电流检测方法中,存在检测延时、系统动态相应慢等问题。本文基于传统方案的不足,主要研究了三相并联型有源滤波的控制方法... 详细信息

指令电流的运算与电流跟踪模块,一直是有源滤波器研究的关键环节。关系到有源滤波器能否实现补偿的功能。传统谐波电流检测方法中,存在检测延时、系统动态相应慢等问题。本文基于传统方案的不足,主要研究了三相并联型有源滤波的控制方法,并将有源滤波器拓扑,进行了并网逆变的可行性验证。由于谐波检测与电流控制都需要对电网同步信号进行提取,所以又深入研究了锁频环。首先,对瞬时无功理论的ip-iq检测法进行分析,得出ip-iq法可以不受电网电压波动影响,在失衡电网的情况下,准确进行谐波电流的检测。但是由于其中的数字低通滤波器会导致检测延时,因此在ip-iq法的基础上,对比SOGI-QSG和MCCF结构提出了可以实现正负序分离的SAI谐波电流检测法。该法不需要正负序分离模块,且级联结构简单,可直接在不平衡条件下实现正负序分离,并实现滤波,大大提高了ip-iq法的检测时间。并针对平衡电网,对SAI谐波电流检测法进行了改进,使检测结构更加简化。其次,由于SAI结构是基于频率控制的正弦积分器,采用FLL可直接对其进行控制。传统的SOGI-FLL虽然可以快速进行电网频率跟踪,但是由于结构含有低通滤波器,当电网电压含有直流偏置时,FLL输出会产生波动。本文通过引入一个陷波器,将输入信号中的直流分量滤出,并将系统结构改变,把SOGI中的二阶带通、低通滤波器升阶变为两个三阶带通滤波器,使正交信号不再受直流偏置的扰动,从而实现锁频。并将这种TOGI-FLL结构,应用到三相不平衡电网。通过构造三角函数,使三阶FLL可提供电网的相位信息,补充了FLL的适用范围。然后,进行有源滤波和并网逆变的统一控制。通过判断输入功率的阈值范围来进行逆变器工作模式的切换和补偿电流的合成。通过PI并联准PR调节器,对统一控制下的并网有功电流和谐波指令电流进行跟踪控制,基本实现了无静差控制。并讨论了调节器参数的设计方法。最后,在理论和仿真研究的基础之上,以三相逆变器平台为可并网型APF的主电路,采用DSP进行数字控制,通过实验验证了上述理论的可行性与正确性。

关键词：三相并联型有源滤波器谐波电流检测正弦幅值积分器三阶锁频环准谐振控制

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电动汽车混合储能系统能量管理策略的研究

电动汽车混合储能系统能量管理策略的研究

作者：巫胜燕山大学

学位级别：硕士

随着环境污染和能源短缺的加剧,电动汽车作为新能源汽车受到广泛的关注。然而,传统的电动汽车只采用蓄电池等单一储能元件,存在功率输出慢、加速缓慢、能量浪费等问题。与传统的单一储能元件相比,由超级电容与蓄电池组成的混合储能系统... 详细信息

随着环境污染和能源短缺的加剧,电动汽车作为新能源汽车受到广泛的关注。然而,传统的电动汽车只采用蓄电池等单一储能元件,存在功率输出慢、加速缓慢、能量浪费等问题。与传统的单一储能元件相比,由超级电容与蓄电池组成的混合储能系统具有能量利用率高、动力性能好、使用寿命长等优点,其成为近年来电动汽车领域研究的热点之一。但是混合储能系统中的蓄电池和超级电容具有不同的特点和性能,如何合理分配储能元件的功率输出,实现对不同储能元件的能量管理和控制,提高整个系统的能量利用效率,成为当前亟需解决的问题。本文以电动汽车混合储能系统能量管理策略为研究对象,探究混合储能系统在能量管理方面的优化策略。首先,通过分析常用混合储能系统的结构和LLC谐振变换器的工作原理,设计了基于单向/双向全桥LLC谐振变换器的混合储能系统全主动式电路拓扑结构。其次,参照某款电动汽车性能参数指标,对混合储能系统的单向/双向全桥LLC谐振变换器的谐振参数进行了计算,研究了全桥LLC谐振变换器的小信号模型及控制器设计方法,确定了控制参数,并进行了仿真验证。再次,设计了基于规则的混合储能系统能量管理策略,依据所要实现的能量流动方式,对其具体工作模式进行了划分,并在MATLAB/Simulink上完成了对单一工作模式的仿真以及不同模式之间自动切换的仿真。最后搭建了基于TMS320F28335数字芯片控制的单向/双向全桥LLC谐振变换器混合储能系统平台,对本文所设计的单向/双向全桥LLC谐振变换器控制方案以及所提出的基于规则的能量管理策略进行了实验验证。实验结果表明单向/双向全桥LLC谐振变换器参数设计合理,可在各种工作模式下实现对系统的有效控制,并能够按照所提出的能量管理策略有效地控制混合储能系统的能量流动,进一步优化了混合储能系统的性能。

