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考慮自備電源系統之大型科技廠高壓與低壓系統接地故障及諧波特性分析

本研究主要分析大型科技廠內高壓及低壓系統發生接地故障時之暫態與穩態特性，以及平時運轉之諧波特性並評估其影響，首先應用電磁暫態分析軟體(EMTP/ATP)建構電路模型，模型涵蓋高壓變電站等效模型、高壓變壓器、高壓及低壓電纜、下游系統負載以及各種設備中性線及接地線等，並且使用所建構之模型進行分析單相接地故障之暫態與穩態特性，其中故障位置分別為高壓變壓器一次側(22.8kV)、負載匯流排及自備電源系統匯流排，並考慮市電與自備電源系統併聯供電、市電單獨供電及自備電源系統單獨供電三種情況，且負載含有諧波電流。此外，藉由前述分析所得注入接地網之電流，再應用接地系統分析軟體(CDEGS)來模擬地網電磁暫態及穩態特性包括地電位昇(GPR)、地表電位、接觸電壓、步間電壓、導體電流及地表電磁場之分佈狀況，其中各地網間互連之情形亦加以比較差異，藉由上述分析結果，最後將評估可能發生之風險包括對於人員與設備所受的影響。

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改善電磁驅動器作動速度之研究

本論文以斷路器之電磁驅動器為研究對象，對其作動速度進行改善。首先將電磁驅動器以數值法建立電、磁、力三種領域之子系統模型，並以輔助計算軟體MATLAB整合為電磁驅動器之數值法模型。再進一步使用田口法將模型中部分參數修正，使模型準確度提高。此外，以數值法模型，觀察其激磁電流、漏磁通、磁力等暫態現象。也模擬不同設定參數時對速度之影響。接著以有限元素法套裝軟體ANSYS對電磁驅動器建模，更改其結構之設計，模擬分析結構改變後磁通分佈及磁力之改善情形，最後提出一改善後之方案，進行實測及模擬之比較，以驗證此研究方式可改善電磁驅動器之速度。研究結果顯示，作動速度至少可以改善一倍以上。未來可以應用於不同形式及產業之電磁驅動器之改良。

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上行正交分頻多重存取系統載波頻率偏移之估計與補償

正交分頻多工系統(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)中，載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset, CFO)所導致之頻率不同步，會破壞子載波間之正交性而產生載波間干擾(Inter-carrier Interference, ICI)，因而降低系統效能。相較於OFDM系統之單一用戶CFO，上行正交分頻多重存取系統(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)因為基地台同時接收多用戶之上傳訊號，除了ICI以外尚有 CFOs成分所形成的多用戶干擾(Multiple Access Interference, MAI)，因而對CFOs估計帶來更大的挑戰。粒子群演算法(Particle Swarm Optimization, PSO)是一種可用來估計CFOs的最佳化演算法，然而隨著用戶數增加，PSO會因多樣性(Diversity)不足導致最佳化效果遞減。ARPSO(Attractive and Repulsive PSO)以吸引(Attraction)與排斥(Repulsion)機制來增加Diversity，卻有收斂速度不佳的缺點。因此本論文提出結合突變(Mutation)與排斥(Repulsion)之改良型PSO演算法來改善舊有PSO之平均平方錯誤(Mean Square Error, MSE)效能及收斂速度，此演算法簡稱為MRPSO。另外，我們也應用最小平方(Least Square, LS)法補償ICI與MAI對系統造成的影響。模擬結果顯示，我們所提出的方法可以有效提升CFOs之估計與補償的效能。

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捷運月台門搭接至軌道時之轉移電壓特性及其影響研究

由於大眾捷運系統日益發達，運輸系統站體之設計亦趨於完善；其中月台門之設計方式，無論於空間規劃、建築設計、視覺傳達、人員安全及防止人員落軌等議題方面，成為各界關注之焦點。近年來捷運工程設計時已納入月台門系統，當眾多目光持續聚焦於人員落軌安全或月台門視覺美觀設計上時，月台門系統對乘客或工作人員所造成之感電危害，實不可忽視。尤其當月台門搭接至軌道時軌道電位將轉移至月台門形成各種類型的轉移電壓，包括地電昇、接觸電壓及金屬間接觸電壓，這些電壓對車站內人員及各種設備的安全影響極大，亟須加以探討。為此本論文將針對捷運月台門搭接至軌道時之轉移電壓特性加以分析，並評估對人員安全之影響，其中分析軌道供電系統正常運轉及發生故障時之月台門轉移電壓，包括地電位昇、接觸電壓及金屬間接觸電壓。文中首先應用電磁暫態分析程式建構捷運供電系統之模型，模型中考量不同軌道接地方式及AC22.8kV/直流750V之供電系統。然後籍此ATP模型分析供電系統正常運轉及接地故障時，轉移電壓的暫態及穩態特性，並實際赴現有捷運系統之現場量測人員之接觸電壓、金屬接觸電壓及相關數據。最後依據模擬結果及量測數據評估對人員安全及設備之影響。本研究結果可供相關單位於設計(或探討)捷運月台門系統防護措施之參考。

