研究計畫-專案詳細資料
摘要
相較於各種型態的再生能源,風力發電具有許多優點,因此目前已廣泛被應用在百萬瓦(MW)等級之分散型發電系統中。雙饋式感應發電機(DFIG)的定子電路可以直接連接至市電,在次同步運轉時,可以藉由轉子側變流器將轉子功率傳送至市電,在超同步運轉時,也可以透過控制轉子電流調整發電機之電磁轉矩,因此無論在低風速及高風速下都可以進行發電量控制,達到最佳之發電效率,目前市佔率超過70%。然而,雙饋式感應發電機(DFIG) 不但體積龐大,且具有碳刷結構,除了須經常保養之外,在價格上甚至超過同容量鼠籠式感應發電機之4 倍。鼠籠式感應發電機(SCIG)結構簡單、堅固且具有相當低廉的購置及運轉成本,但由於轉子採短路設計,當定子電路直接連接至市電時,端電壓直接由市電電壓決定,無法像雙饋式感應發電機具有發電量控制的能力。為促使鼠籠式感應發電機在併聯市電發電時,同時具有超、次同步發電量控制的能力,並提升產業界相關自主技術之建立,本兩年期計畫將提出一個完整的解決方案。第一年的目標在於開發感應發電機於超同步運轉下,發電量控制之關鍵技術,其主要透過串聯型變流器改變感應機定子磁通,進而調整超同步時之電磁轉矩,所擬的研究內容如下:(1) 串聯型變流器之動態模型推導;(2) 串聯型變流器之電路設計;(3) 低噪電流相位鎖定技術; (4) 強健及自調型電壓控制;(5) 正交型定子磁通觀測器;(6) 串聯變流器實虛功交換技術;(7) 發電機電磁轉矩及轉速控制;(8) 數位濾波器設計;(9) 以DSP 控制之串聯型變流器系統建構;第二年的目標將開發感應發電機於次同步運轉下,發電量控制之關鍵技術。其首先利用第一年所開發出之串聯型變流器在發電機定子側注入次諧波電壓,並採用並聯型變流器以主動式電流濾波技術吸收發電機之次同步功率,最後再由串聯型變流器將功率回傳至市電,所擬的研究內容如下:(1)感應機次諧波模型推導; (2) 並聯型變流器之動態模型推導;(3) 並聯型變流器之電路設計;(4) 低噪、次諧波電壓相位鎖定技術; (5) 強健及自調型電流控制;(6) 主動式電流濾波設計;(7) 以DSP 控制之串、並聯型變流器系統建構;(8) 二年計畫之關鍵技術整合於一個3kW 鼠籠式感應發電機系統;(9) 所提之關鍵技術在變流器效率及效能特性評估。值得一提的是,在所提的關鍵技術中,鼠籠式感應發電機之定子僅透過耦合變壓器和市電連接,故串、並聯變流器的容量並不會超過雙饋式發電機轉子側所使用之背對背變流器。因此,綜合在系統電路架構單純及控制簡單上的優勢,本計畫的成果在風力發電市場上,會是革命性的成就。
Project IDs
系統編號:PB10408-5695
原計畫編號:MOST104-2221-E182-036
原計畫編號:MOST104-2221-E182-036
狀態 | 已完成 |
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有效的開始/結束日期 | 01/08/15 → 31/07/16 |
Keywords
- 電子電機工程
- 風力機
- 感應發電機
- 變流器
- 主動電流濾波器
指紋
探索此研究計畫-專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。