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研究生:陳信炫
研究生(外文):Hsin-hsuan Chen
論文名稱:小型風力發電用之交流-直流-交流功率轉換器之研製
論文名稱(外文):Development of AC-DC-AC Power Converter for Small Wind Power Systems
指導教授:黃仲欽
指導教授(外文):Jonq-chin Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器永磁式同步發電機
外文關鍵詞:three-phase independent connections of totem-polpermanent-magnet synchronous generator
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本文旨在研製小型風力發電系統之功率轉換器。本系統可將三相永磁式同步發電機經由交流-直流-交流功率轉換器將風力發電所產生之變動電壓及頻率轉換為固定電壓及頻率之單相電源。採用三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器作為發電機側之功率轉換器用以維持直流鏈電壓穩定及執行最大功率追蹤控制。市電側採用單相直流-交流功率轉換器,將發電機之功率轉換為電能,提供與市電併網。
本系統使用套裝軟體Matlab-Simulink/Simpower作整體的模擬,包括交流-直流功率轉換器、單相直流-交流功率轉換器及其控制策略,以作為整體系統實作之依據。本系統採用德州儀器公司之數位信號處理器(TMS320F2808)為控制核心,系統控制策略皆由軟體程式完成,減少硬體電路成本。本文已完成三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器與單相直流-交流功率轉換器市電併網的實體製作,容量780W,發電機側電流總諧波失真率為14.11 %,市電側電流總諧波失真率為10.97 %,其整體效率為86.6%。
This thesis presents the analysis and design of power converters for small wind generators. The system consists of three-phase permanent-magnet synchronous generator, rectifier and inverter, which can transfer the generator power from varying-frequency and varying-voltage to single-phase for grid connection. The ac-dc power converter uses three-phase independent connections of totem-pole converter to keep dc-link voltage constant and exercise maximum power-point tracking. The single-phase inverter can provide the generator power to grid.
The proposed system uses Matlab-Simulink/Simpower to simulate rectifier and inverter. The simulated results obtained serve as the basis for system implementation and performance evaluation. The high-performance and low-cost digital signal processor TMS320F2808 is used to control the power converter. An experimental system is built. The power converter supplies 780W with the current total harmonic distortion of generator of about 14.11%, while the current total harmonic distortion of single-phase output under grid connection is about 10.97%. The corresponding overall efficiency of 86.6 % is obtained using three-phase independent connections of totem-pole power converter.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌  謝 III
目  錄 IV
符號索引 VI
圖表索引 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2 文獻探討 1
1.3 系統架構及本文特色 3
1.4 本文大綱 5
第二章 三相永磁式同步發電機及風力發電最大功率追蹤控制 6
2.1 前言 6
2.2 三相永磁式同步發電機及其數學模式 6
2.2.1三相永磁式同步發電機之數學模式 6
2.2.2三相永磁式同步發電機端電壓之角位置估測器 7
2.3 風力發電最大功率追蹤控制控制 10
2.4 結語 12
第三章 三相各相獨立型交流-直流功率轉換器 13
3.1 前言 13
3.2 三相三開關昇壓型交流-直流功率轉換器之分析及控制 19
3.2.1三相三開關昇壓型交流-直流功率轉換器之模擬與實測結果 24
3.3 三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器之分析及控制 29
3.3.1三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器之模擬與實測結果 36
3.4 結語 41
第四章 單相直流-交流功率轉換器與系統整合 42
4.1 前言 42
4.2單相直流-交流功率轉換器分析及控制 42
4.3電流控制模式與市電併網控制 44
4.3.1單相直流-交流功率轉換器之模擬與實測結果 45
4.4 系統整合 46
4.5 結語 46
第五章 實體製作與實測 50
5.1 前言 50
5.2 硬體電路製作 50
5.2.1數位信號控制器介面規劃 50
5.2.2電壓回授電路 53
5.2.3電流回授電路 55
5.3 控制軟體規劃 56
5.3.1系統主程式之規劃 56
5.3.2三相各相獨立圖騰型交流-直流功率轉換器程式規劃 58
5.3.3單相直流-交流功率轉換器程式規劃 60
5.4 系統模擬 61
5.5 系統實測 62
5.6 結語 74
第六章 結論與建議 75
6.1 結論 75
6.2 建議 76
參考文獻 77
附錄A 三相永磁式同步發電機之規格及參數 83
附錄B 30槽32極內轉型發電機之規格及參數 84
附錄C 三相各相獨立型交流-直流功率轉換器模擬程式 85
附錄D 整體系統模擬程式及參數 94
附錄E 系統規格與電路參數 98
作者簡介 100
[1]C. E. A. Silva, D. S. Oliveira Jr., L. H. S. C. Barreto and R. P. T. Bascope, “A Novel Three-phase Rectifier with High Power Factor for Wind Energy Conversion Systems,” Power Electronics Conference, Brazilian, pp. 985-992, 2009.
