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研究生: 林建志
Chien-chin Lin
論文名稱: 具太陽能電池特性之電源供應器研製
Implementation of A Power Supply with Photovoltaic Cell Characteristics
指導教授: 張宏展
Hong-chan Chang
口試委員: 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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 太陽能電池模型數位信號處理器部份遮蔽
外文關鍵詞: photovoltaic cell model, digital signal processor, partial shading
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  • 本論文之目的在於研製具太陽能電池特性之電源供應器,此模擬電源可設定不同溫度與日射量條件下之太陽能電池特性,供研究探討太陽能電池遭雲遮或塵污之效應,以降低研究成本。由於太陽能電池模組係由多個太陽能電池串並聯組成。本論文將首先提出單模組模式、雙模組串聯模式及雙模組並聯模式等三種運行模式,作為未來昇壓及提昇功率之基礎;其次,硬體實作部份採用降壓型交換式電能轉換器來調整模擬電源的輸出,調整的參考值則依其所接的負載阻抗及太陽能電池工作點而定。最後,本文順利研發一套最大短路電流5A,最大開路電壓60V的具太陽能電池特性之電源供應器,並逐次改變負載,描繪出V-I特性曲線,以驗證其可行性。


    The purpose of the thesis is to develop a power supply with photovoltaic cell characteristics in order to reduce the cost of research and development in photovoltaic cell system. The power supply can simulate different temperature and illumination conditions to investigate the efficiency declining effects when parts of the photovoltaic cells are covered by clouds or dust.. In real applications, the photovoltaic module is formed by series and parallel connection of photovoltaic cells. In view of this, three operating modes are presented in the power supply, including single module, double module in series, and double module in parallel. For hardware implementation a buck converter is used to adjust the output of the simulation power supply in this thesis. The expected output voltage is determined by using digital signal processor to calculate the operating point of photovoltaic module, which is dependent on loading impedance. Finally, a proto-type power supply with the characteristics of photovoltaic cell is successfully implemented. The simulation power supply has maximum short-circuit current 5A and maximum open-circuit voltage 60V. Experimental results obtained by changing various load conditions to depict the associated V-I characteristic curve verify the feasibility of the presented system.

    中文摘要 I Abstract II 致謝 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 3 1.3. 章節概述 4 第二章 太陽能電池之介紹 6 2.1. 太陽能電池之發電原理 6 2.2. 太陽能電池的分類 9 2.2.1. 矽太陽能電池 11 2.2.2. 多元化合物太陽能電池 12 2.2.3. 奈米及有機太陽能電池 13 2.3. 太陽能電池等效電路 15 2.4. 太陽能電池之特性曲線 17 2.5. 太陽能發電系統 21 2.5.1. 太陽能電池日射量不同之雙模組串聯模式 25 2.5.2. 太陽能電池日射量不同之雙模組並聯模式 28 第三章 具太陽能電池特性之電源供應器設計 31 3.1. 系統架構 31 3.2. 系統設定參數 33 3.2.1. 環境設定參數 34 3.2.2. 太陽能模組電氣規格 36 3.3. 降壓式轉換器電路分析 38 第四章 系統實體製作 44 4.1. 數位信號處理器 45 4.2. 降壓式直流-直流轉換器硬體電路 46 4.2.1. 功率電晶體元件選擇 47 4.2.2. 功率二極體選擇 47 4.2.3. L-C低通濾波器選擇 48 4.2.4. 功率電晶體緩衝電路 49 4.2.5. 功率電晶體閘極驅動電路 51 4.3. 電壓回授電路 52 4.4. 電流回授電路 53 4.5. 軟體控制規劃 55 第五章 模擬及實測結果 58 5.1. 實體太陽能模組與日射量均勻之單模組模式特性曲線 58 5.2. 雙模組系統實測與模擬 60 5.2.1. 日射量不同之雙模組串聯模式系統實測與模擬 61 5.2.2. 日射量不同之雙模組並聯模式系統實測與模擬 63 5.3. 負載變動響應速度 64 5.4. 硬體實體圖 67 第六章 結論及未來展望 69 6.1. 結論 69 6.2. 未來展望 69 參考文獻 71 作者簡介 74

