跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.217.60) 您好!臺灣時間:2026/06/17 22:46
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:鍾秉學
研究生(外文):Bing-hsueh Chung
論文名稱:單相及三相市電併聯之功率轉換器研製
論文名稱(外文):Development of Single-Phase and Three-Phase Grid-Connected Power Converters
指導教授:黃仲欽
指導教授(外文):Jonq-chin Hwang
口試委員:黃仲欽
口試日期:2011-07-19
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:單相市電併聯三相市電併聯直流-交流功率轉換器孤島偵測數位鎖相迴路
外文關鍵詞:single-phase grid-connectionthree-phase grid-connectiondc-ac power converterislanding detectiondigital phase-locked loop
相關次數:
  • 被引用被引用:11
  • 點閱點閱:617
  • 評分評分:
  • 下載下載:84
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
本文旨在分析及製作適用於市電併聯之單相及三相直流-交流功率轉換器。在單相及三相直流-交流功率轉換器控制需市電角位置估測,採用數位鎖相迴路控制技術,並配合同步旋轉座標直-交軸電流閉迴路控制策略,以降低電感電流總諧波失真及提高功率因數使接近1.0。獨立運轉方面,單相獨立運轉採用交流電壓調節及前饋補償以提高電壓響應及減少穩態誤差;而在三相獨立運轉則採用電壓控制策略,控制輸出電壓來追隨命令電壓,以得具有三相平衡之電壓源輸出。在系統整合運轉方面,加入風力發電機平台並配合孤島偵測判斷市電斷掉後,讓系統由市電併聯模式轉切獨立運轉模式,使系統持續運轉提供交流負載所需功率,增加系統的可靠度。
  本文已建立單相及三相直流-交流功率轉換器之整體系統數學模式,並以Matlab / Simulink套裝應用軟體模擬,驗證系統控制器之可行性。實體製作方面採用高性能之數位信號處理器TMS320F28335為整體系統之控制核心,其電壓及電流閉迴路控制策略皆由軟體程式完成,以減少硬體電路,提升系統運轉可靠度。本文已完成1kW之整體系統測試,市電側的單相或三相交流電壓皆為110V,60Hz,市電併聯實測電流總諧波失真率低於5%,整體效率均在90%以上。
This thesis is concerned with the analysis and implementation of single-phase and three-phase dc-ac power converters for grid-connection. The utility angle is used to calculate the digital phase-locked loop in the single-phase and three-phase dc-ac power converters. The controllers, which use the d-q current control modes, are performed under stationary frame, thereby yielding current and power stably to utility. In the stand-alone system, the single-phase ac voltage regulator and voltage feed-forward compensation are introduced to improve response and reduce the steady-state error. Whereas three-phase stand-alone system uses the voltage control strategy to control the output voltage to follow the balanced command voltage. The overall system for performance evaluation includes wind generator and islanding detection. When utility power fails, the system switches to stand-alone mode and continues to supply power to ac load reliably.
In this thesis, the mathematical models of single-phase and three-phase dc-ac power converter systems are built and simulated by Matlab/Simulink. Then, a high-performance digital signal processor, TMS320F28335, is used to control the system with the voltage and current feedbacks. The control of overall system is conducted by software to reduce circuit component and improve system reliability. A prototype of 1kW power conversion system is developed. Under single-phase and three-phase grid-connected operations, the output voltage is 110V, 60Hz. Besides, the experimental data show that the current total harmonic distortion measured is less than 5% with efficiency above 90%.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌  謝 III
目  錄 IV
符號索引 VI
圖表索引 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2 文獻探討 2
1.3 本文規格及特色 4
1.4 本文大綱 4
第二章 單相直流-交流功率轉換器控制 7
2.1 前言 7
2.2 單相直流-交流功率轉換器之數學模式 8
2.3 一階低通及全通數位濾波器 9
2.4 單相市電側之電壓角位置數位鎖相迴路控制 12
2.5 單相市電併聯之控制策略 14
2.6 單相電壓模式控制策略 17
2.7 結語 18
第三章 三相直流-交流功率轉換器控制 19
3.1 前言 19
3.2 三相直流-交流功率轉換器之數學模式 19
3.3 三相市電側電壓角位置之數位鎖相迴路控制 21
3.4 三相市電併聯之控制策略 23
3.5 三相電壓模式控制策略 25
3.6 結語 26
第四章 孤島偵測 27
4.1 前言 27
4.2 孤島運轉偵測方法與偵測不感測地帶 28
4.3 孤島偵測規範與方法 28
4.3.1 孤島偵測程式流程規劃 29
4.4 結語 32
第五章 實體製作與實測 33
5.1 前言 33
