本論文將發展一三相多階式市電併聯型太陽能發電系統電能轉換器，該三相多階式市電併聯型太陽能發電系統電能轉換器係由非隔離之直流∕直流電能轉換器與一組三相多階式直流∕交流電能轉換器所組成。直流∕直流電能轉換器之功能用以將太陽能電池陣列產生之直流電能作升壓，並將結合一最大功率追蹤方法於直流∕直流電能轉換器；三相市電併聯太陽能發電系統之直流∕交流多階式電能轉換器之功能在達成其與直流∕直流電能轉換器間之直流匯流排穩壓，亦將太陽能電池陣列所產生之直流功率轉換成高功因且低諧波之三相正弦波平衡電流注入電力系統。為驗證本論文所發展三相多階式市電併聯型太陽能發電系統電能轉換器之可行性，文中以模擬結果證明本論文之三相多階式市電併聯型太陽能發電系統電能轉換器方法可達到預期之效果。

A three-phase multi-level power converter for grid-connected photovoltaic generation system is in this thesis. This three-phase multi-level power converter includes a non-isolated DC/DC power converter, a three-phase multi-level DC/AC power converter. The DC/DC power converter is controlled to trace the maximum power point of the solar cell array and regulate the voltage generated by the solar cell array to match the specified DC voltage of the DC/AC power converter. The three-phase multi-level DC/AC power converter is controlled to regulate the output voltage of DC/DC power converter and generate a fundamental real power injected into the utility. The computer simulation results show that the performance of this three-phase multi-level power converter for grid-connected photovoltaic generation system is as expected.

中 文 摘 要 i
英 文 摘 要 ii
誌 謝 ivi
目 錄 iv
表 目 錄 vi
圖 目 錄 vii
符 號 說 明 xii
第一章 前言 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 5
1.3 文獻回顧 5
1.4 論文架構 6
第二章 太陽能發電系統 8
2.1 太陽能電池特性 8
2.2 太陽電池材料種類 11
2.3 太陽能發電系統應用 12
2.4 最大功率追蹤方法 15
第三章 多階電能轉換器 21
3.1 多階電能轉換器之原理 21
3.2 多階電能轉換器之類型 23
3.2.1 二極體箝位式多階電能轉換器 24
3.2.2 飛輪電容式多階電能轉換器 29
3.2.3 串接橋式多階電能轉換器 34
3.3 不同載波之脈波寬度調變方法評估 43
第四章 市電併聯型太陽能發電系統電能轉換界面 51
4.1 電路架構與控制方塊圖 51
4.2 三相市電併聯型直流∕交流多階式電能轉換器 52
4.3 最大功率追蹤方法 55
第五章 結論 85
5.1 總結 85
5.2 未來研究方向 86
參考文獻 87

