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研究生:曾瓊誼
研究生(外文):Chiung-Yi Tseng
論文名稱:應用FPGA於智慧型節能控制器之設計
論文名稱(外文):Design of Intelligent Energy-Saving Controller Using FPGA
指導教授:林嘉宏林嘉宏引用關係
指導教授(外文):Chia-Hung Lin
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
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
中文關鍵詞:智慧型現場可程式邏輯閘陣列需量反應
外文關鍵詞:IntelligentFPGADemand Response
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每當夏季台灣的用電量履創新高,再加上台電尖峰供電能力不足時,會實行時間電價政策,利用電價策略誘使電力用戶謹慎地用電而不浪費,降低電力需求。目前常見的用電調節方法是使用電力需量控制器,規劃性或強迫性的控制負載閉啟,而無法細微地做減載之控制。而我國負載耗電量隨著國民所得增加,用電量仍持續增加中,其中以冷氣空調及照明設備為大宗,本論文之目的為研發一套智慧型FPGA節能控制器。在小幅影響大樓內工作人員舒適度的前提下,經由Zigbee無線技術將指令傳送至用戶端。將冷氣空調溫度加以控制及配合現場環境,不僅可以節省能源亦可減少電價之支出。此外針對公共場所、辦公大樓及學校,亦可於下班時段,送出指令,將冷氣空調及照明或其他設備關機,達到有效節省能源之目的。
When the quantity of electricity in Taiwan is used higher and higher in summer , especially the lack of power supply from Taiwan Power Company at peck time,there will been a policy about price difference at particular time. In other words, making use of the price strategy could lure users to use it carefully not wasting for reducing electricity needs. Currently, the conventional method is to use an electric power demand controller to regulate the load closed regularly or forcedly. However, the method cannot regulate it decreasing slightly.
The purpose of this thesis is to design an intelligent FPGA energy-saving controller. The command is conveyed to the consumers with a Zigbee wireless technique under the premise that the least influence on the staff in a building. To control the temperature of the air conditioning and match with scene environment, the proposed system not only save the energy but also reduce the electricity expense. Furthermore, aim at public places, office buildings, and schools, the system can sent the command out to shut down the power on air conditioning, lighting equipment and others, and energy saving can be achieved effectively.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目錄 v
圖 目 錄 vii
表 目 錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目標與步驟 7
1.3 論文章節概要 9
第二章 需量反應與負載管理 10
2.1 需量反應 10
2.1.1 台電實施需量反應之計畫[13] 10
2.1.2 國外實施需量反應之情形[9] 13
2.2 負載管理[13] 20
2.2.1 負載管理之方法與效益 20
2.2.2 近年電力系統負載概況 22
第三章 ZigBee無線傳輸通訊與現場可程式邏輯閘陣列 23
3.1 無線網路 23
3.1.1 ZigBee 無線傳輸技術 23
3.1.2 實體層與媒體存取控制層 25
3.1.3 網路層與應用層 27
3.1.4 ZigBee新技術與應用 29
3.2 現場可程式邏輯閘陣列 29
3.2.1 FPGA 的技術與應用 30
第四章 智慧型FPGA節能控制器設計 33
4.1 前言 33
4.2 FPGA核心晶片 33
4.3 電能量測單元 34
4.4 負載控制模組 39
4.5 配合需量反應之控制策略 42
4.6 智慧型FPGA節能控制器人機介面 45
第五章 智慧型FPGA節能控制器硬體測試及分析 52
5.1 智慧型冷氣空調控制器 52
5.2 智慧型照明控制器 60
5.3 智慧型負載控制器 64
第六章 結論及未來研究方向 67
6.1 結論 67
6.2 未來研究方向 68
參考文獻 69
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