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研究生:邱翊誠
研究生(外文):Chiu, I-Cheng
論文名稱:以FPGA晶片實現寬域型電壓轉換之充電控制
論文名稱(外文):Hardware Implementation of Wide DC Conversion Range with FPGA Chip Control for Battery Charging
指導教授:謝正雄謝正雄引用關係
指導教授(外文):Shieh, Cheng-Shion
口試委員:黃意勛楊隆生張恩誌
口試委員(外文):Huang, I-HsunYang, Lung-ShengChang, En-Chih
口試日期:2013-01-24
學位類別:碩士
校院名稱:遠東科技大學
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:PWM控制器
外文關鍵詞:PWM control
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針對現今綠色能源提出安全又不浪費掉能源的智慧型控制法則,以一般家庭皆能接受的鉛酸電池來做整體的充電儲存。此一控制設計的優點是可以套入各種電能源頭來做搭配,一般市面上,都是使用類比來做控制,它的缺點就是控制法則不能隨意的變動,而此篇論文的控制則是使用數位FPGA晶片,更新控制規則且易於維修,不必花費大量維修經費,節省人力以及時間成本,本碩士論文採用寬域型電路結構,以一控制法則完成以下各項工作:
(1)提出一簡單有效之PWM(Pulse width modulation PWM)控制器來控制定電流與定電壓混合充電及不斷電供給負載;
(2)在Matlab/Simpower tool下完成軟體數學模擬分析,驗證所提充電規則之有效性;
(3)將電池充電電路數學模型,在Matlab平臺上驗證所提充電規則之有效性,轉檔後下載到FPGA晶片內;
(4)將數學模擬程式以電子電路實現,並透過自製的AD介面卡連接FPGA數位控制器之回授電壓控制。

For today's green energy we propose an intelligent control law with security not wasted energy to charge the Lead-Acid battery whose cost is acceptable by every family. This design has the advantage of the proposed hardware FPGA digital control can be set into a variety of power source do with. Generally available in the market, an analog circuit is taken to do PWM control whose disadvantage is hard to update. Therefore we use digital FPGA chip control instead of an analog one for saving savings manpower and time cost. The main purpose of the thesis is to do wide DC conversion range with FPGA chip control to accomplish the following
(1) Proposed a simple and effective control law to switch the mixed constant current and constant voltage charging such that an uninterruptible power supply load is implemented;
(2) Complete the Matlab/SimPower mathematical program simulation analysis and to verify the effectiveness of the proposed charging rules;
(3) After verifying the validity of the charging rules constructed on Matlab platform, the converted file is downloaded to the FPGA chip;
(4) A mathematical simulation program implemented in electronic circuit and to connect the FPGA digital controller with feedback voltage control through the homemade A/D converter.

誌謝I
摘要II
AbstractIII
目錄IV
圖目錄VII
第一章 緒論1
1.1前言1
1.2研究動機與目的2
1.3論文大綱3
第二章 鉛酸電池之介紹4
2.1鉛酸電池的特性4
2.1.1鉛酸電池內部構造5
2.1.2鉛酸電池的化學原理5
2.1.3鉛酸電池之放電特性7
2.1.4鉛酸電池之壽命特性8
2.2電池充電方法10
2.2.1定電壓充電法10
2.2.2定電流充電法11
2.2.3混合型充電法11
2.2.4正脈衝充電法12
2.2.5正負脈衝充電法13
第三章 降壓轉換器之基本原理14
3.1連續導通模式14
3.2充電模式之穩態分析19
3.3降壓轉換器之電感與電容設計20
第四章 充電之策略與探討22
4.1定電流充電方法23
4.2定電壓充電方法24
4.4建模與模擬驗證其可行性28
4.5以DSP builder建立控制器 30
4.5.1模擬結果34
第五章 硬體系統架構與實驗結果 38
5.1充電系統架構之硬體設計38
5.2 FPGA實作分析39
5.3電壓量測電路43
5.4電流量測電路44
5.5閘極驅動電路45
5.6監控系統46
5.7充電系統硬體整合47
5.8實驗結果49
第六章 結論與未來研究方向52
參考文獻53


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[17]National Instruments:http://sine.ni.com
[18]Matlab軟體工具之ㄧSimpower tool
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[20]YAHOO鉛酸電池網站介紹:http://tw.image.search.yahoo.com

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