Page 36 - 捷運技術 第35期

28 何宗軒 田榮生 黃智強 蔡玉麟 電聯車電氣設備

寬度，進而控制其相電壓之脈波寬度，寬度越寬其平均振幅越大，表示其相電壓越大。
當馬達轉速隨著馬達電源頻率增加而加速，可經由單一電源週期內逐漸減少之電力電子
開關切換次數及控制其相電壓脈波寬度而逐漸增加其馬達電壓，此時轉矩正比於電壓反
比於頻率，所以在低速區可以同時變化電壓與頻率以保持定轉矩運轉。

2. 高頻高速區：
此區域馬達電源頻率於高頻區，亦為馬達轉速之高速區。越高頻之馬達電源具越短
之電源週期，即單一電源週期內只能進行一次之電力電子開關切換，電力電子開關切換
即呈現為方波控制，此時電源波形與理想交流電源正弦波有明顯差距，容易產生低頻運
轉脈動及諧波干擾等缺失，惟此控制區段屬高頻高速區，恰可避免易於低頻運轉所產生
之缺失。
馬達電壓比照低頻低速區採PWM方式控制，電壓大小即為馬達交流波形之振幅，惟
此時由PWM控制其切換寬度固定，馬達電源週期長度相等於電力電子開關切換週期，亦
相等於其相電壓之脈波寬度。當馬達自低頻低速加速，頻率漸增週期漸減，馬達同時增
加電壓與頻率以保持定轉矩運轉，直至電壓達最大值，從此點開始在每個電源周期內電
力電子開關只進行一正一負切換，無法用不同之脈波寬度控制其振幅，振幅固定，即電
壓固定，且電壓已達其最大值，在此高速運轉區無法再增加電壓來加速，只有增加頻率
以補電壓之不足，頻率增加馬達轉矩降低，馬達功率正比於轉矩及轉速，所以在高頻高
速區，保持電壓變化頻率以定功率運轉。

3. 電力電子開關之頻率
電力電子開關之頻率相對馬達頻率之倍數，必為1、3、5、7…等奇數，不可能為偶
數，其因在一馬達電源基頻周期中，電力電子開關對其正負半周再加以切換，為使馬達
電壓具對稱性，電力電子開關對基頻切換也須具對稱性，如在導通之正半周做 n 次截止
脈衝，正半周即有 n+1 次導通脈衝，基於對稱原則，負半周有 n 次導通脈衝， n+1 次
通截止脈衝，一周其內導通脈衝等於截止脈衝等於 N = 2n + 1 ，N 必為奇數，偶數即會
破壞基頻頻率（如圖4）。

1 倍頻率

3 倍頻率

5 倍頻率

圖 4 電力電子開關切換波形

三、輔助電力系統（Auxiliary Power Supply system）

電聯車輔助電力系統包括靜態換流器、電池充電器、輔助設備箱、電池，主要係供給電
源給電聯車上之空調系統、空壓機、推進散熱風扇、照明系統、通訊號誌設備、列車控制系
統及所有雜項設備之交、直流電源供應。而輔助電力設備又包含有輸入端的集電靴、輔助閘
刀開關、車端接線箱、750V DC 插座、380V AC 三相插座、車廂兩端設備櫃內之電機零件（包