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研究生: 林彥志
Lin, Yen-Chih
論文名稱: 以FPGA實現應用於光伏系統之高升壓多輸出轉換器
Design and Implementation of a High Step-Up Converter with Multiple-Output for PV System Based on FPGA
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 高升壓多輸出轉換器光伏系統
外文關鍵詞: high step-up, multiple-output, PV system
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  • 本文主旨係設計與實現一個應用於光伏系統之新型高升壓多輸出轉換器。系統輸入為太陽能電池模組,具有一個高電壓輸出,與另一個輸出控制電致變色玻璃,以調節穿透之光線。首先提出一新型高升壓轉換器,利用疊接技術、電壓提升技術、耦合電感技術等,提高電壓增益比。另外開關具有電壓箝位技術,可降低開關應力與切換損失,並且回收漏感能量,達到效率之提升。再於耦合電感中加入一繞組,感應能量提供正負電壓以控制電致變色元件。藉由可規劃邏輯閘陣列(FPGA)發展器,以硬體描述語言撰寫與設計控制程式,以進行最大功率追蹤及電致變色層之變色控制。最後,實現一75瓦之新型高升壓多輸出之光伏系統,以驗證多輸出轉換器與控制程式之可行性。

    In this thesis, a high step-up converter with multiple-output for PV system is designed and implemented. This system converts the energy of the solar cell to provide a high voltage output for a load and a low voltage output for an Electrochromic Device. At first, by using coupled-inductor, cascade and voltage-lift techniques, the high step-up converter is proposed for achieving high voltage gains. Since the switch is clamped by a low voltage, the voltage stress and switch losses on the switch can be reduced. Besides, the energy of the leakage inductor is recycled for improving the conversion efficiency. Moreover, a winding is added into the coupled-inductor of the high step-up converter to transfer the energy to provide the Electrochromic Device with positive or negative voltage for decoloring or coloring. By using the FPGA controller, the system can achieve the both functions of maximum power point tracing and the smart color control. Finally, a 75W PV system is implemented to verify the performances of the converter and control program.

    摘 要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 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 5 2.1 太陽能電池特性分析 5 2.2 高升壓轉換電路 13 2.3 電致變色層 20 2.3.1 電致變色材料 20 2.3.2 電致變色層元件結構 22 第三章 系統軟硬體介紹 23 3.1 新型高升壓轉換器 24 3.1.1 新型高升壓轉換器架構 24 3.1.2 新型高升壓轉換器之工作模式分析 27 3.2 正負電壓變換電路 38 3.2.1 正負電壓變換電路架構 38 3.2.2 正負電壓變換電路工作模式分析 39 3.3 數位控制電路 43 3.3.1 數位控制電路介紹 43 3.3.2 數位控制電路規劃 44 3.3.3 除頻器 48 3.3.4 類比/數位轉換控制 49 3.3.5 最大功率追蹤器 52 3.3.6 正負電壓運算器 54 3.3.7 脈波寬度調變器 55 第四章 系統之電路製作及實驗結果 56 4.1 光伏能系統架構與製作 56 4.1.1 系統電路製作 57 4.1.2 類比/數位轉換控制測試 60 4.1.3 電致變色層測試 61 4.2 多輸出轉換器實測結果 63 4.2.1 新型高升壓轉換器實測結果 63 4.2.2 正負電壓變換電路實測結果 67 4.3 最大功率追蹤實測結果 69 第五章 結論與未來展望 73 5.1 結論 73 5.2 未來研究方向 74 參考文獻 75 附錄A 西門子 SP75 資料手冊 78 附錄B 照度計HUKSEFLUX LP02-40119資料手冊 79

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    下載圖示 校內:2015-08-27公開
    校外:2015-08-27公開
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