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以轉子電流實現新型雙饋型感應發電機之控制

目前的雙饋型感應發電機大多是採用轉子電壓命令為主之控制，本文是以轉子電流命令直接輸入進而控制雙饋型感應發電機的實功和虛功輸出。首先針對雙饋型感應發電機(Doubly-Fed Induction Generator, DFIGs)風力機組，以向量控制原理發展其實功和虛功以及電容電壓控制架構。為了能有效的控制雙饋型感應發電機，本論文將a-b-c三軸分量之雙饋型感應發電機電流控制之模型轉換為d-q兩軸分量，再分別利用PI線性控制器以及返步式非線性控制理論(Backstepping theory)設計控制器以實現發電機實功和虛功的控制。 本論文分別以PSCAD/EMTDC和Matlab/Simulink兩套模擬軟體對PI控制器以及返步式非線性控制器分析與驗證。同時亦對於模擬軟體PSCAD/EMTDC和Matlab/Simulink進行比較。經模擬後結果顯示，本文所設計的控制器確實能有效控制發電機輸出實功和虛功。

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應用免疫演算法於電力系統低頻卸載最佳規劃

當台電系統發生發電機跳脫或輸電線路故障，導致負載量大於發電量時，發電機為了增加出力會使得系統頻率急速下降。但每台發電機可容許頻率下降的程度有限，若頻率的即時恢復處理不當則會使發電機的使用壽命縮短，更嚴重還有可能導致整個系統解聯、崩潰。 為了避免上述情形發生，必須採用低頻電驛做為防護措施，依照低頻電驛的設定可藉由卸除負載以防止事故擴大、保全電力系統的穩定運作。但過少的卸載量會導致系統頻率回復速度過慢；過多不必要的卸載卻會增加用戶因停電而遭受的財產損失，因此，低頻卸載的規劃與執行就顯得相當重要。 本論文提出以免疫演算法應用於台電2007年尖峰與離峰系統下，發生嚴重發電機跳脫事故時之最佳化低頻負載卸載策略。免疫演算法以模仿生物基因演化的方式計算，並藉由記憶細胞保存每代演算結果之菁英解、抑制細胞篩選可行解的雜異度等功能，計算出適應值最佳化的最佳解，再利用每代計算出之結果配合電力系統模擬軟體PSS/E，模擬電力系統低頻響應，得到可將卸載的傷害程度減到最小的低頻卸載率。

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Speex語音解碼在系統晶片開發平台上之研究

隨著網路通訊的高度發展，在有限的頻寬上傳輸語音，高品質低位元率之語音壓縮技術是相當重要的。Speex是一種有損語音壓縮技術，其具有高壓縮率及較好語音品質的特性，同時也是基於網路應用所設計，另外具有支援較大範圍的位元率、支援寬頻以及能自由下載修改其原始碼等優點，是個值得研究的課題。 本篇論文主要是研究如何在有限資源的PreSoC平台上，實現即時Speex解碼運算。使原先只能在個人電腦上執行的Speex解碼程式，能在PreSoc平台上即時解碼，達到晶片化的目的。在軟體部分，係經由平台移植以及定點數運算來優化運算效能；而在硬體方面，加入指令快取和資料快取的方式來減少指令、資料擷取所需的時間，並加入乘法器以加速乘法運算。 結果顯示，本篇論文所使用的技術可以在32 MHz PreSoC平台上即時解碼，同時也驗證此軟硬體整合能正常運行，並適用於SoC的開發，可以解決原先CPU在時脈為125 MHz無法即時解碼的問題。

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氣化複循環發電系統性能分析

整合氣化複循環發電(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC）是當今國際公認最潔淨的煤炭發電方式。煤炭經過氣化製程，產生的合成氣經燃氣淨化系統，將硫氧化物等污染物去除，成為潔淨的燃料，而以複循環方式發電，不僅可提高電廠的熱效率，亦可以減少污染性氣體與二氧化碳的排放。所以氣化複循環發電技術是一兼具高發電效率、低污染排放且燃料使用較彈性，此技術將成為未來火力發電的技術主流。 本論文經由理論探討IGCC系統之熱功性能，及利用GT PRO軟體模擬運行，以驗證IGCC發電之效能，並從國際已建IGCC示範電廠運轉的經驗，探討台灣未來建造IGCC電廠最適的組合。研究結果顯示IGCC的淨效率雖與目前先進的超臨界機組相當，但未來可以提升效率的空間則更大，將來可以結合二氧化碳捕獲封存比之超臨界機組更具優勢。宜應密切觀察國際發展情況適時引進，使台灣火力發電和國際齊步晉入新的紀元。

