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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李泰陞
研究生(外文):Tai-sheng Lee
論文名稱:最大功率追蹤應用於太陽能輔助動力船之開發
論文名稱(外文):Application of Maximum Power Point Tracking Technique to the Development of Solar-Energy-Auxiliary-Power Ship
指導教授:趙儒民趙儒民引用關係
指導教授(外文):Ru-Min Chao
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:光伏效應最大功率點追蹤儲能系統太陽能模擬器二項式法太陽能電池
外文關鍵詞:energy stored systemquadratic methodMPPTphotovoltaic effectsolar cellSolar Array Simulator
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太陽能輔助動力船應包含太陽能發電系統及電池儲能系統。為了
有效運用太陽能電池的光伏轉換效率(Photovoltaic effect),需配合最大功率追蹤技術,可使太陽能發電系統以最有效的方式取得電能並儲存於電池儲能系統。
本研究的目的,在於建立一套整合最大功率追蹤及儲能技術的太
陽能船電力系統;其中最大功率追蹤技術,主要是改善先前功率量測電路之缺失,再配合二項式法計算最大功率點,並結合調變PWM 訊號之脈寬比,精確的使太陽能電池提供最大的功率。配合太陽能模擬器(Solar Array Simulator, SAS),本論文已驗證現有太陽能最大功率追蹤演算法較文獻中各項追蹤法能更快速達到最大功率點。藉由本技術的建立,配合儲能系統之配置與測試,也完成太陽能輔助電力船之整合,其測試結果也將一併討論。
關鍵字:太陽能電池、光伏效應、最大功率點追蹤、二項式法、儲能系統、太陽能模擬器
Solar-energy-auxiliary-power ship includes solar array system and energy storage system. For better use of the photovoltaic effect of the solar cell, this work takes advantage of the newly developed Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique for the solar array system to
maximize the power generated by the PV array, and to store the energy in the battery. In the proposed MPPT system, we improved the circuitry, and used the quadratic maximization method combining with PWM duty cycle adjustment to calculate the maximum power point. The use of Solar Array Simulator (SAS) has proven the proposed MPPT method is faster than other methods to track the maximum power point. By implementing the proposed MPPT technique with the energy storage system, we also build a solar-energy-auxiliary-power ship. The testing results will be also reported.
Key words: solar cell, photovoltaic effect, MPPT, quadratic method,energy stored system, Solar Array Simulator.
目錄
頁次
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIII
符號表 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 最大功率追蹤(MPPT)之文獻回顧 3
1.2.1 電壓迴授法 4
1.2.2 功率迴授法 5
1.2.3 擾動觀察法 6
1.2.4 增量電導法 8
1.2.5 單變數量測法 10
1.2.6 脈寬調變技術配合二項式法 11
1.3 研究目的 16
1.4 研究方法 17
1.5 論文架構 17
第二章 太陽能最大功率追蹤系統 19
2.1 太陽能電池 20
2.1.1 太陽能電池介紹 20
2.1.2 太陽能電池原理 21
2.1.3 太陽能電池特性 21
2.2 二次充電電池 24
2.2.1 充電電池種類 24
2.2.2 電力轉換電路 25
2.3 DC/DC降壓型電路 25
2.3.1 導通模式 26
2.3.2 切換原理 26
2.3.3 驅動電路 29
2.3.4 主動式切換元件MOSFET 30
2.3.5 箝制電路 31
2.3.6 電流量測系統 33
2.3.7 電路元件配置 36
2.4 監控儀器與系統元件配置 38
2.4.1 cRIO控制器及其I/O模組 38
2.4.2 MPPT系統元件配置 40
第三章 最大功率追蹤演算法 42
3.1 演算法架構 42
3.1.1 脈寬調變技術配合二項式演算法改良 42
3.1.2 改良式脈寬調變技術配合二項式演算法流程 45
3.1.3 改善前後資料擷取方式比較 51
3.2 改良前後之MPPT模擬結果 56
3.2.1 太陽能模擬器(SAS)介紹 56
3.2.2 改良前後之MPPT模擬結果比較 58
第四章 不同最大功率追蹤演算法之比較 62
4.1 擾動觀察法模擬 62
4.2 擾動觀察法與改良式脈寬調變技術配合二項式演算法比較 67
4.2.1 相同功率下MPPT結果比較 67
4.2.2 功率變化時MPPT結果比較 68
第五章 整合最大功率追蹤技術之太陽能船系統 73
5.1 推進系統 74
5.2 充電實驗 76
5.2.1 充電方法 76
5.2.2 定電流充電實驗結果 77
5.2.3 二階段充電實驗結果 81
5.3 整合最大功率追蹤技術之太陽能船 84
第六章 結論與建議 89
6.1 結論 89
6.2 未來展望 92
參考文獻 94
附錄 98
附錄A MPPT電路圖 98
附錄B MPPT實驗配置圖 99
自述 102
參考文獻
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