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研究生: 蔡震達
Jhen-Da Tsai
論文名稱: 三相三支路電感耦合換流器之研發
Development of Three-phase Inverters with Three-branch Couple Inductor Converters
指導教授: 黃仲欽
Jonq-Chin Hwang
口試委員: 劉傳聖
Chuan-Sheng Liu
陳坤隆
Kun-Long Chen
陳良瑞
Liang-Rui Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 100
中文關鍵詞: 變流器三相換流器減極性耦合電感電壓空間向量脈波寬度調變交錯式PWM
外文關鍵詞: hree-phase inverter, VSVPWM, coupled inductor reduced polarity
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  • 本文以數位控制器為控制核心,研製三相三支路電感耦合換流器功能具有雙向功率轉換功能,並將直流轉換成交流亦可搭配信號硬體模擬器,完成功率硬體模擬器的系統整合。系統控制策略採用電壓及電流閉迴路控制,以及各支路電流閉迴路控制,達成各相各支路的電流平衡目的。調變方面採用三組三相交錯式電壓空間向量脈波寬度調變,作為PWM信號調變控制,使得本系統能夠操作在高頻率的基本波進行運轉,並減少電壓及電流的總諧波失真率,提升整體穩態響應。整體控制電路以德州儀器公司所生產的數位信號處理器DSP(TMS320F28075)作為電路控制核心,並透過C語言撰寫換流器電流及電壓閉迴路控制策略,大幅減少硬體電路。
    本文已完成三相三支路電感耦合換流器的實體製作,並利用Matlab/Simulink應用軟體,模擬系統控制策略之可行性。在實際測試方面,輸入電壓275 V,輸出相電壓為110 V有效值,輸出頻率範圍60 Hz~240 Hz,輸出功率範圍1.5 kW~3 kW,總諧波失真率範圍1.4 %~1.5 %最高效率可達97.1 %,且三相系統的電流平衡指標 均低於2.5 %。從實測結果得知,三相回授電壓及電流皆可追隨電壓及電流命令及整體系統皆可穩定輸出到達額定值。

    關鍵字:變流器、三相換流器、減極性耦合電感、電流平衡控制、交錯式PWM、電壓空間向量脈波寬度調變


    This thesis, use the digital controller as the control core, to develop three-phase three-branch inductor couple converter function with dual-phase power converter, and convert DC to AC, it can also be used with a signal hardware simulator to complete the power hardware simulator system integration. The system control strategy adopts voltage and current closed-loop control, and each branch current closed-loop control, to achieve the purpose of current balance of each phase and each branch. The modulation method adopts three groups of three-phase interleaved voltage space vector pulse width modulation, as PWM signal modulation control, this enables the system to operate at high-frequency fundamental waves, and reduce the total harmonic distortion rate of voltage and current, improve overall steady-state response. The overall control is based on the digital signal processor DSP(TMS320F28075) by "Texas Instruments (TI)" corporation, and through the C language to write the inverter current and voltage closed-loop control strategy, reducing the hardware circuit.
    This thesis has completed the three-phase three-branch inductor coupled converter, and uses Matlab/Simulink application software to simulate verify the feasibility of the system control strategy. In the actual operate, the input voltage is 275 V, the output phase voltage is 110, the output frequency range 60 Hz ~ 240 Hz, output power range is 1.5 kW~3 kW, total harmonic distortion rate range from 1.4 % ~ 1.5 %, maximum efficiency can reach 97.1 %, and the current balance index of the three-phase system is lower than 2.5%. From the actual measurement results, it is known that the three-phase feedback voltage and current can follow the voltage and current commands, and the overall system can stably output to reach the rated value.
    Keywords: converter, three-phase converter, coupled inductor with reduced polarity, current balance control, interleaved PWM, voltage space vector pulse width modulation.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 符號索引 XI 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 系統架構及本文特色 3 1.4 大綱 6 第二章 三支路電感耦合換流器模式 7 2.1 前言 7 2.2 三相三支路電感耦合換流器的電力電路及模式 7 2.2.1 低通濾波器的電容 及電感 12 2.3 三相三支路電壓及電流閉迴路控制策略 13 2.4 電流平衡控制 14 2.5 電壓空間向量脈波寬度調變控制 17 2.6 多支路型交錯式脈波寬度調變控制 20 2.7 三相換流器模擬結果 24 2.8 結語 36 第三章 功率硬體模擬器系統整合的三相換流器 37 3.1 前言 37 3.2 三相三支路電感耦合換流器系統整合控制策略 38 3.2.1 功率硬體模擬器換流器系統整合流程圖 44 3.3 功率硬體模擬器系統模擬的結果 45 3.4 結語 49 第四章 硬體電路實體製作及軟體規劃 50 4.1 前言 50 4.2 硬體規劃 50 4.2.1 直流電源供應器 50 4.2.2 數位信號處理器(DSP28075)之介面 51 4.2.3 雙繞組耦合電感製作及設計 52 4.2.4 三相三支路電感耦合換流器硬體實體規劃圖 56 4.3 三相三支路電感耦合換流器軟體規劃 57 4.3.1 三相三支路電感耦合換流器之電壓閉迴路控制程式規劃 59 4.4.2 功率硬體模擬器系統整合的換流器電流閉迴路軟體規劃 61 4.4 結語 62 第五章 三相三支路電感耦合換流器實測 63 5.1 前言 63 5.2 三相三支路電感耦合換流器實測結果 64 5.3 功率硬體模擬器系統整合實測結果 74 5.4. 結語 77 第六章 結論與建議 78 6.1 結論 78 6.2 建議 79 參考文獻 80 附錄A 83 附錄B 84

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    無法下載圖示 全文公開日期 2027/08/18 (校內網路)
    全文公開日期 2027/08/18 (校外網路)
    全文公開日期 2027/08/18 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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