(3.238.130.97) 您好!臺灣時間:2021/05/15 13:27
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

: 
twitterline
研究生:林毓呈
研究生(外文):Yu-Cheng Lin
論文名稱:太陽能源蒐集系統架構設計
論文名稱(外文):Grid-off Solar Energy Harvesting System Design
指導教授:謝韶徽
指導教授(外文):Shao-Hui Shieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:太陽能源鋰離子電池能源蒐集
外文關鍵詞:Solar energyLi-ion batteryEnergy harvesting
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:143
  • 評分評分:
  • 下載下載:1
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
隨著科技的進步,越來越多的可攜式3C產品已被開發,電池是供應整個產品的能量來源,為了增加使用這些產品的時間,便有了可攜式移動電源的產品出現,行動電源大多採用了傳統的AC電源進行充電,若是在荒涼的野外環境或是發生地震導致停電,必須要有替代能源解決方案。
本文章中提出一種低功耗太陽能源蒐集系統,運用市售的電子元件來架構整體電路,主要電路架構包含電池監測電路、充放電管理電路等,太陽能板產生的能量經由降壓穩壓電路儲存到鋰離子電池,透過管理電路指示燈了解目前電路整體的運作是在電池充電還是充飽狀態,利用鋰離子電池的特性可以由電池檢測電路知道剩餘的電量,最後經由升壓穩壓電路將電池的電壓升至5V,以USB接頭做輸出給負載端使用,經過模擬分析與測試,以PCB佈局圖實現完整硬體電路架構,驗證本電路的可行性。

As engineering technology rapidly improved, more and more portable 3C products have been developed such as smart phone, laptop, MP3 player, and so on. Battery is the source of energy to supply these portable products. How to prolong the life-time of battery power has rapidly become a key design issue. Solar energy is currently the most popular, and solar energy can provide clean, safe, reliable, affordable, abundant, inexhaustible supply of electricity to humans.
In this thesis, a low power solar energy conversion system is studied. The commercially available electronic components are used to structure the overall system. The main architecture of this solar energy conversion system includes battery monitoring circuit, charge and discharge management circuits, and so on. The energy generated by solar panels is stored into the Li-ion battery. After simulation analysis and testing process, a low power solar energy conversion system is implemented on PCB. The hardware verification and experiment show the feasibility of this system.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 IV
圖目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文大綱 2
第二章 太陽能特性分析 4
2.1 太陽能電池基本原理 4
2.2 太陽能電池種類 6
2.3 太陽能電池等效電路特性 8
第三章 鋰離子電池特性[9] 13
3.1 鋰離子電池工作原理 13
3.2 鋰離子電池特點 15
3.3 鋰離子電池類型 18
第四章 能源收集架構設計 23
4.1 電路架構及功能 23
4.1.1 能量儲存電路 24
4.1.2 Power Management 28
4.1.3 Li-ion Battery 30
4.2 鋰離子電池升壓電路 32
第五章 實驗分析與結果 38
5.1 電路分析模擬 38
5.1.1 整體電路架構 38
5.1.2 線性式與切換式降壓轉換電路比較 39
5.1.3 充電特性分析 42
5.2 硬體電路實現 47
5.2.1 PCB佈局 47
5.2.2 硬體電路 48
第六章 結論及未來的研究方向 50
6.1 結論 50
參考文獻 52

表目錄
表2- 1太陽能電池材料之比較[3] 7
表2- 2太陽能板規格 11
表3- 1鋰離子電池與鎳氫電池、鎳鎘電池性能比較 16
表3- 2電池性能比較 22
表5- 1充電設定參數 42

圖目錄
圖2- 1 太陽能電池原理圖 5
圖2- 2 太陽能電池依使用材料之分類 6
圖2- 3太陽能電池種類 8
圖2- 4太陽能板等效電路[8] 8
圖2- 5太陽能光強度曲線圖 12
圖3- 1鋰離子電池工作原理圖 14
圖3- 2鋰離子電池類型 18
圖3- 3聚合物鋰離子電池外觀 20
圖4- 1太陽能收集系統流程圖 24
圖4- 2 能量儲存電路[11] 28
圖4- 3電池狀態指示電路 29
圖4- 4 Battery Life Time電池 31
圖4- 5TPS61200升壓電路[14] 33
圖4-6 TPS61200 4.2V升壓至5.0V 33
圖4-7 TPS61200 3.6V升壓至5.0V 34
圖4-8 LT1308升壓電路[15] 35
圖4-9 LT1308 4.2V升壓至5.0V 35
圖4-10 LT1308 3.6V升壓至5.0V 36
圖5-1整體電路架構 38
圖5-2 LM317降壓電路 40
圖5- 3LM317負載量測曲線圖 40
圖5-4 LM2596降壓電路 41
圖5- 5 LM2596負載量測曲線圖 41
圖5-6 LM2596降壓轉換充電架構 43
圖5-7 LM317降壓轉換充電架構 44
圖5- 8 Battery Life Time電路電流消耗與LED燈數 45
圖5-9 TPS61200 4.2V升壓至5.0V 46
圖5-10TPS61200 3.6V升壓至5.0V 46
圖5-11電路架構PCB佈局 47
圖5-12實體電路架構圖 48
圖5- 13能量儲存電路(左)以及降壓轉換電路(右) 48
圖5-14升壓轉換電路輸出USB接頭(左)及電量監測電路(右) 49


