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研究生:洪敬恆
研究生(外文):Jing-Heng Hong
論文名稱:新型相移脈波寬度調變交流穩壓器之研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of a Novel Phase-Shift Pulse Width Modulation Automatic Voltage Regulator
指導教授:徐國鎧
指導教授(外文):Kuo-Kai Shyu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程研究所
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:相移脈波寬度調變交流穩壓器交流/交流轉換器數位訊號處理器
外文關鍵詞:pulse width modulationautomatic voltage regulatorAC chopperdigital signal processor
相關次數:
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中文摘要
本文提出了一種新型相移脈波寬度調變的切換控制方式,並實現應用在交流穩壓器的換流器上,以提升交流穩壓器的性能。有別於傳統的脈波寬度調變切換方式,本文所提出來的切換方式,是將傳統的切換訊號做相位移控制的改變,並使得每個開關的切換頻率相同,而換流器的輸出脈波寬度調變切換頻率為開關切換頻率的兩倍,這將可降低交流穩壓器的輸出總諧波失真,並縮小輸出濾波器的規格,進而降低成本。本文所提出來的新型交流穩壓器是由一個具有電壓極性可逆的交流/交流轉換器與一個串聯補償變壓器所組成的,並藉由所提出來的切換方式,只需簡單地控制開關切換的責任週期,就可以得到與輸入市電同極性或反極性的電壓,進而補償或抑制市電的變動。本系統也將使用一個定點式數位訊號處理器(TMS320F240)來實現控制法則,以提高本系統的可靠度與系統響應。本文最後也將提出模擬與實驗的結果,來證明所提出的理論與切換方式可以改善交流穩壓器的性能。
Abstract
In this paper, a novel pulse width modulation (PWM) switching strategy for single-phase inverter is proposed. It is applied to the automatic voltage regulator (AVR) to improve its performance. In contrast with conventional PWM switching strategy of the inverter, the proposed strategy uses phase-shifted control to the PWM switching signals. Though those switches have the same switching frequency, the output switching frequency in the inverter is doubled due to the phase-shifted control. It reduces the total harmonic distortions and the filter size for system output. The novel AVR is made up of an AC chopper with reversible voltage control and a compensation transformer in series with AC line. To obtain an inphase or reverse voltage with respect to AC line to compensate the variations, one only needs to control the duty ratio of switches by using the proposed phase-shifted PWM. The AVR uses a fully digital controller, which is implemented by a fixed-point digital signal processor(DSP) (TMS320F240). Therefore, the proposed AVR gives high efficiency and reliability. It is also shown via some experimental results that the presented novel AVR gives fast response for high quality control of the output voltage.
目 錄
頁數
中文摘要 I
英文摘要 II
目 錄 III
圖 目 錄 VI
表 目 錄 IX
第一章 緒論 01
1.1 研究背景 01
1.2 電壓異常之原因與種類 04
1.3 解決電壓異常方法 06
1.3.1 電池儲能式不斷電系統(UPS) 07
1.3.2 傳統交流穩壓器(AVR) 08
1.3.3 本文之交流穩壓器 13
1.4 論文內容大綱 15
第二章 新型交流穩壓器系統架構 16
2.1 系統簡介 16
2.2 系統方塊分析 17
2.2.1 低頻串聯補償變壓器 17
2.2.2 交流/交流轉換器 19
2.2.3 輸出濾波器 20
2.2.4 數位訊號處理器 21
2.3 新型相移式全橋交流電壓轉換器 22
2.3.1 極性可逆全橋相移電壓轉換器 22
2.3.2 轉換器特性 26
2.4 系統架構實現 28
第三章 系統模型與控制器設計 32
3.1 前言 32
3.2 系統規格與模型建立 32
3.2.1 額定電阻性負載 32
3.2.2 濾波器規格設計 33
3.2.3 變壓器規格選擇 34
3.2.4 電壓補償等效電路推導 34
3.3 控制器設計與模擬 37
3.3.1 開迴路特性模擬與分析 37
3.3.2 積分比例控制器設計 39
3.3.3 閉迴路系統模擬與分析 43
第四章 實驗結果
4.1 實驗硬體架構 48
4.1.1 數位控制模擬板 49
4.1.2 驅動級電路 50
4.1.3 功率級電路 53
4.1.4 交流電壓峰值偵測器 56
4.1.5 零交越點偵測器 61
4.2 輸入電源異常實驗 62
4.2.1 市電長期異常實驗結果 62
4.2.2 市電短期異常實驗結果 64
4.3 負載實驗 66
4.3.1 100W電阻性負載 66
4.3.2 500W電阻性負載 68
4.4 輸出諧波實驗 70
第五章 結論與未來研究方向
5.1 結論 73
5.2 未來研究方向 74
參考文獻 75
附 錄 78
作者簡介 79
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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