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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林冠明
研究生(外文):KUAN-MING LIN
論文名稱:高功因降壓型交流-直流功率轉換器用於永磁式無刷直流電動機驅動系統之研製
論文名稱(外文):Development of a High Power Factor Step -Down AC-to-DC Power Converter on Permanent-Magnet Brushless DC Motor Drives
指導教授:黃仲欽
指導教授(外文):HWANG, JONG-CHIN
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:降壓型交流-直流功率轉換器永磁式無刷直流電動機驅動系統數位信號處理器高功因
外文關鍵詞:step-down dc power converterbrushless dc motor drivesdigital signal processorHigh Power Factor
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本文採用三相降壓型之交流-直流功率轉換器作為無刷直流電動機驅動系統之直流電源供給,此降壓型交流-直流功率轉換器不僅可調整輸出直流鏈電壓,亦可改善電源側之功因及電流諧波含量。本文之降壓型交流-直流功率轉換器採用三相電流預測控制,以提高其電流響應性能;文中亦藉電源電壓同步角位置,配合降壓型交流-直流功率轉換器之模式,在相同性能下,使其功率電晶體之切換頻率減少,以降低其開關元件之切換損失。另外,無刷直流電動機之轉速控制,本文採用霍爾效應元件以偵測轉子磁極信號,使用六步激磁方法,作為其變頻之控制。交流-直流功率轉換器之直流鏈電壓將隨轉速命令而調整,以提高整體運轉效率。
本文之系統採用16位元數位信號處理器(TMS320F2407)作為控制核心,交流-直流功率轉換器及無刷直流電動機之控制法則,皆由軟體完成,以減少硬體電路。實測結果顯示本降壓型功率轉換器,在輸入電源為三相60Hz、220V線對線有效值電壓下,其直流鏈電壓為30~210V可調;且當負載功率為336.6W時,整體電動機驅動系統之效率為78.30%。

This thesis presents a three-phase step-down dc power converter for brushless dc motor drives. The converter developed can provide a regulated stable dc-link voltage, high power factor and low current distortion. The current prediction control is applied to track demanded currents for better performance. On the other hand, proper coordination of power source phase and converter operation mode is conducted to reduce switching loss for higher efficiency. Besides, speed control of brushless dc motor is achieved by using the magnetic pole position fed back through Hall effect sensors and the proposed six-step-flux energizing algorithm. Moreover, the dc-link voltage of the converter can be adjusted spontaneously in accordance with the speed command to increase the overall efficiency.
A 16-bit digital signal processor (DSP TMS320F2407) is used as the control kernel of the ac-to-dc power converter. All the control algorithms are implemented by software for cost reduction and reliability enhancement. With the power source of 60Hz, 220V line-to-line, experimental results show that the dc-link voltage is stable and adjustable from 30 to 210V. In addition, under the output power of 336.6W, the efficiency of whole system is 78.30%.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖表索引 VI
符號索引 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 系統架構 4
1.3 本文大綱 5
第二章 三相降壓型交流-直流功率轉換器之分析及控制 6
2.1 前言 6
2.2 三相降壓型交流-直流功率轉換器之分析 6
2.2.1 降壓型交流-直流功率轉換器之動作原理 7
2.2.2 三相座標系統下轉換器之數學模式 13
2.2.3 旋轉座標系統下轉換器之數學模式 15
2.3 脈波寬度調變信號 17
2.4 三相降壓型交流-直流功率轉換器之控制器控制 20
2.4.1 三相座標系統下之電流控制器 20
2.4.2 旋轉座標系統下之電流控制器 23
2.5 結語 27
第三章 永磁式無刷直流電動機之驅動系統控制 28
3.1 前言 28
3.2 永磁式無刷直流電動機及其控制 28
3.2.1 永磁式無刷直流電動機之分析 28
3.2.2 永磁式無刷直流電動機之六步激磁控制 31
3.3 無刷直流電動機之驅動系統 34
3.4 結語 36
第四章 實體製作及實測 37
4.1 前言 37
4.2 硬體電路 37
4.2.1 數位信號控制模組. 37
4.2.2 電壓及電流回授信號 38
4.2.3 市電側同步偵測電路 41
4.2.4 複合型可規劃邏輯陣列模組. 42
4.2.5 功率電晶體之驅動級電路 43
4.2.6 霍爾磁極偵測器之介面電路 44
4.3 控制軟體規劃 44
4.3.1 整體系統之控制程式. 44
4.3.2 三相降壓型交流-直流功率轉換器之控制程式 46
4.3.3 三相直流-交流功率轉換器之控制程式 49
4.4 實測 51
4.5 結語 64
第五章 結論與建議 65
5.1 結論 65
5.2 建議 66
參考文獻 67
附錄A 交流永磁式無刷直流電動機驅動系統之實驗參數及額定 72
作者簡介 73

參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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