臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要在探討使用MATLAB軟體，開發一套太陽能最大功率追蹤系統之模擬程式，此套軟體主要架構分為3大部分，分別為太陽能電池、升降壓電源轉換器以及最大功率追蹤。首先我們先將太陽能電池部分與升降壓轉換器的部分做整合，驗證系統可行性之後，再將最大功率法則加入太陽能模擬系統做最大功率追蹤模擬。本文使用擾動觀察法、增量電導法與模糊控制進行分析與模擬，最後使用MATLAB的GUI圖形化介面功能將本套系統藉由圖形方式呈現，方便使用者操作。此系統可用於工程與教育應用，以加速熟悉與學習太陽能最大功率追蹤系統。

This thesis presents the development of an integrated computer simulation program for solar power maximum power point tracking system. The simulation framework mainly con-sists of three major parts, a PV simulation model, dynamic model of the SEPIC/Zeta/Synchronous four-switch type buck-boost converters, and fuzzy logic based maximum power point tracking algorithms. The maximum power point is achieved by con-tinuously adjust the duty ratio command for the power converter. First, we integrate the PV model and dynamic model of the converter in pure computer program. The simulation re-sults demonstrate the solar power system is feasible by using pure MATLAB computer pro-gram. Perturb and observe method, incremental conductance method, and fuzzy logic based MPPT controllers are then integrated into the simulation program. Final MATLAB based graphic user interface is designed to facilitate understanding of the MPPT system. The sys-tem can be used for both engineering and education purposes.

目錄
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
符號定義 XI
第1章 緒論 1
第2章 太陽能電池 4
2.1 模擬架構 11
2.2 系統模擬 14
第3章 電源轉換器 22
3.1 SEPIC開關導通數學模型 24
3.2 SEPIC開關截止數學模型 28
3.3 ZETA轉換器 32
3.4 FourSwitch轉換器 35
第4章 系統整合 37
4.1 最大功率追蹤 37
4.1.1擾動觀察法 38
4.1.2增量電導法 39
4.1.3模糊控制 40
4.2 模擬結果 43
4.2.1擾動觀察法 45
4.2.2增量電導法 48
4.2.3模糊控制(DeltaP_DeltaV) 51
4.2.4模糊控制(Slope_DeltaP) 54
4.2.5模糊控制(Slope_CE) 57
4.2.6模糊控制(Arctan) 59
第5章 圖形使用者介面 62
5.1 圖形使用者介面(GUI) 63
5.2 範例操作 69
5.2.1基礎模式 69
5.2.2進階模式 72
第6章 結論 78
參考文獻 79
附錄一 83
 
圖目錄
圖 2 1太陽能電池等效電路(1 cell) 5
圖 2 2常溫下，照度改變之電流與電壓關係圖 9
圖 2 3常溫下，照度改變之電流與功率關係圖 9
圖 2 4常溫下，照度改變之最大功率值 10
圖 2 5模擬架構圖 11
圖 2 6太陽能模擬系統電路 11
圖 2 7系統程式架構圖 13
圖 2 8負載為4歐姆工作週期0.5時， 與 值 15
圖 2 9負載為4歐姆工作週期0.5時， 與 值 15
圖 2 10 情況1電腦模擬出的 16
圖 2 11 情況1電腦模擬出的 16
圖 2 12負載為10歐姆工作週期0.5時， 與 值 17
圖 2 13負載為10歐姆工作週期0.5時， 與 值 17
圖 2 14 case2電腦模擬 18
圖 2 15 case2電腦模擬 18
圖 2 16負載為10歐姆工作週期0.6時， 與 值 19
圖 2 17負載為10歐姆工作週期0.6時， 與 值 19
圖 2 18 case3 電腦模擬 20
圖 2 19 case3 電腦模擬 20
圖3 1 SEPIC轉換器基本電路架構 22
圖3 2開關導通時等效電路 24
圖3 3開關截止時等效電路 28
圖 3 4 ZETA轉換器基本電路架構 32
圖 3 5開關導通時等效電路 32
圖 3 6開關截止時等效電路 33
圖 3 7 FourSwitch轉換器基本電路架構 35
圖 3 8開關導通時等效電路 35
圖 3 9開關截止通時等效電路 36
圖4 1系統架構圖 37
圖 4 2擾動觀察法之架構圖 38
圖 4 3增量電導法之架構圖 40
圖 4 4模糊系統基本架構 41
圖 4 5歸屬函數示意圖 42
圖 4 6擾動觀察法 太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 45
圖 4 7擾動觀察法 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 45
圖 4 8擾動觀察法 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 46
圖 4 9擾動觀察法 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 47
圖 4 10增量電導法 太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 48
圖 4 11增量電導法 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 49
圖 4 12增量電導法 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 49
圖 4 13增量電導法 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 50
圖 4 14模糊控制DeltaP_DeltaV 太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 51
圖 4 15模糊控制DeltaP_DeltaV 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 51
圖 4 16模糊控制DeltaP_DeltaV 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 52
圖 4 17模糊控制DeltaP_DeltaV 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 53
圖 4 18模糊控制Slope_DeltaP太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 54
圖 4 19模糊控制Slope_DeltaP 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 55
圖 4 20模糊控制Slope_DeltaP 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 55
圖 4 21模糊控制Slope_DeltaP 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 56
圖 4 22模糊控制Slope_CE 太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 57
圖 4 23模糊控制Slope_CE 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 57
圖 4 24模糊控制Slope_CE 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 58
圖 4 25模糊控制Slope_CE 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 58
圖 4 26模糊控制Arctan 太陽能MPPT輸出電流電壓(照度改變) 59
圖 4 27模糊控制Arctan 太陽能MPPT輸出功率(照度改變) 59
圖 4 28模糊控制Arctan 太陽能MPPT輸出電流電壓(負載改變) 60
圖 4 29模糊控制Arctan 太陽能MPPT輸出功率(負載改變) 60
圖 5 1主畫面 63
圖 5 2 Buck-Boost Converter Based MPPT PV Simulation基礎模式 64
圖 5 3 Buck-Boost Converter Based MPPT PV Simulation進階模式 65
圖 5 4 ZETA 矩陣 68
圖 5 5主畫面視窗 69
圖 5 6基礎模式視窗 69
圖 5 7模擬結果(基礎模式) 71
圖 5 8主畫面視窗 72
圖 5 9升降壓轉換器區塊 73
圖 5 10太陽能板設定參數區塊 73
圖 5 11最大功率追蹤區塊 74
圖 5 12負載區塊 75
圖 5 13時間區塊 75
圖 5 14參數輸入錯誤時-錯誤訊息 76
圖 5 15模擬結果(進階模式) 77

 
表目錄
表 2 1太陽能電池定義參數 4
表 2 2 Solarex MSX60太陽能板在25度時的特性 7
表 2 3太陽能電池參數 7
表 2 4 Solarex MSX60太陽能板照度與最大功率 10
表 4 1增量電導法 39
表 4 2模糊集合 41

參考文獻
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