智慧型並聯主動電力濾波器直流鏈電壓調節控制策略

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邱詮復(Chuan-Fu Chiu) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

智慧型並聯主動電力濾波器直流鏈電壓調節控制策略
(Intelligent Control Strategy of DC Link Voltage Regulation for Shunt Active Power Filter)

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摘要(中)

本論文旨在實現並聯式主動電力濾波器(SAPF)之負載電流補償，透過同步參考座標(SRF)法進行鎖相，在直流鏈電壓控制上，由於直流儲能電容必須自行充放電來提供工作電壓給SAPF以及補償功率元件切換損失，如此會造成直流鏈電壓波動，因此本論文透過模糊類神經網路(Fuzzy Neural Network, FNN)來取代傳統比例積分(Proportional-Intergral, PI)控制，以提升SAPF的工作效率。
在電力系統設計方面，本論文採用三相四線式系統，並透過OPAL-RT即時模擬器來協助完成硬體迴圈，首先使用Matlab/Simulink模擬並聯式主動電力濾波器、三相電源端、非線性負載以及間諧波負載的架構，再利用Texas Instruments公司所生產之型號TMS28335數位訊號處理器(DSP)進行本論文所使用的控制策略來達到補償諧波電流之作用，並且最後再分析補償後的總諧波電流失真，其數值須符合IEEE Std. 519-2014之規範以及現今台灣電力公司諧波管制標準。

摘要(英)

This paper aims to realize the load current compensation of the shunt active power filter (SAPF). The phase-locking is performed through the synchronous reference frame (SRF) method. In the DC link voltage control, the DC energy storage capacitor must be charged and discharged to provide work. The voltage gives SAPF and compensates the switching loss of the power components, which will cause the DC link voltage to fluctuate. Therefore, this paper uses fuzzy neural network(FNN) to replace the traditional proportional-integral (PI) control to improve SAPF work efficiency.
In terms of power system design, this paper uses a three-phase four-wire system, and through the OPAL-RT real-time simulator to help complete the Hardware-in-the-loop(HIL). First, use the Matlab/Simulink to simulate shunt active power filter, three-phase power supply, non-linear load and inter-harmonic load, and then use the model TMS28335 digital signal processor (DSP) produced by Texas Instruments to carry out the control strategy used in this paper to achieve the effect of compensating harmonic current. Finally, after analyzing and compensating the total harmonic current distortion, its value must comply with the IEEE Std. 519-2014 specifications and the current harmonic control standards of the Taiwan Power Company.

關鍵字(中)

★ 並聯式主動電力濾波器
★ 同步參考座標法
★ 模糊類神經網路

關鍵字(英)

★ Shunt Active Power Filter
★ Synchronous Reference Frame (SRF)
★ Fuzzy Neural Network

論文目次

論文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 X
表目錄 XIX
第一章緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 文獻探討 3
1-3 論文大綱 4
第二章電力品質干擾現象及現行管制標準 5
2-1 諧波理論 5
2-2 諧波失真率公式及現行諧波管制標準 6
2-4 三相不平衡指標及管制標準 12
第三章並聯主動式電力濾波器原理架構與設計 15
3-1 主動式電力濾波器類別 15
3-1-1 串聯主動式電力濾波器 15
3-1-2 並聯主動式電力濾波器 16
3-1-3 混合主動式電力濾波器 19
(1) 混合並聯型主動式電力濾波器 19
(2) 混合串聯型主動式電力濾波器 20
3-1-4 類別總結 20
3-2 三相並聯主動式電力濾波器原理架構 21
3-2-1 切換開關電路工作原理 22
3-2-2 磁滯電流控制 24
3-2-3 直流穩壓控制 26
3-3 同步參考框鎖相迴路(SRF-PLL) 27
3-4 主動式功率補償技術 29
3-4-1 傳統SRF法 29
3-5 系統總控制架構 31
第四章模糊類神經網路 33
4-1 模糊邏輯系統 33
4-1-1 模糊化介面 34
4-1-2 模糊知識庫 34
4-1-3 模糊推論 35
4-1-4 解模糊化 35
4-2 模糊類神經網路 36
4-2-1 模糊類神經網路架構 37
4-2-2 模糊類神經網路線上學習法則 39
第五章模擬及硬體迴圈實驗結果 42
5-1 模擬測試環境建置 42
5-2 諧波補償模擬結果 46
5-2-1 Case1：平衡非線性負載 46
5-2-2 Case2：不平衡非線性負載 48
5-2-3 Case3：平衡間諧波負載 50
5-2-4 Case4：不平衡間諧波負載 51
5-2-5 綜合比較結果 53
5-3 主動電力濾波器掛上時之模擬結果 54
5-3-1 Case1：平衡非線性負載 54
5-3-2 Case2：不平衡非線性負載 57
5-3-3 Case3：平衡間諧波負載 60
5-3-4 Case4：不平衡間諧波負載 63
5-3-5 綜合比較結果 66
5-4 負載變動模擬結果 67
5-4-1 Case1：平衡非線性負載之加載 67
5-4-2 Case2：平衡非線性負載之降載 70
5-4-3 Case3：平衡非線性負載變動為平衡間諧波負載 74
5-4-4 Case4：平衡間諧波負載變動為平衡非線性負載 77
5-4-5 綜合比較結果 81
5-5 硬體迴圈測試環境建置 82
5-5-1 Host端 83
5-5-2 Target端 84
5-5-3 Controller端 87
5-5-4 整體測試環境 88
5-6 諧波補償實驗結果 89
5-6-1 Case1：平衡非線性負載 90
5-6-2 Case2：不平衡非線性負載 91
5-6-3 Case3：平衡間諧波負載 93
5-6-4 Case4：不平衡間諧波負載 95
5-6-5 綜合比較結果 97
5-7 掛上主動電力濾波器實驗結果 98
5-7-1 Case1：平衡非線性負載 98
5-7-2 Case2：不平衡非線性負載 100
5-7-3 Case3：平衡間諧波負載 102
5-7-4 Case4：不平衡間諧波負載 104
5-7-5 綜合比較結果 106
5-8 負載變動模擬結果 107
5-8-1 Case1：平衡非線性負載之加載 107
5-8-2 Case2：平衡非線性負載之降載 109
5-8-3 Case3：平衡非線性負載變動為平衡間諧波負載 112
5-8-4 Case4：平衡間諧波負載變動為平衡非線性負載 114
5-8-5 綜合比較結果 116
第六章結論與未來研究方向 118
6-1 結論 118
6-2未來研究方向 119
參考文獻 120

參考文獻

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指導教授

陳正一(Cheng-I Chen)

審核日期

2020-8-20

推文