本文設計一部可程式化之交直流電源供應器，此電源供應器除可產生一般之三相正弦波、直流、基本函數波外並可輸出使用者自定之任意波形。以Microchip 十六位元數位訊號處理器dsPIC30F4011和八位元微控制器PIC16F877A做為電源供應器之控制核心，兩晶片間以控制區域網路(Controller Area Network) 做為通訊介面，以RS232協定與個人電腦通訊。使用LabVIEW人機介面，輸入使用者自定之工作模式與波形資料。以波寬調變方式控制全橋電路之開關操作，經LC濾波器濾波後輸出，使用之開關頻率為16.2kHz。本文所設計之可變電壓可變頻率交直流電源供應器使用智慧型功率模組(IPM)，所能輸出之交流頻率範圍為6.5~110Hz。本文之電源供應器除了可獨立供應輸出，亦可與市電並聯使用，配合CAN作為模組化資料傳輸媒介，可達到分散式控制與監控之功能。

This thesis presents a DSP based programmible power supply, which can generate three phase sine wave, direct current, basic function waveforms, and other user-defined function waveforms. This machine uses an intelligent power module (IPM) as switching device and utilizes pulse width modulation (PWM) approach to control the switching operations of the IPM. The designed power supply adopts Microchip dsPIC30F4011 and PIC16F877A as control core, and uses Controller Area network (CAN) as communication interface. The user-defined waveform data are downloaded from personal computer with RS232 and LabVIEW. The output frequency range of the realized variable voltage variable frequency power supply is 6.5 to 110Hz. This programmible power supply not only can operate alone, but also can operate on Connected Grid. It can coordinate with the CAN communication to achieve distributed control and monitoring.

明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文口試委員審定書 ii
明志科技大學學位論文授權書 iii
誌謝 iv
中文摘要 v
英文摘要 vi
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法與目的 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 論文架構 4
第二章 系統架構 5
2.1系統架構 5
2.1.1微處理器與數位訊號處理器 7
2.1.2通訊介面 8
2.1.3 IPM整合式功率模組 9
第三章 電壓與電流控制 11
3.1全橋電路開關控制 11
3.2 PID控制法 14
3.2.1增量型PI控制 16
3.3直接電流控制法 18
第四章 電路設計 25
4.1 PWM驅動電路 25
4.2三相LC濾波電路 27
4.3感測電路 32
4.4市電零準位偵測電路與市電開關電路 34
4.5控制區域網路(CAN) 36
第五章 軟體程式設計 39
5.1 使用者介面設計與規劃 39
5.2 PIC 16F877A程式流程設計 41
5.2.1執行模式副程式流程設計 43
5.2.2 RS232接收副程式流程設計 44
5.2.3 CAN傳送與接收副程式流程設計 45
5.2.4 EEPROM記憶體之存取流程 48
5.2.5 PIC16F877A之記憶體使用與配置 49
5.3 dsPIC30F4011程式流程設計 51
5.3.1直流電輸出程式流程設計 53
5.3.2交流電輸出程式流程設計 54
5.3.3自定波形輸出程式流程設計 56
5.3.4市電並聯之程式流程設計 57
5.4 LabVIEW人機介面程式設計 59
第六章 實驗結果 62
6.1可變頻交流電壓輸出 64
6.2直流電壓輸出 67
6.3使用者自定波形輸出 70
6.4市電並聯模式輸出 72
6.5模組化並聯之CAN訊框驗證 76
第七章 結論與未來展望 79
7.1結論 79
7.2未來展望 80
參考文獻 81
附錄
A 數位控制器電路圖A 84
B 數位控制器電路圖B 85
C 數位控制器LAYOUT圖 86
D 功率模組電路圖 87
E 功率模組LAYOUT圖 87

