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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴盈軒
研究生(外文):Ying-Hsuan Lai
論文名稱:太陽能發電系統EMTP模型之建立與模擬分析
論文名稱(外文):EMTP Modeling and Simulation of a Photovoltaic Power System
指導教授:王耀諄王耀諄引用關係
指導教授(外文):Yaw-Juen Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:119
中文關鍵詞:太陽能發電系統ATPDrawI-V特性MODELS
外文關鍵詞:ATPDrawPhotovoltaic SystemI-V characteristicsMODELS
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  • 被引用被引用:14
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傳統上為了要探討太陽能發電系統對市電系統供電的影響,常使用實體系統進行試驗,因此將消耗許多財力及測試的困難。本文為了克服上述缺點,應用ATPDraw軟體功能建立光伏發電系統。其中太陽能電池的非線性特性是利用EMTP內部提供的控制系統語言MODELS模擬溫度、日射量及負載變化對太陽能電池I-V特性的影響。本文同時可作為未來ATPDraw使用者於太陽光伏發電系統研究之參考依據。
Probing deeply into the interaction between a photovoltaic system and the utility has traditionally required on-site measurement and testing, which are time consuming and costly. This thesis proposes a tool for simulating the photovoltaic system using the ATPDraw software. The nonlinear nature of the solar cell is taken into account using a control system modeling language MODELS offered by the EMTP, which is able to model the I-V characteristics of the PV module influenced by the temperature, the solar insolation and load variations. It is expected that this thesis could be a reference of PV system design for ATPDraw users.
目  錄

頁次
中文摘要 --------------------------------------------------------------- i
英文摘要 --------------------------------------------------------------- ii
致謝 --------------------------------------------------------------- iii
目錄 --------------------------------------------------------------- iv
表目錄 --------------------------------------------------------------- vii
圖目錄 --------------------------------------------------------------- viii
符號說明 --------------------------------------------------------------- xiii

第一章 緒論----------------------------------------------------------- 1
1.1 研究背景與動機---------------------------------------- 1
1.2 研究方法---------------------------------------------- 3
1.3 文獻回顧---------------------------------------------- 3
1.4 論文大綱---------------------------------------------- 5

第二章 太陽能電池ATPDraw模型之建立------------------------------------ 7
2.1 前言-------------------------------------------------- 7
2.2 太陽能電池發電原理和種類------------------------------ 7
2.2.1 太陽能電池發電原理------------------------------------ 7
2.2.2 太陽能電池種類---------------------------------------- 9
2.3 太陽能電池ATPDraw建模--------------------------------- 10
2.3.1 MODELS in ATPDraw------------------------------------- 10
2.3.2 光伏電池模型之建立------------------------------------ 14
2.4 光伏電池在相異條件下的測試---------------------------- 18
2.4.1 日射量變化之響應-------------------------------------- 18
2.4.2 溫度變化之響應---------------------------------------- 20
2.4.3 負載變化之響應---------------------------------------- 21
2.4.4 穩態測試---------------------------------------------- 22
2.5 本章結論---------------------------------------------- 25

第三章 光伏電池模組應用與遮蔽故障分析--------------------------------- 26
3.1 光伏電池串並聯應用------------------------------------ 26
3.1.1 相同電氣規格串、並聯---------------------------------- 26
3.1.2 相異電氣規格串、並聯---------------------------------- 29
3.2 光伏電池遮蔽故障分析---------------------------------- 30
3.2.1 故障情形下之電池模型---------------------------------- 31
3.2.2 單、雙電池模組遮蔽故障分析---------------------------- 33
3.2.3 2×2陣列單一電池遮蔽故障------------------------------- 36
3.2.4 2×2陣列單一模組遮蔽故障------------------------------- 38
3.3 本章結論---------------------------------------------- 40

第四章 太陽能市電併聯供電系統之建立----------------------------------- 41
4.1 前言-------------------------------------------------- 41
4.2 光伏系統元件之建立------------------------------------ 44
4.2.1 ATPDraw中的TACS功能----------------------------------- 44
4.2.2 全橋式DC/AC換流器------------------------------------- 47
4.2.2.1 PWM雙、單電壓極性切換原理----------------------------- 47
4.2.2.2 DC/AC換流器之TACS模組建立----------------------------- 52
4.2.2.3 DC/AC換流器之模組測試--------------------------------- 54
4.2.3 換流器輸出濾波電路之設計------------------------------ 55
4.2.3.1 截止頻率之決定---------------------------------------- 55
4.2.3.2 電感器之設計------------------------------------------ 56
4.2.3.3 電容器之設計------------------------------------------ 56
4.3 單相單級市電併聯型光伏系統---------------------------- 58
4.3.1 系統架構與說明---------------------------------------- 58
4.3.2 控制器之設計與原理------------------------------------ 60
4.3.2.1 電流控制策略------------------------------------------ 60
4.3.2.2 電流控制策略-MODELS之應用----------------------------- 62
4.3.2.3 電流控制策略-TACS之應用------------------------------- 64
4.3.3 模擬結果與討論---------------------------------------- 66
4.4 三相單級市電併聯型光伏系統---------------------------- 67
4.4.1 系統架構與說明---------------------------------------- 67
4.4.2 系統動態測試------------------------------------------ 75
4.4.3 光伏發電系統短路故障---------------------------------- 80
4.5 本章結論---------------------------------------------- 83

第五章 最大功率追蹤之模擬--------------------------------------------- 84
5.1 前言-------------------------------------------------- 84
5.2 光伏發電系統最大功率追蹤------------------------------ 86
5.2.1 系統架構---------------------------------------------- 86
5.2.2 最大功率追蹤------------------------------------------ 87
5.3 模擬結果---------------------------------------------- 90
5.4 本章結論---------------------------------------------- 97

第六章 結論與未來研究方向--------------------------------------------- 98

參考文獻 --------------------------------------------------------------- 100
附錄、 市電併聯型光伏發電系統之規範(IEEE-Std-929)------------------- 103
作者簡歷 --------------------------------------------------------------- 118
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