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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳佩寰
研究生(外文):Pei Huan Wu
論文名稱:移相脈衝寬度調變式多階靜態同步補償器之數學模型推導與應用
論文名稱(外文):Modeling and Application of Multi-level STATCOM with Phase-Shift SPWM Modulation
指導教授:張偉能
指導教授(外文):W. N. Chang
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電機工程學系
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:2015
畢業學年度:103
論文頁數:115
中文關鍵詞:d-q軸移相式脈波寬度調變靜態同步補償器小信號分析
外文關鍵詞:d-q axisPhase-Shift SPWMSTATCOMsmall signal analysis
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目 錄
指導教授推薦書
口試委員會審定書
中文摘要 iii
英文摘要 iv
符號表 v
目錄 vii
圖目錄 ix
表目錄 xi
第一章 緒論
1.1 研究背景與動機 1
1.2 章節概要 3
第二章 靜態同步補償器工作原理與設計
2.1 介紹 4
2.2 STATCOM的運作原理 6
2.3 單相多階靜態同步補償器之電路架構 8
2.3.1 多階串疊式FHB操作原理 9
2.3.2 STATCOM控制架構與補償策略 10
2.4 小結 11
第三章 基於 軸之單相STATCOM數學模型推導
3.1 介紹 12
3.2 座標軸轉換 13
3.2.1 三相響應與 軸響應之轉換 13
3.2.2 三相響應與 軸響應之轉換 14
3.2.3 軸與 軸關係 15
3.2.4 平衡三相響應轉為 軸響應 16
3.2.5 虛擬 軸響應 17
3.3 單相STATCOM各式數學模型 19
3.3.1 單相交流模型 19
3.3.2 STATCOM靜止座標軸的數學模型推導 23
3.4 STATCOM的各式 軸模型 34
3.4.1 STATCOM的各式 軸模型數學推導 34
3.4.2 STATCOM的各式 軸模型模擬驗證 42
3.5 小結 54
第四章 線性化與PI控制器參數設計
4.1 介紹 55
4.2 STATCOM簡化 模型II線性化 56
4.2.1 平衡點設定 61
4.2.2閉迴路線性STATCOM模型模擬 62
4.3 含PI控制器參數之簡化 模型II線性化 67
4.3.1 線性系統模型模擬 71
4.3.2 線性系統模型之狀態矩陣( )特徵值 78
4.4 線性系統模型步階響應與波德圖 80
4.4.1 線性系統模型步階響應 80
4.4.2 線性系統模型波德圖 83
4.5 單相STATCOM電路模型模擬驗證 85
4.6 小結 88
第五章 總結
5.1 總結 89
5.2 建議 90
參考文獻 91
附錄A 線性系統模型特徵值程式碼 93
附錄B 線性系統模型步階響應程式碼 94
附錄C 線性系統模型波德圖程式碼 96
作者簡介 97

圖 目 錄
圖1.2.1 推導流程及各模擬結果比較關係 3
圖2.1.1 STATCOM裝置示意 4
圖2.1.2 STATCOM操作特性曲線 5
圖2.2.1 STATCOM與系統配置 6
圖2.3.1 STATCOM單臂主電路架構 8
圖2.3.2 FHB四種操作模式 9
圖2.3.3 PWM切換技術與STATCOM單臂內電壓 10
圖2.3.4 單臂STATCOM控制架構 10
圖3.2.1 軸與 軸的幾何關係 15
圖3.3.1 十一階STATCOM主電路架構 19
圖3.3.2 十一階STATCOM電路模型模擬結果 21
圖3.3.3 三階STATCOM與單相系統配置 21
圖3.3.4 多階STATCOM的等效簡化三階單相交流模型功能方塊與控制器 27
圖3.3.5 簡化單相交流模型響應 29
圖3.3.6 簡化單相交流模型響應 30
圖3.3.7 簡化單相交流模型響應 32
圖3.3.8 簡化單相交流模型響應 33
圖3.4.1 完整 軸模型功能方塊圖 40
圖3.4.2 簡化 模型I功能方塊圖 41
圖3.4.3 簡化 模型II功能方塊圖 41
圖3.4.4 完整 軸模型響應 43
圖3.4.5 完整 軸模型響應 45
圖3.4.6 簡化 軸模型I響應 47
圖3.4.7 簡化 軸模型I響應 49
圖3.4.8 簡化 軸模型II響應 51
圖3.4.9 簡化 軸模型II響應 53
圖4.2.1 開迴路線性STATCOM模型方塊圖 60
圖4.2.2 閉迴路控制線性STATCOM模型方塊圖 60
圖4.2.3 案例一模擬結果 63
圖4.2.4 案例二模擬結果 64
圖4.2.5 案例三模擬結果 65
圖4.2.6 案例四模擬結果 66
圖4.3.1 STATCOM系統與控制器訊的號關係 67
圖4.3.2 線性系統模型方塊圖 70
圖4.3.3 案例五模擬結果 72
圖4.3.4 案例六模擬結果 74
圖4.3.5 案例七模擬結果 75
圖4.3.6案例八模擬結果 76
圖4.3.7 不同平衡點線性系統模型特徵值軌跡 78
圖4.3.8 不同平衡點線性系統模型特徵值軌跡 79
圖4.4.1 步階響應測試 81
圖4.4.2 步階響應測試 83
圖4.4.3 波德圖 84
圖4.4.4 波德圖 84
圖4.5.1 電路模型模擬結果 86
圖4.5.2 電路模型模擬結果 87

表 目 錄
表3.3.1. 簡化單相交流模型參數設定 28
表4.2.1 閉迴路線性STATCOM模型參數設定 62
表4.2.2 閉迴路線性STATCOM模型各案例之PI控制器參數與 設定 62
表4.3.1 線性系統模型參數設定 71
表4.3.2 各案例之PI控制器參數 71
表4.3.3. STATCOM不同平衡點的特徵值計算結果 78
表4.3.4. STATCOM不同平衡點的特徵值計算結果 79
表4.5.1 電路模型系統參數設定 85
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[14] Y. Liang and C. O. Nwankpa, “A new type of STATCOM based on cascading voltage-source inverters with phase-shifted unipolar SPWM,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 35, pp. 1118-1123, 1999.
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[16] H. Fujita, S. Tominaga, and H. Akagi, “Analysis and design of a DC voltage-controlled static var compensator using quad-series voltage-source inverters,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 32, pp. 970-978, 1996.
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