臺灣博碩士論文加值系統

日常生活中經常可見到電池的應用，而電池必須靠著充電器來補充其電能。由於太陽能為乾淨且取之不盡、用之不竭的能源，使用太陽能充電器既經濟又環保。本文旨在設計一太陽能最大功率追蹤電路，作為太陽能充電器使用，將太陽能輸出最大功率對電池充電。此最大功率追蹤電路具有架構簡單的優點，僅需一個電流感測器，適合以類比電路實現。此電路並藉由零電壓切換降低功率開關之切換損失。

Batteries have been used in many applications in our life. However, batteries must be charged by chargers to maintain its electrical energy. Because solar energy is clean and inexhaustible energy, using solar charger is economy and environmental protection. The thesis describes the design of maximum power point tracker (MPP Tracker) for solar cell. The maximum power point tracker is used be a solar charger which charging maximum output power of solar cell to batteries. The MPP Tracker has simplified structure because only one current sensor is needed. So it suit to implement by analog circuit. The circuit reduced switching losses of power switch by zero voltage switching.

目錄
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 論文編排方式 2
第二章 太陽能充電器系統介紹 4
2.1 太陽能充電器規劃 4
2.2 太陽能板 6
2.3 最大功率追蹤技術簡介 8
2.4 準諧振昇壓直流轉換器 14
第三章 BDM最大功率追蹤 17
3.1 負載電流最大化 17
3.1.1 前授控制之最大功率追蹤 17
3.1.2 正回授控制之最大功率追蹤 20
3.2 BDM最大功率追蹤 22
3.2.1 以電流控制模式之最大功率追蹤 22
3.2.2 導通時間控制之最大功率追蹤 25
第四章 BDM最大功率追蹤電路設計 30
4.1 昇壓直流轉換器設計 30
4.2 電壓放大器、偏壓電壓與加法電路 32
4.3 輸出電流感測與濾波電路 32
4.4 斜坡產生電路 33
4.5 電源與參考電壓 34
4.6 零電流偵測 34
4.7 過電壓保護 35
4.8 控制與驅動電路 36
4.9 BDM最大功率追蹤電路 37
第五章 實驗結果與討論 39
5.1 規格與測試環境 39
5.2 傳輸延遲的影響 42
5.3 效率與負載電壓變動的影響 46
5.4 實驗結果 48
第六章 結論 56
6.1 總結 56
6.2 未來研究方向 56
參考文獻 58


圖目錄
圖2-1 太陽能充電器示意圖 4
圖2-2 太陽能充電器電路架構 5
圖2-3 不同日照強度下之太陽能電池輸出特性曲線 7
圖2-4 不同溫度下之太陽能電池輸出特性曲線 7
圖2-5 功率-電壓曲線圖 9
圖2-6 昇壓直流轉換器電路架構圖 14
圖2-7 昇壓直流轉換器於CCM、DCM及BDM之電感電壓、電流波形 15
圖2-8 準諧振昇壓直流轉換器波形 16
圖3-1 太陽能板功率-電壓特性曲線 18
圖3-2 前授控制法之電路架構 19
圖3-3 前授控制法之電流-電壓特性曲線 19
圖3-4 正回授控制法之電路架構 20
圖3-5 正回授控制法之電流-電壓特性曲線 21
圖3-6 太陽能板功率-電流特性曲線 22
圖3-7 電流控制模式之最大功率追蹤架構 23
圖3-8 電流控制模式之最大功率追蹤之特性曲線 24
圖3-9 太陽能板電流-電壓特性曲線與負載線 25
圖3-10 導通時間控制之最大功率追蹤架構 26
圖3-11導通時間控制之波形 27
圖3-12 導通時間控制法之特性曲線 29
圖4-1 基本昇壓直流轉換器架構圖 31
圖4-2 電壓放大器、偏壓電壓電路與加法電路 32
圖4-3 輸出電流感測與濾波電路 33
圖4-4 斜坡產生電路及重置電路 33
圖4-5 15V電源及2.5V參考電壓電路 34
圖4-6 零電流偵測電路 35
圖4-7 過電壓保護電路 35
圖4-8 控制及驅動電路 36
圖4-9 BDM最大功率追蹤完整電路圖 37
圖4-10 實際電路正面照 38
圖4-11 實際電路背面照 38
圖5-1 太陽能板實體圖 40
圖5-2 鉛酸電池實體圖 40
圖5-3 測試用光源 41
圖5-4 傳輸延遲 43
圖5-5 延遲時間對時間控制法最大功率追蹤法之影響 44
圖5-6 效率對時間控制法最大功率追蹤法的影響 47
圖5-7 白熾燈泡測試結果 48
圖5-8 燈泡測試環境 49
圖5-9 實際太陽光測試結果 49
圖5-10 控制訊號與斜坡波形 50
圖5-11 變壓器二次側之波形 51
圖5-12 太陽能板電壓波形 52
圖5-13 燈泡模擬日照變化之暫態響應 53
圖5-14 太陽能充電器效率 54
圖5-15 太陽能板輸出功率與控制電路功率消耗 55


表目錄
表2-1 常見太陽能電池材料與效率之比較 6
表2-2 最大功率追蹤技術 13
表4-1 主要元件型號或規格 37
表5-1 太陽能板輸出規格 39
表5-2 太陽能充電器之規格 41

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