雙向交流轉換器之數位式功率因數與電力流向控制

Abstract

對能源需求日益殷切的今天，如何取得不造成污染的能源，以及提高既得能源的使用 效率，即成為不同領域科技人員所努力的目標。為了有效運作電力資源，除了注重電 器用品的使用方法外，減少傳輸過程的能量損失亦為一重要途徑，本文的宗旨即為尋 找一簡單的方法增加功率因數，以達到增加電力使用效率減少傳輸損失并控制電力流 向以達有效運用電力資源的目的。 本論文共分兩大部份，第一部份著重於交直流轉換器之功因控制研究，主要探討升壓 式(boost) 功因改善技術，推導數學模型，再以頻率響應技術設計出合於規格要求的 回路補償器。并分析市面上功因改善IC晶片的特性，選定UC3854功因改善晶片設計一 個1KW 的升壓式功因改善電路，做為理論之驗證，實驗結果顯示升壓式功因改善技術 ，確實可以高效率的方式提高功因，同時，藉由回授方式，提供輸出直流電壓之初級 穩壓，預期此種技術將廣泛應用於UPS 與SPS 之輸入級設計。第二部份探討雙向脈寬 調變式交直流電源轉換(bilateral PWM DC/AC power conversion)技術，采用數位式 控制方式，整個交直流電源轉換器的控制，用一顆16位元單晶片微控器來完成，藉由 控制PWM 控制訊號與輸入訊號的相角差來控制電流的大小與方向，并控制調變指數( modulation index) 做功因控制。雙向交直流電源轉換技術，不僅可以高效率的方式 進行產我直流電力轉換，同時亦可提供功因控制、電力流向控制與直流電源的高節， 因此是未來高效率高品質電力轉換系統的關鍵性技術。