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三相轉換器穩定度分析

為了解決3相kva計算的問題，作者劉昀宗 這樣論述：

本論文提出一種耦合型穩定度分析方法，分析三相四線式與三相三線式系統之三相電流追蹤能力及系統之穩定度。此外，比較耦合型與電路等效單相之解耦合穩定度分析，個別應用在三相四線式及三相三線式轉換器之間差異，並考慮濾波器電感值隨電流大小的變化，搭配解耦合數位控制與濾波器設計，實現三相高功率併網型轉換器。本論文透過平均共模電壓觀念，設計電流控制演算法，並藉由時域及頻域推導出轉換器輸入對輸出之轉移函數，用於分析系統穩定度與設計濾波器，最後實測驗證轉換器功能。在穩定度分析比較方面，本論文各別推導出三相四線式LC與三相三線式LCL轉換器之輸入對輸出轉移函數，從相對簡易的三相四線式轉換器至複雜的三相三線式轉換器

，比較耦合型與解耦合型轉移函數間之差異和考慮電感值衰減的影響。同時為了驗證轉移函數的正確性，本研究將三相系統建模於MATLAB中，並以MATLAB/Simscape模型結果為基準，比較模型結果與推導結果的一致性。此外，基於濾波器諧振頻帶穩定性，本論文提出三相三線式LCL轉換器濾波器設計，考慮電感值不同的衰減量與濾波器總體積大小，並且透過供應商提供的鐵芯參數，設計出濾波器各元件值並篩選出符合使用者所需規格限制下的鐵芯元件。在系統功能驗證方面，受限於環境容量，本研究建造二部DC 760V/ac 380V/350 kVA的三相四線式LC轉換器，透過實際二部循環功率測試以驗證市電併網與直流鏈電壓穩壓功

能。此外，亦建造一部DC 760V/ac 380V/33 kVA的三相三線式LCL轉換器並實際測試市電併網與直流鏈電壓穩壓功能，最後實現多部轉換器並聯並測試。同時，本研究建立MATLAB/Simulink模擬模型，比對在相同規格下的三相四線式與三相三線式轉換器實測驗證結果與模擬結果，驗證Simulink模型與實測結果的一致性。透過模擬與實測結果，本論文驗證三相耦合型穩定度分析，具有更高的精確性並更符合電路實際運作等優點，此外，配合濾波器設計與解耦合數位控制可減少濾波器體積並使輸出電流符合IEEE Std 519-2014 和IEEE Std 1547之電流注入電網諧波規範。本論文的原創性貢獻簡

述如下：本論文所提出的三相三線式轉換器耦合型穩定度分析，相較於傳統解耦合型穩定度分析，與MATLAB/Simscape模型結果一致。耦合型穩定度分析將電感值衰減量和市電電網強度納入變化因素，分析當電感值隨電流大小變化時之影響與系統的穩定性。三相三線式轉換器LCL濾波器設計方法配合耦合型穩定度分析，將供應商提供的鐵芯參數納入考量並計算鐵芯體積，設計出符合使用者所需之濾波器元件參數值。以「直接數位控制」的三相轉換器電流控制演算法，配合耦合型穩定度分析，確保實測有低輸出電流總諧波失真率且穩定操作，滿足IEEE Std 519-2014 和IEEE Std 1547的諧波規範。藉由提高開關切換頻率，以

降低濾波器體積且提升系統動態響應，在系統穩定運行下，實測多部並聯以提高整體系統額定功率。