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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳健育
研究生(外文):Jian-Yu Chen
論文名稱:健身電動自行車並聯模式及充電模式雙向轉換器之研製
論文名稱(外文):Implementation of Bi-Directional Converter with Parallel Mode and Charging Mode for Fitness Electric Bike
指導教授:謝聰烈
指導教授(外文):Tsung-Lieh Hsieh
口試委員:李建華陳添智
口試委員(外文):Chien-Hua LeeTien-Chi Chen
口試日期:2013-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:雙極式電路推挽式轉換器全橋式變頻器市電並聯
外文關鍵詞:bipolar circuitspush-pull converterfull-bridge convertergrid-connected
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本文以電動自行車架構為主進行改良,讓自行車保有本身電動代步之功能,再結合健身發電系統,並透過雙極式電路完成市電並聯與充電之功能。為達到系統有效利用,整合推挽式與全橋式轉換器為本系統之雙向電源轉換電路,利用健身發電模式經推挽式轉換器及單相全橋式變頻器,完成市電並聯之目的,再以單晶片控制其輸出電流即可控制發電機之轉矩,用以模擬各種不同行進阻力,完成健身運動與能源的再生利用;當蓄電池電力不足時,由市電經整流器及全橋式轉換器對蓄電池進行充電,無須再外接充電器,以減少整體架構之成本。最後本文完成一400W雙向轉換電路與單相全橋式變頻器,並達到200W自行車動力發電系統之市電並聯,並以單晶片為核心實現系統之數位控制,使系統架構得以完整並具多樣性。
In this thesis mainly studies the bike driver system to improve electric bicycle performance. The transformed electric bicycles can be used not only as ordinary bicycles but also as fitness bicycles. Through the use of bipolar circuits, the electric bike is equipped with the functions of grid connecting and grid charging. To achieve system efficiency, the bi-directional power source is composed of full-bridge converter and push-pull converter. Moreover, the power generating function can be achieved by adopting fitness mode of the electric bike, and goal of grid-connected is further accomplished by transmission of electricity through full-bridge converter and push-pull converter. A dsPIC30F4011 is adopted to control the power generated by the fitness bicycle, and the generator torque is also controlled to simulate different levels of drag. Through this design, both fitness purpose and power recycle are then achieved. In addition, when the bicycle’s battery is flat, grid electric power can be used to recharge the bicycle through rectifier and push-pull converter. That is, additional charger is no longer needed, and the overall cost can be saved. The contribution of this study is to complete a 400W bi-directional converter and full-bridge inverter with grid-connected of 200W bicycle power generation system. Furthermore, PIC is adopted to perform digital control of the system, making the system easier to use.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究內容與成果 5
1.4 論文大綱 7
第二章 電力轉換器分析及設計 8
2.1 系統架構 8
2.2 BLDC驅動IC簡介 9
2.3 DC/DC轉換器分析與設計 10
2.3.1 推挽式轉換器電路特性及分析 11
2.3.2 全橋式轉換器電路特性及分析 15
2.3.3 推挽式與全橋式轉換器電路整合 20
2.3.4 整合元件參數設計 28
2.4 變頻器電路架構 31
2.4.1 單相半橋式變頻器 32
2.4.2 單相全橋式變頻器 34
2.5 正弦脈波寬度調變 35
2.5.1 雙極性脈波寬度調變 35
2.5.2 單極性脈波寬度調變 36
2.5.3 單極性低切換損失脈波寬度調變 39
2.5.4 緩震(Snubber)電路 42
2.6 變頻器濾波器設計 44
第三章 系統軟體規劃 46
3.1 DC/DC轉換器小訊號分析 47
3.2 控制器設計 53
3.3 DC/DC 轉換電路之控制器設計 55
3.4 微控制器介紹 67
3.5變頻器軟體規劃 68
3.6 定電流制動系統原理 75
3.7 系統相關硬體設計 76
第四章 實作結果與討論 80
4.1 健身電動自行車之整體架構 80
4.2 實體電路 81
4.3 雙級式電路供電測試 82
4.4 不同輸入電壓的負載變動 82
4.5 同輸入電壓的負載變動 85
4.6 同步與並聯測試 87
4.7 系統保護機制 90
第五章 結論與未來展望 92
5.1 結論 92
5.2 未來與展望 94
參考文獻 95
附錄A 98

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