電路模擬

4-1 脈波寬度調變換流器系統參數 4-1-1 模擬參數

本論文利用 MATLAB 軟體模擬脈波寬度調變換流器，其表 4-1 為系統參數，表 4-2 為控制器參數。

表 4-1 脈波寬度調變換流器模擬參數

元件名稱 規格

直流鏈電壓 V_dc



開關切換頻率 f_s



輸出電感 L



輸出電容

C  100  F

交流輸出電壓 v_o



額定負載 R





表 4-2 控制器參數

參數 參數值

K p 100

K I 230

K D 0.000000000003

4-1-2 所提出之模擬電路

圖 4-1 到圖 4-3 分別為電阻性負載、非線性負載與 TRIAC 負載模擬電路圖。

圖 4-1 電阻性負載模擬電路圖

圖 4-2 非線性負載模擬電路

圖 4-3 TRIAC 負載模擬電路

4-2 模擬結果

態響應。圖 4-24 與 4-25 為傳統 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電壓和輸出電流 波形，而圖 4-26 與 4-27 為具前饋控制與死區的 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出 電壓和輸出電流波形，我們可以觀察到所提出的換流器具有快速瞬間電壓降補償能 力，然而傳統 PID 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。

根據模擬結果顯示，我們將脈波寬度調變換流器以雙電壓極性切換與單電壓極 性切換來做比較，可以看出使用單電壓極性切換，在三種負載狀態下，單電壓極性 切換比雙電壓極性切換有較好的動態響應與穩態響應。

圖 4-4 傳統 PID 控制器在額定負載下的輸出電壓波形(雙電壓極性切換)

圖 4-5 傳統 PID 控制器在額定負載下的輸出電流波形(雙電壓極性切換)

圖 4-6 具前饋控制與死區的 PID 控制器在額定負載下的輸出電壓波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-7 具前饋控制與死區的 PID 控制器在額定負載下的輸出電流波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-8 傳統 PID 控制器在非線性負載下的輸出電壓波形(雙電壓極性切換)

圖 4-9 傳統 PID 控制器在非線性負載下的輸出電流波形(雙電壓極性切換)

圖 4-10 具前饋控制與死區的 PID 控制器在非線性負載下的輸出電壓波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-11 具前饋控制與死區的 PID 控制器在非線性負載下的輸出電流波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-12 傳統 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電壓波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-13 傳統 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-14 具前饋控制與死區的 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-15 具前饋控制與死區的 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形 (雙電壓極性切換)

圖 4-16 傳統 PID 控制器在額定負載下的輸出電壓波形(單電壓極性切換)

圖 4-17 傳統 PID 控制器在額定負載下的輸出電流波形(單電壓極性切換)

圖 4-18 具前饋控制與死區的 PID 控制器在額定負載下的輸出電壓波形 (單電壓極性切換)

圖 4-19 具前饋控制與死區的 PID 控制器在額定負載下的輸出電流波形 (單電壓極性切換)

圖 4-20 傳統 PID 控制器在非線性負載下的輸出電壓波形(單電壓極性切換)

圖 4-21 傳統 PID 控制器在非線性負載下的輸出電流波形(單電壓極性切換)

圖 4-22 具前饋控制與死區的 PID 控制器在非線性負載下的輸出電壓波形 (單電壓極性切換)

圖 4-23 具前饋控制與死區的 PID 控制器在非線性負載下的輸出電流波形 (單電壓極性切換)

圖 4-24 傳統 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電壓波形(單電壓極性切換)

圖 4-25 傳統 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形(單電壓極性切換)

圖 4-26 具前饋控制與死區的 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形 (單電壓極性切換)

圖 4-27 具前饋控制與死區的 PID 控制器在 TRIAC 負載下的輸出電流波形 (單電壓極性切換)