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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張榮利
研究生(外文):Jung-Li Chang
論文名稱:風力發電新式充電方法之研究
論文名稱(外文):Novel Battery Charger for Wind Power System
指導教授:周宏亮
指導教授(外文):Hurng-Liahng Jou
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:綠色能源電池充電法併聯型風力發電系統獨立型風力發電系統永磁式風力發電機
外文關鍵詞:permanent magnet synchronous wind power generatorgreen energygrid-connected wind power systemstand-alone wind power systembattery charger
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發展綠色電能以減緩全球暖化現象目前已經成為全球之發展趨勢。大型市電併聯型風力發電系統為現今最具經濟效益的綠色電能,而獨立型小型風力發電系統之應用亦日益增加。由於獨立型小型風力發電系統需有充電機將風能儲存於電池中,良好的充電控制方法有助於更有效的利用風能。
本論文將提出適用於小型永磁式同步風力發電系統之新式充電方法,此方法依風力發電機之不同輸出功率分為五種不同之充電模式。本論文所提之充電方法於相同條件下可較傳統之充電方法對電池充入更多電力。本論文亦發展一硬體雛型以驗證本論文所提之充電方法之可行性。實驗結果本論文所提之充電方法可達預期之成效。
The development of green energy for relieving the greenhouse effect is the trend of the world. Large scale grid-connected wind power system is one of the important renewable energy sources due to its competitive cost. The use of stand-alone small wind power system becomes widely day by day. A battery charger is required in the stand-alone wind power system to store the wind energy. A well-design battery charger can effectively use the wind power.
In this thesis, a novel battery charging method for the permanent magnet synchronous wind power generator is proposed. The proposed charging method divides into five operation modes, and it will be operated in different modes under different output power of wind power generator. The proposed charging method can charge more power into the battery than the conventional charging method under the same condition. A prototype is developed to verify the performance of the proposed battery charging method. The experimental results show that the performance of proposed method is as expected.
中 文 摘 要 i
英 文 摘 要(Abstract) ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 viii
圖 目 錄 ix
符 號 說 明 xiii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目標 3
1.3 論文架構 4
第二章 風力發電機特性簡介 5
2.1 風力發電機的原理及特性 5
2.2 永磁式同步發電機 7
2.3 風力發電機最大功率追蹤 10
2.3.1 最佳點近似估測法 11
2.3.2 擾動觀察法 11
2.3.3 直接改變責任週期法 14
2.3.4 增量電導法 17
第三章 鉛酸電池及充電法則介紹 19
3.1 電池的簡介 19
3.2 鉛酸電池介紹 21
3.2.1 鉛酸電池內部的結構 21
3.2.2 鉛酸電池的化學原理 24
3.2.3 電池之等效模型 26
3.2.4 鉛酸電池的壽命及使用介紹 29
3.2.5 溫度補償 31
3.2.6 電池的容量估算 32
3.2.7 鉛酸電池的老化 32
3.3 電池的充電法則 33
3.3.1 電池充電法簡介 33
3.3.2 定電流充電法 33
3.3.3 定電壓充電法 34
3.3.4 混合定電流╱定電壓充電法 35
3.3.5 脈衝電流充電 36
3.3.6 REFLEX充電法 37
第四章 工作原理與系統設計 38
4.1 系統架構 38
4.2 工作原理 40
4.2.1 傳統充電方法 40
4.2.2 新式充電方法 40
4.2.2.1 工作模式一 42
4.2.2.2 工作模式二 43
4.2.2.3 工作模式三 43
4.2.2.4 工作模式四 46
4.2.2.5 工作模式五 46
4.3 硬體電路 48
4.3.1 微處理器 48
4.3.2 PWM驅動電路 49
4.3.3 取樣回授電路 49
4.3.3.1 直流電流回授電路 49
4.3.3.2 直流電壓回授電路 50
4.3.3.3 溫度感測回授電路 50
4.4 軟體控制流程 51
4.4.1 主程式流程 52
4.4.2 充電模式判斷副程式流程 54
4.4.3 工作模式一副程式流程 56
4.4.4 工作模式二副程式流程 56
4.4.5 工作模式三副程式流程 56
4.4.6 工作模式四副程式流程 59
4.4.7 工作模式五副程式流程 59
4.4.8 最大功率追蹤流程 60
第五章 實測結果 62
5.1 實測風力發電機之特性 62
5.2 直接耦合三相感應電動機帶動風力發電機 62
5.3 實測結果 67
5.3.1 本論文提出具最大功率追蹤之風力發電系統之新式充電方法之實測結果 68
5.3.1.1 實測工作模式一 68
5.3.1.2 實測工作模式二 69
5.3.1.3 實測工作模式三 69
5.3.1.4 實測工作模式四 72
5.3.1.5 實測工作模式五 72
5.3.2 全程充電過程 77
5.3.2.1 傳統具最大功率追蹤風力發電系統之充電方法實測分析 78
5.3.2.2 本論文提出具最大功率追蹤之風力發電系統之新式充電方法實測分析 79
5.3.2.3 充放電實測結果分析 81
5.3.3 本論文之最大功率追蹤實測 83
5.4 實測電路介紹 85
第六章 結論與未來研究方向 86
6.1 總結 86
6.2 未來研究方向 87
參考文獻 88
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