簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 許家維
Hsu, Chia-Wei
論文名稱: 應用於光伏系統之多輸出轉換器控制晶片設計
Development of a Controller IC Applied to a Multiple-output Converter for PV System
指導教授: 林瑞禮
Lin, Ray-Lee
陳建富
Chen, Jiann-Fuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
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: 76
中文關鍵詞: 標準元件庫設計流程多輸出轉換器太陽能電池
外文關鍵詞: Cell-based Design Flow, Multiple-Output Converter, Solar Cell Module
相關次數: 點閱:143下載:3
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本文主旨係設計應用於光伏系統之多輸出轉換器控制晶片。相較於單輸出轉換器,多輸出轉換器僅需單組變壓器,即可具有多組輸出負載、控制簡單及低成本之優點。本文所採用主動箝位返馳式轉換器架構,係結合主動箝位與零電壓切換技術,可降低電路主開關電壓應力及切換損失。藉由可規劃邏輯閘陣列(FPGA)程式發展器,利用硬體描述語言(Verilog HDL)撰寫系統控制程式,以進行最大功率追蹤控制及判斷電致變色層之變色條件。最後,研製一75瓦光伏系統之主動箝位返馳式多輸出直流轉換器雛型電路系統,以驗證所設計之系統控制程式,並依據TSMC 0.18 μm標準元件庫設計流程,實現系統整合控制晶片之佈局設計。

    Development of controller IC Applied to a multiple-output converter for PV system is presented in this thesis. The advantage of multiple-output converter is multiple outputs, simple control and low cost. An active-clamp flyback converter which recycles the energy of the transformer leakage for decreasing the switch voltage stress is designed to manage the energy of the PV system. In this study, the verilog code is programmed into FPGA chip in order to verify the functions which include tracing the maximum power point of PV module and determining the color of the electrochromic. Finally, a laboratory prototype with input power 75W is implemented to verify the theoretical analysis, and a controller IC of PV system is designed and the prototype chip is realized by TSMC 0.18 μm Cell-based Design Flow.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號表 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與目的 1 1.2 論文大綱 3 第二章 光伏能量轉換系統 4 2.1 太陽能電池特性與等效電路 4 2.2 直流馬達風扇 12 2.3 電致變色層 14 2.3.1 電致變色材料 14 2.3.2 電致變色層元件結構 16 第三章 系統軟硬體介紹 17 3.1 多輸出轉換器 17 3.1.1 多輸出轉換器電路架構 18 3.1.2 多輸出轉換器工作模式分析 20 3.1.3 多輸出轉換器元件參數設計 26 3.2 數位控制電路 30 3.2.1 數位控制晶片電路 31 3.2.2 類比/數位轉換時序控制 34 3.2.3 最大功率追蹤器 37 3.2.4 責任週期限制器 38 3.2.5 正負電壓運算器 39 3.2.6 脈波寬度調變器 41 3.3 標準元件庫設計之合成、電路佈局 43 3.3.1 程式碼合成 45 3.3.2 電路佈局 46 第四章 系統之電路製作及實驗結果 50 4.1 太陽能系統架構與製作 50 4.1.1 系統電路製作 51 4.1.2 直流無刷馬達風扇 54 4.1.2 電致變色層 57 4.2 多輸出轉換器實測結果 61 4.2.1 主動箝位返馳式轉換器實測結果 63 4.2.2 全橋式轉換器 65 4.2.3 最大功率追蹤電路實測結果 67 第五章 結論與未來展望 71 5.1 結論 71 5.2 未來研究方向 72 參考文獻 73

