| 姓名 |
葉書詠(Shu-Yung Yeh)
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畢業系所 |
光機電工程研究所 |
| 論文名稱 |
直流電力系統性能檢測儀器研製
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| 摘要(中) |
本研究針對直流電力系統設計一套性能檢測儀器。直流電力系統內的電池，充電器及直流電壓轉換器的設計規格乃由選用的系統元件規格推算而得，然而實際系統是否符合設計規格仍需要經由測試驗證，為協助衛星酬載開發執行規格快速驗證，本研究設計電力系統性能檢測儀器，以利執行系統負載測試，直流電壓轉換器性能測試，電池最大電量測試，以及電池充電器效率測試，以幫助直流電力系統開發人員驗證其設計。
為驗證本儀器之功能，本研究以此檢測儀器對過去本實驗室開發之探空八號回收艙電源模組與罐頭衛星的無線電通訊模組進行測試，分析其電力負載特性。另外，也對本實驗室過去實作的降壓型直流電壓轉換器以及SEPIC型直流電壓轉換器進行性能驗證。
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| 摘要(英) |
The purpose of this paper is to develop a measurement platform for DC electric power systems.
This paper designed four testing processes which include a test for measuring system loading characteristic, a test for DC to DC converting efficiency, a test for battery charging efficiency and a test for measuring the max capacity of battery to support developers examining their system.
This paper designed and implemented the measurement platform and used it to test the RF module of CAN-SAT and the power module of SRV8 recovery system, and to examine the design of a step down converter and a SEPIC converter.
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| 關鍵字(中) |
★ 性能測試
★ 直流電力系統
★ 效率測試 |
關鍵字(英) |
★ efficiency measurement
★ performance measurement
★ DC electric power system |
| 論文目次 |
論文摘要 I
致謝 III
目錄 IV
圖目 VIII
表目 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究構想 3
1.4 論文章節 4
第二章 理論及技術基礎 5
2.1 鋰離子電池特性 5
2.1.1 "C" rating 5
2.1.2 涓流充電階段（Trickle charge state） 7
2.1.3 定電流充電階段（Constant current charge state） 7
2.1.4 定電壓充電階段（Constant voltage charge state） 7
2.1.5 鋰離子電池滿電電壓 8
2.2 交換式直流電壓轉換器 9
2.2.1 電路拓樸結構 9
2.2.2 性能參數 11
2.2.2.1 湧浪電流 12
2.2.2.2 負載效應 13
2.2.2.3 轉換效率 13
2.3 技術基礎 14
2.3.1 脈波寬度調變（Pulse-Width Modulation） 14
2.3.2 AVR作業系統介紹：Look up table OS 15
第三章 系統設計 16
3.1 系統方塊 16
3.1.1 功能方塊 17
3.1.2 狀態機 20
3.2 硬體設計 22
3.2.1 電壓電流感測及迴路開關功能 22
3.2.1.1 硬體示意圖 23
3.2.1.2 規格 24
3.2.1.3 硬體實體圖 25
3.2.2 數位可控負載模擬功能 26
3.2.2.1 硬體示意圖 26
3.2.2.2 韌體狀態機 27
3.2.2.3 規格 29
3.2.2.4 硬體實體圖 30
3.2.3 系統邏輯控制及RS-232通訊電路 30
3.2.3.1 規格 30
3.2.3.2 硬體實體圖 31
3.3 軟體演算法 32
3.3.1 負載模擬器控制演算法 32
3.3.1.1 流程圖 32
3.3.2 RS-232通訊封包 34
3.3.3 PC端人機介面 35
3.3.3.1 System Loading Monitor 37
3.3.3.2 DCDC Loading Monitor 39
3.3.3.3 Battery Loading Monitor 41
3.3.3.4 Battery Charger Monitor 43
第四章 數據分析與討論 46
4.1 系統耗能測試 46
4.1.1 實驗目的 46
4.1.2 實驗步驟 46
4.1.3 實驗結果與討論 47
4.1.3.1 探空八號回收艙電源模組 47
4.1.3.2 罐頭衛星無線電模組 51
4.2 直流電壓轉換器效能測試 53
4.2.1 實驗目的 53
4.2.2 實驗步驟 53
4.2.3 實驗結果與討論 54
4.3 鋰離子電池電量測試 56
4.3.1.1 實驗目的 56
4.3.1.2 實驗步驟 56
4.3.1.3 實驗數據及討論 56
第五章 結論與未來展望 59
5.1 結論 59
5.2 未來展望 59
第六章 參考文獻 60
附錄 61
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| 參考文獻 |
[1] Atmel, ATmega128 datasheet, 2004
[2] Linear Technology, LTC1624 datasheet, 1997.
[3] Robert W. Erickson & Dragan Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics 2nd edition, Kluwer Academic Publishers, 2001.
[4] Texas Instruments Inc., UCC3956 datasheet, Dec, 2001.
[5] 網路資料：inrush current，取自：
http://en.wikipedia.org/wiki/Inrush_current
[6] 江家瑋，｢探空八號回收艙電源系統開發及測試｣，國立中央大學，碩士論文，民國98年。
[7] 李詠廉，｢回收艙酬載之電源系統開發與性能測試｣，國立中央大學，碩士論文，民國97年。
[8] 電子工程專輯：延長鋰離子電池壽命的充電和放電方法。2008年6月18日，取自http://www.eettaiwan.com/ART_8800530043_675763_TA_a0a23335.HTM
[9] 嚴孝頤，微電腦系統用之創新查表式作業系統，國立中央大學，碩士論文，民國99年
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| 指導教授 |
葉則亮、江士標
(Tse-liang Yeh、Shyh-biau Jiang)
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審核日期 |
2010-7-23 |
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