| 研究生: |
陳孟琪 Chen, Meng-Chi |
|---|---|
| 論文名稱: |
應用於海潮流發電系統之具最大功率點追蹤控制三相升壓型轉換器 Three-Phase Boost Converter with Maximum Power Point Tracking Control for Tidal Current Generating System |
| 指導教授: |
李祖聖
Li, Tzuu-Hseng S. |
| 共同指導教授: |
梁從主
Liang, Tsorng-Juu |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering |
| 論文出版年: | 2011 |
| 畢業學年度: | 99 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 66 |
| 中文關鍵詞: | 潮流發電 、擾動觀察法 、數位訊號處理器 、最大功率點追蹤 |
| 外文關鍵詞: | tidal current generating system, perturbation and observation method, DSP, MPPT |
| 相關次數: | 點閱:109 下載:6 |
| 分享至: |
| 查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本論文研製以數位信號處理器控制之全數位三相升壓型轉換器應用於海潮發電系統。此轉換器具有高效率,且有寬廣的輸入電壓範圍與頻率變動範圍以及最大功率輸出追蹤等功能。本文之系統控制法是以海潮發電機之正弦電壓為參考使海潮發電機之輸出電流與電壓同相位且低諧波成份,並利用擾動觀察法來完成責任週期調變藉以達到潮流發電機之最大功率追蹤。最後,利用TMS320LF2407數位訊號處理器為控制核心,實現1 kW全數控電力轉換器之雛型電路,輸入電壓與頻率分別為75 V/18 Hz ~ 275 V/65 Hz,並依據海潮流速調整控制潮流發電機的轉速,於低轉速至額定轉速範圍間擷取到最大潮流能量,最後以實驗結果驗證最大功率追蹤之可行性。轉換器最高效率可達98.26 %;且轉換器於潮流流速1.35 m/s輸出功率1.025 kW時,效率為96.18 %。
This thesis presents the design and implementation of full-digital controlled three-phase boost converter by a digital signal processor in tidal current generating system. High efficiency, maximum output power point tracking (MPPT) under wide input voltage and frequency can be achieved. In this research, the sinusoidal output voltage of the tidal current generator is used as reference, and the perturbation and observation method is used to control the tidal current generator with maximum power output. Finally, the TI TMS320LF2407 digital signal processor (DSP) is employed to control a 1 kW three-phase boost converter. The output voltage and frequency of the tidal generator are 75 V/ 18 Hz to 275 V/ 65 Hz with tidal current speed 0.6 m/s and 1.35 m/s, respectively. The experimental results show that the maximum efficiency of converter is 98.26 % at 898.3 W, and the output power of converter at 1.025 kW is 96.18 %.
[1] 蘇金勝,朱博祥,李聰明,尹承遠,李瓊瑤,吳志立,古秀基,“2010年能源產業技術白皮書,”經濟部能源局, 2010.
[2] 2015年台灣產業與科技整合研究計劃小組,2015年台灣產業發展-建構穩健發展的台灣,工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心、資訊工業策進會資訊情報中心,2008。
[3] International Energy Agency, World Energy Outlook 2008 , (2008)
[4] 徐泊樺,顏志偉,淺談我國海洋能源之開發前景,物理,29卷3期,2007年6月,頁718-726。
[5] 廖建明、莊文傑、許泰文、何興亞,2010,台灣西岸海域海潮流模擬與特性探討,第32屆海洋工程研討會論文集,第521-526頁。
[6] 顏沛華、莊文傑、蔡宗旻、謝東發、王詠祺,2010,直接應用NAO99b全球潮汐模式預報臺灣環島沿岸潮位之適用性評估,第32屆海洋工程研討會論文集,第653-664頁。
[7] 國科會海洋學門資料庫, http://ncor.odb.ntu.edu.tw/odbs/main/display.html , 2008.
[8] 2010年能源產業技術白皮書,經濟部能源局,民國99年4月。
[9] Tidal Energy - a primer by Michael Maser Blue Energy Canada Inc. 2006.
[10] 張勇、崔蓓蓓、邱宇晨,「潮流發電-一種開發潮汐能的新方法」,能源技術(Energy Technology),2009年,第30卷第4期,第223頁至第227頁。
[11] “潔淨能源技術說明與實際案例運用分析-潮汐發電,” http://cleanenergy.utrust.com.tw/dispPageBox/KSRCP.aspx?ddsPageID=KSRANALYSISD& , 2010.