[1]聯合國氣候變化框架公約United Nations Framework Convention on Climate Change(UNFCCC)官網，http://unfccc.int/2860.php，2010/2/11
[2]溫麗琪，’’全球新能源政策下之綠色市場與商機’’，中華經濟研究院，2009/11/27
[3]國際性太陽能市場研究公司Solarbuzz，’’Marketbuzz 2010 Report’’， http://www.eettaiwan.com/ART_8800601421_480702_NT_496c422f.HTM，2010/3/23
[4]A. Ristow, M. Begovic, A. Pregelj, and A. Rohatgi, “Development of a Methodology for Improving Photovoltaic Inverter Reliability,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 55, 2008, pp. 2694-2702.
[5]V. Akhmatov and P. B. Eriksen, “A Large Wind Power System in Almost Island Operation—A Danish Case Study,” IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 22, 2007, pp. 937-943.
[6]X. Yu, M. R. Starke, L. M. Tolbert, and B. Ozpineci, “Fuel cell power conditioning for electric power applications: a summary,” IET Proceedings Electric Power Applications, Vol. 1, 2007, pp. 643.656.
[7]DIGITIMES，’’2010/12010年太陽光電市場展望-北美與亞洲市場’’，http://www.digitimes.com.tw/tw/rpt/rpt_show.asp?cnlid=3&cat=SOR&v=20100211-085&n=1，2010/2/11
[8]E. Roman, R. Alonso, P. Ibanez, S. Elorduizapatarietxe, and D. Goitia, “Intelligent PV Module for Grid-Connected PV Systems,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 53, 2006, pp. 1066-1073.
[9]S. Jain and V. Agarwal, “A Single-Stage Grid Connected Inverter Topology for Solar PV Systems With Maximum Power Point Tracking,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 22, 2007, pp. 1928-1940.
[10]C. Meza, J. J. Negroni, D. Biel, and F. Guinjoan, “Energy-Balance Modeling and Discrete Control for Single-Phase Grid-Connected PV Central Inverters,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 55, 2008, pp. 2734-2743.
[11]陳秋齡，’’我國能源產業發展策略之探討—兼論從產業專利佈局看趨勢商機’’，工業技術研究院 技術移轉中心，2009/11/27
[12]蔣文榮，“市電併聯型太陽能發電系統電能轉換器控制之研究”， 國立高雄應用科技大學電機工程系，博士論文，2009。
[13]T. Tafticht, K. Agbossou, M. L. Doumbia, and A. Cheriti, “An improved maximum power point tracking method for photovoltaic systems,” Renewable Energy, Vol. 33, 2008, pp. 1508-1513.
[14]N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method,” IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 20, 2005, pp. 963.973.
[15]C. T. Pan, J. Y. Chen, C. P. Chu, and Y. S. Huang,“A fast maximum power point tracker for photovoltaic power systems,”IEEE IECON, Vol. 1, 1999, pp. 390-393.
[16]吳財福、張健軒、陳裕愷，“太陽能供電與照明系統综論”，全華科技圖書股份有限公司，中華民國92年。
[17]H. P. Desai and H. K. Patel, “Maximum power point algorithm in PV Generation: an overview,” Power Electronics and Driver Systems Conference, 2007. 624-630.
[18]T. Esram and P. L. Chapman, “Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques,” IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 22, 2007, pp. 439-449.
[19]K. Harada, and G. Zhao, “Controlled power interface between solar cells and AC source,” IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 8, 1993, pp. 654-662.
[20]振芫禎，“太陽能最大功率追蹤器之研究”，大同大學電機工程學系，碩士論文，2007。
[21]李政勳，“小型太陽光電能能量轉換系統之研製”， 國立中山大學電機工程學系研究所，碩士論文，2002。
[22]蕭順天，“三相多階混合式電力濾波器之研製”， 國立高雄應用科技大學電機工程系，碩士論文，2009。
[23]李政道 ，“以多階式轉換器為基礎之風力發電機市電並聯系統研製”，長庚大學電機工程研究所，碩士論文，2003。
[24]徐福三 ，“多階變頻器系統的研製”，國立台北科技大學電機工程系碩士班，碩士論文，2001。
[25]徐同槿 ，“二極體箝位式多階變頻器之中性點電位平衡控制器設計與製作”， 清雲科技大學電機工程研究所，碩士論文，2005。
[26]S. Liu and R. A. Dougal, “Dynamic multiphysics model for solar array,” IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 17, 2002, pp. 285-294.
[27]周宏亮，吳晉昌，蔣文榮，“太陽光電能與風力發電系統之最大功率追蹤方法之探討”，電機月刊第二十五卷第五期，2010年，pp.186-196。
[28]工業技術研究院--太陽光電科技中心，’’太陽電池材料種類’’， http://solarpv.itri.org.tw/aboutus/sense/battery.asp，2010/3/26.
[29]林明志，“適用於分散式再生能源發電系統之混合型三相電能轉換器之研製”，國立高雄應用科技大學電機工程系，碩士論文，2008。
[30]Nabae, H. Akagi, and I. Takahashi, “A New Neutral-Point-Clamped PWM Inverter”, IEEE Transactions on Industry Applications, 1981, Vol. IA-17, NO.5, pp.518-523.
[31]Yusuke Fukuta, and Giri Venkataramanan, “DC bus ripple minimization in cascaded H-bridge multilevel converters under staircase modulation,” 37th IAS Annual Meeting, 2002, Vol.3, pp.1988-1993.
[32]Jih-Sheng Lai, and Fang Zheng Peng, “Multilevel converters-a new breed of power converters,” IEEE Transactions on Industry Applications, 1996, Vol.32, No.3, pp.509-517.
[33]IEEE Std. 929-2000, IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Distributed (PV) Systems, 2000.