[2]R. Ramakumar, H. J. Allison and W. L. Hughes, “Analysis of the Parallel-Bridge Rectifier System,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-9, no.4, pp. 425-436, 1973.
[3]M. R. Sahid, A. H. M. Yatim, “Brief Study on the Efficiency of Several Single-phase PFC Topologies,” Power and Energy Conference, IEEE 2nd International, pp. 341-344, 2008.
[4]L. Huber, Y. Jang, M. M. Jovanovic, “Performance Evaluation of Bridgeless PFC Boost Rectifiers,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 23, Issue 3, pp. 1381-1390, 2008.
[5]B. M. Nagai, K. Ameku and J. N. Roy, “Performance of a 3 kW Wind Turbine Generator with Variable Pitch Control System,” Applied Energy, vol. 86, no. 9, pp. 1774-1782, 2009.
[6]G. Müller, M. F. Jentsch and E. Stoddart, “Vertical Axis Resistance Type Wind Turbines for Use in Buildings,” Renewable Energy, vol. 34, no. 5, pp. 1407-1412, 2009.
[7]A. P. Tennakoon, A. Atputharajah, S. G. Abeyratne and J. B. Ekanayake, “Doubly-Fed Induction Generators for Wind Power Generation,” International Conference on Industrial and Information Systems, pp. 135-140, 2007.
[8]A. Binder and T. Schneider, “Permanent Magnet Synchronous Generators for Regenerative Energy Conversion - a Survey,” European Conference on Power Electronics and Applications, p. 10, 2005.
[9]T. M. H. Nicky, K. Tan and S. Islam, “Mitigation of Harmonics in Wind Turbine Driven Variable Speed Permanent Magnet Synchronous Enerators,” The 7th International Power Engineering Conference, pp. 1159-1164, 2005.
[10]J. Azzouzi, G. Barakat and B. Dakyo, “Analytical Modeling of an Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator for Wind Energy Application,” IEEE International Conference on Electric Machines and Drives, pp. 1255-1260, 2005.
[11]Z. Kai, H. M. Kojabadi, P. Z. Wang and C. Liuchen, “Modeling of a converter-connected Six-phase Permanent Magnet Synchronous Generator,” International Conference on Power Electronics and Drives Systems, pp. 1096-1100, 2005.
[12]M. Popesci, M. V. Cistelecan, L. Melcescu and M. Covrig, “Low Speed Directly Driven Permanent Magnet Synchronous Generators for Wind Energy Applications,” International Conference on Clean Electrical Power, pp. 784-788, 2007.
[13]P. Lampola, Directly Driven Low Speed PM Generators for Wind Power Applications, PhD Thesis, Acta Politechnica Scandinavica, Electrical engineering series, no. 101, Espoo, 2000.
[14]H. Li and Z. Chen, “Design Optimization and Site Matching of Direct-drive Permanent Magnet Wind Power Generator Systems,” Renewable Energy, vol. 34, no. 4, pp. 1175-1184, 2009.
[15]F. Wang, J. Bai, Q. Hou and J. Pan, “Design Features of Low speed Permanent Magnet Generator Direct Driven by Wind Turbine,” Proceedings of the Eighth International Conference on Electrical Machines and Systems, vol. 2, pp. 1017-1020, 2005.
[16]R. J. Wang, M. J. Kamper, K. Van der Westhuizen and J. F. Gieras, “Optimal Design of a Coreless Stator Axial Flux Permanent Magnet Generator,” IEEE Transaction on magnetics, vol. 41, pp. 55-64, 2005.
[17]M. Ooshima, S. Kitazawa, T. Fukao and D. G. Dorrell, “Design and Analyses of a Coreless-stator-type Bearingless Motor/Generator for Clean Energy Generation and Storage Systems,” IEEE Transaction on magnetics, vol. 42, pp. 3461-3463, 2006.
[18]X. Y. Wang and J. J. Du, “Performance Analysis of a Wedgy Airgap Disk Coreless Permanent Magnet Synchronous Motor,” Mechatronics and Automation, pp. 1811-1816, 2006.
[19]T. F. Chan and L. L. Lai, “An Axial-flux Permanent-Magnet Synchronous Generator for a Direct-Coupled Wind-Turbine System,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 22, pp. 86-94, 2007.