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單相轉換器與三相變頻器之傳導性電磁干擾濾波器的設計

本文旨在發展單相轉換器與三相變頻器之傳導性電磁干擾濾波器的設計。首先，本文提出軟體分離的方法，使用單端輸出接頭的線阻抗穩定網路，用來量測單相轉換器或是三相變頻器的電磁干擾，並且將雜訊分離為共模與差模訊號的成分。共模與差模訊號分離法使用LabVIEW軟體撰寫，將單相轉換器和三相變頻器分別視為待測物，使用先前論文提出的轉折頻率法設計濾波器，但是，此方法並未考慮到高頻時的共模電感頻率響應問題，實驗結果顯示，在高頻時，電磁干擾濾波器無法有效的抑制高頻雜訊。因此，本文依據軟體分離方式得到的雜訊値，提出一新型的濾波器設計方法。本文分析傳導性電磁干擾的雜訊源適用電壓源或是電流源模式。藉由量測的共模與差模雜訊，依相關的限制線來決定需要衰減之幅度以進行濾波器設計。本文根據雜訊衰減的幅度，計算共模電感與差模電感對應工作頻率之感值。由於過電壓與振盪效應存在於以長導線來連接脈波寬度調變變頻器驅動交流馬達的系統中，因此，本文也探討長導線所引起的電磁干擾問題，並設計電磁干擾濾波器。實驗結果顯示，本文提出的方法應用於單相轉換器與三相變頻器，可以有效的抑制電磁干擾雜訊，並且符合傳導性電磁干擾的測試規範。

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適用於IEEE802.11a之CMOS 5.8 GHz接收機前端電路之晶片研發

本論文分為兩個部份，第一部份係設計適用於IEEE802.11/a WIMAX高線性度直接降頻式前端接收機，包括摺疊式混頻器、差動電流重複使用低雜訊放大器與匹配電路，使用標準台積電0.18μm 1P6M CMOS製程設計。在摺疊式混頻器設計上，其開關區使用PMOS元件與共i振電感，目的在降低閃爍雜訊。模擬結果顯示電壓1.4V時，總消耗功率為15.2mW、轉換增益達到21.8dB、三階截斷點為-5.2dBm、1dB增益壓縮點為-18dBm；由此可知，此架構具有好的線性度。使用PMOS元件與摺疊式混頻器達到低閃爍雜訊為6.4dB，適用窄頻帶的直接降頻式接收機，此顆晶片面積為1.22×1.25mm2。第二部份係使用電流重複使用之5.9 GHz CMOS抑制鏡像干擾低雜訊放大器，適用於哈特萊接收機，其抑制鏡像濾波器通常為外接零組件，這種濾波器既貴且大，增加功率消耗及成本，難以用於整合。因此，本論文提出抑制鏡像干擾低雜訊放大器，其包含LC諧振槽同時達成抑制鏡像干擾與低消耗功率，其模擬結果顯示，在頻率為5.9 GHz時增益為18 dB；而鏡像頻率7.3 GHz時增益為-11.9 dB，輸入返回損耗為-15 dB、雜訊指數為2.6 dB、三階截斷點為-17 dBm、1dB增益壓縮點為-25 dBm。

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多功能水庫發電及供電系統之雷擊及開關突波特性分析及其影響評估

多功能水庫兼具發電及其他功能如：供水、灌溉及防洪等功能。水庫往往建於高落雷的山區，其雷擊事故比一般建築物高，其中發電及供電系統遭雷擊的機率最高，主要因其輸電線路遭雷擊而引入雷突波，進而傷害發電系統及供電系統設備，對水庫的營運造成損失，甚至危及水庫的安全。此外，水庫的發電是配合供水需要及電力公司調度需求，往往啟停頻繁，所需進行的開關操作相當多，致設備開關突波傷害亦相當嚴重，有必要加強防護。 為此，本論文針對一典型高擊害及啟停頻繁的多功能水庫，探討其發電系統及供電系統之雷擊及開關突波特性並評估其影響，首先應用電磁暫態分析程式(ATP)建構其發電及供電系統模型(ATP模型)，然後進行雷擊及開關突波特性分析，包括於系統上之突波電壓及電流，以及注入接地系統的突波電流，再進一步應用接地系統分析軟體(CDEGS)來模擬地網各項電磁特性，包括突波地電位昇、步間電壓、接觸電壓及磁場分佈等特性。有關雷擊特性分析將考慮不同的雷擊點，而開關突波特性分析將考慮發電機啟停相關的開關切換，及內部電源轉供相關切換所造成的開關突波電壓及電流。最後，根據分析結果進行影響評估，包括對人員及設備的影響，研究結果顯示水庫的發電系統與供電系統之雷擊突波及開關突波皆極為嚴重，亟待加強防護，本研究成果可供後續改善之規劃設計參考。

