臺灣博碩士論文加值系統

在電源管理以及電網發展越顯重要的時代，電源供應器不再只是由硬體或簡單的控制系統所組成，電源供應系統透過通信及資料交換自成網絡，讓管理者能遠距監控。例如，在太空科技(如衛星電源控制等)以及有安全考量(如核電廠電源多重性控制等深度防禦設計之系統)此類的遠距監控系統下，如何能在遠端監控，並同時驗證複雜且多功能的電源管理系統將顯得非常重要。
本研究目的在設計一套測試系統，透過通訊遠端觀測軟硬體的動作結果來驗證或判別電源管理系統動作之正確性。測試裝備研製透過需求瞭解、概念設計、規格訂定、實體設計(軟體設計及硬體設計)等階段，以一套標準的程序來實現多重性電源測試。
此測試系統能即時擷取遙測(Telemetry)監控畫面配合硬體實際動作來證實電源模組處於何種狀態，此項功能讓測試者能即時而準確的判斷出電源管理系統軟硬體的狀態及缺失。並且為了驗證此電源管理系統的備援設計，測試系統除了由軟體來控制切換備援系統以外，亦平行設計了能獨立手動的硬體控制電路，達成了若測試軟體失效時，仍舊能有手動切換備援硬體電路功能的設計。

When the development of power management and smart grid become more and more important, power supply is not only composed of hardware and simple control systems. Power supply can form networks through communications and information exchange, and it can be remotely controlled by operators. Example of “smart” power supplies include the space technology ( like the power management of a satellite) and the remote control systems for safety issues (like the multiple and redundant power control system in a nuclear power plant). Therefore, how to remotely control and verify complex multiple-function power management systems will be critical.
The purpose for this thesis is to design a set of test systems. Through the software and hardware with remote communication, the correctness of power control and hardware system can be examined or identified. Furthermore, the test equipment are manufactured through the following steps: demand understanding, concept designing, and implementation ( including software and hardware design). Using a set of this test system can obtain telemetry monitoring pictures immediately. With these pictures and hardware actions, the user can examine the operating situations. This function can help testing staff immediately and correctly identify the software and hardware status and drawbacks. Moreover, in order to examine the redundancy design, the test system can be operated by software but also can be controlled manually to verify the functionalities of the redundant power.

摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 III
目 錄 IV
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 文獻探討 1
1.3 研究目的 2
1.4 論文大綱 3
第二章 分散型電源管理系統介紹 4
2.1 電源管理系統簡介 4
2.2 分散型電源管理系統 5
2.3 受測系統架構及規格 7
2.4 電源功能 8
2.4.1 太陽能板對電池充放電保護機制 9
2.4.2 鋰電池連通控制 10
2.5 通信功能 10
3.1.3 通訊封包格式 11
3.1.4 控制指令及遙測指令的通訊種類 11
2.6 負載功能 14
2.7 切換機制 18
2.8 低電壓閂鎖 20
2.9 優先切換指令 20
2.10 各板擔任角色及各板FPGA介紹 21
2.11 保護機制 22
2.12 觀測機制 23
2.13 多項控制訊號 24
第三章 測試系統設計實現及硬體設計 25
3.1 測試系統介紹 25
3.1.1 人機介面 25
3.1.2 負載驗證 26
3.1.3 通訊介面 26
3.1.4 複合式電源供應系統 26
3.2 測試系統外觀 29
3.3 設備清單 33
3.4 多通道切換器 35
3.7.1 多通道切換器結構組成說明 36
3.7.2 多通道切換器操作使用 37
3.5 控制電路盒 38
3.6 分散型電源管理系統連接示意圖 42
3.7 自製控制訊號控制盒接線圖 46
3.8 鋰電池組 48
第四章 軟體設計 49
4.1 使用軟體 49
4.2 軟體設計流程 49
4.2.1 太陽能供電測試程序 50
4.2.2 鋰電池供電測試程序 50
4.2.3 分散型電源管理系統供電測試程序 51
4.2.4 太陽能電池對系統充電保護機制測試程序 52
4.2.5 通訊板、控制板及觀測板負載輸出測試程序 54
4.2.6 負載過電流保護測試 55
4.2.7 控制負載板暫態輸出測試程序 56
4.2.8 切換控制板測試程序 57
第五章 分散型電源管理系統之實測結果 58
5.1 電流源控制、電壓調節及供電控制板測試 58
5.1.1 電流源控制、電壓調節及供電控制板測試架構 58
5.1.2 電流源控制、電壓調節及供電控制板測試項目及規格 59
5.1.3 電流源控制、電壓調節及供電控制板測試操作程序 60
5.2 系統過電壓保護測試 66
5.3 取消過電壓保護控制指令測試 67
5.4 通訊負載板測試 71
5.4.1 通訊負載板測試架構 71
5.4.2 通訊負載板測試項目及規格 72
5.4.3 通訊負載板測試操作程序 72
5.4.4 通訊負載板測試記錄 77
5.5 控制負載板測試 78
5.5.1 控制負載板測試架構 79
5.5.2 控制負載板測試項目及規格 80
5.5.3 控制負載板測試操作程序 80
5.5.4 控制負載板測試記錄 86
5.6 觀測負載板測試 87
5.6.1 觀測負載板測試架構 87
5.6.2 觀測負載板測試項目及規格 88
5.6.3 觀測負載板測試操作程序 89
5.6.4 觀測負載板測試記錄 90
5.7 脈衝負載板測試 91
5.7.1 脈衝負載板測試架構 91
5.7.2 脈衝負載板測試項目及規格 92
5.7.3 脈衝負載板測試操作程序 93
5.7.4 脈衝負載板測試記錄 94
5.8 切換控制板測試 96
5.8.1 切換控制板測試架構 96
5.8.2 切換控制板測試項目及規格 97
5.8.3 切換控制板測試程序 97
5.8.4 切換控制板切換機制測試結果 98
第六章 結論與未來研究 100
6.1 結論 100
6.2 未來研究 101

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