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研究生: 王鈺翔
Wang, Yu-Shiung
論文名稱: 應用太陽能系統作為無人飛行載具之電力來源
Electronic Source Implementation of UAV by Using Solar Power Energy System
指導教授: 楊憲東
Yang, Cyan-Dwong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 101
中文關鍵詞: 直流電源轉換器蓄電池電流模式控制無人飛行載具太陽能電池
外文關鍵詞: solar cells, DC power converter, secondary cell, current mode control, UAV
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  • 本論文為應用太陽能電池作為無人飛行載具之電力來源。其主要的原理是利用電源轉換器,將太陽能板輸出之非線性電壓電流源轉換成定電壓輸出,驅動無人飛行載具上之負載,也就是使無人飛行載具上的PFGA、DSP處理器、GPS接收器與位準轉換器透過轉換器的作用,將太陽能板所提供的非線性電壓電流,轉換成各單晶片維持正常工作所需的電壓值。
    經由多次實驗後,發現轉換器在正常的條件下皆能驅動各個單晶片正常運作,但是仍有些問題有待改進。換言之,雖然已能提供定電壓輸出,但是由於太陽能板的輸出電壓電流受電池材料、太陽日照條件與環境溫度的影響,因此吾人必須將所設計的太陽能系統作適度的改進,以蓄電池當作主電源,太陽能電池當作輔助電源,如此才可正常運作。本論文將在最後討論有些未如預期實驗結果的原因,並探求未來可以改進的方向。

    Electronic Source Implementation of UAV by Using Solar Power Energy System is the major study of the paper. The main principles are as fallows. The solar cells are the sources of any kinds of payloads. Because the solar cells are nonlinear source, we must convert energy by using power converter. Such that, the payloads on the UAV can be driven by solar power energy system. In other words, FPGA, DSP and GPS receiver on UAV can be driven by using solar power energy system.
    After many times of experiments, we find that the power converter of solar cells can output constant voltage at normal operation. There are still some problems to be solved. The output voltage of the solar cells varies continuously due to materials of solar cells, the intensity of the sunshine and the temperature of the environment, so we must think up a method to improve it and make a suitable correction on solar power energy system. Like this, we can let the solar energy system on UAV work more well. Lastly, the thesis will discuss something unexpected during experiments, and research for the possible improvement in the future.

    授權書 簽署人須知 中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號說明 X 第一章 緒論 1.1 前言 1 1.2 研究背景與文獻回顧 1 1.3 各章概述 4 第二章 系統架構 2.1 太陽能電池 7 2.2 直流-直流轉換器 8 2.4 遙控飛機周邊硬體設施 11 第三章 太陽能電池介紹 3.1 太陽能電池基本原理 14 3.2 太陽能電池種類 16 3.3 太陽能電池輸出特性與能轉換效率 18 3.4 太陽能電池之優劣性 20 第四章 基本電路設計 4.1 切換式電源轉換器之種類與特性 23 4.2 基本之返馳式電源轉換器 30 4.3 功率開關元件的選擇 35 4.4 RCD緩震電路 37 4.5 電流模式控制 40 4.6 電流模式控制電路 43 第五章 轉換器之迴路補償設計 5.1 功率級電路小信號模型的建立 48 5.2 電流控制小信號模型的建立 51 5.3 迴授補償控制器之設計 56 5.4 迴授補償器實例設計 60 第六章 系統整合測試 6.1 返馳式電源轉換器實作 64 6.2 太陽能板特性量測 75 6.3 轉換器與無人飛行載具設備測試 84 6.4 太陽能板、轉換器與無人飛行載具設備測試 90 第七章 結論 7.1 結果討論 98 7.2 未來展望 100 參考文獻 自述

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