[12] L. E. Vincent, “La Rance Tidal Power Plant 40 – year operation feedback – Lessons learnt,” BHA Annual Conference – Liverpool – 14 & 15 October 2009. http://www.british-hydro.org/downloads/La%20Rance-BHA-Oct%202009.pdf
[13] 交流發電機及電動機- Lawernce S. Bourst, W. H. Treene 同撰 ; 丁舜年編譯,1947。
[14] Dynamic Simulation of Electric Machinery – Chee-Mun Ong, 2005.
[15] 林君達,「低噪音風能轉換系統用永磁式同步發電機之設計及控制著」, 國立臺灣科技大學,民國98年7月。
[16] “能源應用的歷史-能源與動力的轉換,” http://content.edu.tw/junior/life_tech/tc_jr/life_tech03/305/brief03.htm , 2006.
[17] “從大海找資源 洋流發電乾淨又環保,” http://www.mei.ntou.edu.tw/news/view.php?serial=225 , Nov 17, 2008.
[18] The tide turn for renewable energy-Major new development for tidal power, MCT Press Release, March 2004.
[19] A. G. Bryans, B. Fox, P. A. Crossley, and M. O'Malley,” Impact of Tidal Generation on Power System Operation in Ireland,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 20, no. 4, pp. 2034 – 2040, 2005.
[20] R. H. Clark, Elements of Tidal-Electric Engineering (IEEE. 2007).
[21] Electric Power Research Institute, Inc., 2006.
[22] R. Datta and V. T. Ranganathan, " A method of tracking the peak power points for a variable speed wind energy conversion system," IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 18, no. 1, pp. 163 – 168, 2003.
[23] S. E. Ben Elghali, M. E. H. Benbouzid, J. F. Charpentier, T. Ahmed-Ali, and I. Munteanu," High-order sliding mode control of a Marine Current Turbine driven Permanent Magnet Synchronous Generator," in Proc. 2009 IEEE Electric Machines and Drives Conference, pp. 1541 – 1546, 2009.
[24] 蔡逸峰,「小型風力發電機葉片設計」,馬達電子報,2007年05月,第229期。
[25] C. H. Chen, M. Y. Cheng, and M. S. Tsai, “Study on a wide speed range integrated electrical transmission system,” in Proc. IEEE Power Electronics and Drives Systems, vol. 1, no. 16-18, pp. 781 – 786, Jan. 2006.
[26] 林伯峰,「精密製造與新興能源機械技術專輯-風力機產業技術之趨勢與分析」,機械工業時代,2006年05月,第278期,第27頁至第50頁。
[27] 桂人傑,「精密製造與新興能源機械技術專輯-變速風機之控制系統」,機械工業時代,2006年05月,第278期,第51頁至第67頁。
[28] 張國明,「永磁式馬達驅動器於電子式重量訓練機之設計與製作」,逢甲大學電機工程學系碩士論文,民國98年6月。
[29] 劉志勇,「多部風力感應發電機之動態模擬與分析」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國94年7月。
[30] B. Singh, B. N. Singh, A. Chandra, K. Al-Haddad, A. Pandey, and D. P. Kothari, “A review of three-phase improved power quality AC-DC converters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 51, no. 3, pp. 641 - 660, 2004.
[31] B. N. Singh, P. Jain, and G. Joos, “Three-phase AC/DC regulated power supplies: a comparative evaluation of different topologies,” in Proc. IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, vol. 1, pp. 513 – 518, 2000.
[32] G. Spiazzi and F. C. Lee, “Implementation of single-phase boost power-factor-correction circuits in three-phase applications ,“ IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 44, no. 3, pp. 365 – 371, 1997.
[33] T. Morizane, W. Shimomori, K. Taniguchi, N. Kimura, and M. Ogawa, "PWM Technique for Non-Isolated Three-phase Soft-Switching Buck-boost PFC Converter," in Proc. 2007 IEEE Power Conversion Conference - Nagoya, pp. 1280 – 1285, 2007.
[34] D. J. Perreault and J. G. Kassakian, “Design and evaluation of a cellular rectifier system with distributed control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 46, no.3, pp. 495 – 503, 1999.
[35] D. S. L. Simonetti, J. Sebastian, and J. Uceda, “Single-switch three-phase power factor preregulator under variable switching frequency and discontinuous input current,” in Proc. 1993 IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 657 – 662.
