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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳守誠
研究生(外文):Shou-Cheng Chen
論文名稱:太陽能與風力發電複合系統之研製
論文名稱(外文):Development of Solar and Wind Hybrid Power Conversion System
指導教授:黃仲欽
指導教授(外文):Jong-Chin Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:太陽能電池蓄電池永磁式同步發電機最大功率追蹤
外文關鍵詞:Solar CellBatteryPermanent-Magnet Synchronous GeneratorPMSGMaximum Power Point TrackingMPPT
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本文旨在設計及製作太陽能與風力發電複合系統。本系統結合太陽能電池、永磁式同步發電機及蓄電池,經由功率轉換器,將太陽能、風能儲存於蓄電池或供給直流負載。在太陽能電池控制方面,本文採用直流截波器及擾動觀察法作為最大功率追蹤,以提高能量轉換效率。本系統將採用功率控制策略以調節風力驅動永磁式同步發電機,使得在變速的情況亦能有固定的直流電壓輸出,同時採用直流截波器作為蓄電池儲、釋能量控制,以提供穩定直流電壓予負載。
本文已建立交流-直流功率轉換器與直流-直流功率轉換器之模式,以及數位功率控制器的設計。實體製作方面,採用高性能、低成本之數位訊號處理器(DSP,TMS320LF2407A)為控制核心,減少硬體電路。本文已完成約500W的發電系統之雛形,並由實驗以驗證理論分析。
This thesis presents the design and development of solar and wind hybrid power conversion system. It combines solar cells, batteries, and permanent-magnet synchronous generator to build a multiple energy source utility system by power conversion devices. The generated energy is converted to DC source for DC loads and the redundancy part is stored in batteries for reservation. DC-chopper and Perturb-and-Observe algorithm are applied for maximum power point tracking to enhance conversion efficiency for the energy management of solar cells. The wind-driven permanent-magnet synchronous generator is controlled by the scheme of power balance. The resulted stable DC power then is supplied to the loads under varying wind speed and with proper control of battery charging and discharging by DC chopper.
In this thesis, ac-dc and dc-dc power converter models have been built by discrete method. Then, a high performance digital signal processor (DSP,TMS320LF2407A) has been used to implement the system for reducing the circuit components and cost. Finally, the experiment results for 500W hybrid power converter system are given to justify the analysis.
中文摘要 ………………………………………………………. I
英文摘要 ………………………………………………………. II
誌 謝 ………………………………………………………. III
目 錄 ………………………………………………………. IV
符號索引 ………………………………………………………. VI
圖表索引 ………………………………………………………. IX
第一章 緒論…………………………………………………. 1
1.1 研究動機……………………………………………. 1
1.2 系統架構……………………………………………. 2
1.3 本文大綱……………………………………………. 3
第二章 交流-直流功率轉換器之分析及控制……………... 5
2.1 前言…………………………………………………. 5
2.2 三相交流-直流功率轉換器之分析………............... 7
2.2.1 三相交流-直流功率轉換器之等效電路及數學模式 7
2.2.2 同步旋轉座標系統…………………………………. 9
2.3 三相交流-直流功率轉換器之控制………………... 11
2.4 結語…………………………………………………. 14
第三章 太陽能電池與蓄電池功率轉換之電路分析及控制 15
3.1 前言…………………………………………………. 15
3.2 太陽能電池之特性及等效電路……………………. 16
3.3 太陽能電池最大功率追蹤器………………………. 21
3.3.1 昇壓式直流截波器之電路分析……………………. 21
3.3.2 最大功率追蹤控制法則……………………………. 23
3.4 蓄電池之特性及等效電路…………………………. 25
3.5 雙向直流截波器分析及控制………………………. 29
3.6 結語…………………………………………………. 32
第四章 實體製作及實測……………………………………. 33
4.1 前言…………………………………………………. 33
4.2 實體製作……………………………………………. 33
4.2.1 數位信號處理器之介面電路………………………. 33
4.2.2 電壓回授電路………………………………………. 35
4.2.3 電流回授電路………………………………………. 35
4.2.4 過電流保護電路……………………………………. 36
4.2.5 功率電晶體及其驅動電路…………………………. 37
4.3 軟體控制流程………………………………………. 37
4.3.1 交流-直流功率轉換器之控制程式……………….... 39
4.3.2 蓄電池充、放電之控制程式………………………. 40
4.3.3 擾動觀察法之控制程式……………………………. 42
4.4 實測結果……………………………………………. 43
4.5 結語…………………………………………………. 55
第五章 結論與建議…………………………………………. 56
5.1 結論…………………………………………………. 56
5.2 建議…………………………………………………. 57
參考文獻 .……………………………………………………... 58
附錄A 永磁式同步發電機之額定及參數…………………. 61
附錄B 系統電路之參數……………………………………. 62
作者簡介 ……………………………………………………… 63
[1] 胡忠興,“太陽能發電系統之裝置與併聯技術”, 電機月刊第十二卷第二期,pp. 130-145,民國91年2月。
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