5.2 數位信號處理器之介面電路 33
5.3 DSP介面電路規劃 34
5.4 軟體規劃 36
5.4.1 單相直流-交流功率轉換器主程式流程 36
5.4.2 單相市電電壓角位置之數位鎖相迴路程式流程 38
5.4.3 單相電壓模式之獨立運轉程式流程 42
5.4.4 三相直流-交流功率轉換器主程式流程 44
5.4.5 三相市電電壓角位置之數位鎖相迴路程式流程 46
5.4.6 三相電壓模式之獨立運轉程式流程 50
5.5 計算機的模擬 52
5.6 實測結果 53
5.7 結語 55
第六章 結論與建議 75
6.1 結論 75
6.2 建議 76
參考文獻 77
附錄 A 單相直流-交流功率轉換器模擬程式 81
附錄 B 三相直流-交流功率轉換器模擬程式 84
附錄 C 比例共振控制器設計 87
附錄 D IEEE1547的規範 88
作者簡介 89
[1]陳振源,「未來的綠色能源-燃料電池」,科學發展第391期刊,第62-65頁,民國九十四年。
[2]P. W. Lee, T. Z. Lee, B. T. Lin, “Power distribution system for future homes,” IEEE Power Electronics and Drive System, pp. 1140-1146, 1999.
[3]N. Hatziargyriou and A. Zervos, “Wind power development in europe,” IEEE Proceedings, vol. 12, pp. 1765-1782, 2001.
[4]Y. Jang and M. M. Jovanovic, “Dynamic modeling and control of wind turbines for grid-connected wind generation system,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 1-6, 2006.
[5]H. J. Beukes and J. H. R. Enslin, ”Analysis of a new compound converter as mppt, battery regulator and bus regulator for satellite power system,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 846-852, 1993.
[6]黃世中,“市電並聯電力轉換系統之數位控制器的研製”,國立雲林科技大學電機研究所碩士論文,民國九十年。
[7]王國丞,“並聯三相不斷電系統研製”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十五年。
[8]S. A Oliveira da Silva, R. Novochadlo and R. A. Modesto, “Single-phase PLL structure using modified p-q theory for utility connected systems,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 4706-4711, 2008.
[9]S. K. Chung, “Phase-locked loop for grid-connected three-phase power converter systems,” IEEE Proceedings Electronic Power Applications, vol. 147, pp. 213-219, 2000.
[10]S. A. O. da Silva, E. Tomizaki, R. Novochadlo and E. A. A. Coelho, “PLL structures for utility connected systems under distorted utility conditions,” IEEE Industrial Electronics Conference, pp. 2636-2641, 2006.
[11]M. Ciobotaru, R. Teodorescu and F. Blaabjerg, “New single-phase PLL structure based on second order generalized Integrator,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 1-6, 2006.
[12]M. Ciobotaru, R. Teodorescu and F. Blaabjerg, “A new single-phase PLL tructure based on second order generalized integrator,” IEEE Power Electronics Specialists Conference,pp. 1511-1516, 2006,.
[13]U. A. Miranda, M. Aredes and L. G. B. Rolim, “A dq synchronous reference frame current control for single-phase converters,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 1377-1381, 2005.
[14]B. Saritha and P. A. Jankiraman, “Observer based current control of single-phase inverter in dq rotating frame,” International Power Electronics Drives and Energy Systems, pp. 1-5, 2006.
[15]M. Geidl, Protection of power systems with distributed generation: state of the art, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 2005.
[16]G. Q. Zhang, T. Feng, H. Zhang, J. H. Wang, H. Xu, Y .S. Geng and S. q. Zheng, “The Implementation of DigitalProtection in Power System using FPGA, ” IEEE International Conference, pp. 474-477, 2001.
[17]O. Usta, M. A. Redfern, and J. I. Barrett, “Protection of dispersed storage and generation units against islanding,” IEEE proceedings of the Mediterranean Electrotechnical Conference, vol. 3, pp. 976-979, 1994.
[18]G. Hodgkingson, “System implications of embedded generation and its protection and control,” IEE Colloquium on System Implications of Embedded Generation and Its Protection and Control, 1998.
