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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 李坤彥(Kung-Yen Lee) | |
| dc.contributor.author | Hsien-Yang Cheng | en |
| dc.contributor.author | 鄭憲陽 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-07-11T14:44:37Z | - |
| dc.date.available | 2021-10-14 | |
| dc.date.copyright | 2016-10-14 | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.date.submitted | 2016-08-02 | |
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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78171 | - |
| dc.description.abstract | 本論文重點於設計150轉輸出400W之永磁發電機與洋流發電系統的控制，並且開發部分黑潮先導實驗機組來測試發電機效能、電壓、電流、轉矩與功率等。測量結果在150轉最多可以達到540W。另一方面利用MATLAB進行發電機的設計，開發出電磁設計程式，完成了發電機側控制、系統側控制與調變技術，利用SimPowerSystems工具箱模擬整個動態系統，SimPowerSystems工具箱可以提供快速且精確的結果，實現了最大功率追蹤、向量控制、空間向量調變技術，並於最後整合成一部完整黑潮發電系統，達到輸出功率400W，電壓頻率1pu、電壓大小1pu。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | The goal of this study is to design a 400W low speed(150RPM) permanent magnet generator and develop a control system for a marine current energy power system. We have developed some equipment to test the efficiency of the generator , voltage, current, torque and power. Measurement results of the generator can be up to 540W on the 150 rpm. Additionally, design a permanent magnet generator and the power generation system for Kuroshio by the MATLAB programs. We also utilize MATLAB to implement, electromagnetic design program, generator-side control, grid-side control and modulation techniques. We simulate the dynamic system used by SimPowerSystems toolbox, which can quickly and accurately shows the simulation results. It has implemented the maximum power point tracking, vector control and space vector pulse width modulation(PWM) into the power generation. Finally, we integrate each part into a complete low speed power generation system to output 400w , voltage frequency 1pu, voltage magnitude 1pu for Kuroshio. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-07-11T14:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-105-R03525051-1.pdf: 7495725 bytes, checksum: cad059cf76ce28c532bf7d5d671f5074 (MD5) Previous issue date: 2016 | en |
| dc.description.tableofcontents | 誌謝 i
中文摘要 ii ABSTRACT iii 圖目錄 vi 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 洋流發電發展情況 1 1.3 永磁發電機與控制發展 3 1.4 本文主要研究內容 5 1.5 論文貢獻 6 第二章 基礎理論分析 7 2.1 發電機材料簡介 8 2.2 發電機基本構造 10 2.3 發電機最大功率 14 2.4 電壓補償器 16 2.5 脈波寬度調變切換技術 17 2.6 同步旋轉座標轉換法 18 第三章 黑潮永磁發電機電磁設計 22 3.1 基本介紹 22 3.1.1永磁發電機的種類 22 3.1.2永磁發電機的基本電磁理論 24 3.2 黑潮永磁發電機設計 26 3.3 永磁發電機動態數學模型 34 3.4 黑潮永磁發電機程式 37 第四章 模擬控制系統設計 44 4.1 發電機側之控制 44 4.1.1三相全波整流原理 44 4.1.2 BOOST升壓電路 46 4.1.3最大功率追蹤(MPPT) 49 4.2 系統側變流器之控制 52 4.3 MATLAB/Simulink環境下黑潮發電系統結構 57 第五章 結果與分析 61 5.1模擬軟體介紹-MATLAB 61 5.2發電機測試平台 61 5.3黑潮發電系統模擬 78 第六章 結論 91 6.1成果總結 91 6.2未來研究方向 92 參考文獻 93 附錄A 名詞解釋 96 圖目錄 圖1.1 六種典型潮流/洋流發電機[3] 3 圖2.1 低轉速黑潮發電系統 7 圖2.2 磁滯曲線與工作點示意圖 9 圖2.3 50CS400 矽鋼片特性曲線 10 圖2.4 發電機定子分類(a)凸極式 (b)槽式 (c)無溝槽式 11 圖2.5 發電機轉子分類(a)(b)表貼式 (c)(d)內置式[27] 11 圖2.6 軸承摩擦分類(a)滾動軸承、(b)滑動軸承 12 圖2.7 軸承運動分類(a)迴轉軸承、(b)線性軸承 12 圖2.8 低轉速PMSG的繞組方式[15] 14 圖2.9 