第五章 通信界面及三相不斷電系統並聯
6.4 實測結果
圖 6-15 為電壓控制模式功率轉換器於空間向量脈波寬度調變 690 W 純電阻負載下之實測結果，其負載側線電壓峰值約為 310V，
有效値為 220V 左右，電壓諧波失真率為 1.32 %，且三相電壓為平衡，
圖 6-16 為電壓控制模式功率轉換器於弦式脈波寬度調變 690 W 純電 阻負載下之實測結果，其負載側線電壓峰值約為 310V，有效値為 220V 左右，電壓諧波失真率為 1.65 %，且三相電壓為平衡；第二台 電壓控制模式功率轉換器於 690 W 純電阻負載下之實測結果與第一 台亦同。市電故障時，其並聯操作下，即第一台操作為電壓控制模式，
如圖 6-17(a)所示，其電壓值約為 220V 有效値且負載總電流響應如圖 6-17(b)所示。而第二台採用電流控制模式操作，故第一台及第二台之 電流響應如圖 6-17(c)及 6-17(d)所示，可知此控制方式具有分流之效 果，即每台平均分配功率；圖 6-18 為蓄電池昇壓放電情形；圖 6-19 為 1030 W 線性負載下電壓控制模式功率轉換器發生故障，電流控制 模式功率轉換器轉換成電壓控制模式功率轉換器，持續對負載供電之 實測結果。圖 6-20 為三相非線性之二極體整流性負載下，電壓控制 模式功率轉換器之輸出線電壓、電流及頻譜圖，其中電壓諧波失真率 為 5.5 %，圖 6-21 為非線性負載之並聯輸出波形電流控制模式功率轉 換器成功分擔一半之負載電流，可知此控制策略應用於線性或非線性 負載下，皆能達到功率分配之目的。
圖 6-22 為市電供應電感性負載(630 W,640 VAR)下，三相功率轉 換器操作為功率補償器，補償負載所需之虛功成分，使市電相電壓與 電流趨近同相位，不受負載功因落後之影響。圖 6-23 及圖 6-24 為線 性負載 1030 W 下，發生市電故障，蓄電池由昇壓式直流截波器提供 直流鏈電壓，以維持負載持續受電。
' (100 / )
v
uvV div
0
(10 / )
time ms div
(a)
5 10 15 20
0 20 40 60 80 100
Harmonic order THD
v= 1.32%
Mag (% of Fundamental)
(b)
圖 6-15 三相直流-交流功率轉換器於空間向量脈波寬度調變三相閉 迴路純電阻負載 690W 之實測結果：(a)變壓器二次側(負載 側)輸出線電壓
v
uv' ；(b)變壓器二次側輸出線電壓v
uv' 之頻譜' (100 / )
v
uvV div
0
(10 / )
time ms div
(a)
5 10 15 20
0 20 40 60 80 100
Harmonic order THD
v= 1.65%
Mag (% of Fundamental)
(b)
圖 6-16 三相直流-交流功率轉換器於弦式脈波寬度調變三相閉迴路 純電阻負載 690W 之實測結果：(a)變壓器二次側(負載側) 輸出線電壓
v
uv' ；(b)變壓器二次側輸出線電壓v
uv' 之頻譜0
0
0
0
(50 / ) v
unV div
(5 / ) i
uA div
)
(a (10 ms div / )
1
(5 / )
i
uA div
2
(5 / )
i
uA div
) / 10
( ms div
) / 10
( ms div
) / 10
( ms div )
(b
) (c
) (d
圖 6-17 並聯運轉操作下於純電阻負載 1030 W 下之實測結果：(a) 變壓器一次側線電壓
v
uv；(b)變壓器一次側 u 相總電流i
u；(c) 變壓器一次側電壓控制模式功率轉換器 u 相電流i
u1；(d)變壓 器一次側電流控制模式功率轉換器 u 相電流i
160
100
0
(20 / ) v
dcV div
(10 / ) v
BV div
(2 / ) i
BA div
) (a
( )
b
( )
c
(10 ms div / )
(10 ms div / )
(10 ms div / )
圖 6-18 於並聯運轉操作下純電阻負載 1030 W 之單一台不斷電系統 之實測結果：(a)直流鏈電壓
v
dc；(b)蓄電池電壓v
B；(c)蓄電 池電流i
B0
0
) (a
( )
b
'
(100 / )
v
uvV div
'
(2 / )
i
uA div
(80 ms div / )
(80 ms div / )
電壓控制模式功率轉換器故障