[19]S. I. Jang, and K. H. Kim, “Development of a logical rule-based islanding detection method for distributed resources,” IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, vol. 2, pp.800-806, 2002.
[20]M. A. Redfern, J. I. Barrett and O. Usta, “A new loss of grid protection based on power measurements,” IEEE International Conference on Developments in Power System Protection, pp. 91-94, 1997.
[21]M. Z. Gao, B. H. Li, M. Chen,W. Yao and Z. M. Qian, “Analysis and implementation of a PLL structure for single-phase grid-connected inverter system,” IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference, pp. 716 – 719, 2009.
[22]A. Nicastri and A. Nagliero, “Comparison and evaluation of the PLL techniques for the design of the grid-connected inverter systems,” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 3865–3870, 2010.
[23]張晋銘,“單相換流器市電併網控制系統”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十八年
[24]U. A. Miranda, M. Aredes and L. G. B. Rolim, “A dq synchronous reference frame current control for single-phase converters,” IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 1377-1381, 2005.
[25]B. Saritha and P. A. Jankiraman, “Observer based current control of single-phase inverter in dq rotating frame,” International Power Electronics Drives and Energy Systems, pp. 1-5, 2006.
[26]A. Hasanzadeh, O. C. Onar, H. Mokhtari and A. Khaligh, “A proportional- resonant controller-based wireless control strategy with a reduced number of sensors for parallel-operated UPSs,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, pp. 468-478, 2010.
[27]A. V. Timbus, R. Teodorescu, F. Blaabjerg and M. Liserre, “Independent synchronization and control of three phase grid converters,” International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives Automation and Motion, pp. 1246-1251, 2006.
[28]朱憶樵,“風力發電之三臂及六臂半控型交流-直流功率轉換器之研製”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十八年。
[29]王嘉紋,“具浮點運算數位信號處理器之三相交流-直流-交流功率轉換器研製”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十九年
[30]Ahmad Yafaoui, Bin Wu and Samir Kouro. “Improved active frequency drift anti-islanding method wit lower total harmonic distortion,” IEEE Industrial Electronics Society Conference, pp. 3216-3221, 2010.
電機研究所碩士論文,民國九十二年
[32]許家榮,“應用FPGA設計一具有防止配電系統孤島運轉之SOC保護電驛”,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十五年
[33]“IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems,” IEEE Standards Coordinating Committee 21, 2003.
[34]“TMS320F28335 Digital signal controllers data manual,” Texas Instruments .Inc, 2007.
[35]Andrew Soukup, “Enabling greener embedded control systems with floating-point DSCs,” Texas Instruments .Inc, Technical Paper, 2009.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 53.劉懿萱。(2006) 。淺析永續校園學校的發展與省思。菁莪季刊,68,31-37。
2. 53.劉懿萱。(2006) 。淺析永續校園學校的發展與省思。菁莪季刊,68,31-37。
3. 13.李崑山。(1995) 。 國小校園戶外教學規劃與設計。教師天地,75,50-56。
4. 8.汪靜明。(1990) 。 國內環境教育活動設計架構與特色之探討。環境教育季刊,5,58-66。
5. 8.汪靜明。(1990) 。 國內環境教育活動設計架構與特色之探討。環境教育季刊,5,58-66。
6. 4.王佩蓮。(2002) 。 環境教育課程的理論與實務。市師環教,49,10-32。
7. 4.王佩蓮。(2002) 。 環境教育課程的理論與實務。市師環教,49,10-32。
8. 52.錢翹英。(2006) 。 國小校園植物的教學策略。國民教育,46(3),77-79。
9. 52.錢翹英。(2006) 。 國小校園植物的教學策略。國民教育,46(3),77-79。
10. 48.楊冠政。(2000)。環境倫理--環境教育的終極目標。環境教育學刊,1,1-11。
11. 48.楊冠政。(2000)。環境倫理--環境教育的終極目標。環境教育學刊,1,1-11。
12. 44.熊召弟。(2001) 。 環境教育融入學校課程的理念與實務。國民教育,(1),7-12。
13. 44.熊召弟。(2001) 。 環境教育融入學校課程的理念與實務。國民教育,(1),7-12。
14. 41.湯志民。(2004) 。 台灣綠建築:各國評估工具與案例。教育研究月刊,128,96-113。
15. 41.湯志民。(2004) 。 台灣綠建築:各國評估工具與案例。教育研究月刊,128,96-113。