[1]Liu Xiaodong, Shi Yanyan and Li Shubo, “A MCU-based arbitrary waveform generator for SLH power amplifier using DDS technique”, IEEE International Conference on Electronic Measurement and Instruments, pp.4-895-4-899, 2007.
[2]Xiaodong Liu, Shubo Li and Yanyan Shi, “An arbitrary waveform generator for switch-linear hybrid flexible waveform power amplifier”, IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, pp.2732-2736, 2007.
[3]LI Yue-qin and LI Jin-ping, “Arbitrary waveform generator based on LabVIEW”, IEEE International Conference on E-Learning, E-Business, Enterprise Information Systems, and E-Government, pp.103-106, 2009.
[4]M. Yearyt, R. Fink, D. Beckt, M. Burnstt and D. Guidrytt, “A spline function, DSP based mixed- signal arbitrary waveform generator”, IEEE Conference on Instrumentation and Measurement Technology Conference, pp.1211-1215, 2001.
[5]Ying-Wen Bai and Hsing-Eng Lin, “Design and implementation a control interface by touch panel for an embedded arbitrary waveform generator”, IEEE Conference on SICE Annual Conference, pp.2811-2816, 2008.
[6]Datasheet，Mitsubishi PM50RSK060 Intelligent Power Modules。上網日期：民國89年9月1日。網址：
http://www.symmetron.ru/suppliers/mitsubishi/pwm_data/00000114.pdf
[7]江炫樟編譯，電力電子學（第三版）。台北市：全華圖書，2003。
[8]洪國強，住宅用市電並聯型太陽能電力轉換器，國立臺灣大學電機工程學研究所博士學位論文，2002。
[8]K. P. Gokhale, A. Kawamura and R. G. Hoft, “Dead beat microprocessor control of PWM inverter for sinusoidal output waveform synthesis”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-23, no. 5, pp.901-910, 1987.
[9]A. Kawamura, T. Haneyoshi and R. G. Hoft, “Deadbeat controlled PWM inverter with parameter estimation using only voltage sensor”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 3, no. 2, pp.118-125, 1988.
[10]R. Wu, S. B. Dewan and G. R. Slemon, “A PWM ac-to-dc converter with fixed switching frequency”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 26, no. 5, pp.880-885, 1990.
[11]L. Malesani and P. Tomasin, “PWM current control techniques of voltage source converters”, IEEE International Conference on Industrial Electronics Control and Instrumentation, pp.670-675, 1993.
[12]D. C. Lee, S. K. Sul and M. H. Park, “Comparison of ac current regulators for IGBT inverter”, IEEE International Conference on IEEE Power Conversion Conference, pp. 206-212, 1993.
[13]T. G. Habetler, “A space vector-based rectifier regulator for ac/dc/ac converters”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 8, no. 1, pp. 30-136, 1993.
[14]He Junhua，智慧型功率模組光隔離介面電路在電源轉換中的應用。上網日期：民國98年6月5日。網址：http://www.eettaiwan.com/ART_8800574616_644847_TA_e77c369a_2.HTM
[15]Datasheet，TOSHIBA Photocoupler TLP250。上網日期：民國95年6月25日。網址：
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/32418/TOSHIBA/
TLP250.html
[16]P. A. Dahano, A. Purwadu and Qamaruzzaman, “An LC Filter Design Method for Signal-Phase PWM Inverters”, IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems, pp.571-576, 1995.
[17]Datasheet，LEM Current Transducer HX 03..50-P。上網日期：97年1月24日網址：
http://www.lem.com/docs/products/hx_e.pdf
[18]Datasheet，LEM Voltage Transducer LV 25-P。上網日期：97年7月29日。網址：
http://www.lem.com/docs/products/lv%2025-p.pdf
[19]謝明皇，結合CAN與LIN之分散式控制。明志科技大學機電工程研究所碩士學位論文，2009。
[20]Datasheet，Microchip PIC16F87XA Data Sheet。上網日期：民國96年3月28日。網址：
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf
[21]曾百由編著，dsPIC數位訊號控制器原理與實作(第二版)。台北市：宏友圖書，2007。
[22]G. F. Fraklin and J. D. Powell，Digital Control of Dynamic Systems， Addison-Wesley，1980。