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研究生:陳俊榮
研究生(外文):CHEN JUN-RONG
論文名稱:太陽光電能量轉換系統之研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of Photovoltaic System Energy Conversion
指導教授:朱慶隆
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:太陽能轉換器主動功因校正技術再生能源變流器
外文關鍵詞:photovoltaic conversion systemPower factor correctionRenewable energyInverter
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本文主旨在於研製一以PIC18F8720單晶片微處理器為控制核心之雙向式電能轉系統,進而將此架構應用於太陽能電能轉換系統,比較傳統架構將可降低成本,提高用電效率,改善電源品質。
本文所研製之太陽能發電系統電能轉換器具有以下之功能:
(1)能經由變流器將太陽能電能轉換為交流電源,提供給電力系統無法到達或電力不足之偏遠地區、離島道路的交通及公園照明等其他之用途。
(2)當有電力系統供給時,能經由本架構對蓄電池加以充電,本文採取平均電流控制模式之主動功因校正技術,使市電之充電電流波形能達到單位功因,且負載轉由電力系統供給。
(3)由於再生能源日益重要,當再生能源饋入電池時,為確保電池使用壽命,將對電池充電及放電採取一些必要的電池管理措施。
最後實際製作一套1500VA/220V之雙向式電能轉換系統雛形,並由實測結果以驗證本文所提系統之可行性。
關鍵詞:太陽能轉換器,主動功因校正技術,再生能源,變流器
The subject is in design and implementation of newly developed bi-direction power operation system base on PIC18F8720 single-chip microprocessor as a control center, to be able to work as photovoltaic conversion system, which less cost than traditional design, and it is high efficiency in the energy consummation of the quality.。
This new development photovoltaic conversion system has the following function:
(1) convert dc power generated by photovoltaic cell in to AC power to support in some area where has no power supply, such as mountain, country house, farm, some Island''s traffic light or park lighting etc
(2) When the power is normally supplied, this system can also do the battery charge while the power is operated. It is because of the system has been designed to be power factor correction to adjusting the charge current wave to meet unit power factor.
(3) Due to the renewable energy has becomes popular, therefore to know how to use solar power instead of AC power, and also knows how to maintaining the battery last long, it has become the main subject of this presentation.
The subjected presentation have been tested by a actual bi-direction energy conversion system draft form of 1500VA/220V, and it has confirmed the work ability according the test report.
keywords:photovoltaic conversion system, Power factor correction, Renewable energy, Inverter.
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1 研究背景……………………………………………………………… 1
1.2 研究動機與目的……………………………………………………… 3
1.3 論文大綱……………………………………………………………… 7
第二章 獨立型太陽能電能轉換系統…………………………………………8
2.1 系統架構及功能……………………………………………………… 8
2.2 單相全橋式變流器架構與原理分析………………………………… 9
2.2.1 前言…………………………………………………………… 9
2.2.2 單相全橋式變流器基本架構…………………………………10
2.2.3 正弦脈波寬度調變原理………………………………………11
2.2.4 雙極性電壓切換………………………………………………12
2.2.5 單極性電壓切換………………………………………………15
2.2.6 低損失單極性電壓切換………………………………………18
2.2.7 濾波電路設計…………………………………………………18
2.3 主動式功率因數校正電路原理分析…………………………………21
2.3.1 前言……………………………………………………………21
2.3.2 功率因數定義…………………………………………………22
2.3.3 主動式功因校正的基本原理…………………………………27
2.3.4 主動式功因校正的控制技術及電路拓樸架構………………30
2.3.5 雙向式電能轉換電路主動功因校正電路動作流程…………38
第三章 鉛酸二次電池簡介、充電方法及殘電量估測…………………… 40
3.1 前言………………………………………………………………… 40
3.2 鉛酸二次電池的工作原理………………………………………… 40
3.2.1 鉛酸電池發電原理……………………………………………41
3.2.2 鉛酸電池內部Cell連接方式…………………………………42
3.3 鉛酸二次電池的應用……………………………………………… 43
3.3.1 安培-小時(Ampere-Hour)規則……………………………43
3.3.2 鉛酸電池使用方式與壽命……………………………………43
3.3.3 溫度補償………………………………………………………46
3.3.4 電池的容量……………………………………………………46
3.3.5 電池的連接……………………………………………………46
3.3.6 鉛酸電池的儲存………………………………………………48
3.4 鉛酸二次電池充電方法…………………………………………… 50
3.4.1 定電流(CC)充電法……………………………………………50
3.4.2 定電壓(CV)充電法……………………………………………51
   3.4.3 混和定電流/定電壓(CC/ CV)充電法……………………… 52
3.4.4 三段式(Bulk/Absorption/Float)電池充電法…………… 53
3.4.5 四段式(Bulk/Absorption/Float/Equalization)電池充
電………………………………………………………………54
3.5 鉛酸二次電池之殘電量估測……………………………………… 56
3.5.1 前言……………………………………………………………56
3.5.2 殘電量的估測方法……………………………………………56
第四章 雙向式電能轉換系統硬體電路、軟體流程說明………………… 60
4.1 前言………………………………………………………………… 60
4.2 逆變模式下硬體電路原理………………………………………… 60
4.3 充電模式下硬體電路原理………………………………………… 64
4.4 雙向式電能轉換系統軟體流程說明……………………………… 68
4.4.1 單晶片PIC18F8720整體架構簡介……………………………68
4.4.2 系統軟體設計…………………………………………………73
第五章 實驗結果與討論………………………………………………… 81
5.1 前言………………………………………………………………… 81
5.2 實驗結果與討論…………………………………………………… 81
第六章 結論與未來研究方向………………………………………………106
6.1 結論…………………………………………………………………106
6.2 未來研究方向………………………………………………………106
參考文獻…………………………………………………………………… 107
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