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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪培鈞
研究生(外文):Pei-Jun Hong
論文名稱:太陽能發電系統雙向能量轉換器之研製與最佳化實驗設計
論文名稱(外文):Design of Experiments and Development of the Bi-Direcional Power Converter for the Solar Power Generation System
指導教授:周至宏周至宏引用關係郭見隆郭見隆引用關係
指導教授(外文):Jyh-Horng ChouJian-Long Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:系統與控制工程研究所
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:147
中文關鍵詞:最大功率點實驗設計法轉換器
外文關鍵詞:maximum power point trackingconverterthe design of experiments
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本文利用Microchip的dsPIC-16bit單晶片,藉由迴授太陽能板的輸出電壓與輸出電流來調整升壓轉換器之功率開關的工作週期,以利追蹤太陽能板的輸出功率,而使得太陽能板操作在最大功率點。
藉由雙向式全橋轉換器可做升降壓模式,當白天有光時負載能量由太陽能板供應且對蓄電池充電,此時為降壓模式。當夜晚無陽光時,負載能量由市電供應,並同時對蓄電池充電,此時為升壓模式。最後以實驗設計之田口方法及雙反應曲面法找出影響太陽能板輸出功率之因素。
This thesis mainly focuses on the discussions of the maximum power point tracking (MPPT) method for the solar power generation system. In MPPT method, the output voltage and current produced from the solar cell will be sent to a microprocessor.Then the microprocessor will provide an adjustable signal according to the output voltage and current so as to adjust the duty cycle of a control signal being sent to the power switches of a boost converter.
Additionally, a bi-directional power converter will also be developed for the system. That is, the bi-directional power converter can be not only operated as the boost mode but also operated as the buck mode. When the sunlight is sufficiently provided to the solar cell, the converter will be operated as the boost mode such that the solar cell can provide a DC power to a load and the battery will also be charged by the DC power. Inversely, when the solar cell is operated in the night, the converter will be operated as the buck mode.An AC power substituted the DC power will be converted to the other DC power and incorporated to the system to supply to the load and the battery will also be charged by the other DC power.
Furthermore, the design of experiments (DOE) will be employed to find out the maximum output power for the solar power generation system.
摘 要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XII
符號索引 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 研究動機 3
1.3 國內外技術發展現況及未來趨勢 3
1.3.1 最大功率追蹤技術 4
1.3.2 市電併聯技術 4
1.3.3 孤島效應防治技術 4
1.3.4 電能轉換技術 4
1.3.5 單晶片應用技術 5
1.3.6 濾波技術 5
1.3.7 迴授控制技術 5
1.3.8 充/放電技術 6
1.4 論文架構 6
第二章 太陽能光電板發電系統 8
2.1 太陽能光電板發電系統型式 8
2.1.1 獨立供電型系統 9
2.1.2 市電併聯型系統 11
2.1.3 可與市電連結之獨立供電型系統 14
2.2 太陽能光電池光電轉換原理 15
2.3 矽太陽光電池介紹 19
2.3.1 單晶矽太陽光電池 19
2.3.2 多晶矽太陽光電池 20
2.3.3 非晶矽太陽光電池 21
2.4 最大功率追蹤法介紹 22
2.4.1 電壓回授法 22
2.4.2 功率回授法 23
2.4.3 擾動與觀察法 23
2.4.4 增量電導法 24
2.4.5 直線近似法 25
2.4.6 實際量測法 27
2.4.7 三權位比較法 27
第三章 系統硬體電路 30
3.1 最大功率追蹤電路 31
3.2 雙向能量路徑電路 34
3.2.1 雙向能量路徑電路架構一 34
3.2.2 雙向能量路徑電路架構二 49
3.3 三相換流器電路 52
3.3.1 直流無刷馬達驅動方式 52
3.3.2 直流無刷馬達基本驅動 54
3.4 其他輔助電路 56
3.4.1 驅動級電路 56
3.4.2 輔助電源電路 59
3.4.3 電流感測電路 60
3.4.4 電感繞線設計 62
第四章 軟體控制流程 65
4.1 最大功率追蹤控制流程 65
4.2 雙能量路徑控制流程 66
4.2.1 架構一 66
4.2.2 架構二 67
4.3 三相換流器控制流程 68
4.4 單晶片微處理機介紹 69
4.4.1 高功能、改良式精簡指令集的中央控制器: 71
4.4.2 數位訊號處理(DSP)引擎功能︰ 71
4.4.3 週邊功能︰ 72
4.4.4 馬達控制波寬調變模組功能: 72
4.4.5 定位編碼器QEI(Quadrature Encoder Interface)介面模組功能︰ 75
4.4.6 類比功能: 76
4.4.7 特殊的微控制器功能: 76
4.4.8 CMOS技術: 77
4.4.9 MPLAB 介紹 77
第五章 實驗設計方法 79
5.1 田口品質工程 79
5.2 雙反應曲面法 84
5.2.1 實驗設計組合表 85
5.2.2 模型建構 86
5.2.3 雙反應曲面法參數優化 88
5.2.4 結果分析 89
5.2.5 模型建構 91
5.2.6 參數設計 95
第六章 實驗結果分析與探討 97
6.1 最大功率追蹤 97
6.2 雙能量路徑 109
6.2.1 架構一 109
6.2.2 架構二 111
6.3 三相換流器 115
6.3.1 以電源供應器供給能量 116
6.3.2 以架構一供應負載能量 118
6.3.3 以架構二供給能量 120
第七章 結論與未來展望 122
7.1 結論 122
7.2 未來展望 123
參考文獻 124
附錄一 詞彙中英對照(依照出現順序) 127
作者簡歷 128
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