能量擷取示意圖 15 圖2.10系統變流器之單線圖 16 圖2.11電壓型變流器架構圖 17 圖2.12 PWM切換波形 18 圖2.13 同步旋轉座標軸轉換 19 圖2.14空間向量x與三相變量xa、xb、xc 20 圖2.15空間向量x分解到d-q座標系統 21 圖3.1 徑向永磁同步發電機[15] 22 圖3.2 軸向永磁同步發電機 23 圖3.3 橫向永磁同步發電機[28] 24 圖3.4 發電機等效磁路示意圖 25 圖3.5發電機磁路模型 26 圖3.6 黑潮發電機設計流程圖 27 圖3.7 槽形 30 圖3.8 黑潮永磁發電機程式 38 圖3.9 MATLAB GUI功能鍵 38 圖3.10 黑潮永磁發電機程式說明圖 39 圖3.11計算結果輸出(a)Matlab table (b)Excel 42 圖4.1三相電路與整流器 44 圖4.2三相電路與整流器與電感濾波器 45 圖4.3整流波形 46 圖4.4 Boost Converter 電路示意圖 46 圖4.5 Boost Converter開關等效電路 47 圖4.6 開關導通與截止時之電流波 48 圖4.7 最大功率曲線圖 49 圖4.8 擾動觀察法狀態圖 51 圖4.9 擾動觀察法流程圖 51 圖4.10 變流器與補償端電壓單線圖 52 圖4.11 系統側控制圖 54 圖4.12 向量脈寬調變模組 54 圖4.13 電壓空間向量圖 55 圖4.14 SVPWM流程圖 57 圖4.15 低轉速黑潮發電系統 58 圖4.16 發電機模型 58 圖4.17 MPPT控制(Simpowersystem) 59 圖4.18 MPPT控制(數學模型) 59 圖4.19 系統側個別測試Simulink模型 59 圖4.20系統側控制Simulink模型 60 圖4.21 控制模組 60 圖5.1 實驗平台機構示意圖 62 圖5.2 實驗平台實際圖 62 圖5.3 系統架構圖 63 圖5.4 發電機量測MATLAB程式 64 圖5.5 量測的發電機 64 圖5.6 實驗平台 64 圖5.7 發電機30rpm轉速波形 66 圖5.8 發電機90rpm轉速波形 67 圖5.9 發電機150rpm轉速波形 67 圖5.10 空載電壓與轉速關係圖 68 圖5.11 空載三相電壓波形 70 圖5.12 30rpm最大功率量測結果 71 圖5.13 60rpm最大功率量測結果 72 圖5.14 90rpm最大功率量測結果 73 圖5.15 120rpm最大功率量測結果 73 圖5.16 150rpm最大功率量測結果 74 圖5.17 黑潮永磁同步發電機功率曲線圖 75 圖5.18 發電機在30rpm的轉速下電流電壓關係圖 75 圖5.19 不同阻抗下轉速對電壓之關係 76 圖5.20 發電機在不同負載下的功率與轉速關係圖 76 圖5.21 人機介面 78 圖5.22 Va開關電壓 78 圖5.23 Vab開關電壓 79 圖5.24 數學模型 80 圖5.25 流速 80 圖5.26 尖速比 81 圖5.27 輸出功率(TSR控制) 81 圖5.28電壓 82 圖5.29電流 82 圖5.30 id和id控制訊號 83 圖5.31 iq和iq控制訊號 83 圖5.32 轉速 84 圖5.33 發電功率 85 圖5.34 Vab電壓 85 圖5.35 線電流 86 圖5.36 整流後功率 86 圖5.37 匯流排Vbus電壓 87 圖5.38 變流器Vab電壓 87 圖5.39 變流器相電壓 88 圖5.40 電頻率 88 圖5.41 併網電壓 89 圖5.42 併網三相電壓 89 圖5.43 併網三相電流 90 圖5.44 併網輸出功率 90 表目錄 表1.1 世界各公司所開發的洋流渦輪機 2 表2.1 NdFeB-N40H磁性能 9 表3.1發電機公式整理表 32 表4.1 SVPWM電壓位置與開關順序對照表 56 表4.2 不同扇區的比較值 57 表5.1 本實驗發電機三相電阻量測結果 65 表5.2 啟動轉速測試結果 66 表5.3 空載特性測試結果 68 表5.4 負載特性測試結果(I) 74 表5.5 負載特性測試結果(II) 77 表5.6 發電機計算結果 79 表5.7 400W黑潮發電機模擬參數 79 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 海洋能 | zh_TW |
| dc.subject | 永磁同步發電機 | zh_TW |
| dc.subject | 最大功率追蹤 | zh_TW |
| dc.subject | 向量控制 | zh_TW |
| dc.subject | 發電機測試平台 | zh_TW |
| dc.subject | Generator Testing Platform | en |
| dc.subject | Marine Energy | en |
| dc.subject | Vector Control | en |
| dc.subject | Permanent Magnet Synchronous Generator | en |
| dc.subject | Maximum Power Point Tracking | en |
| dc.title | 低轉速黑潮發電機及其系統模擬 | zh_TW |
| dc.title | Low Speed Generator in Kuroshio and System Simulation | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 104-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 李佳翰(Jia-Han Li),吳元康(Allen Wu),楊適宇(Shih-Yu YANG) | |
| dc.subject.keyword | 海洋能,永磁同步發電機,最大功率追蹤,向量控制,發電機測試平台, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Marine Energy,Permanent Magnet Synchronous Generator,Maximum Power Point Tracking,Vector Control,Generator Testing Platform, | en |
| dc.relation.page | 98 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201601775 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2016-08-02 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 工程科學及海洋工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 工程科學及海洋工程學系 | |
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