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研究生: 林佑星
Yu-hsing Lin
論文名稱: 家用型太陽能發電系統之研製
Design and Implementation of Photovoltaic Power System for Household Requirement
指導教授: 張宏展
Hong-chan Chang
口試委員: 梁從主
Tsorng-juu Liang
陳建富
Jiann-fuh Chen
吳瑞南
Ruay-nan Wu
郭政謙
Cheng-chien Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 太陽能數位信號處理器最大功率點追蹤
外文關鍵詞: photovoltaic energy, digital signal processor, maximum power point tracking
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  • 以往獨立型及併聯型的太陽能發電系統,存在許多問題,如孤島效應、負載保護等,致使這新能源無法普及於生活中。有鑑於此,本文提出一套100W之線上電源自動切換模組,以便於將太陽能發電應用於家庭用電設備之上。當設備用電量尚未超過100W時,本模組將使用太陽能電力提供給負載;反之,當設備用電量超過100W時,本模組能於不斷電情況下,自動切換至市電供電。
    本文所提之操作策略,乃是透過繼電器所組成的電源切換模組來作控制,使太陽能與市電系統交互供電,可避免併聯市電所造成之孤島效應或負載保護等問題。此外,因本文所提系統為100W,故毋需建構龐大的系統及蓄電池組,其所需之建置成本相對於獨立型系統亦較低,市場接受度較高,同時可達成環保及節能之優點。
    本文以數位信號處理器作為系統電路控制及資料擷取之核心,系統涵蓋太陽能板、升降壓電路、推挽式升壓電路、全橋式變流器、電池與繼電器開關等部件。此外,本系統使用最大功率追蹤及電池充電之相關技術,使太陽能板可達最佳功率輸出。最後,本文已實際加載測試,驗證本文所提系統之可行性。


    The traditional stand-alone and grid-connected photovoltaic (PV) power systems have many problems, such as islanding and loading protection, which make PV energy difficult to apply to daily life. With a view to facilitating the use of PV energy, this thesis presents a novel 100W online automatic switching module, so that we can effectively use PV power system for household purposes. When the power requirement of household equipments is less than 100W, this module will switch to the PV power system. By contrast, when the requirement is over 100W, this module will automatically switch to grid system without power cut-off.
    To avoid islanding and loading protection problems, the strategy of this study is to supply power from either PV system or grid system, depending on the power requirement. In addition, this PV system is built with 100W, so the size and the associated cost of the system can be reduced in comparison with the stand-alone PV power system. It has the advantages of more general market acceptance, environmental protection and energy saving.
    In the PV system, digital signal processor is used to control the circuits and to acquire data in this system. The system consists of Buck-Boost, Push-Pull, Full-Bridge converter, battery, relay, and the other components. The technology of maximum power point tracking and battery charging are also employed to make the solar plane output the maximum power. Finally, the feasibility of this system is verified by the experimental results.

    中文摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與背景 1 1.2 章節概述 1 第二章 家用型太陽能發電系統架構及切換策略 3 2.1 系統架構 4 2.2 電源切換模組控制策略 5 2.2.1 太陽能發電系統供電之時機 5 2.2.2 市電供電之時機 6 第三章 太陽能發電相關技術之介紹 8 3.1 太陽能電池的種類 8 3.2 太陽能電池的特性 9 3.3 最大功率追蹤方法 15 3.4 太陽能發電系統的種類 25 3.4.1 併聯型系統 25 3.4.2 獨立型系統 25 3.4.3 混和型系統 26 第四章 系統電路分析設計與製作 28 4.1 升降壓電路 29 4.2 推挽式升壓電路 32 4.3 全橋式變流器 36 4.4 變流器輸出濾波電路設計 41 4.5 功率開關元件隔離驅動電路 41 4.6 功率元件緩衝電路 42 4.7 電壓回授電路 43 4.7.1 太陽能板及蓄電池電壓回授電路 43 4.7.2 變流器電壓回授電路 44 4.8 電流回授電路 44 4.8.1 太陽能板及蓄電池電流回授電路 44 4.8.2 負載電流回授電路 45 4.9 零點偵測電路 45 第五章 模擬與實測結果 47 5.1 最大功率追蹤 47 5.1.1 照度(2560 lumen/ft2)時之測試 49 5.1.2 照度(2250 lumen/ft2)時之測試 51 5.2 系統加載實測與模擬 53 5.3 系統供電之切換策略 58 5.4 硬體實體圖 62 第六章 結論與未來展望 65 6.1 結論 65 6.2 未來展望 65 參考文獻 67 作者簡介 70

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