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研究生: 陳律安
Chen, Lu-An
論文名稱: 應用於併網型光伏系統之新型高昇壓多輸出轉換器與數位控制晶片設計
Design of a Novel High Step-Up Multiple-Output Converter with Digital Control Chip Applied to a Grid-Connected PV System
指導教授: 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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 123
中文關鍵詞: 高昇壓多輸出轉換器光伏系統標準元件庫設計流程
外文關鍵詞: high step-up, multiple-output, PV system, Cell-Based Design
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  • 本文主旨係設計與實現一個新型高昇壓多輸出轉換器並完成數位控制晶片之佈局與模擬驗證。相較於傳統的昇壓型電路,本文提出的新型高昇壓轉換器使用了疊接、電壓提升與耦合電感技術而達成了較高的電壓增益比,且該電路具有漏感回收的功能可提升電路轉換效率。先藉由可規畫邏輯閘陣列(FPGA)控制器完成初步的電路控制,其包含有最大功率追蹤、用於電致變色層之正負電壓極性變換及併網型換流器的控制。並以TSMC 0.18μm標準元件庫設計流程,實現太陽能最大功率追蹤晶片之佈局設計與功能模擬驗證。最後,研製一個75W應用於併網型光伏系統的新型高昇壓多輸出轉換器,並由實驗結果驗證多輸出轉換器與控制程式的可行性。

    In this thesis, a novel high step-up multiple-output converter and digital control chip are designed and implemented. Compared with the conventional boost circuit, the proposed topology utilizes a coupled inductor, cascade and voltage-lift techniques; therefore, the high voltage gain of the converter can be achieved. Besides, the energy of the leakage inductor is recycled to improve overall conversion efficiency. With the FPGA controller, the system possesses the maximum power point tracking, electrochromic device smart color control, and grid-connected inverter control. After the functions are verified, the MPPT chip is fabricated with TSMC 0.18μm Cell-Based Design Flow. Finally, The proposed converter for 75W grid-connected PV system is implemented to verify the performances of the converter and the control program.

    摘要 I 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號表 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究內容與目的 2 1.3 論文大綱 4 第二章 光伏能量轉換系統 6 2.1 太陽能板特性介紹 6 2.2 光伏系統簡介 8 2.3 高昇壓轉換電路 10 2.4 電致變色層 19 第三章 系統硬體介紹 21 3.1 新型高昇壓轉換器 21 3.1.1 新型高昇壓轉換器架構 22 3.1.2 新型高昇壓轉換器之工作模式分析 24 3.1.3 連續導通模式下電壓增益比與元件耐壓推導 37 3.1.4 不連續導通模式下電壓增益比推導 40 3.2 正負電壓極性變換電路 45 3.2.1 電路架構 45 3.2.2 正負電壓極性變換電路工作模式分析 46 3.3 併網型換流器雛型設計 51 第四章 系統軟體與週邊電路介紹 54 4.1周邊電路設計 54 4.2 數位控制電路 56 4.2.1 數位控制電路介紹 57 4.2.2 數位控制電路規劃 58 4.2.3 類比-數位轉換控制單元 63 4.2.4 最大功率追蹤單元 67 4.2.5 正負電壓極性變換運算單元 68 4.2.6 內建弦波查表單元 69 4.3 標準元件庫設計之合成、電路佈局 72 4.3.1 合成 76 4.3.2 電路佈局 77 4.3.3 佈局後驗證流程 82 第五章 系統之電路製作及實驗結果 84 5.1 光伏能系統架構與製作 84 5.1.1 系統電路製作 85 5.1.2 類比-數位轉換控制測試 88 5.1.3 電致變色層測試 89 5.2 多輸出轉換器實測結果 90 5.2.1 新型高昇壓轉換器實測結果 90 5.2.2 正負電壓極性變換電路實測結果 94 5.2.3 最大功率追蹤實測結果 96 5.3 併網型換流器雛型實測結果 98 5.4 數位晶片功能模擬驗證結果 101 第六章 結論與未來展望 106 6.1 結論 106 6.2 未來展望 107 參考文獻 108 附錄A TAPE OUT前相關驗證結果 114 附錄B 電路參數設計 116

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    下載圖示 校內:2016-08-30公開
    校外:2016-08-30公開
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