臺灣博碩士論文加值系統

本文旨在研製太陽能白光LEDs燈照明設備。本系統以低價位單晶片（AVR）來作數位化控制，可輸出二組PWM信號分別控制「昇壓轉換器」及「白光LEDs燈模組」，而SEPIC昇降壓轉換器則以硬體電路完成(TL494)，以達到穩壓輸出及省能之效果。在前級的「昇壓轉換器」中操作於太陽能最大功率追蹤（MPPT）控制，使太陽能板隨著日照不同經過昇壓轉換器後調整其工作週期而取用太陽能板之最大功率。本系統之儲能裝置是採用「超電容」，其優點為一電子元件，體積小、重量輕、充放電效率遠比一般充電電池好；負載則採用了白光LED，因只需極小的電壓及電流即可使其發光而達到省能。
本系統以單晶片微控制器(AVR AT90S8535)作數位化控制，結合了超電容的儲能裝置與省能的白光LED燈，完成最大功率追蹤5W之系統，可作即時發電即時供電的效果，最後並以實測驗證理論之正確性。

The motion of the thesis is designing and implementing a lighting equipment of a solar energy white LEDs lamp. The system adopted a low price microcontroller(AVR) to digital control. It can output two signal of PWM to control boost converter,SEPIC converter and module of white LEDs separately. And the SEPIC converter is finished by the hardware(TL494) to accomplish output steady-state voltage and the result of saving energy. At front of the loop, boost converter, also used solar energy maximum power point tracking(MPPT), and makes the solar cell follow the different irradiance across boost converter to adjust duty cycle to get the maximum power of the solar cell. The storage energy equipment of this system is used ultracapacitor, its excellence is a electronic unit, small volume, light weight, and the coefficient of charge or discharge is better more than general battery. The load used white LEDs, because it needs small voltage and current to radiate and arrived at saving energy.
The control in this system is digitize, it combines storage energy of ultracapacitor and saving energy of white LEDs that can finish 5W system of the maximum power point traction, and it can do the result of instant generating power and supplying power. And finally, experiments are given to verify the theory.

中文摘要………………………………………………………………………………… i
英文摘要………………………………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………………………………… iv
表目錄…………………………………………………………………………………… vi
圖目錄…………………………………………………………………………………… viii
符號說明………………………………………………………………………………… x
第一章 緒論…………………………………………………………………………… 1
1.1研究主題相關文獻………………………………………………………… 1
1.2研究背景與動機…………………………………………………………… 3
1.3研究原理與方法…………………………………………………………… 5
1.4論文章節介紹……………………………………………………………… 7
第二章 太陽能光電系統……………………………………………………………… 8
2.1太陽能光電池原理特性與種類…………………………………………… 8
2.2太陽能光電系統連接方式………………………………………………… 14
2.2.1獨立型……………………………………………………………… 14
2.2.2併聯型……………………………………………………………… 16
2.2.3混合型併聯………………………………………………………… 17
2.3太陽能應用與發展………………………………………………………… 19
第三章 系統架構介紹………………………………………………………………… 21
3.1 簡介………………………………………………………………………… 21
3.2超電容與一般儲能裝置…………………………………………………… 23
3.3白光LED燈原理、特性與其他照明設備………………………………… 28
第四章 研究主題硬體電路分析……………………………………………………… 32
4.1昇壓轉換器………………………………………………………………… 32
4.2 SEPIC 昇降壓轉換器……………………………………………………… 36
第五章 單晶片（AVR）控制單元介紹……………………………………………… 40
5.1簡介………………………………………………………………………… 40
5.2輸入/輸出（I/O）特性……………………………………………………… 42
5.3類比/數位（A/D）比較器…………………………………………………… 46
5.4計數器、比較器、捕抓器、PWM控制器………………………………… 50
第六章 程式流程與實驗結果………………………………………………………… 55
第七章 結論…………………………………………………………………………… 72
參考文獻………………………………………………………………………………… 74
簡歷……………………………………………………………………………………… 77

