臺灣博碩士論文加值系統

本文提出高性能永磁式同步電動機驅動器之電路設計，包括驅動器電路、電路保護機制、元件選用及電路布置。文中採用返馳式轉換器做為內部電路所需電源之供給，總共輸出10組直流電源，而轉速驅動部分採用電壓源變流器為主電路架構，使用英飛凌的功率級電晶體模組，完成直流轉交流之三相電源輸出；也藉由功率級電晶體模組所內建的轉速制動功率級電晶體，完成電動機減速時之轉速制動保護。
在三相永磁式同步電動機的控制方面，本文之系統使用32位元數位信號處理器TMS320F28069為控制核心，並以使用解角器迴授電機角位置與轉速，完成轉速及電流閉迴路控制。本系統於直流輸入為310V，額定轉速2000rpm下作加載試驗，測得輸入電流為16.2A，三相變流器總輸出功率為4772W，驅動器效率為95%。此外，本文之系統設計所選用的元件，亦經量測確認符合規格值。

The thesis presents circuit design for high performance permanent-magnet synchrous motor drives. It includes drive circuit, circuit protection, elements selection and circuit layout. The flyback converter with ten dc outputs is designed for the power supply of internal circuit. A voltage-source inverter is proposed as the power stage. The power integrated module from Infineon company can not only convert dc input to three-phase ac output, but also provide braking protection with its built-in IGBT when motor speed is reducing.
The 32-bit digital signal processor, TMS320F28069, is adopted as the control core. A resolver is used to estimate the real-time rotor position and speed for current vector as well as speed closed-loop controls. Experimental results show that the load test with the input voltage of 310V and rated speed of 2000rpm yields the input current of 16.2A, the total output power from the inverter of 4772W and the efficiency of the three-phase power inverter of 95%. Meanwhile, the selected elements are measured to assure their temperature tolerances meet the standard requirements under full load power.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
符號索引 VI
圖表索引 1
第一章 緒論 5
1.1 研究動機及目的 5
1.2 文獻探討 6
1.3 系統架構及本文特色 9
1.4 本文大綱 11
第二章 控制電路之返馳式轉換器設計及製作 12
2.1 前言 12
2.2 返馳式轉換器的規劃 13
2.3 返馳式轉換器之電壓轉換比 17
2.4 返馳式轉換器之切換模式 18
2.5 電路元件設計及製作 21
2.6 結語 32
第三章 三相變流器之電力電路的製作 33
3.1 前言 33
3.2 三相變流器電力電路及閘極驅動電路設計 33
3.3 電路保護機制設計及製作 39
3.4 電路布置及製作 51
3.5 結語 55
第四章 實體製作與實測 56
4.1 前言 56
4.2 軟體規劃 56
4.3 實測結果 61
4.4 結語 67
第五章 結論與建議 68
5.1 結論 68
5.2 建議 69
參考文獻 70
附錄A 72
附錄B 74
附錄C 75
附錄D 76
附錄E 77
附錄F 79

[1] P. Pillay and R. Krishnan, “Application characteristics of permanent magnet synchronous and brushless DC motors for servo drives, “ IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 27, no. 5, pp 986-996, Sep./Oct. 1991.
[2] C. H. De Angelo, G. R. Bossio, J. A. Solsona, G. O. Garcia, and M. I. Valla, “Sensorless speed control of permanent-magnet motors with nonsinusoidal EMF waveform,“ IEEE Proceedings-Electric Power Applications, vol. 152, no. 5,pp. 1119-1126, Sep.2005
[3] T. Sabastial, G. R. Slemon, and M. A. Rahman, “Modeling of permanent magnet synchronous motors,“ IEEE Transaction on Magnetics. Vol. 22, no. 5,pp. 1069-1076, Sep. 1986
[4] 童健俊，改良型單級高穩壓率多組輸出雙晶順向式轉換器，碩士論文，國立台灣科技大學電機工程系，民國一百零二年
[5] 梁適安，交換式電源供應器之理論與實務設計，全華科技圖書出版，民國98年8月。
[6] H. E. Tacca, “Single-switch two- output flyback-forward converter operation,” IEEE trans. on Power Electronics, Vol.13, No.5, Sept. 1998, pp. 903-911.
[7] Z. Zhu and D. Howe, E. Bolte, and B. Ackermann, “Instantaneous magnetic field distribution in brushless permanent magnet DC motors. I. open-circuit field,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 29, no. 1, pp. 124-135, 1993.
[8] H. P. Nee, L. Lefever, P. Thelin, and J. Soulard, “Determination of d- and q- reactances of permanent magnet synchronous motoers without measurements of the rotor position,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 36, no. 5, pp. 1330-1335, Sep.2000
[9] https://read01.com/oE4Jde.html，高壓電壓源與電流源變流器性能對比的討論
[10] J. A. Santisteban and R. M. Stephan, “Vector control methods for induction machines: an overview, “IEEE Transactions on Eduction, vol. 44, no. 2, 2001, pp. 170-174
[11] A. Sugawawa, K. Yamamoto, T. Yoshimi and S. Sato, “Research for electric brake using NTC thermistors on micro wind turbine,” Proceedings of IEEE Power Electronics and Motion Control Conference, pp.1597-1601, 2006.
[12] M. J. Yang, H. L. Jhou, B. Y. Ma and K. K. Shyu, “A cost-effective method of electric brake with energy regeneration for electric vehicles,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, pp. 2203-2212, 2009.
[13] 林俊良、黃啟東，“電動車輛電能回充控制器,”中華民國發明專利(申請號碼: 97119961), 2008
[14] 劉昌帛，800瓦個人電腦電源供應器之研製，碩士論文，國立台灣科技大學電子工程系，民國一百年七月
[15] 洪振傑，高效能500W個人電腦電源供應器之研製，碩士論文，國立台灣科技大學電子工程系，民國九十八年六月
[16] 電源設計技術資訊網站，絕緣型返馳式轉換器基本概念
[17] 呂永程，具高功因之調光驅動器研製，碩士論文，國立台灣科技大學電機工程系，民國一百零二年一月
[18] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc2845.pdf，UC 2845 datasheet
[19] http://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/al-e/al-sepa-e/004-lead/al-kzh-e-160401.pdf KZH series datasheet
[20] http://cocdig.com/docs/show-post-44896.html，IGBT模塊驅動及保護技術
[21] http://www.walterfuse.com/Tw/p_s_fuse.html華德電子
[22] 賴政男，蔡孟伸，電子數位電表開發與校正，國立台北科技大學自動化科技研究所，2010年
[23] 黃英聰，以微處理機為基礎的電力電表設計與研究，中原大學電子工程研究所碩士論文，1988
[24] http://pemclab.cn.nctu.edu.tw/W3news/技術專欄/TR-040.電路板佈局原則/html/layout.htm，PCB的佈局原則
[25] 蘇家瑋，三相昇壓型整流器之永磁式同步電動機驅動器之研製，碩士論文，國立台灣科技大學電機工程系，民國九十二年六月
[26] 劉佳恩，低電流諧波之三相永磁式同步電動機位置控制系統研製，國立台灣科技大學電機工程系，民國一百零五年