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提升H.264視訊傳輸品質於異質性網路

近年來，網際網路的普及化，帶動了許多網路多媒體服務。由於頻寬可能不足以應付多媒體傳輸時的龐大資料量，故服務品質保證(Quality of Service, QoS)是非常重要的議題。在異質性網路中的視訊服務品質保證，可區分為有線網域與無線網域，分別可以利用差異性網路(DiffServ Domain)與IEEE 802.11e提供資料封包的服務品質保證，本論文將整合這兩種網域，提升整體H.264視訊封包的傳輸品質。 當視訊封包傳送到有線網路中，利用差異性網域將封包歸類為數種等級，以圖框間之結構不相似性(Structural Dissimilarity, SSIM)做為封包重要性之顏色標記依據，再經由存取點(Access Point, AP)，透過增強型分散式通道存取(Enhanced Distributed Channel Access, EDCA)，傳送到IEEE 802.11e之無線網域，並且利用封包檔頭(Header)中的結構不相似性與顏色之資訊進行佇列管理，將重要的視訊封包分配到優先權高的存取類別(Access Category, AC)佇列，減少其遺失的可能性。最後以NS2 (Network Simulator, Version 2)網路模擬平台下做實際模擬，利用背景訊流與視訊封包互相競逐，產生網路壅塞之現象模擬視訊畫面的遺失，以錯誤隱藏之機制遮隱遺失之畫面，並驗證本論文針對視訊傳輸品質提升之改良方法。

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利用色彩濾片陣列及旋轉不變特性之影像鑑識系統

近幾年來，由於數位成像裝置與先進的影像編輯軟體廣泛且盛行地使用，使得數位影像容易被建立也容易遭受篡改。因此，數位影像鑑識技術演變為現今重要的議題。在本論文中，我們發展一多重偵測技術的影像鑑識系統，整合了兩種文獻方法及所提出的兩個新方法。 我們所提出的第一個方法是利用色彩濾片陣列(Color Filter Array, CFA)週期性質並改進文獻Expectation Maximization (EM)演算法以獲取最大事後機率(Maximum A Posterior Probability, MAP)，可自動判別相片影像與電腦合成影像，且可自動找出遭受篡改之區域。第二個提出的方法著重於複製區域(Duplicated Region)的篡改偵測，偵測之方法為對測試影像分割為圓形區塊，計算每個圓形區塊之同心圓平均值及澤尼克動量(Zernike Moments)做為特徵向量，並將所有特徵向量進行字典式排序，隨後搜尋相似匹配對，最終由定義之相似度閥值來判斷相似的圓形區塊。與文獻方法相比，我們的方法能夠偵測複製區域篡改之任意角度旋轉與水平、垂直翻轉。實驗的結果與分析證實所提出之方法在篡改偵測中具有強健性。

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兩級雜訊頻移二加二階切換電容式三角積分調變器

超取樣三角積分調變技術早已被廣泛應用於超大型積體電路中的類比數位轉換介面，由於此項技術對類比電路的表現要求不高，故可將多數處理程序移至數位電路完成以迎合製程的趨勢，尤其在數位音響系統中，類比數位轉換器必須在20kHz頻帶範圍內達到高位元的解析度，藉由三角積分調變技術不但可以達到這樣的精準度，對其組成電路的要求不像其他類比數位轉換器這樣嚴苛。 本論文主要藉由增益增強型摺疊疊接式運算放大器合成出積分器，並利用一位元量化器來實現類比數位轉換器，最後結合數位消除電路完成一個兩級雜訊頻移二加二階切換電容式三角積分調變器；在TSMC 0.18μm的互補式金屬氧化物半導體製程參數模擬下，取樣頻率為5.12MHz、超取樣率為128、可有效應用在頻寬為20kHz的數位音響系統中，信號雜訊比可達90.15分貝，相當於有效位元數14.68位元。