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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林哲男
研究生(外文):Che-Nan Lin
論文名稱:太陽能電池模組數位式充電系統之研製
論文名稱(外文):Design of Digital Battery Charger System Based on PV-Module
指導教授:陳大道陳大道引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:電機工程研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:太陽能電池模組最大功率點追蹤SEPIC轉換器
外文關鍵詞:PV moduleMPPTSEPIC converter
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本論文為150W太陽能電池模組數位式充電系統之研製,將太陽能電池模組上的電能充電至蓄電池上,電路中控制晶片採用dsPIC30F4011,所有的動作皆以軟體C程式書寫完成。論文中採用SEPIC轉換器,其具備升降壓、正向輸出極性、低脈動輸入電流,輸入電壓範圍大等優點,非常適合太陽能電池模組等電力之轉換。為了發揮太陽能電池最大效益,進行了最大功率追蹤,以期達到最大的充電效能。當日照充足且太陽能電池足以產生0.1C的充電電流到電池,就以0.1C設置為充電電流命令。當日照不足,且電池電壓未達到所預定值,則採用模糊最大功率點追踪(MPPT)控制充電。不管日曬充足與否,一但電池電壓到達一個預定值,將預定值設置為充電電壓命令,控制器皆採用模糊控制法則。實驗結果顯示所設計的電路及充電策略是有效及可行的。

This thesis aims to realize the solar cell charged systems of 150W PV(photovoltaic, PV) module with the dsPIC30F4011 control chip. All of the control schemes are written and accomplished with the C language. In the power converter, a single-ended primary inductance converter(SEPIC) is adopted which has the features including the buck-boost operating mode, no polarity inversion, low input current pulsation, and wide input voltage range, so, it is very suitable for the conversion of solar cell. In order to obtain the high efficient solar cell energy conversion, a fuzzy maximum power point tracking(MPPT) control is adopted if the solarization is insufficient. When solarization is sufficient and the available peak power of the PV module is enough to produce 0.1C charged current to battery, 0.1C charged current is set as command and a fuzzy controller is taken to maintain 0.1C charged current of battery. No matter solarization is sufficient or not, once the battery voltage is arrived at a predefine value, the predefine value charged voltage is set as command and the fuzzy controller is taken to maintain predefine value charged voltage of battery. The effectiveness of the proposed methods is demonstrated with the experimental result.

中文摘要----------------------- I
英文摘要----------------------- II
誌謝-----------------------------III
目錄-----------------------------IV
圖目錄--------------------------VI
表目錄--------------------------IX
第一章 緒論------------------- 1
1.1研究動機與研究問題----------------------1
1.2研究方法------------2
1.3本論文架構-------------4
第二章 太陽能電池介紹--------------5
2.1太陽能電池簡介---------------5
2.2 太陽能電池數學模式-----------------7
2.3最大功率追蹤-------------11
2.3.1電壓回授法------------11
2.3.2實際量測法--------------11
2.3.3增量電導法--------------11
2.3.4擾動觀察法-------------12
第三章 系統架構-------------13
3.1 控制晶片--------------13
3.2 SEPIC轉換器-----------14
3.3 SEPIC電路元件設計------------------17
3.4 其他周邊電路------------19
3.4.1 電壓迴授電路--------------19
3.4.2 電流迴授電路---------------20
3.4.3 PWM驅動電路---------------20
3.4.4 低功率DC/DC轉換電路--------21
3.5 單晶片程式架構-----------22
3.6 人機介面程式---------------24
3.7 數位濾波器---------------25
第四章 控制器設計--------------27
4.1 簡介-----------27
4.2 模糊控制器組成--------------27
4.2.1 模糊化介面---------------28
4.2.2 知識庫--------------29
4.3.2 推論引擎--------------29
4.3.3 解模糊化介面---------------29
4.4 模糊控制器設計---------------30
4.5模糊最大功率追蹤-----------35
4.6 充電控制策略---------------37
第五章 實驗結果----------------39
5.1硬體架構--------------39
5.2負載變動測試---------------41
5.3最大功率追蹤----------------45
5.4實際量測充電數據---------------53
第六章 結論與未來展望------------61
參考文獻--------------63

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