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研究生:陳啓光
研究生(外文):Chi-Kuang Chen
論文名稱:太陽能電池隨插即用動態分配自鎖輸出功率之研究
論文名稱(外文):Design Dynamic allocation self-locking output power of Solar Cell with Plug and Play
指導教授:張榮森張榮森引用關係
指導教授(外文):Rong-Seng Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光電科學與工程學系
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:動態分配直流對直流轉換器數位訊號處理器
外文關鍵詞:dynamic allocationDC/DC convertorDSP
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本研究的重點在設計一個新穎直流對直流轉換器,應用於太陽能供電系統(如太陽能面板)中,藉由其內部Switch (SW)的切換與儲能的功能,使系統輸出能量可達到動態分配自鎖輸出功率。
採用本設計的優點首先是可解決現有太陽能發電系統的
材料老化影響效率問題。本系統的運作過程中藉由其自動動態分配自鎖功能,可使系統自動彌補老化造成的衰退效率。
其次,若太陽能供電系統部分被烏雲或物影遮光,而影
響整體輸出功率,可藉由系統在合成過程中採用動態分配達到最佳輸出功率。
另外,太陽能面板內部如因部分電池損壞,產生電流內
流造成能量損失,溫度會異常的上升。而採用本設計時,則系統內部每個太陽能電池單元可個別獨立輸入DC/DC轉換器,來達到分擔輸出功率的負載,以及降低工作溫度而減少損耗。
最後,因為此分權獨立的方式完全是藉由硬體的組合,
不用 DSP(Digital Signal Processor數位訊號處理器)、不需龐大運算器增加成本,隨著系統的擴充與改變仍然是由系統的硬體進行做切換的控制,在應對負載的改變時,系統可以立即做輸出能量的動態分配與處理。

The focus of this study is to design a novel DC/DC convertor for
Solar energy generation system (e.g. solar panels) that applies its built-in switch and an energy storage functions to achieve a system that offers dynamic allocation and self-locking of the output power.
The first advantage of using this novel design is to overcome the
decayed output efficiency of a solar energy generation system due to the common material aging phenomena. This newly invented DC/DC convertor can automatically recover its output power efficiency from an already inefficient and decayed solar-panel device.
Secondly, if the solar panel is blocked from sunlight and hence
induce a lower output power, this DC/DC convertor can utilize its dynamic allocation property to achieve the system’s maximum output efficiency.
In addition, if a solar panel suffers partial damage to its internal cell,
the internal circuitry will experience unwanted energy loss accompanied by abnormal temperature rise that may further damage the entire system. However, dynamic allocation design enables the power generated by individual solar-cell unit to be transferred into the DC/DC convertor independently. Therefore, the total loading of the output power is shared amongst each cell and hence reduce the overall power loss caused by overheating.
Finally, the aforementioned independent weighting allocation
function and self-locking mechanism is accomplished entirely utilizing hardware design and not by the Digital Signal Processor (DSP), and therefore, there is no need for a costly CPU. As the system change and upgrade overtime, this switch control function is still based on the system’s hardware. When the device’s loading fluctuated, this system will be able to respond and dynamically allocate the output powder.

摘要 i
Abstract iii
致謝 v
圖目錄 ix
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究貢獻 5
1.4 論文架構 6
第二章 太陽能電池特性與類神經網路理論基礎之研究 8
2.1太陽能電池發展歷史 8
2.1.1太陽能電池簡介 10
2.1.2太陽能電池結構和光電轉換效率 13
2.1.3 直流對直流轉換器 16
2.2類神經網路基礎理論 21
2.2.1 類神經網路架構 23
2.2.2 類神經網路運作原理 24
第三章 實驗系統與架構 26
3.1 傳統太陽能模組 26
3.2 實驗模擬優化系統 31
3.2.1 太陽能電池隨插即用動態分配鎖定輸出功率模組簡介 31
3.2.2 實驗系統DC/DC 工作原理 32
第四章 實驗流程與測試結果 34
4.1 電路設計與製作 35
4.2 電路板Layout 35
4.3 電路板製作 35
4.4 電子元件焊接 36
4.5 輸出波形驗證 36
4.6 輸出功率測試 37
4.7分權輸出功能測試 38
4.7.1 2DC/DC 並聯權重輸出波形檢測 38
4.8 太陽能板供電測試 39
4.8.1 傳統式串連與DC/DC並聯法輸出功率比較 40
第五章 結論與未來展望 46
5.1 結論 46
學術研究 46
產業技術 46
5.2 未來展望 47
第六章 附件一 太陽能控制器 48
6.1太陽能充電控制器的分類及功能 48
6.2 控制器的電路及工作原理 50
6.3 控制器的主要技術參數 55
參考文獻 57

[1] 蕭灌修,2005, “美國太陽能發電科技發展與政府相關獎勵政策及措施” ,LA Times & The wall Street Journal。
[2] 張維竣,"2025非核家園" ,經濟日報 (2016) .
[3] 台灣電力公司 http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-b31.aspx?LinkID=8
[4] 郭成聰,”台灣太陽能發展的現況問題解決方案或建議”
[5] 張育誠,”太陽能電池的發展現況”
[6] 楊德仁, “太陽能電池材料” 化學工業出版社 (2006)
[7] 長谷川 彰, “開關穩壓電源的設計與應用” 科學出版社(2006)
[8] 羅華強,”類神經網路-MATLAB 的應用” 清蔚科技有限公司 (2001)。
[9] 楊暘、鄭軍,”光伏發電系統施工技術”高等教育出版社(2011) 。
[10] Sun flower Solar
http://www.xiangyangsolar.com/DJTYNB2_W__198/index.html

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