基於最大功率追蹤技術之太陽能高效率轉換系統設計

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張閔鈞(Min-Chun Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

基於最大功率追蹤技術之太陽能高效率轉換系統設計
(Design of PV Power Conversion System Based on Maximum Power Point Tracking)

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摘要(中)

本論文主要建立一個太陽能高效率轉換系統，其基於太陽能最大功率追蹤，設計具有軟切換特性的直流轉換器用於提升整體太陽能源的使用效率。本文所提出的系統主要分為兩個部分，第一部分是最大功率追蹤策略的探討，分析各種最大功率追蹤的技術的特性與優缺點，並透過擷取輸入電壓與輸入電流的數據獲得功率與電壓的關係曲線來追蹤最大功率峰值，藉由最大功率追蹤技術使當下所提供的太陽能源可以有最大限度地運用，第二部分是設計具有軟切換特性的直流升壓轉換器，用以實現最大功率追蹤並將輸入的太陽能提升到後端直流母線所需的電壓值。直流升壓轉換器使用的是零電壓切換技術，透過第二顆輔助開關與諧振電路，使主電路開關的電壓先降至零後再將其開啟，使其中的切換損耗降至最低；其中，第二顆輔助開關的時間會透過單晶片內的演算法判斷是否為最佳的切換時間，在此藉由軟切換技術將其耗損降至最低，結合前後兩部分以實現太陽能源的高效率轉換系統。

摘要(英)

This thesis mainly establishes a high-efficiency solar power conversion system, and cooperates with maximum power point tracking control and DC/DC boost converter with soft switching characteristics to improve the efficiency of the overall solar power generation system. The system proposed in this thesis is mainly divided into two parts. The first part is the discussion of the maximum power point tracking strategies. It analyzes the characteristics, advantages and disadvantages of various maximum power point tracking technologies. The second part is an investigation of DC/DC boost converter with soft switching characteristics to achieve maximum power point tracking and improve the input solar source to the voltage value required at the DC bus. Using zero-voltage switching technology, the voltage of the main circuit switch is first reduced to zero and then turned on to minimize the switching loss through the second auxiliary switch and the resonant circuit. The operation time of the second auxiliary switch is determined by the algorithm in the single chip to determine the best switching time. The soft-switching technology minimizes its switching loss, and combing the two parts to achieve a high-efficiency conversion system for the solar source.

關鍵字(中)

★ 太陽能
★ 最大功率追蹤
★ 直流升壓轉換器
★ 軟切換

關鍵字(英)

★ Solar Power System
★ Maximum Power Point Tracking
★ Boost Converter
★ Soft Switching

論文目次

論文摘要 VI
ABSTRACT VII
目錄 IX
圖目錄 XII
表目錄 XV
第一章緒論 P1
1-1研究背景與動機 P1
1-2研究方法與目的 P3
1-3論文大綱 P4
第二章太陽能發電特性與最大功率追蹤 P5
2-1 太陽能發電原理 P5
2-2 等效電路分析 P6
2-3 太陽能最大功率追蹤 P7
2-3-1 擾動觀察法(Perturb and Observe) P9
2-3-2 增量電導法(Incremental Conductance Method) P10
2-3-3 電壓回授法(Constant voltage) P12
2-4 最大功率追蹤分析與比較 P14
第三章直流升壓轉換器之設計與分析 P16
3-1 基礎直流升壓轉換器 P16
3-2 基礎切換式升壓轉換器工作模式 P17
3-3 提升升壓轉換器的效率 P20
3-4 零電壓切換 P22
第四章零電壓切換電路與最大功率追蹤模擬與實測 P27
4-1直流升壓轉換器設計 P27
4-1-1 儲能電感 P27
4-1-2 濾波電容 P29
4-2 旁路電路設計 P29
4-2-1 功率開關驅動電路 P30
4-2-2 回授電壓電流電路 P33
4-3 輔助開關的開啟時機 P36
4-4 零電壓切換電路與最大功率追蹤模擬與實測 P40
4-4-1 直流升壓轉換器與零電壓切換升壓轉換器模擬比較 P41
4-4-2 太陽能電池輸出功率曲線模擬圖 P44
4-5 零電壓切換電路實測 P47
4-5-1 半載電路測試 P48
4-5-2 滿載電路測試 P49
4-5-3 不同功率下的電路轉換效率測試 P51
第五章結論與未來研究方向 P53
5-1 結論 P53
5-2 未來研究方向 P54
參考文獻 P55

參考文獻

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指導教授

陳正一(Cheng-I Chen)

審核日期

2019-8-21

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