    [1] S. S. Bahu and S. Palanichamy, “PC based controller for utility interconnected photovoltaic power conversion system,” Proceedings of Power Electronics Specialists Conference, Vol.1, PP.101-106, 1996.
    [2] E. Koutroulis, K. Kalaitzakis, and N.C. Voulgaris, “Development of a micro-controller-based photovoltaic maximum power point tracking control system,” IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 16, No. 1, PP.46-54, 2001.
    [3] F. Giraud, and Z.M. Salameh, “Analysis of the effects of a passing cloud on a grid-interactive photovoltaic system with battery storage using neural networks, “ IEEE Transactions On Energy Conversion, Vol. 14, No. 4, PP.1572-1577, 1999.
    [4] Tomas Markvart , Solar Electricity, 2nd ed. 2000.
    [5] J. A. Gow and C. D. Manning, “Development of a Photovoltaic Array Model for Use in Power-Electronics Simulation Studies”, IEEE Proc.-Electric. Power Application, Vol. 146, PP.193-200, 1999.
    [6] L. A. C. Lopes and A. M. Lienhardt , “A simplified nonlinear power source for simulating PV panels,” In Proc. of the IEEE Power Electron. Spec. Conf. , PP.1729-1734, 2003.
    [7] 陳良瑞、劉耿帆、蘇彥銘、吳行立,「太陽能電池模擬器之研製」,第七屆台灣電力電子研討會,台南,第248-252頁,2008。
    [8] H. Patel and V. Agarwal , “Maximum Power Point Tracking Scheme for PV Systems Operating Under Partially Shaded Conditions,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No 4, PP.1689 - 1698, 2008.
    [9] H. Patel and V. Agarwal , “MATLAB-Based Modeling to Study the Effects of Partial Shading on PV Array Characteristics,” IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol. 23, No 1, PP.302 - 310, 2008.
    [10] X. Weidong, N. Ozog and W.G. Dunford, “Topology Study of Photovoltaic Interface for Maximum Power Point Tracking,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 54, No 3, PP. 1696 – 1704 , 2007.
    [11] 陳志威,吳文騰,“生生不息的生質能源”,科學簡訊,359期,8∼11頁,2002年11月。
    [12] 詹文男總編輯,綠色能源當道 : 全球太陽能電池市場與產業發展趨勢分析,財團法人資訊工業策進會資訊市場情報中心(MIC),台北, 2008。
    [13] 黃惠良等作,太陽電池 : 太陽能轉換成電能的最佳裝置,五南圖書出版有限公司,台北,2008。
    [14] 王耀諄、邱國偉,“太陽能電池EMTP模型之建立”,電力電子技術雙月刊第65期,pp. 32-43,2001年8月。
    [15] IEC 60904-1 ,“Photovoltaic devices - Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics” 2nd ed., 2006.
    [16] Duane Hanselman and Bruce Littlefield, The student edition of MATLAB : version 5, user’s guide/ The Math Works, Inc., Prentice-Hall, Inc., 1997.
    [17] 何金滿,「採阻抗匹配法之太陽光伏系統最大功率點追蹤技術探討與研究」,碩士論文,中原大學,桃園,2005年。
    [18] T. Shimizu, M. Hirakata, T. Kamezawa and H. Watanabe , “Generation Control Circuit for Photovoltaic Modules,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No 3, PP. 293 – 300 , 2001.
    [19] 黃俊達 等譯,光電半導體元件, 初版一刷, 台灣培生教育出版股份有限公司, 台北, 2006年1月。
    [20] N. Mohan, T .M. Undeland and W. P. Robbins, Power electronics : converters, applications ,and design ,2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., 1995.
    [21] 蒲仲偉,「太陽能電池參數分析與部份遮蔽故障之研究」,碩士論文,國立雲林科技大學,雲林,2004年。
    [22] 林容益,DSP數位化機電控制(TMS320F281X系統),全華圖書股份有限公司,台北,2008年10月。
    [23] 林容益,信號處理及進階馬達電力控制(TMS320F281X系統),全華圖書股份有限公司,台北,2008年11月。
    [24] 梁適安譯,高頻交換式電源供應器,全華圖書股份有限公司,台北,2005年10月。

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