[1]D. Brunelli, C. Moser, L. Thiele, and L. Benini, "Design of a Solar-Harvesting Circuit for Batteryless Embedded Systems," IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 56, no. 11, pp. 2519 - 2528, Nov. 2009.
[2]Ian Y.W. Chung and Yung C. Liang, "A low-cost photovoltaic energy harvesting circuit for portable devices," IEEE Ninth International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS 2011), pp. 334 - 339, 5 - 8 Dec. 2011.
[3]林明獻,2009年,太陽能電池技術入門,全華圖書出版社,台北縣。
[4]羅運俊、何梓年、王長貴,2007年,太陽能發電技術與應用,新文京開發出版社,台北縣。
[5]沈輝、曾祖勤,2008年,太陽能光電技術,五南圖書出版社,台北市。
[6]王寶勝,以數位信號處理器為基礎之具有可控整流風力與太陽能複合發電系統之研製,國立台灣科技大學電機工程學系,碩士論文,民國98年。
[7]楊徳仁,2009,太陽能電池材料,五南圖書出版社,台北市。
[8]K. H. Tang, K. H. Chao, Y. W. Chao, and J. P. Chen, “Design and Implementation of a Simulator for photovoltaic modules,” International Journal of Photoenergy, vol. 2012, pp. 1 - 6, 2012.
[9]黃可龍、王兆翔、劉素琴,2010年,鋰離子電池原理與技術,五南圖書出版社,台北市。
[10]張瓊仁,鎳氫電池電容量管理之研究,國立中山大學電機工程學系,碩士論文,民國94年。
[11]Ying-Wen Bai; Ming-Yuan Yang, "An improved design of a wireless keyboard powered by solar cells and a large capacitor," IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 54, no. 3, pp.1355 - 1359, Aug. 2008
[12]J. Colomer, J. Brufau, P. Miribel, A. Saiz-Vela, M. Puig, J. Samitier , "Novel Autonomous Low Power VLSI System Powered by Ambient Mechanical Vibrations and Solar Cells for Portable Applications in a 0.13μ Technology," IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC 2007), pp. 2786 - 2791, 17 - 21 Jun. 2007.
[13]Linear LT1017 Datasheet. Available at:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/10178ff.pdf
[14]Liang-Rui Chen, Hsu, R.C., Chuan-Sheng Liu, "A Design of a Grey-Predicted Li-Ion Battery Charge System," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 10, pp. 3692 - 3701, Oct. 2008.
[15]Texas Instruments LM2596-adj Datasheet. Available at:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf
[16]J.W. Kimball, T.L. Flowers, P.L. Chapman, "Low-input-voltage, low-power boost converter design issues," IEEE Power Electronics Letters, vol. 2, no. 3, pp. 96 - 99, Sep. 2004
[17]Texas Instruments TPS61200 Datasheet. Available at:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps61200.pdf
[18]Linear LT1308 Datasheet. Available at:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1308i.pdf

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. [3]陳良銅,淺談環境控制,冷凍與空調,pp. 92-99,2002。
2. [5]邱英浩、戴育澤、吳孟芳,利用自然通風技術改善室內熱環境及通風效能之研究-以慈濟台中分會為例,建築與規劃學報,第十一卷,第二期,pp. 111-136,2010。
3. [2]陳海曙,綠建築之空調概念與IAQ對策,中國冷凍空調雜誌,pp. 73-78,1997。
4. [3]陳良銅,淺談環境控制,冷凍與空調,pp. 92-99,2002。
5. [2]陳海曙,綠建築之空調概念與IAQ對策,中國冷凍空調雜誌,pp. 73-78,1997。
6. [1]俞肇球、吳學禮、方克立、徐碧秀,生態工程之透水性鋪面,鋪面工程第三卷第二期民國九十四年六月,pp. 1~20
7. [1]俞肇球、吳學禮、方克立、徐碧秀,生態工程之透水性鋪面,鋪面工程第三卷第二期民國九十四年六月,pp. 1~20
8. [5]邱英浩、戴育澤、吳孟芳,利用自然通風技術改善室內熱環境及通風效能之研究-以慈濟台中分會為例,建築與規劃學報,第十一卷,第二期,pp. 111-136,2010。
9. [6]王輔仁,江榮欽,蔡明樺,柯佑鍀,陳詠昇,辦公室使用全熱交換器改善室內空氣品質之量測分析探討,國立勤益科技大學冷凍空調與能源系,中華水電冷凍空調月刊100年12月。
10. [6]王輔仁,江榮欽,蔡明樺,柯佑鍀,陳詠昇,辦公室使用全熱交換器改善室內空氣品質之量測分析探討,國立勤益科技大學冷凍空調與能源系,中華水電冷凍空調月刊100年12月。
11. [7]黃蒨芸、彭及青、陳建良,全熱換氣技術在學校教室作為室內空氣品質改善的應用,冷凍與空調2007 年8 月。
12. [7]黃蒨芸、彭及青、陳建良,全熱換氣技術在學校教室作為室內空氣品質改善的應用,冷凍與空調2007 年8 月。
13. [8]洪劍長、曾鵬樟、黃蒨芸、彭及青、扶亞民,能資所自治矽膠粉體靜電塗裝全熱交換器對室內空氣與空調換氣耗電量影響之研究,中國冷凍空調雜誌。87~98 頁,1993 年2 月。
14. [8]洪劍長、曾鵬樟、黃蒨芸、彭及青、扶亞民,能資所自治矽膠粉體靜電塗裝全熱交換器對室內空氣與空調換氣耗電量影響之研究,中國冷凍空調雜誌。87~98 頁,1993 年2 月。