[36] A. R. Prasad, P. D. Ziogas, and S. Manias, "An active power factor correction technique for three-phase diode rectifiers," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 6, no. 1, pp. 83 – 92, 1991.
[37] P. Barbosa, F. Canales, J.-C. Crebier, and F. C. Lee, "Interleaved three-phase boost rectifiers operated in the discontinuous conduction mode: analysis, design considerations and experimentation," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 16, no. 5, pp. 724 – 734, 2001.
[38] P. M. Barbosa and F. C. Lee, “Design aspects of paralleled three-phase DCM Boost Rectifiers,” in Proc. 1999 IEEE Power Electronics Specialists Conference, vol. 1, pp. 331 - 336.
[39] M. Hernandez-Gomez, R. Ortega, F. Lamnabhi-Lagarrigue, and G. Escobar, “Adaptive PI Stabilization of Switched Power Converters ,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 18, no. 3, pp. 688 – 698, 2010.
[40] 劉岳欣,「應用於風力發電系統之全數控電力轉換器」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國99年7月。
[41] R. J. Tu and C. L. Chen, "A new space-vector-modulated control for a unidirectional three-phase switch-mode rectifier," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 45, no. 2, pp. 256 – 262, 1998.
[42] R. Wu, S. B. Dewan, and G. R. Slemon, "A PWM AC-to-DC converter with fixed switching frequency," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 26, no. 5, pp. 880 – 885, 1990.
[43] 楊杰儒,「以DSP為基礎之三相昇壓型整流器研製」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國94年6月。
[44] 江錫津,「應用空間向量脈寬調變技術之數位式高功因單相/三相電力轉換器」,國立雲林科技大學電機工程學系碩士論文,民國92年6月。
[45] 黃河,「直流電流控制法之並聯電力系統換流器」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國98年7月。
[46] S. M. Barakati, M. Kazerani, and J. D. Aplevich, “Maximum Power Tracking Control for a Wind Turbine System Including a Matrix Converter,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 24, no. 3, pp. 705 – 713, 2009.
[47] M. Pucci and M. Cirrincione, “Neural MPPT Control of Wind Generators With Induction Machines Without Speed Sensors,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 1, pp. 37 – 47, 2011.
[48] 趙興國,「應用於光伏系統之直流/直流模組化轉換器研製」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國95年6月。
[49] 李思賢,「數位式單相低功率太陽光電能轉換系統」,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國92年7月。
[50] 陳光熙,「中鋼煉焦場導焦車驅動用感應馬達之特性分析」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國93年6月。
[51] 董勝源,「DSP TMS320LF2407與C語言控制實習」,長高電腦圖書,民國93年6月。
[52] 新華電腦,「DSP從此輕鬆跑」,台科大圖書股份有限公司,民國92年10月。
[53] 王文哲,「單級式三相光伏能量轉換系統」,國立成功大學電機工程學系碩士論文,民國92年6月。
[54] 蔡明志,「Turbo C圖例教學範本(修正版)」,碁峯資訊股份有限公司,民國89年5月。
[55] 陳彥光,「以DSP為控制單元具USB2.0傳輸介面之UPS」,國立中山大學電機工程學系碩士論文,民國92年6月。
[56] 蘇欲新,「全數位化永磁同步馬達之直接轉矩控制驅動器研製」,國立中央大學電機工程學系碩士論文,民國95年7月。
[57] 楊宗松,「新型三相交流穩壓器之社計與實現」,國立中央大學電機工程學系碩士論文,民國94年7月。
[58] 張吉村,「數控工具機伺服參數之調校」,逢甲大學材料與製造工程學系碩士論文,民國96年6月。
[59] 陳威韶,「應用基因演算法於伺服馬達PID控制器參數之調變」,逢甲大學自動控制工程學系專題論文,民國93年5月。
[60] K. Y. Lo, Y. R. Chang, and Y. M. Chen, “Battery Charger with MPPT Function for Stand-Alone Wind Turbines,” in Proc. 2010 IEEE International Power Electronics Conference, pp. 932 - 937.
[61] E. Koutroulis and K. Kalaitzakis, “Design of a Maximum Power Tracking System for Wind-Energy-Conversion Application,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, no. 2, pp. 486 - 494, 2006.