臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在針對可直接汲取波浪能與太陽熱能之獨立運作無槽式管狀線性發電機設計可控的直流鏈電壓輸出。過程中將透過整體的效能評估搭配適當的直流鏈電壓調整電路，以期能輸出穩定的直流電源，藉以供應負載需求。文中首先將電機之機械及電氣參數，應用磁路分析並配合電機運行模式，探討目前實驗室所改良設計的無槽式管狀線性發電機之操作性能；接著藉由電磁理論分析模型與實測結果驗證發電機輸出的交、直流特性；最後依據可控整流器等效模型之可調控性能，在電力電路上採用三相PWM整流器，並利用數位訊號處理器配合硬體週邊電路，實現可調控直流鏈電壓的目標。

The aim of this thesis is to design a controllable DC-link output voltage for isolated slotless tubular linear generators (STLG), which is capable of directly harnessing wave and solar thermal energies. For supplying stable DC-link voltage to load, a suitable voltage regulation circuit is designed based on the integrate system performance assessment. Electrical and mechanical parameters in this refined STLG design are involved to analyze the operational behaviors through magnetic equivalent circuit analysis at different operating modes. From the theoretical modeling and experimental results, both the AC-side and DC-side properties of generator outputs can then be thoroughly investigated. Finally, based on the performance of controllable rectifier model, a three-phase PWM rectifier has been established, and then the regulated DC-link voltage can be implemented using a DSP-based controller combined with required peripheral circuits.

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英文摘要 ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 viii

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景與動機 3
1-3 研究目標與重點 5

第二章 無槽式管狀線性發電機架構與數學模型建立 8
2-1 線性電機理論背景 8
2-2 發電機結構與電氣規格 11
2-3 數學模型建立 14
2-3-1 電機座標軸定義 14
2-3-2 永磁磁交鏈模型 15
2-3-3 定子側三相電感矩陣 21
2-3-4 電壓方程式 23
2-3-5 電磁力方程式 23
2-3-6 運動方程式 25
2-4 d-q-0軸模型 27
第三章 模擬分析與實測驗證 31
3-1 動子位置與速度分析 31
3-2 無載特性分析 37
3-3 有載特性分析 40
3-4 直流特性分析 43

第四章 可控直流鏈電壓設計與實現 47
4-1 可控整流器等效模型 47
4-2 可控整流器之d-q軸等效模型 48
4-3 直流鏈電壓之可調控性能評估 51
4-4 可控整流器之概述與實驗軟硬體架構 55
4-4-1 可控整流器架構及其控制方式 55
4-4-2 實驗硬體架構 57
4-4-3 實驗軟體規劃 60
4-4-4 PWM調變波落後相位角之定義 62
4-5 系統實測與分析 64

第五章 結論 72
5-1 討論與結論 72
5-2 未來研究方向與建議 73

參考文獻 75

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