抑制在不平衡配電系統下風力驅動感應發電機轉矩脈動現象之串聯型動態電壓調整器設計

由於全球經濟對石化燃料的高依賴度及環境保護之意識提升，加速了世界各國對再生能源的發展。在能源市場朝向多元化發展的時代，風力發電由於取之不盡，而且不會汙染環境，所以在成本上更具有競爭力。變速型的風力發電系統，由於具有廣泛運轉範圍且能夠符合空氣動力學的最佳效率化，近來愈益受到青睞，鼠籠式感應發電機(SCIG)正是以具有變轉速能力而著名，其定子電路具有可以直接連接至市電卻不需頻率轉換器之特色。相較於雙饋式感應發電機(DFIG)，其更具有控制架構簡單、結構堅固及相當低廉的購置及運轉成本，因此在這幾年間又再度獲得重視。然而，由於感應發電機需要外部激磁，若再加上定子電源發生不平衡，將導致電壓調整能力惡化，進而造成轉矩脈動及功率損失。因此，改善感應發電機定子電路的電壓品質，以降低轉矩脈動的現象並提高發電效率，已成為感應發電機系統最重要的問題。為此，本計畫將設計一套串接於配電線路之動態電壓調整器(DVR)，該電路採用一個六臂式的電壓源型變流器，其具有彈性控制每一相線路之插入電壓，所以相當適合用於改善配電線路的電壓不平衡及電壓變動的現象。本計畫將採用兩種 DVR操作模式：(1)純無效電壓補償及(2)最小電壓補償，其主要目的在於希望 DVR能在較低的消耗功率之下回復匯流排電壓的位準。為了更進一步改善電源不平衡對感應發電機性能上的負面影響，本計畫將利用二階通用型積分器(SOGI)及對稱成分分析法將三相瞬時電壓分解為正序、負序及零序(對稱)成分，以作為 DVR控制器輸出電壓大小及相位之參考。為了印證所提控制器之效能，本計畫將實現一個容量為 3kVA之DVR 補償感應發電機端電壓的實驗平台。由於，本計畫所提出之方法及架構具有低成本、優質的電力品質，相較於傳統的感應發電機系統具有相當高的競爭優勢。

系統編號:PB10207-1891
原計畫編號:NSC102-2221-E182-030