多目標導向之數位併網變流技術研究與設計

變流器(inverter)是一種做交直流轉換的電力電子裝置，其用途相當廣泛，從大功率的應用，例如：馬達驅動、不斷電系統、主動式濾波器等，至小功率的 4C 產品，如：手機、車用電源等不乏其例。然而，隨著用途的改變，變流器在控制功能的設計上有相當大的差異，而這些功能在應用上常常不是單一存在，往往是採多個功能混合完成目標。多目標導向的變流器整合，除了可以提高設備使用率，降低成本，甚至還能改善轉換器的效率。尤其為了應付更高的負載，變流器採多組並聯操作時，這個問題就更顯複雜。傳統電動車的電源系統，需要一個整流 PFC 裝置做交/直流轉換，為了補充蓄電池能量，還需要一個直流/直流充電轉換器，用來控制充電電流；為了提高馬達效率，電池電壓必須升壓供應給三相變流器驅動馬達，而其中的升壓轉換器必須有雙向功能，以回收電動車之煞車動能，增加續航力。然而，由於電動車在行駛中並無法由市電充電，因此由蓄電池到整流 PFC 之間的轉換器經常處於閒置模式。為了提高設備使用率，本計畫在電動車的電源系統上做了一個重大的變更：使用雙向型升降壓轉換器及三相變流器電路，取代原有的整流 PFC 和充電轉換器。當電動車需停滯充電時，可將三相變流器之工作模式由電動車驅動切換為市電並聯，接著利用雙向型升降壓轉換器對蓄電池充電。由於三相變流器具雙向功率能力，除可加入 PFC 兼顧電源的電力品質之外，亦可實現電動車蓄電池能量反饋市電(V2G)之能力。為促使變流器同時具有多目標導向之控制能力，並提升產業界相關自主技術之建立，本三年期計畫將提出一個完整的解決方案。第一年的目標在於設計一種不具變壓器之單相變流器(transformerless single phase inverter)，此為變流器小型化的關鍵技術，其主要目標在於提出一種新型的電路架構，達到與變壓器型變流器一樣具有很低的洩漏電流(leakage current)。這個研究成果可應用於傳統小容量的電動車充電系統，也可以衍生至三相系統。所擬的研究內容如下：

系統編號:PB10308-2734
原計畫編號:MOST103-2221-E182-031