臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在研製一市電併聯型具有最大功率追蹤與孤島偵測功能之小型風力發電系統。首先利用交流/直流轉換器將風力發電機輸出的三相交流電壓轉換為一穩定直流電壓，再以直流/直流轉換器來提升電壓，最後經由直流/交流轉換器把電能注入市電。風力發電機因受到外在因素等影響，而造成系統無法操作於最大功率點。因此本論文利用一最大功率追蹤技術，其只需調整直流/交流的輸出電流命令，並回授交流/直流轉換器的輸出直流電壓，即可達到最大功率追蹤之目的。當風力發電系統併入市電運轉時，除了直流/交流轉換設備需注意與市電同步運轉外，孤島偵測技術也極為重要。為了改善被動式孤島偵測與傳統滑動模式頻率變化法無法偵測的區域，本論文利用改良型滑動模式頻率變化法，做為孤島現象之主動式偵測方法。

This thesis aimed to develop a small wind generation system which can be connected with the Grid-Operation the maximum power points tracking and the islanding detection. First, the system used an AC-DC converter to transfer the wind generator’s three phase output voltage to a stable DC voltage. The DC-DC converter stepped up the AC-DC converter output voltage, and injected power to the Grid by the DC-AC converter. The wind generator’s maximum power points were drifted by external effects . This thesis proposed a technique of maximum power points tracking. It was adjusting the input current command from the DC-AC converter and feedback output voltage of the AC-DC converter to achieve maximum power points. When the wind generator is connected to the Grid operation, the DC-AC converter need to pay attention to synchronous operation to Grid, and the islanding detection is important. This thesis proposed an improved method to detect islanding phenomenon, and improved non-detection zone of passive methods and Slip Mode Frequency Shift method (SMS).

摘　要 i
Abstract ii
目次 iii
表目錄 v
圖目錄 v
第一章　緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法 3
1.3 論文架構 5
第二章　系統架構 6
2.1 簡介 6
2.2風力發電機 7
2.2.1風力發電原理 7
2.2.2永磁式同步風力發電機 11
2.3交流/直流轉換器 15
2.4電流源零電壓-零電流推挽式轉換器 18
2.5全橋式變流器 23
2.5.1 主電路架構 23
2.5.2 雙極性切換 25
2.5.3 單極性切換 26
第三章　控制電路設計 29
3.1 簡介 29
3.2交流/直流轉換器控制電路設計 30
3.3直流/直流轉換器控制電路設計 32
3.4直流/交流轉換器控制電路設計 34
3.4.1市電併聯控制策略 34
3.4.2電流控制迴路 36
3.4.3 TM320LF2407程式設計 39
第四章　最大功率追蹤技術 45
4.1 簡介 45
4.2擾動觀察法 46
4.3三點權位比較法 48
4.4比較斜率法 50
4.5本文最大功率追蹤方法 52
第五章　孤島現象之偵測與防範 64
5.1 簡介 64
5.2 孤島運轉技術相關規範 65
5.3 被動式孤島偵測技術 68
5.3.1 保護電驛檢測技術 69
5.3.2電壓向量跳躍技術 70
5.3.3電壓諧波檢測技術 70
5.4 主動式孤島偵測技術 71
5.4.1電壓脈波擾動法 71
5.4.2主動頻率漂移法 72
5.4.3滑動模式頻率改變技術 73
5.5 非線性滑動式頻率改變偵測技術 75
5.6被動式電壓變動偵測技術 76
第六章　模擬與實驗結果 79
6.1 簡介 79
6.2模擬與實驗結果 80
6.2.1交流/直流轉換器模擬與實驗波形 80
6.2.2直流/直流轉換器模擬與實驗波形 86
6.2.3直流/交流轉換器模擬與實驗波形 89
6.2.4最大功率追蹤實驗結果 91
6.2.5孤島現象偵測實驗結果 108
第七章　結論與未來研究方向 114
7.1 結論 114
7.2 未來研究方向 115
參考文獻 116

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