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系統識別號 U0026-0309201917332500
論文名稱(中文) 能量補償式太陽能功率優化器之研究
論文名稱(英文) Study on a Solar Power Optimizer with Energy Compensation
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 系統及船舶機電工程學系
系所名稱(英) Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 李昇峰
研究生(英文) Sheng-Feng Li
學號 P16061091
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 92頁
口試委員 指導教授-趙儒民
口試委員-白富升
口試委員-劉軒誠
中文關鍵字 遮蔭補償  超級電容  太陽能發電系統  LTC3350  DC1937B 
英文關鍵字 shading compensation  super capacitor  solar power system  LTC3350  DC1937B 
學科別分類
中文摘要 針對分散式太陽能發電系統,再受到雲層短暫的遮蔭影響,造成功率的瞬間驟降,使得電力輸出品質降低,本研究擬引入超級電容的蓄電功能,進行瞬間補償短暫變動的光伏輸出,期望達到負載端較為平穩的電力輸出品質。
在模擬的部份使用了Multisim電路模擬與Labview程式構出模擬系統,藉由Multisim架構出功率優化器以觀察暫態反應以及太陽能發電系統搭配上電容之後的效果。主要會在Multisim模擬分別在輸入端以及輸出端對電容的充電情形以及不同照度下對電容充電的情形,最後在模擬出電容的放電特性在搭配上Labview控制照度變換,並藉由電容的補償模擬出當日照度降低時藉由電容放電所得出來的輸出曲線。
實驗部份則是採用實驗室的太陽能陣列模擬器(SAS),輸入所預期的太陽能板特性,結合由實驗室開發的功率優化器搭配上超級電容模組以及中央控制器的邏輯判斷在適當的時機控制超級電容的充放電,在藉由電路元件達到功率補償的效果。從實驗的Case中得到一些結果,並利用這些結果提出一套門檻的補償機制以及太陽能發電系統搭配上超級電容的選擇建議。
英文摘要 The main content of this study is to use the supercapacitor to match the solar power generation system. When the solar panel is shaded by a short cloud, the power will suddenly drop and the power supply at the load end will be unstable to reduce the power quality. In the experimental part, the solar array simulator (SAS) is paired with the power optimizer developed by our laboratory with the National Instrument (NI) device as the central controller, with the power optimizer and the central controller. The communication, in conjunction with the DC1937B supercapacitor module developed by Linear Technology, compensates for the instantaneous shortage of power when shading by the instantaneous charging and discharging of super capacitors. I believe that if combined with the application to the grid, there will be good benefits in the future. .
論文目次 摘要 II
Abstract III
致謝 V
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號表 XVIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目地 4
1.3 文獻回顧 4
1.4 研究方法 8
1.5 論文架構 9
第二章 太陽能發電系統及超級電容特性介紹 10
2.1 太陽能電池特性及等效電路介紹 10
2.1.1 太陽能電池特性 10
2.1.2 太陽能電池等效電路 11
2.1.3 太陽能板特性曲線 12
2.2 直流-直流電壓轉換器原理 13
2.3 太陽能發電系統架構 18
2.3.1 市電併聯與獨立式太陽能發電系統 18
2.3.2 集中式發電系統 18
2.3.3 分散式太陽能發電系統 19
2.3.4 星狀分散式太陽能發電系統 19
2.4 超級電容特性 21
2.4.1 超級電容簡述 21
2.4.2 超級電容原理 21
2.4.3 超級電容特系 22
第三章 太陽能最大功率點追蹤技術及LTC3350 23
3.1 最大功率點追蹤架構及追蹤法 23
3.1.1 最大功率點追蹤架構 23
3.1.2 傳統最大功率點追蹤法 24
3.1.3 增量電導法 25
3.2 二次式極值法 25
3.3 LTC3350 晶片應用 27
3.3.1 LTC3350 應用敘述 28
3.3.2 LCT3350 各Pin功能
3.3.3 LTC3350相關基本規範 31
第四章 Converter結合超級電容模擬 34
4.1 太陽能電池特性模擬 34
4.1.1 特性曲線模擬 34
4.1.2 Multisim建模Converter 34
4.2 充電反應暫態模擬 35
4.2.1 輸入端接上電容充電 35
4.2.2 輸出端接上電容充電 42
4.3 放電反應暫態模擬 49
4.3.1 放電反應(電池) 49
4.3.2 放電反應(電子電路) 54
4.4 日照度降低電容補償之模擬 58
4.5 模擬之結論 64
第五章 超級電容模組測試與系統整合 66
5.1 超級電容模組測試 66
5.1.1 DC1937B性能特性測試 66
5.1.2 實驗測試結果 67
5.2 系統整合實驗 71
5.2.1 實驗架構與硬體 71
5.2.2 實驗條件 74
5.2.3 實驗結果 75
5.2.3.1 Case1 75
5.2.3.2 Case2 77
5.2.3.3 Case3 80
5.2.4 實驗討論 84
第六章 結論與未來展望 87
6.1 結論 87
6.2 未來展望 87
參考文獻 89

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[29] Linear Technology, "LTC3350EUHF High Current Supercapacitor Backup Controller and System Monitor" https://www.analog.com/media/en/dsp-documentation/evaluation-kit-manuals/dc1937bfa.pdf
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