主動式電力濾波器之參考模型適應控制設計

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：40

、訪客IP：3.21.247.78

姓名

林毅飛(Fei-Yi Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

主動式電力濾波器之參考模型適應控制設計
(Model Reference Adaptive Control Design for a Shunt Active Power Filter System)

相關論文

★ 感光式觸控面板設計	★ 單級式直流無刷馬達系統之研製
★ 單級高功因LLC諧振電源轉換器之研製	★ 多頻相位編碼於穩態視覺誘發電位之大腦人機介面系統設計
★ 類神經網路於切換式磁阻馬達轉矩漣波控制之應用	★ 感應馬達無速度感測之直接轉矩向量控制
★ 具自我調適導通角度功能之切換式磁阻馬達驅動系統---DSP實現	★ 感應馬達之低轉速直接轉矩控制策略
★ 加強型數位濾波器設計於主動式噪音控制之應用	★ 非匹配不確定可變結構系統之分析與設計
★ 無刷直流馬達直接轉矩控制方法之轉矩漣波改善	★ 無轉軸偵測元件之無刷直流馬達驅動器研製
★ 無轉軸偵測元件之開關磁阻馬達驅動系統研製	★ 感應馬達之新型直接轉矩控制研究
★ 同步磁阻馬達之性能分析及運動控制研究	★ 改良比例積分與模糊控制器於線性壓電陶瓷馬達位置控制

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

過去大部分並聯式主動濾波器常用的控制器為比例積分微分控制器。當控制器的參數為固定情況下，面臨不同負載變化時此時控制器的參數可能必須經過重新調整，更不用說當負載是非線性負載的情況下。關於比例積分微分控制器在並聯式主動電力濾波器所發生的問題，本文使用參考模型適應性控制方法，應用於並聯式主動電力濾波器，以改善功率因數與減少輸入電流諧波。本文所採用的並聯式主動電力濾波器，其目的是來追蹤補償電流使得輸入電流為正弦波並與市電同相。由於並聯式主動電力濾波器為雙線性系統難以分析其系統穩定性，因此利用一般線性化的方式，將雙線性系統於以線性化，並解決穩定度的問題。此外，根據Lyapunov穩定理論與Barbalat定理設計出保證系統的漸進穩定。最後以實驗來證明本論文所提出的控制方法之可行。並使用定點式數位訊號控制器來實現控制法則，以改善系統的可靠度、功率因數、電流諧波與降低成本。經實驗證明，本系統可以達到高功率因數之預期目標。

摘要(英)

In the past, most shunt active power filter uses proportional plus integral and differential (PID) control. When using fixed-gain PID controllers, it is necessary to retune them for different operation condition. In view of the above mentioned problems of PID controlled shunt active power filter, an adaptive control for a single-phase shunt active power filter, which uses the model reference adaptive control (MRAC) approach, is proposed to improve line power factor and to reduce line current harmonics. The proposed shunt active power filter is to control the supply current to be a sinusoidal wave with low current harmonics and in phase with the line voltage. Since the shunt active power filter is a bilinear system, it is hard to analysis of the stability of the system. This paper will solve the stability problem by linearizating the system. Besides, using Lyapunov stability theory and Barbalat’s Lemma, an adaptive law is designed to guarantee asymptotical stability for the system. The control law is implemented through a fixed-point digital signal processor (dsPIC30F4012). Finally, experimental results show that the system performance, such as power factor and total harmonic distortion, has been much improved.

關鍵字(中)

★ 諧波
★ 功率因數
★ 參考模型適應控制
★ 主動式電力濾波器

關鍵字(英)

★ power factor
★ model reference adaptive control
★ harmonics
★ Active power filter

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 諧波及其產生原因 2
1.3 解決諧波抑制或功因改善的方法 3
1.4 本文之並聯式主動電力濾波器 5
1.5 論文內容大綱 5
第二章功率因數修正原理 6
2.1 前言 6
2.2 功率因數定義 6
2.2.1 諧波規範 7
2.2.2 功因修正控制方法 11
2.3 主動電力濾波器簡介 14
2.4 全橋式交-直流轉換器分析 14
2.5 雙極性模式分析 15
第三章參考模型適應性控制設計 19
3.1 前言 19
3.2 系統線性化分析 20
3.3 參考模型適應控制器設計 23
3.4系統規格與模型模擬 27
3.5 系統架構與硬體電路設計分析 30
3.5.1 感測及運算控制模組 30
3.5.2 功率級模組 31
3.5.3 電源供應模組 31
3.6 感測及運算控制模組電路分析 32
3.6.1 數位訊號控制器 32
3.6.2 驅動級電路 34
3.6.3 輸出電壓偵測電路 34
3.6.4 電流感測電路 35
3.6.5 零點偵測電路 36
3.7 功率級模組電路分析 36
3.7.1 全橋式交-直流轉換器直流電容設計 36
3.7.2 全橋式交-直流轉換器電感設計 37
3.8 電源供應模組電路分析 37
3.8.1 電源保護 37
3.8.2 EMI濾波器 38
3.8.3 AC/DC整流電路 38
3.8.4 獨立驅動穩定電源電路 39
3.8.5 線性穩定電源電路 39
第四章實驗結果 41
4.1 實驗硬體架構 41
4.2 負載實驗 42
4.2.1固定負載實驗 42
4.2.1電流諧波量測 44
4.2.3諧波失真比較 50
4.2.4 功因與電壓電流諧波補償前後比較 51
4.2.5變載實驗 53
第五章結論與未來研究方向 55
5.1 結論 55
5.2 未來研究方向 56
參考文獻 57
附錄一 60
附錄二 62
作者簡介 63

