新型線互動式不斷電電源供應器之設計與實現

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：29

、訪客IP：3.137.185.180

姓名

陳彥模(Yen-Mo Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

新型線互動式不斷電電源供應器之設計與實現
(Design and implement of a novel line-interactive uninterruptible power supply)

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)

本文提出一新型線互動式不斷電電源供應器，其系統是由全橋式整流器、電壓源換流器、串聯變壓器及雙向昇降壓轉換器所組成。其中全橋整流器將輸入的交流電壓轉換為直流電壓，此直流電壓不僅可對電池組作定電壓充電之外，也可透過換流器轉換成交流電壓後提供給低頻串聯變壓器。而串聯變壓器則能補償市電的各種異常情況以達到額定輸出電壓。本文將針對系統操作在不同模式下的情形做分析說明，當市電正常時，雙向昇降轉換器將被控制成一降壓轉換器，對蓄電池做定電壓方式充電；而當市電中斷時，轉換器則被控制成一昇壓轉換器，提供直流匯流排電壓給予換流器作轉換。此特性將使轉換器針對不同操作模式，扮演充電器或昇壓轉換器的角色。此外本系統採用積分比例控制器使系統的暫態響應能夠擁有無穩態誤差、無超越量和上升時間可設計等優點。最後以模擬與實驗結果來驗證系統性能。

摘要(英)

This paper presents a novel line-interactive uninterruptible power supply (UPS) system. The proposed system is composed of a full bridge rectifier, a voltage source inverter (VSI), a series transformer and a bidirectional buck boost converter. The full-bridge rectifier transforms the AC input voltage into DC voltage. This DC voltage can not only charge the battery by means of constant voltage charging method (CVCM) but also provide AC voltage to the series transformer through the DC/AC inverter. Meanwhile, the series transformer compensates the utility variations to satisfy the rating voltage. Analysis of the proposed system while it is operated in different modes is presented. The converter serves as a buck converter to charge the battery when the utility is normal and it turns into a boost converter to supply the emergency power to the VSI when the utility fails. This bidirectional feature of the converter allows system to act as automatic voltage regulator (AVR)/ battery charger or backup power source in different operation modes. An integral proportional (IP) controller is adopted to improve the transient response of the system. Simulation and experimental results are presented to verify the performance of system.

關鍵字(中)

★ 雙向昇降壓轉換器
★ 積分比例控制器
★ 自動穩壓器
★ 線互動式不斷電電源供應器

關鍵字(英)

★ integral proportional controller
★ automatic voltage regulator
★ bidirectional buck boost converter
★ line-interactive uninterruptible power supply

論文目次

中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………...II
目錄……………………………………………………………………..III
第一章緒論 1
1.1研究背景 1
1.2 不斷電電源供應器簡介 3
1.3 常見之電力問題種類 7
1.4 解決電壓異常的方法 8
第二章新型互動式不斷電電源供應器系統原理 10
2.1系統簡介與分析 10
2.1.1一般模式 11
2.1.2預備模式 12
2.1.3旁路模式 12
2.2系統內部架構分析 13
2.2.1二極體橋式整流器 13
2.2.2 全橋式換流器 13
2.2.3 雙向昇降壓轉換器 14
2.3 正弦脈衝寬度調變 20
2.3.1 雙極性電壓切換 21
2.3.2 單極性電壓切換 21
2.4 換流器輸出端之濾波器設計 23
2.5 低頻串聯補償變壓器之設計 23
2.5.1 穩壓率之推導 24
2.6 數位訊號控制器 26
第三章系統硬體電路之設計與控制器分析 27
3.1 硬體架構 27
3.1.1 感測及運算控制模組 28
3.1.2 功率級模組 29
3.1.3 電源供應模組 30
3.2 感測及運算控制模組電路分析 31
3.2.1 數位訊號微控制器 31
3.2.2 快速輸出電壓偵測電路 32
3.2.3 電壓偵測電路 34
3.2.4 市電狀態偵測電路 35
3.2.5 啟動保護控制電路 36
3.2.6 零點偵測電路 36
3.3 功率級模組電路分析 36
3.3.1 交流截波器 36
3.3.2 二階LC濾波器電路 37
3.3.3 繼電器保護電路 37
3.4 電源供應模組電路分析 38
3.4.1 電源保護 38
3.4.2 EMI濾波器 38
3.4.3 獨立驅動穩定電源電路 39
3.4.4 直流穩壓電路 39
3.5控制器設計 40
3.5.1 系統模型建立 40
3.5.2 控制器設計與模擬 42
第四章實驗結果 45
4.1 實驗硬體架構 45
4.1.1驅動級電路 46
4.1.2功率級電路 48
4.1.3 傳統電壓峰值偵測器與快速電壓偵測器實驗 49
4.2 市電電壓異常測試 52
4.2.1 市電長期異常測試 52
4.2.2 市電短期異常測試 54
4.3 負載測試 56
4.3.1 長期加載測試 56
4.3.2 瞬間加、卸載測試 59
4.3.3 變載暫態測試 69
4.4市電中斷與回復實驗 71
4.5諧波實驗 72
4.6系統效率與功率因數實驗 72
第五章結論與未來展望 76
5.1 結論 76
5.2 未來研究方向 77
參考文獻 78
附錄 A 81
附錄 B 83