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具低解析度轉子磁場位置回授之永磁同步馬達驅動器研製

本論文提出以簡易三只霍爾元件作為轉子磁場位置回授之永磁同步馬達驅動系統。首先，針對限流之120°六步波、具電流補償器之180°六步波、同步框向量控制三種不同驅動方式，對馬達之震動、噪音及效率進行分析；根據分析結果在啟動與低速採用具電流補償器之180°六步波，中高速切換為同步框之向量控制，如此可以兼具低速啟動轉矩與降低在中高速運轉時馬達震動與噪音、及提高系統整體效率。 為進一步提升馬達於低速之速度調控特性，因此加入具有負載回饋之速度觀測器以提高轉子位置回授之解析度。最後以Renesas之數位訊號處理器SH7137作為控制核心，建構驅動器並以組合語言撰寫控制策略，驗證本論文所提的控制方法之有效性。

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竹科69 kV第二環路保護系統之分析研究

高品質的電力是科學園區高科技產業所需，電力公司在科學園區投入大量的人力及物力，以環路方式供電，期能提高供電可靠度與品質。93年4月10日發生竹科大停電事故，造成重大損失，衍生出環路供電之保護問題。 本文以新竹科學園區69kV第二環路保護系統做個案研究與改善，在主保護方面，利用數位式差流電驛的優點，例如故障定位，可迅速找到故障點，縮短停電時間等，將原傳統副線電驛改用數位式差流電驛，且將環路後衛保護原使用方向性過電流電驛改用數位式測距電驛，並以ASPEN軟體模擬竹科69kV第二環路後衛保護加以比較。 模擬後衛保護協調結果發現，69kV環路的用戶愈多，後衛保護電驛若使用方向性過電流電驛，因協調間距CTI (Coordination Time Interval)所須協調的時間愈久，最長清除故障時間為2.12秒，最短清除故障時間為1.03秒，致使台電匯流排出口處之過電流電驛動作時間很長，若發生地下電纜故障，因故障電流流經電力設備之時間過長，將造成電力設備之壽命減短或毀損，對電力系統產生嚴重的影響。 若台電端及科學園區環路用戶的後衛保護均改用三區間數位式測距電驛，不但可以達到良好的保護協調並縮短清除故障時間，最長清除故障時間為0.33秒，最短清除故障時間為0.15秒，對科學園區高科技產業，可以提高供電品質及降低電壓驟降時間。

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變電設備維護管理系統之建置與變壓器油中氣體模糊分析法則之研究

為方便台電工程人員進行一次變電所點檢時對各檢測項目之記錄，且確保一次變電所點檢工作之落實，本研究為台電建製一套「變電設備維護管理系統」，將台電所有一次變電所的變電設備資產做成資料庫，以伺服器之方式進行資料更新與認證管理。亦方便管理人員過濾或分析點檢資料、查詢變電所設備資料及印製相關維護、統計或著工作排程報表等。並產生符合能源局『電業設備查驗網頁』所需之格式，將完成之設備點檢結果上傳至能源局網站。或讓系統產生一個符合能源局格式的查驗報表，方便台電人員依照此報表將表上之資料直接鍵入『電業設備查驗網頁』。 此外，針對變壓器TCG(Total Combustible Gas)試驗之部分，本研究將探討現有IEEE、IEC和日本電氣協會所制定各DGA(Dissolved Gas Analysis)法則之特點，將各自所擅長判斷之故障特性整合後，結合Fuzzy Inference發展一套更加精確之「油中氣體模糊分析法則」，應用於「變電設備維護管理系統」中，完成線上油中氣體分析功能。