    [1] 熊古秀,太陽光電知多少,科學發展,第383期,第34-41頁,中華民國93年。
    [2] 陳怡甄,太陽能熱水系統產業概況分析,電力電子技術,第87-92頁,中華民國95年。
    [3] 鄭惟元,淺談玻璃表面處理之技術發展,玻璃資訊月刊,第1-12頁,中華民國96年。
    [4] 陳麗如、張仕欽、朱時梁,智慧型透光隔熱膜的介紹,工業材料雜誌,第248期,123-127頁,中華民國96年。
    [5] R. Waston, G. C. Hua and F. C. Lee, “Characterization of an Active Clamp Flyback Topology for Power Factor Correction Applications,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 11, No. 1, pp.191-198, 1996.
    [6] R. Waston, F. C. Lee and G. C. Hua, “Utilization Of An Active-Clamp Circuit To Achieve Soft Switching In Flyback Converters,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 2, pp.909-916, 1994.
    [7] X. Yunxiang and G. Jiuchao, “Study on the voltage stability of multi-output converter,” IEEE Power Electronics, vol. 2, pp.482-486, 2004.
    [8] A. A. Boora, F. Zare, G. Ledwich and A. Ghosh, “A New DC-DC Converter with Multi Output : Topology and Control Strategies,” IEEE Power Electronics, vol. 13, pp.468-474, 2008.
    [9] 楊素華、蔡泰成,太陽光能發電元件─太陽能電池,科學發展,第390期,第51-55頁,中華民國94年。
    [10] 張品全,太陽電池,科學發展,第349期,第23-29頁,中華民國91年。
    [11] 吳財福、張建軒、陳裕愷,太陽能供電與照明系統綜論,全華出版社,中華民國89年。
    [12] 陳文瑋,應用於太陽能電池之多輸出轉換器研製,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國96年。
    [13] 林豐盛,以FPGA實現單級式光伏能量轉換系統,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國93年。
    [14] 謝大德,整合建築之太陽能光伏系統效益分析,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國94年。
    [15] Solar module SP75 Datasheet, Siemens Solar, Inc., 1998.
    [16] J. Stephen, Machinery Fundamentals, McGraw-Hill, Inc., 1999.
    [17] 胡哲深,具脈波寬度調變速度控制之風扇馬達驅動晶片研製,中山大學電機工程研究所碩士論文,中華民國94年。
    [18] 吳姿蓉,電子束蒸鍍製備氧化鎳薄膜之電致色變性質研究,成功大學材料科學及工程學系碩士論文,中華民國97年。
    [19] C. G. Granqvist, A. Azens, J. Isidorsson, M. Kharrazi, L. Kullman, T. Lindstrom, G.A. Niklasson, C.-G. Ribbing, D. Ronnow, M. Stromme Mattson and M. Veszelei, “Toward the smart windows: progress in electrochromics,” Journal of Non-Crystalling Solids, Vol.218, pp. 273-279, 1997.
    [20] 梁適安,高頻交換式電源供應器,全華科技圖書股份有限公司, 中華民國84年。
    [21] N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, Power Electronics, John Wiley & Sons Inc., 1995.
    [22] ADC0820 Datasheet, National Semicondutor, Inc., 1999.
    [23] Xilinx, Spartan-II 2.5V FPGA Family Complete Data Sheet, Xilinx Inc., 2003.
    [24] 陳永翔,以FPGA實現光伏能量直流/直流轉換模組化之設計,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國95年。
    [25] M. L. Chiang, C. C. Hua and J. R. Lin, “Direct Power Control for Distributed PV Power System,” IEEE Proc. PCC’02, vol. 1, pp. 311-315, 2002.
    [26] 黃永信,以FPGA實現太陽能模組之多輸出轉換器研製,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國97年。
    [27] 王旭昇,Logic Synthesis (synopsys) with Design Compiler,國家晶片系統設計中心,中華民國95年。
    [28] 張年翔,Cell-Base IC Physical Design and Verification with SOC Encounter,國家晶片系統設計中心,中華民國93年。
    [29] 蔡知達,單級光伏能量轉換系統之控制晶片設計,成功大學電機工程研究所碩士論文,中華民國94年。
    [30] 鄭群星,FPGA/CPLD數位晶片設計入門使用xilinx ise發展系統,全華科技圖書股份有限公司,中華民國94年。
    [31] 林灶生,VERILOG FPGA晶片設計,全華科技圖書股份有限公司,中華民國93年。
    [32] 鄭群星,XILINX FPGA數位電路設計入門,全華科技圖書股份有限公司,中華民國91年。
    [33] SD200AP-24M Datasheet, Sinwan Fans, Inc., 2007.

    下載圖示 校內:2011-08-11公開
    校外:2014-08-11公開
    QR CODE