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研究生:吳睿宏
研究生(外文):Jui-Hung Wu
論文名稱:太陽能追蹤控制系統實作
論文名稱(外文):Implementation of Solar Energy Tracking Control System
指導教授:鄭慕德
指導教授(外文):Mu-Der Jeng
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:太陽能追蹤控制系統太陽電池最大功率值
外文關鍵詞:Implementation of solar energy control systemSolar cellMaximum power
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提升太陽能發電系統效率的主要方法包括靜態的最大功率
點追蹤技術及動態的追蹤技術。本論文之目的是研究太陽能追
蹤技術以應用於太陽能發電系統上,本太陽能追蹤控制系統是
以最大功率並判斷出光源位置,並使用微控制器配合,可以使
太陽能電池模組隨時追蹤光源且保持最大之功率的電量。
本系統使用Microchip 微控制器 (DSPIC30F4011) ,做為
主動式追蹤光源的核心控制器,並讀取電壓量並計算最大功率
配合演算法及周邊硬體電路來驅動步進馬達轉動太陽能電池模
組,保持太陽光線照射之垂直角度的位置。太陽能電池模組產
生的電能則利用降壓型直流轉換器儲存蓄電及供應負載。最後
本論文並實際製作一太陽能追蹤控制系統時做並以驗證所提出
之理論確實能達到提升太陽能發電效率之目的。

Promotion solar energy generation efficiency of mainly method includes the static of maximum power tracking technology and dynamic technology. The purpose of thesis is to research solar energy tracking technology use on solar energy generating system. The implementation of solar energy tracking control system is used the maximum power method to determine the light source of position, and use the microcontroller that make the solar cell module keep tacking light source and maintain maximum power.
This system uses the MCU of Microchip (DSPIC30F4011), does for driving-type tracing light source of core controller, reads the voltage quantity and calculates the maximum power. So that to operate algorithm in coordination and peripheral hardware circuit design, driving the stepping motor to turn the solar cell module which keep vertical angle with solar cell module of solar light illumination. The solar cell module generating voltage to use buck DC/DC power conversion to store power and supply. Finally the thesis makes the practical implementation of solar energy tracking control system, to verify theory of propose to certain that it reach purpose of promotion solar energy generating efficiency.

致謝 3
中文摘要 4
ABSTRACT 5
第一章 緒論 11
1.1 前言 11
1.2 研究動機 12
1.3 研究方法 13
1.4 論文架構 14
1.5 本論文之貢獻 14
第二章 研究背景與原理 16
2.1 太陽能電池簡介 16
2.2 太陽能電池基本原理 17
2.3 文獻回顧 29
第三章 太陽能追蹤控制系統設計 33
3.1 太陽能追蹤控制系統實作之硬體架構 33
3.2 硬體規格及說明 35
3.3 演算法流程圖: 40
第四章 實測結果與分析 43
4.1 前言 43
4.2 實測結果與分析 45
第五章 結論與未來展望 56
5.1 結論 56
5.2 未來與展望 56
參考文獻 57
附錄一. 58

圖目錄
圖 1 太陽能電池的種類 16
圖 2 固態材料的三種類結構: (a) 單晶矽、(b) 非晶矽、(c)多晶矽 17
圖 3 空間電荷區 18
圖 4 太陽能等校電池模組 18
圖 5 步進馬達定子與轉子 22
圖 6 步進馬達激磁 23
圖 7 一相激磁方式時序圖 24
圖 8示波器上一相激磁方式時序圖 25
圖 9 二相激磁方式時序圖 26
圖 10 示波器上二相激磁方式時序圖 27
圖 11一、二相激磁方式時序圖 28
圖 12示波器上一、二相激磁方式時序圖 29
圖 13 太陽追蹤控制系統實作示意圖 33
圖 14 太陽能追蹤控制系統實作線路圖 34
圖 15 ADC (類比轉數位)方塊圖 37
圖 16 FT5754M 內部電路架構圖 39
圖 17 系統初始化之計算最大功率演算法流程圖 40
圖 18 判斷初步太陽光源所在位置之演算法流程圖 41
圖 19 步進馬達正、反轉所對應的角度與判斷最大功率演算法流程圖 42
圖 20 實體前圖 43
圖 21 光源模擬示意圖 44
圖 22 Angle vs Voltage (V) 47
圖 23 Angle vs Current (A) 48
圖 24 Angle vs Power (W) 48
圖 25 Time Vs Power (W) 49
圖 26 Angle vs Efficiency (%) 49
圖 27太陽電池模組位在18度角 50
圖 28太陽電池模組位在32.4度角 50
圖 29太陽電池模組位在46.8度角 51
圖 30太陽電池模組位在61.2度角 51
圖 31太陽電池模組位在75.6度角 52
圖 32 太陽電池模組位在90度角 52
圖 33 太陽電池模組位在104.4度角 53
圖 34 太陽電池模組位在118.8度角 53
圖 35 太陽電池模組位在133.2度角 54
圖 36 太陽電池模組位在147.6度角 54
圖 37 太陽電池模組位在162度角 55
圖 38 步進馬達接線圖 58

表目錄
表 1 步進馬達一相激磁真值表 24
表 2 步進馬達二相激磁真值表 26
表 3步進馬達一、二相激磁真值表 28
表 4 太陽能電池模組規格 35
表 5 DSPIC30F4011 開發板規格說明 36
表 6 正轉及反轉的角度 44
表 7 固定式太陽電池模組之電壓、電流、發電功率實測結果 45
表 8 太陽能追蹤控制系統之電壓、電流、發電功率實測結果 46
表 9 發電功率實測結果 46

附錄表目錄
附錄一 表 1 59
附錄一 表 2 59


[1] 何贒中,「太陽能追日系統研製」,聖約翰科技大學電機工程系研究所碩士論文,民國99年7月。
[2] 柯昱光,「太陽能追日系統之感測器研製」,國立東華大學電機工程系研究所論文,民國98年7月。
[3] 莊宏偉、吳奎鈺、許程富,「光電晶體應用於太陽能追日系統」,崑山科技大學電機工程系專題製作,民國98年3月。
[4] 李俊霖、張家豪、吳政豐,「無人自走車設計製作」,逢甲大學
資訊工程系專題製作報告,民國95年12月。
[5] 黃琮輝、林冠禎、黃仲麟、伍柏霖、林信普、賴忠進,「應用人工智慧理論於雙軸太陽能追日系統」,遠東學報第二十六卷第二期。
[6] 楊素華、蔡泰成,「太陽能電池」,高雄應用科技大學,科學發展390期,西元2005年6月。
[7] 高啟瑋,「多晶矽薄膜太陽能電池之設計及製程研究」,國立雲林科技大學電子工程系碩士論文,民國94年6月。
[8] 黃宜農、鄭傅人、賴建成 立方體感應之主動式追日系統之其方
法,民國99年1月。
[9] http://color.yes.ms/?GoldWeb=color&A=902 太陽能應用領域。
[10] http://www.everphoton.com/sunsensor.html Everphoton
[11] http://www.imagetaiwan.com.tw/index/sunrise-taipei.htm 台北市
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