第五章 實作電路與結果
5.3 實作數據及比較
5.3.2 電流諧波失真比較
經由5.2 節的頻譜分析圖我們可計算出總電流諧波失真與權重總電流諧波失真，下 表5.5 與表 5.6 為三相電流控制利用示波器儲存資料計算出的總電流諧波失真與權重總 電流諧波失真，而表5.7 為實際功率計測量的總電壓諧波失真。而下圖 5.23、圖 5.24 及 圖5.25 分別為表格 5.5、表格 5.6 及表格 5.7 對應的曲線圖。觀察曲線圖 5.23 可發現實 作與模擬一樣，總電流諧波失真依照大小排序下來為 MDFQCC>MDFQM>SPWM。接 著觀察圖5.24 可發現 DFQCC 的權重總電壓諧波失真略高於 MDFQM，而真最小的為傳 統SPWM。
在此一提，功率計因為計算總電流諧波失真時，基本波頻率必須操作在 20Hz 至 440Hz，因此在轉速為500rpm時基本波頻率低於此操作範圍，故功率計無法量測到此轉 速下的總電流諧波失真。
表5.5 實作三相電流控制總電流諧波失真比較表
i(%)
THD (RL 100) (%)THDi (RL 50)
PI-SPWMPI-MDFQMMDFQCCPI-SPWM PI-MDFQM MDFQCC
500rpm 17.677 45.78 189.8 14.38 37.18 146.89
1000rpm 15.44 40.06 135.04 13.67 35.46 119.60
1500rpm 12.7 27.07 90.10 12.14 23.49 78.32
2000rpm 13.97 20.09 67.93 11.85 18.31 61.89
2500rpm 11.08 17.16 56.09 10.16 14.41 50.00
3000rpm 11.42 14.86 48.67 8.41 11.02 38.80 Current
Control speed
表5.6 實作三相電流控制總權重電流諧波失真比較表
i(%)
WTHD (RL 100) (%)WTHDi (RL 50)
PI-SPWM PI-MDFQM MDFQCC PI-SPWM PI-MDFQM MDFQCC
500rpm 0.4527 4.100 4.919 0.2981 2.7181 3.251 1000rpm 0.3591 3.251 3.901 0.201 1.8227 2.1881 1500rpm 0.2691 2.4463 2.9356 0.1542 1.403 1.6827 2000rpm 0.179 1.631 1.9563 0.1063 0.9674 1.160 2500rpm 0.1163 1.0554 1.2663 0.1012 0.9136 1.0972 3000rpm 0.1101 1.0036 1.2145 0.0932 0.7531 0.9854
表5.7 實作三相電流控制功率計量測總電流諧波失真比較表
i(%)
THD (RL 100) (%)THDi (RL 50)
PI-SPWM PI-MDFQM MDFQCC PI-SPWM PI-MDFQM MDFQCC
1000rpm 10.21 32.26 124.1 10.08 32.32 111.8
1500rpm 7.84 22.31 79.4 9.62 20.01 70.32 2000rpm 7.02 15.62 57.3 8.37 15.26 53.76
2500rpm 6.24 12.76 45.36 7.04 11.08 42.13
3000rpm 6.03 9.98 37.27 5.40 8.18 30.6 Current
Control speed
Current Control speed
)
%
i( THD
rpm
500 1000rpm 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
0 100 80
40 20 120 140 160 200 180
60
MDFQCC
MDFQM
-PI SPWM
-PI
)
%
i( THD
rpm
500 1000rpm 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
0 100 80
40 20 120 140 160 200 180
60
(b) MDFQCC
MDFQM
-PI SPWM
-PI
圖5.23 實作總電流諧波失真曲線圖(a) RL 100(b) RL 50
rpm
500 1000rpm 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
(a) 0
2.5 2
1 0.5 3 3.5 4 5 4.5
1.5
)
%
i( WTHD
MDFQCC
MDFQM
-PI
SPWM
-PI
rpm
500 1000rpm 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
(b) 0
2.5 2
1 0.5 3 3.5
1.5
)
%
i( WTHD
MDFQCC
MDFQM
-PI
SPWM
-PI
圖5.24 實作權重總電流諧波失真曲線圖(a) RL 100 (b) RL 50
rpm
1000 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
0 100 80
40 20 120 140
60 )
%
i( THD
(a)
MDFQCC
MDFQM
-PI SPWM
-PI
rpm
1000 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm
(b) 0
100 80
40 20 120
60 )
%
i( THD
MDFQCC
MDFQM
-PI SPWM
-PI
圖5.25 實作功率計量測總電流諧波失真曲線圖(a) RL 100 (b) RL 50
我們從實作電流實作的波形、頻譜、轉換效率及電流諧波失真，驗證了模擬的數據 及電流行為，而電流漣波現象、電流頻譜分析在第四章中均有詳細介紹。
歸納模擬與實作我們可以得到若想犧牲轉換效率而得到較佳的電流波形，我們可以 採用傳統 SPWM 的電流控制方式。又如果想要提高轉換效率且電流漣波對於系統影響 不大的話，本論文中除了 SPWM 以外的兩種所提出的三相電流控制方式 MDFQM 與 MDFQCC 可用來實現。
第六章 結論
本文呈現三種三相電流控制方式，以及電流與電流頻譜分析結果，並以模擬與實驗 的方式，驗證電流控制架構的可行性。所採用的架構主要使用電流偵測電路，並以FPGA 為實現平台，利用三相馬達做電流控制。
由 模 擬 及 實 驗 結 果 觀 察 可 知 三 種 三 相 電 流 控 制 各 有 其 優 缺 點 ， 第 一 種 為 PI-SPWM，主要優勢在於電流波形及馬達驅動上有最佳的響應與最小的噪音。第二種為 PI-MDFQM，其優點在於三相反流器上開關切換損有最佳的節能表現，且電流波形與電 流頻譜與PI-SPWM 相近。最後一種為 MDFQCC，其電流控制因為沒有了 PI 型控制器，
因此在三相反流器輸出至發電端馬達負載電阻RL的功率轉換效率上有較高的數值。若 以缺點來看，傳統PI-SPWM 在開關切換損及三相反流器至馬達的功率轉換上損失的能 量為三種電流控制裡最大的。至於PI-MDFQM 在電流表現上雖與 PI-SPWM 相近，但在 馬達的運作響應上與 PI-SPWM 相比有較大的噪音且轉換效率低於 MDFQCC。最後 MDFQCC 的缺點為電流波形有較大及較多的漣波使得馬達運作上順暢度不如另外兩種 三相電流控制。
除了傳統的 PI-SPWM 以外，在本文另外實現兩種三相電流控制(PI-MDFQM、
MDFQCC)中有一些可調整的參數，例如 PI-MDFQM 與 MDFQCC 的誤差定義與 MDFQCC 理論中可忽略的項次。首先此兩種三相電流控制的誤差定義應存在其他種 組，使得系統電流波形更臻平滑，而在本文中並無找尋到其餘的誤差定義組合使得電流 表現更好，此為可改善的方面之ㄧ。第二可改善的方面為MDFQCC 實作上為了使得控 制更加簡單及實現平台的運算限制，在理論中我們忽略了負載端電壓及連接線端上等的 等效阻抗對於電流控制演算法的影響。因此若不忽略這些對演算法有些微影響的成份，
依據理論MDFQCC 電流控制應該會有更好的電流波形與電流頻譜分佈。
總結本文提出了三種電流控制方式的優缺電，並且運用模擬實作驗證了可行性。而 選擇何種方式作為三相電流控制在本文中提供了數據分析及模擬實作方式，讀者可依據
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