臺灣博碩士論文加值系統

目前燃料電池在全球已成為一潔淨能源的新名詞，其與太陽能發電、風力發電一樣，都為綠色能源的一種。其中，燃料電池被視為最具有發展潛力的潔淨能源技術，主要優點包括低噪音、低污染、高效率、燃料更換容易。而燃料電池是低壓輸出且輸出電壓具有較大的變化特性，因此必須在燃料電池與負載之間加入升壓型直流-直流轉換器，提供穩定的電壓源給負載。
本論文採用的架構為電流饋入之升壓型全橋轉換器，在二次側使用倍壓電路。數位控制器則以協調控制多相電能模組間的交錯式並聯操作。並設計輔助電源提供數位訊號處理器(5V/3A)、驅動電路(15V/2A)及回授電路(15V/0.67A)。針對燃料電池發電系統優化之高效能隔離多相式電能轉換器加以研究和實現，最後本文實現一台10kW之升壓型直流-直流轉換器。實驗結果驗證了系統的可行性，轉換效率可達到90%以上。

Recently, clean energy resources such as solar cell, wind turbine or fuel cell have been exploited for developing renewable electric power generation systems. The fuel cell is considered as the most clean energy technology. Its major advantages include low noise, low pollution, high efficiency, and easy replacement. However, the fuel cell stacks present low voltage output and wide range of voltage variation. In order to provide load a constant source, a step-up DC-DC converter must be inserted between the fuel cell stack and the load.
In this thesis, the adopted circuit topology is the current-fed full-bridge boost converter with secondary voltage-doubler. A digital controller is also designed to coordinate the interleaved parallel operation among the multi-phase power modules. An auxiliary power is used to provide digital signal processor (5V/3A), drive circuit (15V/2A) and the feedback circuit (15V/0.67A). An improved high-performance isolated multi-phase power converter is studied and implemented for fuel cell power systems. Finally, a 10kW DC-DC boost converter is implemented, Experimental results are shown to verify the feasibility of the developed system. A high conversion efficiency over 90% can be achieved.

摘要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖索引 VII
表索引 XII
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3研究內容 2
1.4本論文架構 6
第二章 燃料電池 7
2.1燃料電池發展史 7
2.2燃料電池發電原理與特點 8
2.3燃料電池種類與運用 10
第三章 升壓型全橋轉換器動作原理與分析 13
3.1電流饋入升壓型全橋轉換器動作原理與分析 13
3.1.1基本動作原理 13
3.1.2連續導通模式之穩態分析 15
3.2電流饋入升壓型全橋轉換器CCM與DCM之邊界條件 19
第四章 電路設計製作 21
4.1電流饋入升壓型全橋轉換器電路設計 21
4.1.1電路規格 21
4.1.2變壓器設計 22
4.1.3電感器設計 23
4.1.4輸出濾波電容設計 23
4.1.5功率開關設計 24
4.1.6輸出整流二極體設計 25
4.2輔助電源轉換器電路設計 25
4.2.1電路規格 25
4.2.2變壓器設計 26
4.2.3輸出濾波電容設計 28
4.2.4功率開關設計 28
4.2.5輸出整流二極體設計 29
4.3 DSP輔助電源轉換器電路設計 29
4.3.1電路規格 29
4.3.2變壓器設計 30
4.3.3輸出濾波電容設計 32
4.3.4功率開關設計 32
4.3.5輸出整流二極體設計 33
4.4定電壓/定電流電路設計 33
第五章 控制系統分析與設計 35
5.1數位控制系統分析 35
5.2 模組並聯策略 37
5.3數位訊號處理器TMS320F2808之簡介 40
5.4軟體流程規劃 42
第六章 電路模擬與實驗結果討論 46
6.1電路模擬 46
6.2電路實測波形 51
6.3電路轉換效率量測與實體圖 74
第七章 結論 78
7.1結論 78
7.2未來與展望 78
參考文獻 80

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