單相太陽能市電併聯型換流器之研製

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黃登基(Deng-chi Huang) 查詢紙本館藏

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電機工程學系在職專班

論文名稱

單相太陽能市電併聯型換流器之研製
(Design and Implementation of Grid-Connected Single-Phase Photovoltaic Inverter)

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摘要(中)

本文旨在研製一單相2KW太陽能市電併聯型換流器，將太陽能板所產生的直流電力轉換成交流電力輸出，由於太陽能電池輸出電壓、電流容易受到日照強度與溫度的影響，而造成最大功率點的漂移，因此需利用最大功率追蹤及電力電子技術來汲取太陽能光電池可用之最大功率，而太陽能換流器的功率電路是由直流升壓型轉換器與全橋式換流器兩級電路所組成。本系統可直接與市電併聯供電，以紓解尖峰負載用電的問題。
市電併聯型太陽能換流器的三大設計重點為:最大功率追蹤、輸出交流電流控制與孤島效應的偵測，本文以數位信號處理器(DSP-TMS320F2808)為核心來實現系統之數位控制，而市電併聯實測電流總諧波失真低於5%，整體最大效率在96%以上，最後以PSIM模擬與實際製作2KW市電併聯型換流器之實測結果來驗證系統之性能。

摘要(英)

This thesis presents the design and implementation of the 2KW grid- connected single-phase photovoltaic inverter. The inverter converts dc power generated by photovoltaic cells into ac power. Due to that output voltage and current of the photovoltaic cells are easily changed by light and temperature fluctuations, it will casue the maximum power point drift. Therefore, maximum power point tracking and power electronic technique are required to draw the available maximum power from the photovoltaic cells. The power circuit of the photovoltaic inverter is composed of boost converter and full-bridge inverter. The output of the inverter is directly connected to utility grid system to supply peak load.
There are mainly three design goals for a grid-connected photovoltaic inverter: maximum power point tracking output current control of the inverter and islanding effect detection. A digital signal processor is applied for the system control Experimental results show that the current total harmonic distortion measured is less than 5% with maximum efficiency above 96% Finally , the performance of the proposed configuration is verified by PSIM simulation results and hardware measurements of the 2KW grid-connected inverter.

關鍵字(中)

★ 市電併聯型換流器
★ 最大功率追蹤
★ 太陽能電池

關鍵字(英)

★ grid-connected inverter
★ maximum power point tracking
★ Photovoltaic cell

論文目次

中文摘要............................................. i
英文摘要............................................. ii
誌謝................................................. iii
目錄................................................. iv
圖目錄............................................... viii
表目錄............................................... xii
第一章緒論.......................................... 1
1-1 研究動機......................................... 1
1-2 研究背景......................................... 2
1-3 本論文之系統架構................................. 4
1-4 論文內容大綱..................................... 5
第二章太陽能光電板介紹及最大功率追蹤實現........... 6
2-1 前言............................................. 6
2-2 太陽能光電板介紹................................. 6
2-3 最大功率點追蹤技術介紹.......................... 11
2-3-1 擾動觀察法.................................... 12
2-3-2 增量電導法.................................. 14
第三章太陽能市電併聯型系統架構介紹................. 17
3-1 前言 ........................................... 17
3-2 系統架構介紹.................................... 17
3-3直流升壓型轉換器介紹............................. 18
3-4單相全橋式換流器電路............................. 21
3-4-1 正弦脈波寬度調變原理.......................... 21
3-4-2 單極性電壓切換.............................. 22
3-4-3 緩衝電路(Snubber)設計....................... 30
3-4-4 換流器之濾波電路設計........................ 32
第四章系統軟體規劃與硬體設計....................... 35
4-1 系統控制流程介紹................................ 35
4-1-1 主程式控制流程.............................. 35
4-1-2 固定週期中斷流程............................ 36
4-1-3 正弦波脈寬寬度調變副程式.................... 37
4-1-4 市電電壓零交越中斷.......................... 38
4-1-5 換流器輸出功率調節流程...................... 39
4-1-6 最大功率追蹤控制............................ 39
4-1-7 單相全橋式換流器控制........................ 42
4-1-8 直流側電壓之穩壓控制........................ 42
4-1-9 換流器之PI 控制器設計....................... 45
4-2 系統週邊硬體電路設計............................ 49
4-2-1 直流電壓偵測電路 ........................... 49
4-2-2 直流電流偵測電路 ........................... 50
4-2-3 交流電壓偵測電路 ........................... 51
4-2-4 交流電流偵測電路 ........................... 51
4-2-5 零交越偵測電路.............................. 52
4-2-6 閘極驅動電路................................ 53
4-2-7系統輔助電源介紹 ............................ 54
4-2-8 EMI濾波電路................................. 55
第五章孤島效應防治................................. 57
5-1 孤島效應的發生.................................. 57
5-2 孤島效應的防治技術.............................. 58
5-2-1 被動式偵測法................................ 58
5-2-2 主動式偵測法................................ 59
5-3 IEEE1547規範介紹............................... 61
第六章模擬與實驗結果............................... 65
6-1 最大功率追蹤之模擬與實驗結果.................... 67
6-2 市電併聯模式之模擬與實驗結果.................... 69
6-3 孤島效應測試結果................................ 76
第七章結論及未來研究方向........................... 83
7-1 結論............................................ 83
7-2 未來研究方向.................................... 83
參考文獻............................................ 85

