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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉志桔
研究生(外文):Liu, Chih-Chieh
論文名稱:太陽能發電系統變動步長最大功率追蹤法研究
論文名稱(外文):A Study of a Variable Step Size MPPT Alogrithm for PV Systems
指導教授:余定中余定中引用關係
指導教授(外文):Yu, Ting-Chung
口試委員:余定中石金福洪耀第
口試委員(外文):Yu, Ting-ChungShih, Chin-FuHung, Yao-Ti
口試日期:2014-07-03
學位類別:碩士
校院名稱:龍華科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:固定步長變動步長最大功率追蹤動態響應穩態振盪
外文關鍵詞:Fixed step sizeVariable step sizeMaximum power point track(MPPT)dynamic responseSteady-state oscillation
相關次數:
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近年來,二氧化碳排放問題日益嚴重,導致氣候變遷,同時也引發了許多嚴重的天災,為了避免能源耗盡與環境惡化,尋找乾淨的替代能源是全球的趨勢。而太陽能發電技術有著乾淨、取之不盡與方便等優點,因此,在再生能源的領域上受到極大的關注。
由於太陽能電池的發電量會隨著日照量與溫度改變,因此能夠確保太陽能電池操作在最佳輸出的最大功率追蹤(MPPT)技術就很有需要了。傳統的最大功率追蹤法採用固定步長,但固定步長大小的選擇需要在動態響應(追蹤速度)與穩態振盪(追蹤精度)兩者之間做取捨,無法兩者同時兼顧。
因此,本論文提出一個改良式變動步長的方法應用於三種最大功率追蹤演算法,以P-V或P-D曲線切線的斜率作為變動步長變化的判斷條件,再配合縮放因子(N),以改進系統最大功率追蹤的性能。本文使用Matlab/Simulink軟體進行建模與模擬的工作,將建模完成的太陽能電池模型與直流-直流昇降壓型轉換器模型結合,搭配提出的變動步長最大功率追蹤法來建構出具有最大功率追蹤功能的太陽能發電系統。在不同的天候條件下分別以固定步長與變動步長來進行模擬,以觀察與分析變動步長對於動態響應與穩態振盪等問題改善的效果。從模擬的結果比較可以看出,變動步長追蹤到最大功率點所花的時間明顯少於一般傳統固定步長,達到最大功率點時的穩態振盪也與傳統固定步長相近,能同時兼顧動態響應與穩態振盪。

In recent years, the series problem of carbon dioxide emissions contributes to climate change and the earth's increased temperature. It also led to a number of serious natural disasters. In order to avoid energy depletion and environmental degradation, seeking for clean alternative energies is a global trend. The solar power is a clean, inexhaustible and convenient technology, therefore, is greatly concerned in the field of renewable energy.
Since the amount of electric power generated by solar cells always varies with irradiance and cell temperatures. Therefore, maximum power point tracking (MPPT) technique is necessary to ensure the solar cells operate at their optimum output power. Traditional MPPT algorithms used a fixed step size, which is determined by the tracking speed and steady state oscillations, to track the maximum power of the solar cells. The corresponding design should achieve the tradeoff between the dynamic responses and steady state oscillations.
Three modified MPPT algorithms with variable step size are proposed in this thesis. They used the slop of the tangent for the P-V curve or P-D curve as the judging conditions in order to improve the MPPT performance of the photovoltaic system. The Matlab/Simulink is used to perform the modeling and simulation tasks. The system was developed by combining the models of a established solar module and a DC-DC boost converter with the proposed modified variable step size MPPT algorithm. The system will be simulated with fixed and variable step size MPPT algorithms, respectively, under different weather conditions in order to observe and analyze the improvements of the variable step size MPPT algorithms on dynamic response and steady state oscillation issues. From the simulation results, the proposed modified MPPT algorithms with variable step size spent less time than the fixed ones to achieve the maximum power point tracking. It also showed similar oscillation magnitudes to those of the traditional fixed ones when the operating point is near to the MPP. The corresponding results validate that the proposed modified MPPT algorithms with variable step size can effectively improve the dynamic and steady state performance simultaneously.