[20]蕭鈞毓,“六相及雙三相繞組永磁式同步電機之分析及設計”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十七年。
[21]K. Ohyama, S. Arinaga, Y. Yamashita, “Modeling and Simulation of Variable Speed Wind Generator System Using Boost Converter of Permanent Magnet Synchronous Generator,” Power Electronics and Applications European Conference, pp. 1-9,2007.
[22]T. Archer, K. Tan and S. Sugiarto, “VS-CCI and VS-CCI/APF configuration for PMSG wind energy conversion system,” Universities Power Engineering Conference, pp. 1-6, 2007.
[23]H. Van Der Broeck, H. C. Skudelny and G.V. Stanke, “Analysis and Realization of A Pulse Width Modulator Base on Voltage Space Vectors,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 24, no. 1, pp. 142-149, 1998.
[24]何昆哲,“以數位訊號處理器為基礎之小型風力發電系統研製”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十六年。
[25]B. N. Singh, P. Jain, and G. Joos, “Three-phase AC-DC Regulated Power Supplies : a Comparative Evaluation of Different Topologies,” in Proc. IEEE APEC Conf., Vol. 1, pp. 523-518, 2000.
[26]E. Koutroulis and K. Kalaitzakis, “Design of a Maximum Power Tracking System for Wind-energy-conversion Applications,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, no. 2, pp. 486-494, 2006.
[27]N. P. W. Strachan and D. Jovcic, “Dynamic Modelling, Simulation and Analysis of an Offshore Variable-speed Directly-driven Permanent-magnet Wind Energy Conversion and Storage System (WECSS),” Europe of OCEANS, pp. 1-6, 2007.
[28]高永昌,“全橋半控型功率轉換器於風力發電系統之應用”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十八年。
[29]A. B. Raju, K. Chatterjee and B. G. Fernandes, “A Simple Maximum Power Point Tracker for Grid Connceted Variable Speed Wind Energy Conversion System with Reduced Switch Count Power Converter,” IEEE-PESC Conference Record, vol. 2, no. 1, pp. 748-753, 2003.
[30]R. Datta, V. T. Ranganathan, “A Method of Tracking The Peak Power Points for a Variable Speed Wind Energy Conversion System,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 18, issue. 1, pp. 163-168, 2003.
[31]于俊傑,“風力發電最大功率追蹤技術之研究”,中原大學電機工程研究所碩士論文,民國九十二年。
[32]朱億樵,“風力發電用之三臂及六臂半控型交流-直流功率轉換器之研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十八年。
[33]蘇長成,“風力發電系統之功率轉換器研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十七年。
[34]潘宣宏,“小型風力發電機之混合型交-直流轉換器之研製”,國立成功大學電機工程研究所碩士論文,民國九十五年
[35]Z. Bing, M. Chen, S. K. T. Miller, Y. Nishida, J. Sun, “Recent Developments in Single-Phase Power Factor Correction,” IEEE Power Conversion Conference, pp. 1520-1526, 2007.
[36]C. Petrea, M. Lucanu, “Bridgeless Power Factor Correction Converter Working at High Load Variations,” Proceedings of the 2007 International Symposium on Signals, Circuits and Systems, vol. 2, pp. 1-4, 2007.
[37]T. Qi, L. Xing, J. Sun, “Dual-Boost Single-Phase PFC Input Current Control Based on Output Current Sensing,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, Issue 11, pp. 2523-2530, 2009.
[38]A. Karaarslan, I. Iskender, “Pure Sinusoidal Input Voltage Based Bridgeless PFC Converter Using TMS320F2812 Digital Dignal Processor,” Proceedings of the 2009 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, pp. I-234 - I-238, 2009.
[39].E.A. Silva, R.T. Bascope, D.S. Oliveira, D, “Three-phase Power Factor Correction Rectifier Applied to Wind Energy Conversion Systems,” Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 768-773, 2008.
[40]R. Srinivasan, R.Oruganti, “Analysis and Design of Power Factor Correction Using Half Bridge Boost Topology,” Applied Power Electronics Conference and Exposition, vol. 1, pp. 489-499, 1997.
[41]B. Su, Z. Lu, “An Interleaved Totem-Pole Boost Bridgeless Rectifier with Reduced Reverse-Recovery Problems for Power Factor Correction,” IEEE Transactions on Power Electronics, Issue 99, pp. 1-1, 2010.
