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研究生: 高永昌
Yong-chang Kao
論文名稱: 全橋半控型功率轉換器於風力發電系統之應用
Application of Full Bridge Half-Controlled AC-DC Power Coverter to Wind Power Conversion Systems
指導教授: 黃仲欽
Jonq-Chin Hwang
口試委員: 葉勝年
none
王順源
none
蕭弘清
Horng-Ching Hsiao
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 風力發電功率轉換器
外文關鍵詞: Power Coverter, Wind Power Conversion Systems
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本文旨在研製風力發電系統之功率轉換器。文中之系統由交流-直流功率轉換器及直流-交流功率轉換器組成,將變動頻率及電壓之電源轉換為固定頻率之三相電源與市電併聯。在交流-直流轉換器方面,採用三相Y接全橋半控型整流器及各相獨立全橋半控型整流器;當風速較低,風機線圈繞組之相電壓感應電動勢較低,使用三相Y接全橋半控型整流器以維持直流鏈電壓於固定範圍;當風速較強時,風機線圈繞組相電壓感應電動勢較高,使用各相獨立全橋半控型整流器以維持直流鏈電壓於固定範圍。在市電併聯方面採用直流-交流轉換器及電流控制模式以提供實功率至市電側。
本系統以高性能及低成本的數位信號處理器TMS320F2812為整體系統之控制核心,其功率轉換器之控制皆由軟體程式完成。當發電機轉速為300rpm時使用三相Y接之交流-直流全橋半控型功率轉換器及三相直流-交流全橋全控型功率轉換器系統,發電容量約為270W時整體效率為90%。當發電機轉速為400rpm時使用各相獨立交流-直流全橋半控型功率轉換器及三相直流-交流全橋全控型功率轉換器系統,提供405W的發電量至市電,其整體效率約為88%。


This thesis presents the design and implementation of power converters for wind generators. The power converter that consists of rectifier and inverter can transfer the generator power from varying-voltage and varying-frequency to 60Hz three-phase grid connected electrical power. The ac-dc converter uses three-phase wye as well as three-phase independent connections of full bridge half-controlled converter. When the wind speed is low, the ac-dc converter uses three-phase wye connection, whereas, when the wind speed is high, the ac-dc converter uses three-phase independent connection to keep dc voltage lie within the constant range. The three-phase grid connection in the proposed system uses three-phase full bridge full-controlled inverter and current control to supply real power.
A high-performance and low-cost digital signal processor TMS320F2812 is used to control the power converter. Software program is used for control. When generator runs at 300rpm, the power converter supplies 270W to utility power system with 90% efficiency using three-phase wye connection of full bridge half-controlled converter and three-phase full bridge full-controlled inverter. On the other hand, when generator runs at 400rpm, the power converter supplies 405W to utility power system with 88% efficiency using three-phase independent connection of full bridge half-controlled converter and three-phase full bridge full-controlled inverter.

中文摘要I 英文摘要II 誌謝III 目錄IV 符號索引VII 圖表索引XI 第一章 緒論1 1.1 研究動機及目的1 1.2 文獻探討1 1.3 風力發電系統簡介2 1.4 系統架構及功能4 1.5 本文大綱5 第二章 三相永磁式同步發電機之模式及性能評估7 2.1 前言7 2.2 永磁式同步發電機之數學模式7 2.2.1 永磁式同步發電機之 軸模式7 2.2.2 永磁式同步發電機之 軸模式10 2.3 永磁式同步發電機之參數量測12 2.3.1 永磁式同步發電機之量測實驗平台12 2.3.2 永磁式同步發電機之感應電動勢量測12 2.4 具轉速發電機裝置之永磁式同步發電機之參數量測19 2.5 結語25 第三章 交流-直流功率轉換器的分析及控制26 3.1 前言26 3.2 三相全橋式二極體整流器26 3.3 三相開關型整流器27 3.3.1 三相單開關昇壓型整流器27 3.3.2 三相全橋全控型交流-直流功率轉換器28 3.3.3 三相全橋半控型交流-直流功率轉換器29 3.4三相全橋半控型之三相Y接及各相獨立互換之交流-直流功率轉換器30 3.4.1 各相獨立之功率轉換器31 3.4.2 三相Y接之功率轉換器32 3.5 交流-直流全橋半控功率轉換器之控制策略34 3.5.1 三相Y接交流-直流全橋半控功率轉換器之控制策略34 3.5.2 各相獨立交流-直流全橋半控功率轉換器之控制策略37 3.6 結語41 第四章 三相市電併聯控制策略42 4.1 前言42 4.2 三相直流-交流功率轉換器之控制42 4.3 結語46 第五章 實體製作與實測47 5.1 前言47 5.2 硬體電路47 5.2.1 數位信號處理器47 5.2.2 電壓回授電路52 5.2.3 電流回授電路54 5.2.4 零點偵測電路55 5.2.5 功率電晶體之閘極驅動電路56 5.3 控制軟體規劃56 5.3.1 主程式57 5.3.2 轉速發電機之估測轉速及磁場角位置程式59 5.3.3 三相Y接交流-直流功率轉換器之功率控制程式61 5.3.4 各相獨立交流-直流功率轉換器之功率控制程式63 5.3.5 三相直流-交流功率轉換器之功率控制程式65 5.4 實測結果67 5.5 結語77 第六章 結論與建議78 參考文獻80 附 錄 A82 附 錄 B83 附 錄 C84 附 錄 D85 作者簡介86

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