关键词：双向全桥LLC谐振变换器混合储能系统能量管理策略小信号模型

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应用于光伏系统的双向DC/DC变换器研究

应用于光伏系统的双向DC/DC变换器研究

作者：蔡保海燕山大学

学位级别：硕士

太阳能作为一种取之不尽的绿色能源，是世界各国能源发展战略的重要环节。作为一种有效利用太阳能的方式，光伏发电技术得到了迅速发展。在独立光伏发电系统中，要使整个系统稳定高效地运行，储能环节必不可少。其中作为能量馈送单元的... 详细信息

太阳能作为一种取之不尽的绿色能源，是世界各国能源发展战略的重要环节。作为一种有效利用太阳能的方式，光伏发电技术得到了迅速发展。在独立光伏发电系统中，要使整个系统稳定高效地运行，储能环节必不可少。其中作为能量馈送单元的双向DC/DC变换器能够实现能量的双象限流动，是典型的“一机两用”设备,引起了各国学者的高度关注。双向DC/DC变换器是连接光伏系统直流母线与蓄电池的桥梁，是独立光伏发电系统的核心组成部分。在光伏发电储能系统中应用可大幅减小系统体积，减轻重量和降低成本，有重要的研究价值。本课题对应用于光伏系统的双向DC/DC变换器进行了研究。本文首先介绍了双向DC/DC变换器的概念及研究现状，并在此基础上分析了电流-电压型拓扑的优缺点，进而引出适合独立光伏发电系统储能应用的电流型推挽全桥双向DC/DC变换器。该变换器高压侧为电压型全桥结构，低压侧为电流型推挽结构。它有两种工作模式：（1）Buck模式时，驱动高压侧开关管，低压侧开关管驱动信号被封锁，把直流母线上多余的能量馈送到蓄电池端。（2）Boost模式时，驱动低压侧开关管，高压侧开关管驱动信号被封锁，把蓄电池的能量变换成稳定的直流母线电压。采用高压侧稳压限流低压侧限压稳流的控制策略，可以实现能量的双向流动。本文立足于双向DC/DC变换器的关键技术要求，并充分考虑工程应用中的实际因素，重点对电流型推挽拓扑结构的优缺点进行了分析。理论上分析了启动时存在电流冲击的原因，高频变压器漏感引起开关管关断电压尖峰的原因，输入升压电感磁复位的问题以及高频变压器偏磁的原因，并给出了解决方案。本文在对电流型推挽全桥双向DC/DC变换器工作原理分析的基础上，采用PSpice仿真软件对设计方案进行了仿真，验证了拓扑结构的可行性。最后研制了功率为l kW的试验样机，并进行了系统调试和实验验证。实验结果表明该双向DC/DC变换器拓扑结构简单、使用器件少、控制方案简单、可以实现能量双向流动。

关键词：光伏发电系统双向DC/DC变换器电流-电压型拓扑电流型推挽全桥变换器

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锅炉吹灰PLC组态控制系统的设计与实现

锅炉吹灰PLC组态控制系统的设计与实现

作者：许东会燕山大学

学位级别：硕士

燃料在锅炉炉膛中燃烧是一种极其复杂的物理化学反应过程,在燃料中存在不能燃烧的部分矿物质,这些矿物质就会以炉渣的形式沉积在炉内,炉渣中大的颗粒会沉积在炉内的贮渣槽中,很大一部分较小的颗粒会被烟气带动,日积月累,成为松软的浮灰... 详细信息

燃料在锅炉炉膛中燃烧是一种极其复杂的物理化学反应过程,在燃料中存在不能燃烧的部分矿物质,这些矿物质就会以炉渣的形式沉积在炉内,炉渣中大的颗粒会沉积在炉内的贮渣槽中,很大一部分较小的颗粒会被烟气带动,日积月累,成为松软的浮灰层或硬质的灰渣层,沉积在炉膛辐射或后部对流受热面上,对受热面的热传输影响很大,如果吹扫不及时,日益严重的积灰和积渣将直接影响着锅炉系统的使用效率及运行。由于技术所限,现在并没有防止锅炉积灰和结渣的有效办法,因此,锅炉吹灰是燃煤锅炉重要的辅助系统,直接影响燃煤锅炉的高效稳定运行。合理先进的吹灰自动化控制系统,可以改善锅炉运行操作人员的工作环境与强度,提高锅炉效率和安全稳定性,对提高锅炉企业的生产效率和经济效益意义重大。本文针对锅炉积灰、结渣问题,对锅炉吹灰工艺流程、吹灰装置的种类及特点、吹灰系统的组成进行了研究,在对可编程控制器PLC的工作原理、工作方式、系统组成及配置、系统选型及特点、人机界面组态控制等详细研究的基础上,根据实例项目锅炉的吹灰要求,设计了以Quantum 140系列PLC、工控机配置组态王软件对现场工作界面进行操控组态等为平台的锅炉吹灰自动化控制系统,有效地实现了由数量庞大的炉膛吹灰器、长/半伸缩吹灰器、空预器吹灰器等蒸汽吹灰器组成的锅炉吹灰系统控制。应用实践及实例项目正式投产运行表明:PLC的应用大大减小和降低了复杂工业电气控制系统的体积结构、硬件接线和故障率;人机界面组态的可视化简便操控极大地改善了锅炉的操作运行环境与强度;先进的PLC组态控制系统可以安全可靠地控制锅炉的排烟温度,提高锅炉的运行效率,延长设备运行寿命,降低检修成本,获得良好的综合效益。

关键词：燃料锅炉蒸汽吹灰 PLC 人机界面组态