許源浴臺灣大學：電機工程學研究所陳如元Chen, Ju-YuanJu-YuanChen2007-11-262018-07-062007-11-262018-07-062005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/53466近年來隨著科技的進步，工廠設備所需求的供電品質也越來越高，尤其對於三相交流電機而言，負相序電壓及零相序電壓均不得超過正相序成份的1.5%。為了有效提昇電力品質，如何在現有的環境中發展出可讓系統穩定且維持良好供電品質的補償器，實為重要之課題，有鑑於此，本論文擬研究靜態同步補償器，以改善電壓品質。 本論文中將提出應用對稱成份法之演算法去設計靜態同步補償器。在硬體電路方面將由一個三相四臂脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM) 的電壓型變流器連接一個直流電容器所組成。在系統平台方面，則採用數位式架構，以個人電腦為基礎，配合研華科技公司PCL-1800資料擷取卡來完成靜態同步補償器的控制核心。 最後，由模擬與實驗結果可發現，本論文所設計之靜態同步補償可達到降低電壓不平衡率及改善電壓驟降的目的。Recently, because of advancement in science and technology, factory equipments require better power quality than before, especially in three phase electric machinery where the negative sequence voltage and zero sequence voltage must not exceed 1.5% of positive sequence voltage. Hence, in this thesis, a static synchronous compensator is designed in order to have better voltage profile on the customer side. A symmetrical component algorithm will be proposed for the design of a static synchronous compensator which comprises a three phase four-arm voltage-sourced pulse width modulated inverter with a dc capacitor. The control kernel of the STATCOM is implemented by a PC-based digital system with advanced PCL-1800 data acquisition boards. Finally, based on the results from simulations and experiments, it can be concluded that voltage unbalance and voltage sag can be effectively reduced by the proposed STATCOM.摘要………………………………………….………………………i Abstract……………………………………………………... ii 目錄………………………………………………………………...iii 圖目錄………………………………...………………………...vii 表目錄……………………………………………………….....xii 第一章 緒論……………………………..…………1 1.1 研究背景與動機……………….………………1 1.2 現有相關文獻概況………….…………………2 1.3 研究方法與目的…………….…………………4 1.4 論文內容介紹…………….……………………5 第二章 靜態同步補償器原理……….….…………………7 2.1 前言…………………….……………………7 2.2 補償器原理……………….…………………7 2.2.1 功因改善……………………………………………12 2.2.2 電壓支撐……………………………………………13 2.2.3 改善不平衡…………………………………………14 2.2.4 電壓穩定度…………………………………………15 2.2.5 暫態穩定度……………………………..……………18 2.2.6 線路傳輸功率………………………..………………19 2.3 元件參數之決定…………………………….……………21 2.3.1 電容器電壓與電容值設計…………………………22 2.3.2 補償器濾波電感器設計……………………………23 2.3.3 補償器容量的計算…………………………………24 2.4 脈衝寬度調變切換技術………………….………………25 第三章 演算法分析……………………………………………………30 3.1 前言………………………………………………………30 3.2 三相不平衡率的定義……………………………………30 3.3 同步座標軸轉換………………………….………………32 3.4 數位低通濾波器…………………………………………34 3.5 對稱成份法……………………………….………………35 3.6 控制方塊圖……………………………….………………39 第四章 硬體與軟體的設計……………………………………………41 4.1 前言…………………………………………………41 4.2 硬體電路製作………………………………………41 4.2.1 實作電路之硬體架構………………………………42 4.2.2 研華PCL-1800資料擷取卡之簡介與設定…….…43 4.2.3 電力電路之製作……………………………………50 4.2.4 驅動電路之製作……………………………………55 4.2.5 同步控制電路及鎖相電路之製作…………………59 4.2.6 其他相關硬體之製作………………………………65 4.3 軟體程式規劃……………………………….……………67 4.3.1 軟體簡介……………………………….……………68 4.3.2 軟體程式之規劃設計………………….……………68 4.3.3 類比訊號輸入控制流程……………….……………71 4.3.4 切換訊號控制流程……………………….…………71 第五章 模擬結果與分析………………………………………………72 5.1 前言…………………………………………….…………72 5.2 三相四線式系統平衡故障補償………….………………72 5.2.1 三相4Ω接地故障………………….………………74 5.2.2 三相2Ω接地故障………………….………………75 5.2.3 平衡故障補償之結論………………………………77 5.3 三相四線式系統不平衡故障補償…………………77 5.3.1 單相4Ω接地故障……………….…………………79 5.3.2 單相2Ω接地故障……………………….…………82 5.3.3 不平衡故障補償之結論……………………………86 第六章 實驗結果………………………………………………………88 6.1 前言………………………………………………88 6.2 三相四線式系統平衡故障補償…………………………88 6.2.1 三相4Ω接地故障………………….………………90 6.2.2 三相2Ω接地故障…………………….……………92 6.2.3 平衡故障補償之結論………………………………94 6.3 三相四線式系統不平衡故障補償………………………95 6.3.1 單相4Ω接地故障…………………………….…………96 6.3.2 單相2Ω接地故障…………………………….…………99 6.3.3 不平衡故障補償之結論……………….………………101 第七章 結論…………………………………..………………102 7.1 結論…………………………..……………………102 7.2 未來研究方向………………..…………………………103 參考文獻………………………………………………………………1041819297 bytesapplication/pdfen-US三相四線式靜態同步補償器Three-Phase Four-WireStatic Synchronous CompensatorSTATCOMthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/53466/1/ntu-94-R92921073-1.pdf