臺灣博碩士論文加值系統

本研究之目的在研製一方便驗證電動車功率控制及行車狀況模擬的發展平台，以馬達帶動發電機發電，並將發電所得之電力饋入市電方法來模擬實際行車狀態之可能的功率潮流。研究特色在於使用能量再生而非使用實體車輛進行測試。本研究使用Matlab real time control回授系統狀態，產生控制信號以驅動馬達、發電機及市電併聯三組變流器，可得到多樣性(負載模擬任何行車狀況)、彈性化(可以隨時更換實驗參數)、經濟化(透過模擬之結果可減少實車測試之數量)的路況模擬，與可在實驗室中進行測試之便利性。本論文亦設計三相市電併聯變流器，將發電機所發電力以高功因及三相平衡方式饋入市電。相信藉由此平台之建立，可以發展更多電動車相關之技術，加速電動車研究之速度及能量。為驗證所設計平台確實正確可行，最後實際研製一系統，並透過模擬與實驗結果比對用以驗證所提方法之可行性。

The purpose of this research is to develop an electrical vehicle (EV) development platform that can verify the power flow and actual driving state easily. The motor of the vehicle drives a generator instead of driving a real car. The generator power can be fed to the grid or the power can be drawn from the grid to emulate the energy flow of a real car. The Matlab real-time control is employed to feedback the system status and generate the control signals for driving the motor, generator and grid-connected inverter of the proposed system. The advantages of the proposed system include high diversity (any road condition can be emulated), high flexibility (any car parameter can be changed), much cost-effectiveness (the drive energy can be regenerated) and high convenience (the test can be done in the laboratory). This thesis also develops a grid-connected inverter, through which the generator can feed to the grid with low distorted and three-phase balanced manner. A prototype system is designed and implemented; the effectiveness of the proposed methods is confirmed with some simulation and experimental results.

中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
符號表 X
第 一 章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 4
第 二 章 電動車發展平台之原理與電路架構 5
2.1 EV架構與工作模式 6
2.2 車體之數學模型設計 7
2.3 EV發展平台控制方法與架構 9
第 三 章 市電並聯變流器之分析與設計 13
3.1 市電併聯變流器模型推導 13
3.2 直交軸轉換原理 15
3.3 市電併聯變流器控制器設計 17
3.4 市電併聯變流器電路模擬 21
第 四 章 馬達與發電機驅動變流器之分析與設計 23
4.1 永磁同步電動機之原理 23
4.2 永磁式同步電動機之直交軸動態模式 28
4.3 變流器控制設計 30
4.4 所提系統馬達、發電機驅動變流器之模擬驗證 32
第 五 章 整體系統之運作 38
5.1 整合系統之模擬驗證 38
5.2 工作模式下之模擬 39
第 六 章 電路實作及驗證 46
6.1 系統之實現 46
6.2 硬體電路 50
6.3 實驗結果 52
第 七 章 結論與未來展望 60
7.1 結論 60
7.2 未來展望 60
參考文獻 62

[1]N. Kunzli, R. Kaiser, S. Medina, et al., “Public-health impact of outdoor and traffic-related air pollution: a European assessment”,The Lancet, vol. 356, Issue 9232, Sept. 2000. ,pp. 795-801
[2]L. Int Panis, R. Torfs, “Health effects of traffic related air pollution”,European Ele-Drive Transportation Conference (EET-2007), Conf.Proc., 30th May - 1st Jun. 2007
[3]郭博堯，京都議定書的爭議與妥協，2001。.
[4]經濟部能源局，油價資訊管理與分析系統，原油供給與提煉表http://www.moeaboe.gov.tw/oil102/
[5]M. Rogol, S. Doi and Anthony Wilkinson, “Sun Screen Investment Opportunities in Solar Power,” Solar Power Sector Outlook, CLSA Asia-Pacific Markets, 2004.
[6]German Advisory Council on Global Change, 2003.
[7]經濟部，綠色能源產業旭升方案-行動計畫，2009年11月。
[8]“2010年能源產業技術白皮書”，經濟部能源局。
[9]經濟部能源局，油價資訊管理與分析系統，石油產品供給表http://www.moeaboe.gov.tw/oil102/
[10]行政院環境保護署溫室氣體排放統計
http://www.epa.gov.tw/ch/artshow.aspx?busin=12379&art=2009011715443552&path=12437
[11]B. Bates, “On the road with a Ford HEV,” IEEE Spectrum ,July1995. , pp. 22–25
[12]Chan-Chiao Lin, Huei Peng, J.W. Grizzle and Jun-Mo Kang, “Power Management Strategy for a Parallel Hybrid Electric Truck,” IEEE Transactions on Control Systems Society , Vol. 11, No. 6, Nov. 2003, pp. 839-849.
[13]S. Matsumoto. , “Advancement of Hybrid Vehicle Technology,” European Conference on Power Electronics and Applications, 2005, pp. 7-7
[14]G. Tamai, “The Leading Edge – Aerodynamic Design of Ultra-Streamlined Land Vehicles,” Robert Bentley Publishers, 1999. , pp.1-90
[15]Carl Banks’ Home Page.
http://www.aerojockey.com/papers/bl/node1.html
[16]顏瑞和、文黃瑋，“台大機械系太陽能車之外型分析研究＂，國立台灣大學機械工程學研究所碩士論文，2002。
[17]林家緯、鄭榮和，“低風阻車輛外型設計方法＂，國立台灣大學機械工程學研究所碩士論文，2002。
[18]李明杰，“小型市電並聯光伏變流器之研製＂，國立聯合大學電機工程研究所碩士論文，2005。
[19]鄭毓翔，“再生能源發電系統之研製＂，國立聯合大學電機工程研究所碩士論文，2009。
[20]林育志，“三相混合式發電系統之研製＂，國立聯合大學電機工程研究所碩士論文，2010。
[21]楊明誠，“三相混合式發電系統變流器之研製＂，國立聯合大學電機工程研究所碩士論文，2008。
[22]Z. Chen, M. Tomita, S. Doki and S. Okuma, “An extended electromotive force model for sensorless control of interior permanent-magnet synchronous motors,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 50, No, pp.288-295, 2003.
[23]T. Sebastian, G. Slemon and M. Rahman, “Modelling of permanent synchronous motors, ” IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 22, No.5, pp.1069-1071, 1986.
[24]PSIM User Manual pp.50-54.
[25]林法正與魏榮宗，電機控制，東華書局股份有限公司，2001.。
[26]劉昌煥，交流電機控制， 東華書局股份有限公司，1992.。