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研究生:江志杰
研究生(外文):chiang chih-chieh
論文名稱:提升並聯換流器輸出效率之控制策略設計
論文名稱(外文):Control Strategy Designs for Output Efficiency Improvement of Parallel Inverters
指導教授:鄧人豪鄧人豪引用關係
指導教授(外文):Ten-Hao Teng
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:最大輸出效率粒子群演算法並聯換流器再生能源發電系統智慧電網
外文關鍵詞:Particle Swarm OptimizationParallel InvertersRenewable Energy Generation SystemSmart GridOptimal Output Efficiency
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隨著智慧電網的發展,未來將有更多的分散式發電系統(Distributed Generation System, DGS)與再生能源發電系統(Renewable Energy Generation System, REGS)並聯至電網。提升再生能源發電系統的輸出效率來提高再生能源發電系統的發電量,是一個重要的課題。分散式發電系統或再生能源發電系統之換流器(Inverters)常因個別容量大小的限制,必須以並聯的方式來提升併網容量。常見的換流器並聯控制方式為均流控制法,但傳統的均流控制法在輕載時並聯換流器的輸出效率不高。為了提升並聯換流器的輸出效率,本論文以單一換流器之輸出功率曲線為基礎,結合粒子群演算法(Particle Swarm Optimization, PSO),提出ㄧ並聯換流器之最大輸出效率控制策略。文中利用德州儀器(Texas Instruments)所開發之數位信號處理器TMS320F28335為控制核心,實現一額定輸出電壓220V,功率2kW之換流器,並以兩部換流器進行本論文所提出之控制策略實驗。實驗結果證實所提出之控制策略確實能有效提高輕載時的效率。本論文亦模擬10部額定輸出功率10kW之並聯換流器,用於額定輸出100kW之太陽能發電系統,於利用所提出之控制策略時,所能多提供的發電量。透過模擬結果,可看出本論文所提出並聯換流器之控制策略確實有利於提高再生能源發電系統之發電量。
With the development of smart grids, more and more Distributed Generation Systems (DGSs) and Renewable Energy Generation Systems (REGSs) will be interconnected to power grids in the foreseeing future. Improving the output efficiency of REGSs is one of the most important issues to increase the electrical energy of REGSs. Due to the limited capacity of a single inverter, parallel inverters are often used for the interconnection of DGSs and REGSs. The equal current sharing is the commonly-used control method for parallel inverters; however, the output efficiency based on the equal current sharing is low at light loads. Therefore, this thesis proposes control strategies to improve the output efficiency of parallel inverters. The proposed control strategies is designed based on the efficiency output curve of a single inverter and then a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to find the optimal output efficiency of parallel inverters. The Texas Instruments (TI) TMS320F28335 is used to implement a fully digital inverter with the rated output voltage and output power 220V and 2 kW, respectively. Two implemented inverters are used to validate the performance of the proposed control strategies for parallel inverters. Experimental results show that the proposed control strategies can improve the output efficiency of parallel inverters at light loads. The integration of the proposed control strategies into a Photovoltaic Generation System (PVGS) with 100kWp rated output power interconnected by 10 inverters with 10kW rated output is also simulated in this thesis. Simulation results demonstrate that the proposed control strategies can really increase the electrical energy of PVGS.
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表次 vi
圖次 vii
第一章緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機 3
1.3論文大綱 4
第二章 並聯架構介紹 6
2.1 簡介 6
2.2 電壓下降法 8
2.2.1 轉換器內部降壓法 10
2.2.2 外加電阻壓降法 11
2.2.3 可規劃壓降法 12
2.3 主動均流法 14
2.3.1 內迴路調整法 14
2.3.2 外迴路調整法 16
2.3.3 外接控制器調整法 17
2.3.4 平均電流法 18
2.3.5 直接主僕法 20
2.3.6 自動主僕法 21
2.4 其他並聯架構 23
2.5 各種方法之優缺點總整理 24
第三章 數位換流器設計 26
3.1 運用SPWM控制之換流器電路簡介 26
3.2 SVPWM之原理介紹 34
3.3 數位控制器設計 38
3.3.1 TMS320F28335晶片特色和操作流程 38
3.3.2 以TMS320F28335為數位控制器之換流器架構 42
3.3.3 程式規劃與流程說明 44
第四章 並聯換流器之最大輸出效率控制策略研究 46
4.1 並聯換流器輸出效率分析 46
4.2 並聯換流器最大輸出效率之控制策略 47
4.3 PSO簡介 49
4.4 應用PSO於並聯換流器之最大輸出效率調控 52
第五章 實驗與模擬結果分析 56
5.1 換流器測試 56
5.2 並聯換流器測試 62
5.3 應用並聯換流器最大輸出效率控制策略之再生能源發電系統分析 68
第六章 結論與未來展望 72
6.1 結論 72
6.2 未來展望 73
參考文獻 74
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