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題目：採用混合式控制法則於單相  串聯型主動電力濾波器之研製  報告人 學 生：劉金堆 學 號：9212222 採用混合式控制法則於 單相串聯型主動電力濾波器之研製 摘要 壹、前言 貳、系統架構 參、電力濾波器補償原理 肆、控制電路設計 伍、實驗結果 陸、結論 摘要 目的：研製一被動式濾波器與主動式電力濾波器 並聯連接之單相串聯型主動電力濾波器。 對象：適合對具有電壓型諧波負載及負載端電壓 失真的系統進行補償。 方法：採用混合式電流偵測及負載端電壓偵測的 控制方式，可正確估算出主動電力濾波器 所需補償的電壓值，並以數位信號處理器 為控制中心來完成實現。 證明：經由實驗結果來驗證本文所提出系統和理 論之可行性。 壹、前言 近年來電力電子設備及電腦通訊產品的大量應用，所產生之諧波污染造成配電系統中的電力品質更加惡化。 主動式電力濾波器架構可分為並聯型主動電力濾波器及串聯型主動電力濾波器兩種型式。 並聯型主動式電力濾波器主要功能是在電力系統中提供一補償諧波電流的量以消除諧波電流，使市電端電流為一正弦波。但此種並聯型的主動電力濾波器架構較適合應用於電流型諧波負載，對於電壓型諧波負載的補償特性並不顯著。 壹、前言 為了克服此類型的電壓型諧波負載，須採用串聯型主動電力濾波器。 電力補償器的架構中可分為： 電流型換流器 電壓型換流器 壹、前言 串聯型主動電力濾波器之控制法則最常使用的是市電流偵測法及負載電壓偵測法。 本文採用混合式的偵測法，結合市電電流偵測法及負載電壓偵測法的優點，以數位信號處理器來實現此混合式控制法則，以達到電流諧波消除及負載端電壓補償的目的。 貳、系統架構 參、電力濾波器補償原理 參、電力濾波器補償原理 參、電力濾波器補償原理 參、電力濾波器補償原理 參、電力濾波器補償原理 參、電力濾波器補償原理 肆、控制電路設計 肆、控制電路設計 肆、控制電路設計 肆、控制電路設計 伍、實驗結果 伍、實驗結果 伍、實驗結果 伍、實驗結果 伍、實驗結果 陸、結論 主動型電力濾波器可等效為一可控的電壓源，負責提供系統上所需補償的電壓值。系統中補償效果的好壞與串聯型主動電力濾波器所採用的控制法則是息息相關的。 本文所採用的混合式控制，可正確的估算出主動電力濾波器所需補償的電壓值，可同時將諧波電流消除及負載端電壓失真進行補償。 實驗結果驗證，當串聯型主動電力濾波器採用此混合式控制法時，對於電壓型諧波負載的諧波消除及改善負載端電壓失真皆有良好的效能。 * * 參考資料：國立雲林科技大學電機工程學系 第二十五屆電力工程研討會 華志強 莊志偉 江錫津 為了要有效地估算出補償電壓UC 之值，通常可分為偵測市電端電流is 及偵測負載端電壓VL 兩種補償方式。 市電端電流補償法:若將串聯型主動電力濾波器等效為一純電阻性的k 值阻抗，當系統操作在具有n 階諧波成分時，其補償電壓UC 可表示為： 若k Zs(n) 時，則 Ish(n) ≈ 0 由上述可知，當選擇夠大的k 值時，則系統中的電流諧波成分將趨近於零。由於此電流偵測法補償效果的好壞是取決於k 值的大小，雖然k 值愈大，補償效果愈佳，但是過大的k 值可能會造成系統的不穩定，所以對於k 值大小選取問題便成為使用電流偵測補償法最大的缺點。 偵測負載端電壓補償法:若依其電壓諧波補償的特性，為了使輸入負載端電壓維持一純正的正弦波，所以將補償電壓UC 假設等效於負載端的諧波電壓Vlh(n) ，即UC(n) = - Vlh(n) 。 根據上述分析的結果，採用混合式控制法則的串聯型主動電力濾波器，補償電壓可以定義為 經由(7)式，可求出具有n 階諧波電流Ish(n) 與k 值的關係式即 由上式中可知，混合式控制法則結合了電流偵測法及電壓偵測法的優點，其k 值之設定值不會因為選擇太大而造成系統上的不穩定，同時也能兼顧對諧波電流及負載端電壓諧波含量進行改善。 由於本文是採用混合式控制法則，分別偵測市電端電流is 及負載端電壓VL 來進行補償電壓的估算。由(7)式中可知，補償參考電壓UC 包含了市電電流諧波成分Ish(n) 及負載端電壓諧波成分Vlh(n) 。 為了要準確地求出諧波含量，本架構利用帶通濾波器來取得市電電流及負載端電壓的基本波成分，其電路圖如圖五所示 經由帶通濾波器後，可分別得到市電電流基本波Is1 及負載端電壓基本波Vl1， 此時再分別與市電端電流及負載端電壓相減，即可求出二者的諧波含量。所以，參考電壓UC * 可利用取得的市電端電流諧波含量Ish(n)乘以一純電阻性的k值，再減去負載端電壓的諧波含量Vlh(n)，即可求得。 為了