摘 要

本論文主要針對台北捷運供電系統進行交/直流負載潮流分析及諧波分析，並使用隨機諧波潮流分析計算交流匯流排各級諧波含量的平均值及變異數，且對系統的諧波問題提出改善策略。
首先套用一無移相變壓器12脈波整流器數學模型於交/直流負載潮流分析程式中，描述整流器交/直流兩側電壓與功率變化，並建構台北捷運淡水線全線供電系統之網路，求解目標年尖離峰各快照時間所有匯流排的電壓與功率及沿線十二個牽引動力變電站所產生的諧波電流與交流匯流排的各級諧波電壓。牽引動力變電站所產生的諧波是隨列車位置及時間改變，所以以隨機諧波潮流分析方法推估其諧波的平均值及變異數，此方法可以得到每個匯流排在尖離峰所有快照時間諧波電壓失真度的平均值及95﹪信賴區間之變化範圍。此外亦對捷運系統之諧波問題提出改善方法，首先在系統上裝設被動式濾波器，消除危害嚴重級數的諧波，再並聯一容量較小的主動式濾波器，使其成為混合式濾波器架構，消除被動式濾波器無法改善的高次諧波，使其責任分界點無諧波成分，提高捷運供電系統之電力品質。

Abstract

The objective of this thesis is to perform the AC/DC load flow and harmonic analysis for the power supply system of mass rapid transit (MRT) system. According to the computer simulation of stochastic harmonic load flow analysis, the mean value and standard deviation of voltage harmonic distortion are derived. The mitigation of harmonic distortion has been proposed by the proper design of harmonic filter.
The mathematical model of 12 pulse uncontrolled rectifiers without interphase transformers is derived and applied in the AC/DC load flow analysis. The system voltage profiles and power consumption are obtained by computer simulation with the models derived. The Taipei MRT system is selected for simulation to solve the peak and off peak load of target year, bus voltage and power demand, and the harmonic current injection of traction substation. The voltage harmonic distortion is then calculated for each time snapshot according to the operation modes of all train sets on the main lines. According to the dynamic load behavior of train sets, the stochastic harmonic load flow analysis is executed to find the variation of harmonic distortion. To improve the power quality of MRT power systems, the proposed hybrid filter, which consists of both passive filter and active filter, is considered in the simulation. It is found that better distortion mitigation can be obtained with the hybrid filter by taking into account the stochastic harmonic current injection at the traction substations.

目 錄

摘要
Abstract
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機與主要貢獻
1.3 論文內容概述
第二章 捷運系統電力潮流分析
2.1 前言
2.2 捷運供電系統架構
2.2.1 主變電站
2.2.2 牽引動力變電站
2.2.3 車站變電站
2.3 十二脈波整流器模型建立
2.3.1 模式1（Mode1）
2.3.2 模式3（Mode3）
2.3.3 模式5（Mode5）
2.4 電力潮流分析
2.4.1 負載潮流程式開發
2.4.2 模擬結果
第三章 捷運系統隨機諧波潮流分析
3.1 前言
3.2 牽引變電站諧波電流含量與捷運系統諧波潮流分析
3.3 隨機諧波潮流分析
3.4 台北捷運淡水線隨機諧波失真
第四章 被動濾波器設計與諧波失真改善
4.1 前言
4.2 被動濾波器設計
4.3 隨機諧波失真改善
第五章 混合式濾波器設計與諧波失真改善
5.1 前言
5.2 主動濾波器工作原理與架構
5.2.1 主動濾波器工作原理
5.2.2 主動濾波器架構
5.3 混合式濾波器規劃
5.4 諧波失真改善
第六章 結論
未來研究方向
參考文獻

參考文獻

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