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以嵌入式系統實現車載之交叉路口防碰撞警示系統

在交通動線繁亂的市區，駕駛人有可能因為特別注意某個物體，或者注意力渙散，而忽略行人的存在，導致碰撞事故的發生；在夜闌人靜、交通流量稀少的時候，駕駛人也會因注意力不集中、太過於鬆懈，或者視線不明，造成不必要的事端。有鑑於此，本論文以人車在交叉路口環境下，建構一套安全警示系統，以預防人車在交叉路口的碰撞產生。我們採用TI OMAP5912嵌入式平台建置一套碰撞風險系統，並整合GPS接收器(WBT-201)、觸控式面板等周邊，搭配全球定位系統。考慮在未來，人手一機且一機多用的情形將會是常態，無線網路無所不在，手機及裝設有車上單元(On Board Unit, OBU)的車輛，可以利用無線網路取得彼此定位資訊，再由OBU內建之模糊碰撞風險評估演算法計算出人車碰撞風險的程度。此系統將針對交叉路口進行碰撞風險評估，並依不同的風險程度顯示於車上單元，給予駕駛不同程度的警示，以達到降低交叉路口事故發生率的目的。 OBU使用Qt程式來設計應用程式作為風險程度顯示操作介面,應用程式結合模糊碰撞風險評估演算法,而模糊決策以相對距離、速度、行人路口的行進方向以及行人初始位置為歸屬函數，來建構碰撞風險評估的模糊規則庫，並計算出人車可能發生碰撞的風險程度，將其結果顯示至OMAP5912介面來提醒駕駛者。

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161kV氣封絕緣開關設備鐵磁共振之研究

鐵磁共振是一種複雜的電力現象，屬於非線性的共振，起因於變壓器或比壓器鐵心元件的飽和效應。當非線性電感變化與迴路電容匹配時，便會產生共振。如未及時排除共振現象，將造成電力系統中持續性的過電壓、過電流，使得設備的溫度升高與絕緣破壞，最終造成設備的損壞，並嚴重危害人員的安全。因此，深入探討鐵磁共振發生的原因與情形，目的就是為了消除鐵磁共振的發生，降低電力系統運轉的風險。 台電甲變電所161kV氣封絕緣開關設備(Gas Insulated Switchgear, GIS)所發生的比壓器鐵磁共振現象，造成比壓器燒損及間隔器破損。除了設備損壞的財物損失之外，也降低了電力系統的供電品質。本文利用電磁暫態程式(Electromagnetic Transients Program, EMTP)，依據GIS設備參數建立電磁暫態模型，以事故時的操作程序進行模擬，模擬的結果確認GIS比壓器發生鐵磁共振現象；本文提出藉由移除斷路器極間電容、改變GIS操作程序及改變比壓器二次側阻尼電抗器的串聯電阻值等三種作法，探討改善消除鐵磁共振，經分別模擬的結果證實，透過適當的改變即可消除鐵磁共振現象，避免事故的發生，最後，提出具體建議供設備製造商、運轉及維護人員參考。

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澎湖獨立系統風力發電最大占比及系統穩定度分析

近年來全球皆面臨能源價格上漲及氣候暖化兩大議題，在政府大力推行「節能減碳」政策下，積極發展再生能源，其中主要為開發風力發電。澎湖地區為台灣最適合發展風力發電的地方，惟澎湖為一獨立電力系統，風力發展需考量系統占比限制，另因柴油機組發電成本高，導致電力公司每年皆產生大幅虧損，且隨負載成長，虧損亦隨之擴大。因此，當增加風力發電量，相對可減少柴油機發電，以降低虧損；但相對風力發電占比太高時，將造成系統運轉不穩定。 本文利用PSS/E軟體為分析工具，以澎湖實際系統進行模擬，並考量尖山電廠柴油機組運轉限制條件、熱機備轉容量及系統低頻限制等，擬訂各年機組排程，論文首先檢討目前中屯風力發電對澎湖系統的衝擊，包括潮流、故障電流、暫態檢討及電壓頻率變動之分析，接續評估2011年湖西風場加入系統之影響。最後就台灣至澎湖海底電纜在2015年興建完成前，澎湖區仍維持一獨立系統，考量在不影響系統運轉安全與穩定下，評估澎湖風力最大占比，其對系統之影響及可能之改善方式。 經暫態模擬結果發現，當澎湖系統最大柴油機組或單一風場事故跳脫時，系統頻率及電壓的變動會與事故時失去多少電源有直接關係，但對系統之影響不大，而三相接地故障時，風場併接點之電壓值與故障點距離遠近相關，其中69kV系統發生故障較配電側故障更為嚴重，將造成併接點之電壓低於0.1 pu，使風機全數切離，導致系統頻率過低，配電饋線低頻卸載。最後本文提出建議澎湖各風場之風機皆需裝設零電壓持續運轉設備（ZVRT），改善暫態穩定度，可使澎湖風力發電占比達33.3%，發揮風力發電最大效益。