參考文獻

[1] 宋自恆、林慶仁，”功率因數修正電路之原理與常用元件規格“，新電子科技雜誌第217 期．2004 年4 月。
[2] F. Pottker and I. Barbi, “Power factor correction of nonlinear load
employing a single phase active power filter: Control strategy, design methodology and experimentation,” in Proc. PESC’97 Rec. 28th Annu. IEEE Power Electron. Spec. Conf., 1997.
[3] H. Akagi, “New trends in active filter for improving power quality,” in Proc. 1996 Int. Conf. Power Electron., Drives Energy Syst. Ind. Growth..
[4] J. S. Tepper and J.W. Dixon, “A simple-frequency-independent method for calculating the reactive and harmonic current in a nonlinear load,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 43, Dec. 1996.
[5] A. Nakata, A. Ueda, and A. Torii, “A method of current detection for an active power filter applying moving average to pq-theory,” in Proc. IEEE PESC’98 Rec., 1998.
[6] S. Buso and L. Malesani, “Comparison of current control techniques for active filter applications,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 45, pp. 722–729, Oct. 1998.
[7] IEC 1000-3-2, 1st Edition, 1995-03, Commission Electro technique Internationale, 3, rue de Varembé, Genève, Switzerland.
[8] B. Singh, K. Al-Haddad, and A. Chandra, “A review of active filters for power quality improvement,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 46, pp. 960-971, Oct. 1999.
[9] 黃政雄，”用於電信電源系統諧波改善之主動電力濾波器”，私立中原大學電機所碩士論文，民國93年6月。
[10] 梁適安編著，”交換式電源供給器之理論與實務設計”，全華科技圖書。
[11] 許銘圳，”數位式單相主動功因修正交/ 直流轉換器之研製”，國立雲林科技大學電機工程系碩士論文，民國92年6月。
[12] R. Oruganti, K. Nagaswamy and L. K. Sang, "Predicted (On-Time) Equal-Charge Criterion Scheme for Constant-Frequency Control of Single-Phase Boost-Type," AC-DC Converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 13, no. 1, pp. 47-57, Jan.1998.
[13] O. Stihi and B. T. Ooi, "A Single-Phase Controlled-Current PWM Rectifier," IEEE Trans. Power Electron., vol. 3, no. 4, pp. 453-459, Oct. 1988.
[14] S. Bhattacharya, T. M. Frank, D. M. Divan and B. Banerjee, "Active filter system implementation," IEEE Ind. Appl. Mag., vol. 4, pp. 47-63, Sep.-Oct. 1998.
[15] T. E. Nunez-Zuniga and J. A. Pomilio, "Shunt active power filter synthesizing resistive loads," IEEE Trans. Power Electron., vol. 17, no. 2, pp. 273-278, Mar. 2002.
[16] M. Basu, S. P. Das and G. K. Dubey, "Parallel converter scheme for high-power active power filters," IEE Proc. Electr. Power Appl., vol. 151, no. 4, pp. 460-466, July 2004.
[17] Kumpati S. Narengra and Anuradha M. Annaswamy, Stable Adaptive Systems. Prentice-Hall: Englewood cliffs, NJ (1989).
[18] Karl J. Àström, Bјörn Wittenmark, Adaptive Control. Addison Wesley(1995) .
[19] M. Sunwoo, K. C. Cheok and N. J. Huang, "Model reference adaptive control for vehicle active suspension systems," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 38, no. 3, pp. 217-222, June 1991.
[20] L. A. D. S. Ribeiro, C. B. Jacobina, A. M. N. Lima and A. C. Oliveira, "Parameter sensitivity of MRAC models employed in IFO-controlled AC motor drive," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 44, no. 4, pp. 536-545, Aug. 1997.
[21] E. Leksono and Pratikto "Adaptive speed control of induction motor with DSP implementation," in Proc. IEEE IECON Conf. Rec., 2004, vol. 2, pp. 1423–1428.
[22] S. Sastry and M. Bodson, Adaptive Control Stability: Convergence and Robustness. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989.
[23] Y. D. Landau, Adaptive Control: The Model Reference Approach. Marcel Dekker, 1979.
[24] R. Isermann, K. H. Lachman and D. Matko, Adaptive contorl systems. New York: Prentice-Hall, 1992.
[25] I. D. Landau, R. Lozano and M. M'Saad, Adaptive Control. NY: London Springer, 1998.
[26] V. B. Sriram, S. SenGupta and A. Patra, "Indirect current control of a single-phase voltage-sourced boost-type bridge converter operated in the rectifier mode," IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 5, pp. 1130-1137, Sep. 2003.
[27] H. K. Khalil, Nonlinear Systems. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1996.
[28] http://www.eedesign.com.tw/article/Spotlight/0504_mcu/0504_mcu.htm.
[29] dsPIC30F Family Reference Manual, Microchip Technology Inc., 2003.
[30] 梁適安編譯，”高頻交換式電源供應器”，全華科技圖書。
[31] 江炫樟編譯，”電力電子學”，全華科技圖書。
[32] 黃英哲、董勝源編著，”TMS320C240原理與C語言控制應用實習”，長高科技圖書。

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2006-7-18

推文