臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在研製一以數位訊號處理器(DSP)為基礎之高性能交流/直流/交流轉換器，主要貢獻在於藉由數位化系統取代原有之類比控制器，並使其具備控制電路簡單、較不易受雜訊影響及大幅縮減系統之體積等特性。除此之外，由於本文所提出之數位化控制器可實現平均電流控制模式和正弦脈波寬度調變(SPWM)技術，故可使輸入整流器和輸出變頻器依然保有高輸入功率因數、低輸入電流諧波、穩定之交流輸出電壓及動態調節特性佳等優點。在整體架構上，本文是採用零電壓切換(ZVS)策略來得到柔性切換之功能，此方式可有效降低所有主功率開關元件之切換損失，並提升整體系統效率。最後，透過電腦模擬及實驗結果來驗證本論文之可行性。

A digital signal processor (DSP) -based high performance AC/DC/AC converter is studied and realized in this thesis, whose main contribution is the replacement of the former analog controller by digital system, which is trying to implement the simplicity, less interference noise and great reduction of system scale of the control circuit. Besides, the proposed digital controller can achieve the technique of average-current mode control and sinusoidal pulse width modulation (SPWM), which can retain the merit of high power factor and low input current harmonic, on the rectifier side, and the merit of stable AC output voltage and good dynamic regulation, on the inverter side, respectively. In this thesis, the function of soft-switching is derived through zero voltage switching (ZVS) strategy, namely, switching losses of main switch is lowered and higher efficiency is achieved. Finally, computer simulation and experimental results are presented in this thesis for verification.

摘 要
英文摘要
誌 謝
目 錄
圖 目 錄
表 目 錄
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機與目的
1.3 研究內容
1.4 本論文之主要貢獻
1.5 章節概述
第二章 功率因數修正器之特性與分析
2.1 簡介
2.2 諧波與功率因數之定義
2.2.1諧波之定義
2.2.2功率因數之定義
2.3 功率因數修正技術之簡介
2.3.1功率因數修正原理
2.3.2被動式功率因數修正技術
2.3.3主動式功率因數修正技術
2.4 硬式切換整流器
2.5 柔性切換整流器
2.5.1 諧振型整流器之簡介
2.5.2 輔助開關型整流器之簡介
2.6 新式柔性切換單相交流/直流/交流轉換器之優點
第三章 單相變頻器之特性與分析
3.1 簡介
3.2 單相變頻器之電路架構分析
3.2.1 單相半橋式變頻器
3.2.2 單相全橋式變頻器
3.3 單相變頻器之控制原理分析
3.3.1 雙極性電壓切換
3.3.2 單極性電壓切換
3.4 柔性切換單相變頻器
3.4.1 輔助諧振極點變頻器
3.4.2 輔助諧振換流極變頻器
3.5 新式柔性切換單相交流/直流/交流轉換器之優點
第四章 系統架構之動作原理與分析
4.1 柔性切換單相交流/直流/交流轉換器之電路架構
4.2 柔性切換單相交流/直流/交流轉換器之動作原理分析
4.3 主功率開關之零電壓切換條件分析
4.4 變壓器之匝數比例分析
第五章 數位控制系統之設計與實現
5.1 簡介
5.2 DS1104 R&D控制板之硬體規格
5.2.1 TMS320F240架構簡介
5.2.2 DS1104 R&D控制板之輸出入介面架構
5.3 DS1104 R&D控制板之軟體系統
5.4 數位控制系統之設計
5.4.1 Matlab/Simulink之環境參數設定
5.4.2 脈波寬度調變(PWM)產生器之設定
5.4.3 積分終結與比例積分(Proportional Integral, PI)控制器之設計
5.4.4 功率因數修正電路之控制設計
5.4.5 變頻器之控制設計
5.4.6 單相交流/直流/交流轉換器之控制設計
5.4.7 零電壓開關訊號之控制設計
第六章 模擬與實測結果
6.1 元件設計考量
6.1.1 系統參數規格
6.1.2 主電路之元件設計
6.1.3 輔助電路之元件設計
6.1.4 系統元件之規格
6.2 系統之模擬與實測
6.2.1 整流器側主功率開關控制訊號之模擬與實測
6.2.2 變頻器側主功率開關控制訊號之模擬與實測
6.2.3 輔助開關控制訊號與諧振電感電流之模擬與實測
6.2.4 主功率開關零電壓切換之模擬與實測
6.2.5 輸入電壓與電流之模擬與實測
6.2.6 輸出電壓與電流之模擬與實測
第七章 結論與未來展望
7.1 結論
7.2 未來展望
參考文獻
作者簡介

[1]張天錫，“電力電子學”，東華書局印行，民國85年2月。
[2]方國倫，“零電壓切換脈波寬度調變高功因倍壓整流器”，國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文，民國97年7月。
[3]吳哲維，“高性能單相交流變直流轉換器之研製”，國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文，民國97年7月。
[4]洪詠竣，“柔切式單相變頻器及三相模組化組接之研究”，國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文，民國97年7月。
[5]江炫樟編譯，“電力電子學”，全華科技圖書股份有限公司，民國93年6月。
[6]J.Oyama et al., “New control strategy for matrix converter,” in Proc.20th Annu. IEEE Power Electron. Spec. Conf., Jun.1989, Vol.1, pp.360-367.
[7]Chien-Ming Wang, “A novel soft-switching single-phase AC-DC-AC converter using new ZVS-PWM strategy,” IEEE Transactions on power electronics, Vol.22, No.5, September, 2007.
[8]曾凱宏，“全橋相移式反流器之功因修正設計與探討”，中原大學電機工程學系碩士學位論文，民國93年7月。
[9]鄭凱方，“主動式功因修正電路模型建立與設計”，國立中山大學電機工程學系碩士論文，民國94年7月。
[10]柯敬賢，“單相全橋式柔性切換整流器之研製”，國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文，民國97年7月。
[11]鄭振東譯，“新型柔性切換式電源技術入門”，全華圖書有限公司，民國92年9月。
[12]王聰，“軟開關功率變換器及其應用”，科學出版社，民國89年1月。
[13]林彥均，“高效能變頻器之研製”，國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文，民國96年6月。
[14]廖國安，“結合太陽能發電於不斷電系統並聯運轉之設計與研製”，國立雲林科技大學電機工程系碩士班碩士論文，民國90年6月。
[15]郭明珠，“類神經網路於切換式磁阻馬達轉矩漣波控制之應用”，國立中央大學電機工程學系碩士論文，民國89年6月。
[16]陳正中，“居家保全機器人之防災與運動控制系統之設計與研製”，國立成功大學電機工程學系碩士論文，民國92年6月。
[17]鍾沛剛，“以數位信號處理器為基礎之永磁式同步電動機控制系統實現”，國立成功大學工程科學系碩士班碩士論文，民國91年7月。
[18]張尚文，“隨機脈波寬調變技術在微步進馬達控制之研究”，國立成功大學電機工程學系碩士論文，民國91年6月。
[19]黃偉銘，“無閥式磁控微幫浦之設計、製作與分析”，國立成功大學機械工程學系碩士論文，民國95年9月。
[20]江坤信，“感應馬達之直接轉矩控制之低轉速驅動補償策略”，國立中央大學電機工程研究所碩士論文，民國91年6月。
[21]Hwi-Beon Shin, “New antiwindup PI controller for variable-speed motor drives,” IEEE Trans. Industrial Electronics, Vol.45, No.3, pp.445-450, June 1998.
[22]李俊明，“以知識庫為基礎之智慧型PID控制器”，國立雲林科技大學電機工程系碩士班碩士論文，民國90年6月。