電壓控制模式功率轉換器故障
圖 6-19 1030 W 線性負載下電壓控制模式功率轉換器發生故障，電 流控制模式功率轉換器轉換成電壓控制模式功率轉換器，持 續對負載供電之實測結果：(a)負載端線電壓
v
uv' ；(b)負載端 u 相電流i
u'5 10 15 20 0
20 40 60 80 100
Harmonic order Mag (% of Fundamental)
THD
v= 5.5%
THD
i= 41.67%
' (100 / )
v
uvV div
0
(10 / )
time ms div
) (a
( ) b
0
(10 / )
time ms div
'(2.5 / )
i
uA div
( ) c
圖 6-20 第一台直流-交流功率轉換器於三相非線性之二極體整流 性負載下，輸出 1030 W 之實測結果：(a)輸出線電壓
v
uv' ； (b) u 相輸出電流i
u'；(c)輸出線電壓v
uv' 及 u 相輸出電流i
u' 之 頻譜0
0
0
0
(50 / ) v
unV div
(5 / ) i
uA div
)
(a (10 ms div / )
1
(5 / ) i
uA div
2
(5 / )
i
uA div
(10 ms div / )
(10 ms div / ) )
(b
) (c
( ) d (10 ms div / )
圖 6-21 非線性之三相二極體整流性負載 1030 W 下，並聯輸出之實 測結果：(a)一次側 u 相電壓
v
un；(b)一次側 u 相總電流i
u； (c)第一台直流-交流功率轉換器 u 相輸出電流i
u1；(d)第二台 直流-交流功率轉換器 u 相輸出電流i
u2160
0
0
0
(20 / ) v
dcV div
(50 / ) e
aV div
(1 / ) i
asA div
'
(1 / ) i
uA div
) (a
( ) b
( ) c
( ) d
(10 ms div / )
(10 ms div / )
(10 ms div / )
(10 ms div / )
約30度
圖 6-22 於市電並聯模式下，對電感性負載(630 W,640 VAR)進行功 率補償之實測結果：(a)直流鏈電壓
v
dc；(b)市電 a 相電壓e
a； (c)市電 a 相電流i
as；(d)負載端 u 相電流i
u'0
0
0
(50 / ) v
dcV div
(20 / ) v
BV div
(5 / ) i
BA div
) (a
( ) b
( ) c (100 ms div / )
(100 ms div / ) (100 ms div / )
市電故障
市電故障
市電故障
圖 6-23 1030 W 線性負載下發生市電中斷，由蓄電池組經昇壓式直 流截波器提供能量，維持直流鏈穩定，並經由三相功率轉 換器持續對負載供電之實測結果：(a)直流鏈電壓
v
dc；(b)0
0
) (a
( ) b
'
(100 / )
v
uvV div
'
(1 / )
i
uA div
(100 ms div / )
(100 ms div / )
市電故障
市電故障
圖 6-24 1030 W 線性負載下發生市電中斷，由蓄電池組經昇壓式直 流截波器提供能量，維持直流鏈穩定，並經由三相功率轉 換器持續對負載供電之實測結果：(a)負載端線電壓
v
uv' ；(b) 負載端 u 相電流i
'6.5 結語
本章依序介紹本文系統之硬體電路、軟體控制流程及實測結果，
並根據電壓及電流控制模式功率轉換器之理論分析及系統控制架 構，進行軟體規劃，再搭配硬體電路測試，最後實測藉由 can 作為三 相不斷電系統並聯之橋樑，驗證並聯控制策略。本文已完成線性負載 及非線性負載於獨立運轉下之並聯實作，於線性負載 1030 W 下，以 電壓空間向量脈波寬度調變及弦式脈波寬度調變控制，輸出電壓諧波 失真率分別為 1.32 %及 1.65 %；且如所預期，其中第二台電流控制 模式功率轉換器能追隨功率分配之電流命令，分擔一半之負載電流。
而當電壓控制模式功率轉換器發生故障時，電流控制模式功率轉換器 立即轉換成電壓控制模式功率轉換器，持續提供穩定之三相平衡電壓 及功率予負載。
此外，於市電並聯運轉模式下，可進行蓄電池充電及對電感性負 載(630 W,640 VAR)進行功率補償，使市電側獲得近單位功因。且於 市電中斷時，可由蓄電池經昇壓式直流截波器提供直流鏈能量，確保 負載持續受電。