參考文獻

〔1〕Reasons for the installation of a global sustainable energy system - German Advisory Council on Global Change, 2003, www.wbgu.de
〔2〕古必廣，數位式高性能太陽能路燈系統之研製，國立雲林科技大學電機工程系碩士論文，民國 95年。
〔3〕N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point trackingmethod,” IEEE Trans.Power Electron., vol. 20 ,
no. 4, pp. 963–973 ,Jul. 2005.
〔4〕 T.-Y. Kim, H.-G. Ahn, S. K. Park, and Y.-K. Lee, “A novel maximum power point tracking control for photovoltaic power system under rapidly changing solar radiation,” in IEEE Int. Symp. Ind. Electron., 2001.
〔5〕梁適安，交換式電源供應器之理論與實務設計，全華書局，民國93年。
〔6〕洪世杰，適用於再生能源之市電併聯型雙輸入供電系統，國立中正大學電機工程研究所碩士論文，民國93年。
〔7〕李政勳，小型太陽光電能能量轉換系統之研製，國立中山大學電機工程研究所碩士論文，民國91年。
〔8〕鄭培睿，電力電子分析與模擬，全華科技圖書股份有限公司，民國91年。
〔9〕黃崇倫，太陽光電能市電並聯轉換器之研製，國立雲林科技大學電機工程系碩士論文，民國 97年。
〔10〕鄭仲聖，太陽能與風能複合輸入之市電併聯轉換器系統，國立中正大學電機工程研究所碩士論文，民國94年。
〔11〕A.Yafaoui.,B.Wu and R.Cheng Department of Electrical & Computer Engineering,Ryerson University Toronto,Ontario,Canada”Implementation of maximum power point tracking algorithm for residential photovoltaic system” June 10,2007.
〔12〕吳財福、張健軒、陳裕愷，太陽能供電與照明系統綜論，全華科技圖書股份有限公司，民國 96年。
〔13〕劉智仁，數位式太陽光電能供電系統之研製，國立中正大學電機工程研究所碩士論文，民國 88年。
〔14〕陳榮泰，單相三線式數位化光伏能量轉換系統，國立成功大學電機工程研究所碩士論文，民國90年。
〔15〕吳財福，何佩怡，”太陽能與市電併聯之單獨運轉現象探討”，電力電子技術，pp.54-64，1999年。
〔16〕楊宗松，新型三相交流穩壓器之設計與實現，國立中央大學電機工程研究所碩士論文，民國94年。
〔17〕張道弘，PID控制理論與實務，全華書局出版，民國84年。
〔18〕中華民國第三十屆電力工程研討會-市電併聯型光伏發電系統之研製，民國98年。
〔19〕Ghali and F. M. A,” A Combined Technique for Elimination of Islanding Phenomenon [Grid-Connected Power Systems],” Proceedings of IEEE Photovoltaic Specialists Conference, pp. 1473 –1476, 1996.
〔20〕A. Kitamura, M. Okamoto, F. Yamamoto, K. Nakaji, H. Matsuda, and K. Hotta,” Islanding Phenomenon Elimination Study at Rokko Test Center,” Conference Record of IEEE
Photovoltaic Specialists Conference, vol. 1, pp.759-762, 1994.
〔21〕H. Kobayashi, K. Takigawa, E. Hashimoto, A. Kitamura, and H. Matsuda,” Method for Preventing Islanding Phenomenon on Utility Grid with a Number of Small Scale PV
Systems,”, 1991., Conference Record of IEEE Photovoltaic Specialists Conference, pp.695-700, 1991.
〔22〕M.Ropp, ” Evaluation of islanding Detection Methods for Photovoltaic Utility Interactive Power System,” Report IEA PVPS,T5-09,2002.
〔23〕M.Ropp and M.Begovic, “Prevention of islanding in Grid Connected Photovoltaic System,”Progress in Photovolatic,pp.39-59,1999.
〔24〕S.-J. Huang and F.-S.Pai,”Design and Operation of grid-connected photovoltaic system with power-factor control and active islanding detection,”Proceedings of the IEEE Generation,Vol.148,No.2,pp.243-250,2001.
〔25〕F.S. Pai and S.J. Huang,”A Detection Algorithm for Islanding Prevention of Dispersed Consumer-Owned Storage and Generation Units,”IEEE Trans. On Energy Conversion,Vol.16,No.4,pp.346-351,Dec.2001.
〔26〕A Kitamura, H. Matsuda, F. Yamamoto, and T. Matsuoka, “Islanding Phenomenon of Grid Connected PV systems,”Proceedings of the IEEE Photovolatic Specialists Conf.,
pp.1591-1594,2000.
〔27〕G.A.Kern,”Sunsine300, Utility Interactive AC Module Anti-Islanding Test Results,"Proceedings of the IEEE Photovoltaic Specialists Conf.,pp.1265-1268,1997.
〔28〕IEEE Std.1547,Stand for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power System , IEEE SC21,2003.
〔29〕江炫璋編譯，電力電子學，全華科技圖書局股份有限公司，民國87年。
〔30〕IEEE Std.1547.1 ,Standard conformance Test Procedures for Equipment Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems, IEEE Std1547.1 2005.
〔31〕曾文榮，太陽電池技術專利的分析與探討，國立政治大學論文，民國96年。

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2012-8-16

推文