臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
近幾年來，隨著各國對節能、減碳排量和能源利用的需求，分散式能源系統因供電可靠、較小的輸電損失和適合於再生能源應用等特點，致使直流輸電越來越受到重視，因此配電網的電源已經不再是唯一的交流電源；分散式再生能源的普及能夠促進直流配電網的發展，其最主要的原因在於分散式再生能源採取直流配電網，可以節省大量變流裝置成本，且直流配電網更具有便於導入如太陽能電池，這類直流型再生能源之好處。有鑑於此，有效將再生能源結合家庭蓄電設施，併入直流配電技術及單相變流技術，在未來家庭中直流配電網發展上將扮演著舉足輕重的角色。
本文旨在因應配電網直流化之趨勢，製作一包含升壓型直流-直流功率轉換器與單相直流-交流功率轉換器之系統，家中蓄電設施經此升壓型直流-直流功率轉換器與單相直流-交流功率轉換器，供電給家中之直、交流負載。硬體架構包括有數位信號處理器作為系統電路控制及資料擷取之核心、功率額定150W之升壓型電路及全橋式單相變流器，再生能源儲電至蓄電設施後經由本系統提供之直、交流電源，分別供電給家庭中直、交流用電設備，減少使用變流裝置，以節省建置配電網成本、提升配電系統效率，亦同時達成再生能源融入家中概念。
關鍵字：單相變流器、分散式能源、直流配電網

Abstract
With the demands of countries worldwide on energy conservation, carbon emission reduction, and energy use, DC power transmission has received increasing attention because distributed energy systems possess characteristics such as reliable power supply, reduced power transmission loss, and suitable renewable energy application. Thus, distribution networks power sources are no longer only AC power sources. The popularization of distributed renewable energy can enhance the development of DC distribution. This is primarily because distributed renewable energy employs DC distribution, thereby conserving considerable inverter device costs. Additionally, DC distribution possesses the advantage of easily incorporating DC renewable energy sources, such as solar cells. Therefore, effectively combining renewable energy and household electrical storage facilities and incorporating them with DC distribution and single-phase inverter technologies is vital for future household DC distribution development.
The purpose of this study is to devise a system comprising a boost DC-DC converter and a single-phase DC-AC inverter to correspond with the DC trend for distribution networks. Household electrical storage facilities supply electricity to household DC and AC loads through the boost DC-DC converter and the single-phase DC-AC inverter. Tangible facilities or structures consist of a digital signal processor for system circuit controls, a boost circuit as the core for extracting data with a 150 W power rating, and a full-bridge single-phase inverter. Renewable energy is stored in the storage facilities as electricity to supply power to DC and AC household appliances using the DC and AC power provided by the designed system. This system reduces dependence on inverter devices, conserves costs in establishing distribution networks, increases distribution system efficiency, and achieves the incorporation of renewable energy into households.
Keywords: Single-phase inverter, distributed energy, DC distribution

第一章　緒　　論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.2.1 直流/直流電能轉換器 4
1.2.2 獨立型分散式發電系統 5
1.2.3 市電併聯型分散式發電系統 6
1.2.4 混合型分散式發電系統 7
1.3 章節概述 9
第二章　蓄電池介紹 11
2.1 前言 11
2.2 二次電池 12
2.3 鉛酸蓄電池工作原理 14
2.4 鉛酸蓄電池之優點 17
2.5 鉛酸蓄電池的等效電路模型 19
第三章　系統架構及單相變流器原理架構 23
3.1 前言 23
3.2 系統架構 24
3.3 單相變流器系統介紹 25
3.4 單相變流器基本架構 27
3.4.1 半橋式變流器 28
3.4.2 全橋式變流器 29
3.5 正弦脈波寬度調變 30
3.5.1 雙極性電壓切換 30
3.5.2 單極性電壓切換 32
第四章　系統電路分析設計與製作 35
4.1 前言 35
4.2 升壓電路 36
4.3 變流器輸出濾波電路設計 39
4.4 功率開關元件隔離驅動電路 41
4.5 功率元件緩衝電路 42
4.6 電壓回授電路 42
4.7 電流回授電路 43
4.8 零點偵測電路 44
第五章　實驗結果 46
5.1 實驗測試結果 46
5.2 系統加載實測 50
5.3 硬體實體圖 54
第六章　結論與未來展望 58
6.1 結論 58
6.2 未來展望 58
參考文獻 60
作者簡述 63

參考文獻
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