[42]W. Y. Choi, J. M. Kwon, B. H. Kwon, “Bridgeless Dual-boost Rectifier with Reduced Diode Reverse-recovery Problems for Power-Factor Correction,” Power Electronics, IET, vol. 1, Issue 2, pp. 194-202, 2008.
[43]林君達,“低噪音風能轉換系統用永磁式同步發電機之設計及控制”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十八年。
[44]A. Abouloifa, F. Giri, I. Lachkar, F.Z. Chaoui, “Nonlinear Control Design and Averaging Analysis of Full-bridge Boost Rectifier,” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 93-98, 2008.
[45]Y. K. Lo, S. Y. Ou and H. J. Chiu, “On Evaluating the Current Distortion of the Single-Phase Switch-Mode Rectifiers with Current Slope Maps,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 49, pp. 1128-1137, 2002.
[46]J. W. Choi and S. K. Sul,“Fast current control controller in three-phase ac/dc boost converter using d-q axis crosscouping,”IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 13, no. 1,pp. 562-570, 1985.
[47]T. M. Rowan and R. J. Kerkman,“Design and experimental results of a brushless AC servo drive,”IEEE Transactions on Industry Application, vol IA-22, no. 4, 1986.
[48]劉宗憲,“非隔離併網型太陽能功率轉換器共模電流之抑制”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十八年。
[49]黃崇哲,“小型風力發電系統之功率轉換器研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十九年。
[50]呂紹豪,“永磁式同步發電機之風力發電系統之研製”, 國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十二年。
[51]康宗仁,“永磁式同步發電機之風力發電功率控制系統之研製” , 國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十四年。
[52]黃昌圳,“小容量風力發電機的研製”,私立逢甲大學電機工程研究所碩士論文,民國九十一年。
[53]李季憲,“以數位信號處理器為基礎之切換式整流器研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十六年。
[54]許坤興,“以數位信號處理器為基礎之太陽能與燃料電池複合發電系統之研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十七年。
[55]潘郁昕,“風力發電系統之功率轉換器研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十七年。
[56]林功偉,“以數位信號處理器為基礎之電池儲能系統研製”,國立台 灣科技大學電機工程研究所碩士論文,民國九十八年。
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1. 李惠宗(2004),〈對立法權制衡機制之探討 〉。臺北:《月旦法學雜誌》第109期,頁89-99。
2. 江岷欽(1995a),〈行政官僚貪污防治之比較研究(上)〉。臺北:《人事月刊》第20卷第2期,頁4-11。
3. 吳玲君(2007),〈東協國家與東亞經濟合作:從「東協加三」到「東亞高峰會」〉。臺北:《問題與研究》第46卷第2期,頁117-139。
4. 吳祖田(1998)〈「東南亞國家協會」組織之發展與回顧〉。臺北:《問題與研究》第37卷第8期,頁35-86。
5. 吳東野(1996),〈半總統制之探討〉。臺北:《美歐月刊》第11卷第1期,頁72-85。
6. 李仁淼(2004),〈以制定台灣新憲法為前提,思考我國中央政府組織中「行政權」定位問題〉。臺北:《月旦法學雜誌》第108期,頁20-36。
7. 徐千婷(2006), 「匯率與總體經濟變數之關係: 台灣實證分析」, 《中央銀行季刊》, 28:4,
8. 吳玉山(2002),〈半總統制下的內閣組成與政治穩定比較俄羅斯,波蘭與中華民國〉。臺北:《俄羅斯學報》第2期,頁229-265。
9. 王泓仁(2005), 「台幣匯率對我國經濟金融活動之影響, 《中央銀行季刊》, 27:1, 頁14-
10. 余致力、胡龍騰(2008),〈拒絕貪污腐蝕台灣的民主成果〉。台北:《臺灣民主季刊》第5卷第3期,頁165-176。
11. 余致力(2006),〈倡廉反貪與民主治理〉。台北:《臺灣民主季刊》第3卷第3期,頁165-176。
12. 江岷欽(1995b),〈行政官僚貪污防治之比較研究(下)〉。臺北:《人事月刊》第20卷第3期,頁44-55。
13. 李晶晶,〈由東協高峰會看東亞經濟整合之趨勢〉。臺北:《東亞經貿投資研究季刊》2007年第38期,頁1-11。
14. 李毓峰、劉書彬(2007),〈歐洲憲法條約建構下的歐盟政體〉。臺北:《人文及社會科學集刊》第19卷第1期,頁129-167。
15. 李顯峰(1996),〈各級政府稅收的調整與稅制改革 〉。臺北: 《政策月刊》第16期,頁8-9。