參考文獻
1.「八十九年度太陽光電發電示範系統設置補助公告」，經濟部能委會，民國八十九年。
2.王耀諄、李東諭，「獨立型太陽能電力系統動態模擬與最佳容量設計」，能源季刊，第52頁~57頁，民國八十九年七月。
3.林俊良、蘇炎坤，「白光LED之照明應用」，電機月刊，第十五卷第七期，第166~172頁，民國九十四年七月。
4.朱政仁，「高效率太陽能白光LEDs燈之研製」，清雲科技大學，碩士論文，民國九十四年七月。
5.李錦堂，「20世紀太陽能科技發展的回顧與展望」，太陽能學報特刊，第五卷第二期，第32頁~36頁，民國八十八年十月。
6.吳文隆，李麗玲「LED照明應用」，電機月刊，第十五卷第七期，第116~123頁，民國九十四年七月。
7.林政達，「數位式市電並聯型換流器與快速鎖相迴路控制器之研製」，國立雲林科技大學，碩士論文，民國九十二年六月。
8.林聖賢，「市電併聯型太陽能與風能發電系統研製」，國立中正大學，碩士論文，民國九十一年六月。
9.林容益，AVR高速16位元單晶片微控制器應用-基礎篇，初版，全華科技圖書股份有限公司，台灣台北，民國八十八年年一月。
10.郭禮青，「國內太陽光電能發展現況與展望」，太陽能學刊，第三卷第一期，第3~14頁，民國八十七年四月。
11.郭禮青，「國內太陽能電能應用系統與應用現況」，太陽能學刊，第四卷第一期，第41頁，民國八十八年四月。
12.許榮宗，韓偉國，陳秋伶「白光LED燈板封裝設計及製作」，電機月刊，第十二卷第五期，第210~218頁，民國九十一年五月。
13.黃秉鈞，「我國太陽能發展的過去與未來」太陽能學刊，第二卷第一期，第47~50頁，民國八十六年四月。
14.楊建裕，「再生能源的成本」，太陽能學刊，第一卷第一期，第55~57頁，民國八十五年六月。
15.鄭進興，吳盛業，「應用於同時具有升降壓型之直流轉換器效率分析」，2004第三屆台灣電力電子研討會論文集，第540~545頁，民國九十三年九月十七、十八日。
16.劉永祥，鄒應嶼「超級電容-雙電荷層電容簡介」，電機月刊，第九卷第一期，第223~233頁，民國八十八年一月。
17.謝煜弘「光電技術-使用白光LED研製新型省電燈具」，電子月刊，第十卷第七期，第142~152頁，民國九十三年七月。
18.A. Nishino , A. Yoshida , and I. Tanahashi ,U.S. Patent4 562 511 , 1985.
19.Andrew C. Baisden , and Ali Emadi ,“ADVISOR-based model of a battery and an ultra-capacitor energy source for hybrid electric vehicles”, IEEE Transactions Vehicular Technology , Volume 53 , Issue 1 , p.p 199 – 205, Jan. 2004.
20.ATMEL，8-bit AVR Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash(AT90S8535、AT90LS8535)Datasheets, 2001年11月。
21.Chung, H.S.-H. , K.K. , Tse , S.Y.R. ,Hui , C.M. ,Mok , and M.T ,Ho ,“A novel maximum power point tracking technique for solar panels using a SEPIC or Cuk converter” , Power Electronics Transactions IEEE ,Volume 18, Issue 3, p.p 717 – 724 , May 2003.
22.D.E. Carlsion ,“Resent Advance in Photovoltaic”, Proceedings of the Intersociety Engineering Conference on Energy Conversion ,1995.
23.Duryea. S. , Islam. S. , and Lawrance. W ,“A battery management system for stand-alone photovoltaic energy systems”, Industry Applications Magazine IEEE , Volume 7, Issue 3, p.p 67 – 72 , May-June 2001.
24.Daniel W. Hart，Introduction to power electronics，王順忠譯，電力電子學，初版，台灣東華書局股份有限公司，台灣台北，90年2月。
25.Benner J. P. ,“Photovoltaic”,IEEE Spectrum ,Sep. 1999.
26.Miller J. R. and D.A.Evans,“Design and performance of high-reliability double-layer capacitors”IEEE Proc. of 40th Electronic Components and Technology Conf. ,Vol. 1, pp.289-297,1990.
27.Mukund R. , Wind and Solar Power Systems , CRC Press , Boca Raton London New York Washington, 1999.
28.Mark McGough, Vice President and General Manager,“Ultracapacitors for power conversion”PCIM Inter. Japan Proc. , pp.341-350, 1998.
29.Mohan ,Undeland , and Robbins，Power electronics:converters,applications,and design，江炫樟編譯，Power Elwctronics電力電子學，第二版，全華科技圖書股份有限公司，台灣台北，90年1月。
30.Wenkai Wu ,N. Pongratananukul , Weihong. Qiu , K. Rustom , T. Kasparis , and I. Batarseh ,“DSP-based Multiple Peak Power Tracking for Expandable Power System” Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2003. APEC '03. Eighteenth Annual IEEE , Volume 1, p.p 525 - 530 , vol.1 , 9-13 Feb. 2003.