參考文獻

[1] 半導體工廠電力品質研討會講義，國立清華大學主辨，87年12月。
[2] M. J. Sullivan, T. Vardell, and M. Johnson, “Power interruption costs to industrial and commercial consumers of electricity,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 33, no. 6, pp. 1448-1458, Nov-Dec. 1997.
[3] G. Wacker and R. Billinton, “ Customer cost of electric service interruptions,” IEEE in Proc., vol. 77, no. 6, pp. 919-930, June 1989.
[4] A. Campos, G. Joos, P. D. Ziogas, and J. F. Lindsay, “Analysis and design of a series-connected PWM voltage regulator for single-phase ac sources,” IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 32, pp. 1285–1292, Nov./Dec. 1996.
[5] S. J. Chiang, C. Y. Yen, and K. T. Chang, “A multimodule parallelable series-connected PWM voltage regulator,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 48, pp. 506–516, June 2001.
[6] 羅天賜，“電壓驟降概論”，工業技術研究院能源與資源研究所，台達電子工業股份有限公司技術專文。
[7] 洪穎怡/張錦程，“電力系統電壓驟降” ，電機月刊第十二卷第十一期，2002年十一月號。
[8] C. J. Melhorn, A. Braz, P. Hofmann, and R. J. Mauro, “An evaluation of energy storage techniques for improving ride-through capability for sensitive customers on underground networks,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 33, no. 4, pp. 1083-1095, August 1997.
[9] H. W. Park, S. J. Park, J. G. Park, and C. U. Kim, “A Novel high-performance voltage regulator for single-phase AC Sources,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 48, no. 3, June 2001.
[10] B. H. Kwon, G. Y. Jeong, S. H. Han, and D. H. Lee, “ Novel line conditioner with voltage up/down capability,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 5, pp. 1110-1119, Oct. 2002.
[11] A. Khoei and S. Yuvarajan, “Single-phase AC-AC converters using power MOSFETs,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 35, no. 3, pp. 442-443, Aug. 1988.
[12] S. M. Hietpas and M. Naden, “Automatic voltage regulator using an AC voltage-voltage converter,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 36, no. 1, pp. 33-38, Jan-Feb. 2000.
[13] M. T. Tsai and C. H. Liu, “Design and implementation of a cost-effective quasi line-interactive UPS with novel topology,” IEEE Trans. Power Electron., Vol. 18, No.14, pp. 1002-1011, July 2003.
[14] M. H. Rashid 著，張天錫譯，“Power electronics : circuits, devices and applications”，東華書局印行。
[15] 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。
[16] N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, “Power electronics: converters, applications, and design,” Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1996.
[17] 黃文良，趙世文，王志浩，“電子變壓器及電路”，全華科技圖書有限公司。
[18] George C. Chryssis 著，梁適安譯，“High-frequency switching power supplies : theory and design”，全華科技圖書。
[19] B. R. Lin, T. C. Wei, and H. K. Chang, “Novel AC Line Conditioner For Power Factor Correction,” IEEE Trans Aerospace And Electronic., vol. 40, no. 1, January 2004.
[20] M. Vilathgamuwa, P. Ranjith, and S. S. Choi, “Performance improvement of the dynamic voltage restorer with closed-loop load voltage and current-mode control” IEEE Trans. Power Electron., vol. 17, no. 5, pp. 824-834, September 2002.
[21] http://www.eedesign.com.tw/article/Spotlight/0504_mcu/0504_mcu.htm.
[22] 山崎浩著，陳連春譯，”電子電路設計心得集錦”，建興出版社。
[23] 洪敬恆，“新型相移脈波寬度調變交流穩壓器之研製”，國立中央大學電機所碩士論文，民國93年7月。
[24] Kai Zhang, Yong Kang, Jian Xiong, and Jian Chen, ”Direct repetitive control of SPWM inverter for UPS purpose,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no.3, pp. 784-792, May 2003
[25] Cassiano Rech, Humeberto Pinheiro, Hilton Abilio, Helio Leaes Hey, and Jose Renes Pinheiro, “Comparison of digital control techniques with repetitive integral action for low cost PWM inverters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no.1, pp. 401-410, January 2003.
[26] Cassiano Rech, Humeberto Pinheiro, Hilton Abilio, Helio Leaes Hey, and Jose Renes Pinheiro, “A modified discrete control law for UPS applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no.5, pp. 1138-1145, September 2003.
[27] Mauro Carpita, and Mario Marchesoni, “Experimental study of a power conditioning system using sliding mode control,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no.5, pp. 731-742, September 1996.
[28] W.-L.Lu, S.-N.Yeh, J.-C.Hwang and H.-P.Hsieh, “Development of a single-phase half-bridge active power filter with the function of uninterruptible power supplies,” IEE Proc.-Eletr. Power Appl., vol. 147, no.4, pp.313-319, July 2000.
[29] C. M. Liaw, F. J. Lin, and Y. S. Kung, “Design and implementation of a high performance induction motor servo drive,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 140, pp. 241–248, July 1993.
[30] 蒙以正編著，“Matlab入門與精進”，儒林圖書公司。
[31] dsPIC30F Family Reference Manual, Microchip Technology Inc., 2003.
[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。
[33] IEC 1000-3-2, 1st Edition, 1995-2003, Commission Electro Technique International, 3, rue de Varembe, Geneve, Switzerland.

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2006-7-18

推文