5-1 直流-交流換流器之系統參數
5-1-1 模擬參數
本論文利用 MATLAB 軟體來模擬直流-交流換流器，其系統參數如表 5-1 所示。
而換流器之控制器參數值可見表 5-2。
表 5-1 直流-交流換流器模擬參數
元件名稱 規格
直流鏈電壓 Vdc =230V
開關切換頻率 fs =20kHz
輸出電感 L=0.47mH
輸出電容 C =50µF
交流輸出電壓 vo =110Vrms
電阻性負載 R= 20Ω
表 5-2 控制器參數
參數 參數值
K p 0.003
K i 104
K d 0.0000000003
T f 0.5
5-1-2 提出之模擬電路
圖 5-1 到圖 5-3 分別為電阻性負載、非線性負載與 TRIAC 負載模擬電路圖。
圖 5-1 電阻性負載模擬電路圖
圖 5-2 非線性負載模擬電路
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圖 5-3 TRIAC 負載模擬電路
5-2 模擬結果
圖 5-4 與圖 5-5 為傳統的比例積分微分控制器於電阻性負載下的輸出電壓與電 流波形，而圖 5-6 與圖 5-7 則為不完全微分比例積分微分控制器同樣在電阻性負載 下做比較的輸出電壓與電流波形。雖然為電阻性負載，可明顯的看出不完全微分比 例積分微分控制器和傳統的比例積分微分控制器的輸出電壓電流波形相較之下更完 美。圖 5-8 與圖 5-9 為傳統的比例積分微分控制器在非線性負載(C2 =390µF)下的 輸出電壓與電流波形，接著圖 5-10 與圖 5-11 為完全微分比例積分微分控制器在非 線性負載(C2 =390µF)下的輸出電壓與電流波形。傳統的比例積分微分控制器的輸 出電壓波形嚴重失真，不完全微分比例積分微分控制器卻與電阻性負載下的輸出電 壓波形相當相似於正弦波形，可見有較好的穩態響應，且不完全微分比例積分微分 控制器之電流波形更加漂亮。圖 5-12 與 5-13 為傳統的比例積分微分控制器在 TRIAC 負載下的輸出電壓與電流波形，而圖 5-14 與 5-15 為不完全微分比例積分微分控制 器在 TRIAC 負載下的輸出電壓與電流波形，兩種圖的比較下可以注意到所提出的控 制器具有快速瞬間電壓降補償能力，然而傳統的比例積分微分控制器其換流器之輸 出電壓在 90 度觸發角時，無法有好的瞬間電壓降補償能力，且在 90 度觸發角附近 波形呈現震盪。經由上述可列出三種負載下的基波振幅與電壓回復時間，如表 5-3 所示。可從下表看到不完全微分比例積分微分控制器其電壓回復時間比較快，因此 改善了動態響應。而從基波振幅可看出不完全微分比例積分微分控制器在各種負載 狀態下都能夠比傳統的比例積分微分控制器更接近於110Vrms，越接近正弦波形，證 明了有較低的總諧波失真。
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表 5-3 基波振幅與電壓回復時間 模擬
結果 傳統的比例積分微分控制器 不完全微分比例積分微分控制器
負載
類型 電阻性 非線性 TRIAC 電阻性 非線性 TRIAC 基波
振幅 111.4Vrms 114.5Vrms 112.1Vrms 110.7Vrms 110.7Vrms 111Vrms 電壓降
回復時間 - - 0.238ms - - 0.087ms
圖 5-4 傳統比例積分微分制器在電阻性負載下之輸出電壓波形
圖 5-5 傳統比例積分微分制器在電阻性負載下之輸出電流波形
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圖 5-6 不完全微分比例積分微分控制器在電阻性負載下之輸出電壓波形
圖 5-7 不完全微分比例積分微分控制器在電阻性負載下之輸出電流波形
圖 5-8 傳統比例積分微分制器在非線性負載下之輸出電壓波形
圖 5-9 傳統比例積分微分控制器在非線性負載下之輸出電流波形
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圖 5-10 完全微分比例積分微分制器在非線性負載下之輸出電壓波形
圖 5-11 不完全微分比例積分微分控制器在非線性負載下之輸出電流波形
圖 5-12 傳統比例積分微分制器在 TRIAC 負載下之輸出電壓波形
圖 5-13 傳統比例積分微分控制器在 TRIAC 負載下之輸出電流波形
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圖 5-14 不完全微分比例積分微分制器在 TRIAC 負載下之輸出電壓波形
圖 5-15 不完全微分比例積分微分控制器在 TRIAC 負載下之輸出電流波形