臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要目的在於從事一併網型太陽光電發電系統之智慧型變流器研究，其包括一智慧型最大功率追蹤(Maximum power point tracking, MPPT)技術及一具有功率調整之變流器。首先應用PSIM套裝軟體建立市電併聯型太陽光電發電系統之模擬環境，並以Sanyo HIP-186BA19太陽光電模組組接成744W系統進行模擬。為使太陽光電(Photovoltaic, PV)模組陣列在不同之太陽日照量及環境溫度下均能輸出最大功率，論文中以可拓物元模型及關聯函數(Correlation function)為理論基礎之智慧型MPPT法，改善太陽光電發電系統之動態響應及穩態性能。本論文亦利用比例-積分(PI)控制器調節變流器直流電壓、輸出電壓及電流，使併網點電壓穩定於有效值220V。最後，智慧型變流器之功率控制係在太陽光電併網型變流器中加入電壓-功率控制技術，利用比例-積分控制器計算智慧型變流器輸出無效功率或吸收無效功率，來改善市電之電力品質以及穩定市電電壓。

The purpose of this thesis is to study the smart inverter of a grid connected photovoltaic (PV) system. The studies include a smart maximum power point tracking (MPPT) and an inverter with power regulation. First, the simulation environment for grid-connected PV system is built by using PSIM software package. And a 744W PV system constructed with Sanyo HIP-186BA19 solar modules are used as examples to finish the simulation of the MPPT. In order to make the photovoltaic module output the maximum power under different solar sunshine and ambient temperature, the thesis is based on the extension of matter element model and correlation function, the MPPT method can improve the dynamic response and steady state performance of the photovoltaic system. This thesis also uses a proportional-integral controller to adjust the DC voltage, output voltage and current of the inverter to stabilize the grid-connected point voltage at a root-mean-square value of 220V. Finally, the power control system of the smart inverter adds voltage-power control technology, and a proportional-integral controller is used to calculate the output power and absorb the reactive power of the smart inverter, improve the power quality of the mains and stabilize the mains voltage.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIII
第一章 簡介 1
1.1 研究背景及目的 1
1.2 研究方法 2
1.3 論文大綱 3
第二章 太陽光電發電系統 4
2.1前言 4
2.2太陽光電發電系統之分類 4
2.2.1獨立型系統 5
2.2.2併網型系統 6
2.3太陽光電發電系統工作原理 7
2.4. 既有太陽光電發電系統之最大功率追蹤法 13
2.4.1擾動觀察法 14
2.4.2增量電導法 16
2.43差分進化法 18
2.4.4人工蜂群法 20
2.5建構於可拓理論之最大功率追蹤 22
2.5.1可拓理論 22
2.5.2結合可拓理論之最大功率追蹤法 25
2.5.3 升壓型轉換器 29
2.5.4 升壓型轉換器電路元件設計 30
2.6模擬結果 32
2.7實測結果 36
第三章 太陽光電變流器 42
3.1 前言 42
3.2 變流器基本架構 42
3.3全橋式變流器電路之脈波寬度調變控制原理 44
3.3.1單極性電壓切換控制 46
3.3.2 雙極性電壓切換控制 53
3.4變流器輸出濾波器設計 55
第四章 併網型太陽光電變流器控制技術 58
4.1 前言 58
4.2系統輸出向量分析 59
4.3太陽光電變流器控制架構 60
4.3.1變流器輸出控制 63
4.3.2直流鏈電壓控制 64
4.3.3控制器之設計 66
4.4市電電網併網規範 66
4.5模擬結果 68
4.6實測結果 71
第五章 太陽光電智慧型變流器電壓-功率控制技術 75
5.1 前言 75
5.2智慧型變流器電壓-功率控制架構 75
5.2.1太陽光電變流器功率調控方法 75
5.2.2單相系統功率控制 81
5.2.3智慧型變流器輸出電壓-功率控制 85
5.3模擬結果 88
5.3.1市電標么值等於1p.u. 88
5.3.2市電標么值介於1p.u.與1.03p.u.之間 90
5.3.3市電標么值介於0.97p.u.與1p.u.之間 92
第六章 結論與未來方向 95
6.1 結論 95
6.2 未來方向 96
參考文獻 97

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