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研究生: 李宗翰
Tsung-Han Lee
論文名稱: 11 kW 雙向交流-直流轉換器之研製
Study and Implementation of an 11 kW Bi-directional AC-DC Converter
指導教授: 羅有綱
Yu-Kang Lo
邱煌仁
Huang-Jen Chiu
口試委員: 林景源
Jing-Yuan Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 78
中文關鍵詞: 雙向三相六開關轉換器空間向量脈波寬度調變功率因數修正器
外文關鍵詞: Bi-directional three-phase six-switch AC-DC conv, space vector pulse width modulation, power factor correction.
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本論文實現一11 kW雙向三相六開關交流-直流轉換器,當操作於整流模式時,藉由功率因數修正功能,將三相輸入交流電壓轉換為高壓直流匯流排電壓;操作於換流模式時,能量可以回饋至交流端。藉由電壓空間向量調變的控制,使輸入電流波形為與輸入電壓同相位之正弦波,並可達到高功率因數與低電流諧波失真,其理論分析能以本論文中之模擬波形驗證。最後實現一雙向三相六開關交流-直流轉換器,以驗證模擬與理論的可行性。


This thesis presents an 11 kW bi-directional three-phase six-switch AC-DC converter. At rectifier-mode operation, the three-phase AC input voltage is converted as a high-voltage DC bus voltage with high power factor correction function. At inverter-mode operation, the energy can be feed back to AC-line utility. Voltage space vector modulation (SVPWM) control is used to realize a sinusoidal input current waveform in phase with the AC input voltage. High power factor and low current harmonic distortion can be achieved. Simulation waveforms are shown to verify the theoretical analysis. An 11kW bi-directional three-phase six-switch AC-DC prototype converter was built and tested to verify the feasibility of the proposed scheme.

摘 要 i Abstract ii 誌 謝 iii 目 錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 x 第一章 緒論 1 1.1 研究動機及目的 1 1.2 論文結構 2 第二章 功率因數修正器之原理與說明 3 2.1 功率因數定義 3 2.2 單相功率因數修正器架構 5 2.2.1 電路架構 5 2.2.2 控制模式 7 2.3 三相功率因數修正器架構 11 2.3.1 三相單開關 11 2.3.2 三相三開關 11 2.3.3 三相六開關 12 第三章 雙向三相交流-直流轉換器原理 13 3.1 雙向三相交流-直流轉換器架構 13 3.2 空間向量調變切換原理 13 3.2.1 座標軸轉換 20 3.2.2 空間向量調變法推導 22 3.3 空間向量調變切換實現三相雙向交流-直流轉換器 27 3.3.1 整流模式 28 3.3.2 能量回饋模式 32 第四章 電路參數設計說明 37 4.1 元件設計 37 4.1.1 電感器設計 37 4.1.2 直流端電容設計 40 4.1.3 功率開關 41 4.2 硬體偵測電路 41 4.2.1 電壓回授電路 41 4.2.2 電流回授電路 43 4.2.3 閘極驅動電路 44 4.3 損耗分析 45 4.3.1 開關損耗 45 4.3.2 電感損耗 48 第五章 電路控制器設計 51 5.1 系統控制圖 51 5.2 數位脈波寬度調變增益 52 5.3 小信號分析 53 5.3.1 狀態空間平均法 55 5.3.2 補償器設計 60 第六章 電路模擬與實驗結果 65 6.1 電路模擬 65 6.2 模擬波形與實測波形 67 第七章 結論與未來展望 75 7.1 結論 75 7.2 未來展望 75 參考文獻 76

[1] C. Qiao and K. M. Smedley, “A general three-phase PFC controller for rectifiers with a parallel-connected dual boost topology,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 17, no 6, pp. 925-934, Nov. 2002.
[2] L. Huber and D. Borojevic, “Space vector modulated three-phase to three-phase matrix converter with input power factor correction,” IEEE Transactions on Industrial Applications, vol. 31, no. 6, pp. 1234-1245, Nov./Dec. 1995.
[3] 梁適安,高頻交換式電源供應器原理與設計,台北:全華圖書,1995年。(原著 G. Chryssis, 1984)
[4] 梁適安,交換式電源供給器之理論與實務設計,第二版,台北:全華圖書,2008年。
[5] EPARC,電力電子學綜論,第二版,台北:全華圖書,2008年。
[6] 吳義利,「切換式電源轉換器:原理與實用設計技術(實例設計導向)」,文笙書局,民國一百零一年。
[7] 宋自恆、林慶仁,「功率因數修正器之原理與常用元件規格」,新電子科技雜誌217期,民國九十三年四月。
[8] 粘乃文,「具功率因數修正之三相/單相矩陣轉換器應用於柯克勞夫-沃爾吞倍壓電路」,國立台灣科技大學電機工程系碩士學士論文,民國一百年。
[9] 張家榮,「不需輸入電壓感測之主動型功因修正AC/DC 轉換器的研製」,國立中山大學電機工程系研究所碩士論文,民國九十五年。
[10] C. A. Canesin and I. Barbi, “Analysis and design of constant-frequency peak-current-controlled high-power-factor boost rectifier with slope compensation,” in Proc. APEC, 1996, pp. 807-813.
[11] Texas Instruments Incorporated, “UC3854 high power factor pre- regulator,” Datasheet, 1999.
[12] M. F. Schlecht and B. A. Miwa, “Active power factor correction for switching power supplies,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 2, no. 4, pp 273-281, Oct. 1987.
[13] E. H. Ismail and R .W. Erickson, “Single-switch 3φ PWM low harmonic rectifiers,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 11, no 2, pp. 338-346, Mar. 1996.
[14] J. C. Salmon, “Circuit topologies for PWM boost rectifiers operated from 1-phase and 3-phase AC supplies and using either single or split DC rail voltage outputs,” in Proc. APEC, 1995, pp. 473-479.
[15] E. H. Ismail and R. W. Erickson, “A single transistor three phase resonant switch for high quality rectification,” in Proc. PESC, 1992, pp. 134-1351.
[16] M. P. Kazmierkowski, R. Krishnan, F. Biaabjerg, and J. D. Irwin, Control in power electronics: selected problems. Elsevier Science, 2002.
[17] M. Hengchun, C. Y. Lee, D. Boroyevich, and S. Hiti, “Review high-performance three-phase power-factor correction circuits,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 44, no. 4, pp. 437-446, Aug. 1997.
[18] J. W. Jung, “Project #2 space vectors PWM inverter,” Department of Electrical and Computer Engineering, Ohio State University, 2005.
[19] Y. Y. Tzou and H. J. Hsu, “FPGA realization of space-vector PWM control IC of three-phase PWM inverter,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 12, no. 6, pp. 953-963, Nov. 1997.
[20] Infineon, “FS100R07N3E4_B11-IGBT module,” Datasheet, 2013.
[21] Agilent Technologies, “HCPL-316J-fault protected IGBT gate drive,” Datasheet, 2005.
[22] International Rectifier, “IRF7319PbF-MOSFET,” Datasheet, 2004.
[23] 洪銘福,「三相AC-DC轉換器簡化為單相DC-DC轉換器之設計與應用」,國立台北科技大學電機工程系碩士論文,民國九十八年。
[24] N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins. Power electronics: converters applications and design. John Wiley & Sons, Inc., 3rd Edition, 2003.
[25] R. D. Middlebrook and S. Cuk, “A general unified approach to modelling switching converter power stages,” in Proc. PESC, 1976, pp. 18-34.

無法下載圖示 全文公開日期 2019/07/18 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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