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交流-直流-交流功率控制器於三相雙繞組永磁式同步風力發電機系統之應用

為了解決220v 50hz變壓器的問題，作者陳明宏 這樣論述：

本文旨在研製應用於三相雙繞組永磁式同步風力發電機系統之交流-直流-交流功率控制器。本系統設計交流-直流-交流功率轉換器，將風力發電機所產生之變動頻率及電壓之三相電源轉換為固定頻率及電壓之單相電源。文中採用三相雙繞組永磁式同步發電機，不僅可提高發電機之容量，亦可降低整流後直流電壓的漣波成分。本文之系統藉偵測功率轉換器之直流鏈電壓、發電機之線電壓及線電流，調節發電機之功率，使永磁式同步發電機達到定電流及定功率的輸出，可與市電網路並聯或獨立運轉。在發電機側之交流-直流功率轉換器分析方面，本文推導三相全橋半控型整流器之數學模式，並採用三相開關循序切換控制，不需轉速回授元件即可達成具變速性能之永磁式同

步發電機功率控制，以達到發電機與直流鏈功率平衡，提供穩定的直流電源輸出。蓄電池組以昇/降壓式直流截波器作為放電與充電之路徑，風力不足時使用定電壓控制，提供負載能量，充電則採二階段式定電流-定電壓控制，完成能源調節及分配。當風速變化時，依據負載所需之功率，決定電池組儲、釋能之控制，維持負載端電壓為固定值，而不受發電機轉速的影響，同時，本系統多餘之電力亦可儲存於蓄電池組。負載側或並聯市電側之直流-交流功率轉換器將採用單相三階層直流-交流功率轉換器，以減少輸出電壓之諧波含量，並使用低損失之單極式正弦脈波寬度調變技術以提高轉換效率。系統在獨立運轉及與市電網路並聯運轉時，本文分別採用電壓控制模式與電流控

制模式，且完成控制參數的設計。在控制策略方面，則採用具相位補償之振幅鎖定迴路，於負載變動下提供快速響應、穩定且低諧波失真之單相電壓源予負載使用。本文已建立交流-直流、直流-直流及直流-交流功率轉換器之模式，並以套裝軟體Matlab/Simulink模擬，作為系統控制器設計之依據。實體製作方面，採用高性能及低成本之數位信號處理器(DSP，TMS320F2812)為整體系統之控制核心，其控制策略皆由軟體程式完成，不但減少硬體電路成本，並增加系統運作可靠度。本文已完成750W發電系統雛形，由模擬及實測結果顯示，本系統在獨立運轉下，其額定輸出電壓有效值為110/220V，頻率為60Hz，在並聯運轉下，

可提供功率至電力網路，且整體系統之運轉效率為83%。單相三階層變流器輸出電壓之總諧波失真率為1.23%，符合IEEE Std. 519之規範。