摘 要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 2
1.2 研究方法 3
1.3 文獻探討 4
1.4 論文大綱 5
第二章 太陽能發電模擬系統 6
2.1 太陽能電池 6
2.2 太陽能電池發電原理 6
2.3 太陽能電池之特性 8
2.4 太陽能電池種類 11
2.4.1單晶矽太陽能電池 12
2.4.2多晶矽太陽能電池 13
2.4.3非晶矽太陽能電池 13
2.4.4化合物太陽能電池 14
2.5 太陽能電池模組特性模擬 15
第三章 最大功率追蹤演算法與轉換器 21
3.1 最大功率追蹤演算法 21
3.1.1 擾動觀察法 21
3.1.2 增量電導法 24
3.1.3 爬山法 28
3.2 變動步長最大功率追蹤演算法 30
3.3 直流-直流轉換器 33
第四章 太陽能發電系統模擬結果與分析 39
4.1 前言 39
4.2 多段式變動步長最大功率追蹤演算法 39
4.3 具變動步長最大功率追蹤功能之太陽能發電模擬系統模型 45
4.4 變動步長最大功率追蹤模擬結果與分析 49
4.4.1 擾動觀察法 49
4.4.1.1 固定日照量固定溫度及單一變動日照量及單一變動溫度 49
4.4.1.2 日照量與溫度皆連續變動情形 52
4.4.2 增量電導法 59
4.4.2.1 固定日照量固定溫度及單一變動日照量及單一變動溫度 59
4.4.2.2 日照量與溫度皆連續變動情形 62
4.4.3 爬山法 69
4.4.3.1 固定日照量固定溫度及單一變動日照量及單一變動溫度 69
4.4.3.2 日照量與溫度皆連續變動情形 72
4.5 總結 79
第五章 結論與未來研究方向 80
5.1 結論 80
5.2 未來研究方向 81
參考文獻 82

[1]鈦思科技股份有限公司編著,視覺化建模環境Simulink入門與進階,臺北:鈦思科技公司,2001。
[2]A. D. Hansen, P. Sorensen, L. H. Hansen and H. Bindner, “Models for a Stand-Alone PV System,” Riso National Laboratory, Roskilde, 2000.
[3]G. Walker, “Evaluating MPPT Converter Topologies Using a Matlab PV Model,” Dept of Computer Science and Electrical Engineering University of Queensland, Australia, 2000.
[4]N. C. Wang, Z. Sun, K. Yukita, Y. Goto and K. Ichiyanagi, “Research of PV Model and MPPT Methods in Matlab,” Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC 2010), pp.1-4, 28-31 Mar. 2010.
[5]N. Mutoh, M. Ohno and T. Inoue, “A Method for MPPT Control While Searching for Parameters Corresponding to Weather Conditions for PV Generation Systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.53, no.4, pp.1055-1065, Jun. 2006.
[6]T. C. Yu and Y. T. Shen, “Analysis and Simulation of Maximum Power Point Tracking for Photovoltaic Systems,” Proceedings of the 30th ROC Symposium on Electrical Power Engineering, Taoyuan, Taiwan, pp. 92-96, Nov. 28-29, 2009.
[7]A. Al-Diab and C. Sourkounis, “Variable Step Size P&O MPPT Algorithm for PV Systems,” 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM 2010), Brasov, Romania, pp. 1097-1102, May 20-22 2010.
[8]Fangrui Liu, Shanxu Duan, Fei Liu, Bangyin Liu and Yong Kang, “Variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.55, pp.2622-2628, July 2008.
[9]P. Wang , Z. Zhou , M. Cai and J. Zhang, “An Improved Multistage Variable-step MPPT Algorithm for Photovoltaic System,” Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering (ICCSEE 2013),Hangzhou, China, pp. 2267-2270, March 22-23, 2013.
[10]E. M. Ahmed and M. Shoyama, “Variable Step Size Maximum Power Point Tracker Using a Single Variable for Stand-alone Battery Storage PV Systems,” Journal of Power Electronics, Vol. 11, No. 2, pp. 218-227, March 2011.
[11]濱川圭弘,「太陽能電池與其組成」,台機社專刊,第四期,第16-22頁,2006。
[12]V. Quaschning, Understanding Renewable Energy Systems, Earthscan, London, 2005.
[13]L. Castaner and S. Silvestre, Modelling Photovoltaic Systems using PSpice, England : John Wiley & Sons, 2003.
[14]莊嘉琛,太陽能工程-太陽能電池篇,臺北:全華書局,1997。
[15]陳家宏,太陽能電池最大功率追蹤之設計與製作,碩士論文,淡江大學電機工程學系控制系統組,臺北,2001。
[16]吳財福、張健軒、陳裕愷,太陽能供電與照明系統綜論,臺北:全華書局,2001。
[17]W. Xiao, A Modified Adaptive Hill Climbing Maximum Power Point Tracking Control Method for Photovoltaic Power System, Master Thesis, The University of Brtish Columbia, Jul. 2003.
[18]王順忠 譯,D. W. Hart 著,電力電子學,臺北:東華書局,2001。
[19]王子明,升壓型直流-直流轉換器混沌控制之研究,碩士論文,龍華科技大學電機工程研究所,桃園,2006。
[20]余定中、簡塘軒,「太陽光能電池特性模擬與分析」,中華民國第28屆電力研討會,高雄,2007。
[21]T. Esram and P. L. Chapman, “Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 22, no. 2, Jun. 2007.
[22]Y. Yusof, S. H. Sayuti, M. Abdul Latif and M. Z. C. Wanik, “Modeling and simulation of maximum power point tracker for photovoltaic system,” Proceedings of Power and Energy Conference, 2004 (PECon 2004), pp. 88-93, 29-30 Nov. 2004.

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