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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林登宗
研究生(外文):Deng-Chung Lin
論文名稱:應用多輸入及多輸出轉換器於能量管理系統之研究
論文名稱(外文):The Research of Applying Multiple-Input to Multiple-Output Power Converter and Power Energy Management
指導教授:鍾翼能鍾翼能引用關係
指導教授(外文):Yi-Nung Chung
學位類別:博士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:電機工程學系
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:再生能源返馳式電力轉換器多組輸入電源多組輸出
外文關鍵詞:renewable energymultiple-input multiple-output power converterFlyback converter
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中文摘要

為有效發揮再生能源,如:太陽能電力之應用,以輔助電力需求,本文以返馳式電力轉換器架構設計一高效率多組輸入電源對應多組不同輸出電源之電力轉換器。初級使用市電並聯太陽能電力及蓄電池為輸入電源,提供不同輸出電源之負載,及蓄電池的充放電,組成一高效能之供電架構。在太陽能電力有足夠之供電能量時,除了供給負載輸出,亦可同時對蓄電池進行充電。在無太陽能電力時,蓄電池亦有儲備的能量可供應負載輸出。當蓄電池電力不足時且又無太陽能電力輸入,則可由市電直接供應負載使用,並對蓄電池進行同步充電。本文以ㄧ顆變壓器來簡單化電路架構,使其再生能源能充分的運用,並可並聯其它不同輸入電源,且有多組不同輸出電壓,以滿足需要不同電壓之負載,運用單晶片來加以控制整個電路的輸入切換控制,及輸出的迴授控制,將整個電路的體積及重量降低,使達到輕、薄、短、小之目標。可作為太陽能發電系統發電及用電的最佳監控與管理。
ABSTRACT

In order to use renewable energy effectively, a multiple-input multiple-output power converter using the Flyback structure is developed in this dissertation. In this design, line power, solar energy, and a battery are used as input power sources. The output provides power to different loads and to charge a battery also. In the usual situation, the solar energy is used as the primary source. If the solar energy is insufficient, then the reserved energy in the battery is used to supply the loads. When both the battery and solar energy are insufficient, the system model switches to the power grid for supplying loads. This development uses a transformer together with a single chip controller to control the input activation and output feedback control. With the single chip controller, one transformer can achieved multiple-input to multiple-output functions which significantly reduce the volume and weight of the entire system, thereby achieving the goal of its being light, thin, short and small.
目 錄

封面內頁
簽名頁
授權書.........................iii
中文摘要........................iv
英文摘要.......................v
誌謝..........................vi
目錄..........................vii
圖目錄.........................ix
表目錄.........................xi

第一章 緒論......................1
1.1研究背景...................1
1.2 研究動機..................2
1.3 論文結構..................4
第二章 太陽能發電系統介紹...............5
2.1前言.....................5
2.2太陽光電池光電轉換原理............5
2.3太陽光電池..................9
2.4太陽光電池發電系統.............13
第三章 系統架構....................15
3.1 前言....................15
3.2 系統架構..................15
3.3 電路原理分析................20
第四章 監控系統....................32
4.1 前言....................32
4.2 監控系統之設計流程.............33
4.3 監控系統之軟體規劃設計...........35
第五章 系統之模擬與測試結果..............39
5.1 前言....................39
5.2 測試結果..................39
第六章 結論......................46
參考文獻........................47

圖 目 錄

圖2.1 太陽能電池之等效電路圖.............6
圖3.1 基本電路架構圖.................16
圖3.2 電路控制的流程圖................18
圖3.3 狀態一脈波寬度調變時序圖............19
圖3.4 狀態二脈波寬度調變時序圖............20
圖3.5 當S1導通時,電路工作狀態圖...........22
圖3.6 當S1截止時,電路工作狀態圖...........22
圖3.7 當S1、S4導通時,電路工作狀態圖.........25
圖3.8 當S2導通時,電路工作狀態圖...........27
圖3.9 當S1、S4導通、S3截止時,電路工作狀態圖.....30
圖3.10 當S2、S4導通、S3截止時,電路工作狀態圖.....31
圖4.1 太陽能發電監控系統之硬體架構圖.........32
圖4.2 監控系統發展流程圖...............33
圖4.3 VB程式設計流程圖...............35
圖4.4 監控系統軟體程式架構..............36
圖4.5 人機介面工作流程圖...............37
圖5.1 驅動功率開關S1的PWM信號(Vgs1)及功率開關S1的壓降(Vds1) 的模擬圖..................39
圖5.2 驅動功率開關S1的PWM信號(Vgs1)及功率開關S1的壓降(Vds1)波形的實測圖................40
圖5.3變壓器(T1)線圈N1的電流(IN1)及電壓(VN1)波形的模擬圖資料結構設定...................40
圖5.4 變壓器(T1)線圈N1的電流(IN1)及電壓(VN1)波形的實測圖.......................41
圖5.5 變壓器(T1)線圈N4的電流(IN4)及電壓(VN4)波形的模擬圖.......................41
圖5.6 變壓器(T1)線圈N4的電流(IN4)及電壓(VN4)波形的實測圖.......................42
圖5.7 為模擬圖,驅動功率開關S1的PWM1信號(Vgs1)及驅動功率開關S3的PWM2信號(Vgs3) ...........42
圖5.8 為實測圖,驅動功率開關S1的PWM1信號(Vgs1)及驅動功率開關S3的PWM2信號(Vgs3) ...........43
圖5.9 為模擬圖,變壓器(T1)線圈N3的電流(IN3)及電壓(VN3)波形......................43
圖5.10 為實測圖,變壓器(T1)線圈N3的電流(IN3)及電壓(VN3)波形......................44
圖5.11 為模擬圖,變壓器(T1)線圈N4的電流(IN4)及電壓(VN4)波形......................44
圖5.12 為實測圖,變壓器(T1)線圈N4的電流(IN4)及電壓(VN4)波形......................45



表 目 錄

表3.1 電路操作模式..................21
表4.1 系統即時監視點.................34
[1]經濟部能源委員會,"中華民國台灣地區能源簡介",2001年.
[2]黃秉鈞,"我國太陽光電能發展前景",太陽能學刊,1996年.
[3]經濟部能源委員會,"能源政策白皮書",1998年,P.108.
[4]郭禮青,"我國太陽光電推廣與應用",89年經濟部節約能源技術成果發表會暨能源技術研發成果研討會,2000年12月,P49-68.
[5] 翁明圖,"OMRON OPEN PLC的開放式架構簡介",電機月刊第九卷第六期,P149.
[6] 魏廷晃,"漫談PC-based控制器發展與應用",電機月刊第九卷第六期,P155.
[7] Chen, Y.-M., Liu, Y.-C., Wu, F.-Y., and Wu, T.-F., 2001, “Multi-Input DC/DC Converter Based on the Flux Additivity,” Proc. of IEEE 36th IAS Annual Meeting, pp. 1866-1873.
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[9] Chuanwen, J., Smith, M. Jr., Semdley, K. M., and King, K., 2001, “Crossregulation in flyback converters: analytic model and solution,” IEEE Trans. Power Electron., Vol. 16, No. 2, pp. 231-239.
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