博碩士論文 etd-0627106-115216 詳細資訊


論文識別碼 etd-0627106-115216
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中文姓名 古必廣
英文姓名 Pi-Kuang Ku
電子信箱 g9312702@yuntech.edu.tw
系所名稱(中) 電機工程系碩士班
系所名稱(英) Electrical Engineering
學年度 94
學期 2
學位(中) 碩士
學位(英) Master
論文種類 碩士論文
論文語文別 中文
口試日期 2006-06-26
論文名稱(中) 數位式高性能太陽能路燈系統之研製
論文名稱(英) Design and Implementation of a Digital High-Performance Photovoltaic Lighting System
頁數 84
關鍵字(中)
  • 太陽能路燈系統
  • 高亮度發光二極體
  • Buck-Boost雙向轉換器
  • 最大功率追蹤
  • 多段式電流充電法
  • 關鍵字(英)
  • bidirectional buck-boost converter
  • photovoltaic lighting system
  • multi-stage current charging control
  • High-Brightness Light-Emitting Diode
  • maximum power point tracking
  • 摘要(中) 本文旨在研製一個以微控制器為基礎的高性能太陽能路燈系統,此路燈系統包含:太陽能光電池、LED (Light-Emitting Diode)發光模組、Buck-Boost雙向轉換器與蓄電池所建構而成。由於高亮度發光二極體 (High-Brightness Light-Emitting Diode, HB-LED)具有低耗電、壽命長、反應快及體積小等優點,因此採用高亮度發光二極體做為太陽能路燈系統之發光源。於文中,首先將對蓄電池之充電方法做一番探討,進而提出本研究的控制法則與實現方法,接著將探討目前在LED調光上較常用的調光控制方法,同時比較其優缺點。此系統採用之Buck-Boost雙向轉換器結合充電器、放電器與LED發光模組驅動電路,並具有最大功率追蹤、多段式電流充電控制及LED驅動控制。此外,本文以微控制器(PIC16F873)來實現系統之數位式控制,並實際製作一數位式太陽能路燈系統,以驗證本論文之理論及方法。
    摘要(英) The thesis presents the design and implementation of a digital high- performance photovoltaic lighting system based on a microcontroller. The proposed system consists of a photovoltaic module, a LED lighting module, a bidirectional buck-boost converter and a battery. High-Brightness Light-Emitting Diode is low power consumption, long life, fast response and small size so it adopt to be made for the light source of photovoltaic lighting system. In the thesis, battery charging methods are analyzed first, and then, the control strategy and hardware implementation are proposed. The dimming control methods for LED are discussed and compared. The bidirectional buck-boost converter is the integration of a charger/discharger and a LED lighting-module drive circuit, which can fulfill maximum power point tracking (MPPT), multi-stage current charging control and LED drive control. In addition, a microcontroller (PIC16F873) is used to realize the system controller. Finally, experimental results are provided to verify the theoretical analysis and design procedure of a digital controlled photovoltaic lighting system.
    論文目次 中文摘要 ------------------------------------ i
    英文摘要 ------------------------------------ ii
    誌謝 ------------------------------------ iii
    目錄 ------------------------------------ iv
    圖目錄 ------------------------------------ vi
    表目錄 ------------------------------------ viii


    第一章、 緒論-------------------------------- 1
    1.1 研究背景與目的---------------------- 1
    1.2 內容大綱---------------------------- 3

    第二章、 太陽能光電池之特性及最大功率追蹤控制法分析------------------------------------------- 4
    2.1 太陽光能發電系統簡介---------------- 4
    2.2 太陽能光電池之概論------------------ 6
    2.3 太陽能最大功率追蹤演算法------------ 15
    2.4 後級擾動觀察法---------------------- 18

    第三章、 鉛酸電池及充電方法介紹-------------- 20
    3.1 鉛酸電池簡介------------------------ 20
    3.2 常用之充電方法---------------------- 23

    第四章、 高亮度發光二極體及驅動方法之探討---- 23
    4-1 高亮度發光二極體簡介---------------- 29
    4.2 高亮度發光二極體之驅動方法---------- 32

    第五章、 系統電路架構與動作原理-------------- 35
    5.1 系統架構---------------------------- 35
    5.2 主電路之設計與分析------------------ 36
    5.3 週邊硬體電路設計-------------------- 44
    第六章、 系統軟體規劃------------------------ 50
    6.1 系統動作流程圖---------------------- 50
    6.2 系統程式流程圖---------------------- 51

    第七章、 實驗結果與討論---------------------- 57
    7.1 蓄電池充電部分---------------------- 57
    7.2 LED發光模組驅動部分----------------- 66
    7.3 系統整體動作部分-------------------- 71

    第八章、 結論與未來研究方向------------------ 76

    參考文獻 ------------------------------------ 78
    附錄一、 系統實體照片------------------------ 81
    參考文獻 [1] Dunlop, D., Internal Reports - Under Contract to Sandia, Florida Solar Energy Center.
    [2] E. Koutroulis, K. Kalaitzakis, “Novel Battery Charging Regulation System for Photovoltaic Applications,” IEE Proc.-Electr. Power Appl., 2004, 151, 2, pp.191-197
    [3] Linden, D., “Handbook of batteries”
    [4] C. Hua, J. Lin, and C. Shen, “Implementation of a DSP-controlled photovoltaic system with peak power tracking,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 45, pp.99-107, 1998
    [5] E. Koutroulis, K. Kalaitzakis and N. Voulgaris, “Development of a Microcontroller-Based, Photovoltaic Maximum Power Point Tracking Control System,” IEEE trans. Power Electron., vol. 16, pp.46-54, 2001
    [6] T. shimizu, O. Hashimoto, and G. Kimura, “A novel high-performance utility-interactive photovoltaic inverter system,” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 18, pp. 704-711, Mar. 2003.
    [7] T. shimizu, M. Hirakata, T. Kamezawa, and H. Watanabe, “Generation control circuit for photovoltaic modules,” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 16, pp. 293-300, May 2001.
    [8] E. Koutroulis, K. Kalaitzakis, and N. C. Voulgaris, “Development of a microcontroller-based, photovoltaic maximum power point tracking control system,” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 16, pp. 46-54, Jan. 2001.
    [9] M. Matsui, T. Kitano, D. H. Xu, and Z. Q. Yang, “New MPPT control scheme utilizing power balance at dc link instead of array power detection,” Proc. IPEC-Tokyo’00, vol. 1, 2000, pp. 164-169.
    [10] M. Hirakata, T. Shimizu, and G. Dimura, “Generation control circuit for PV system,” Proc. ICEE’96, vol. 2, Aug. 1996, pp. 992-996.
    [11] T. Takebayashi, H. Eguchi, and H. Kodama, “New current feed back control method for solar energy inverter using digital signal processor,” Power Conversion Conference-Nagaoka, vol. 2, 1997, pp. 687-690.
    [12] 林忠榮, “太陽能電池儲能系統之研製”,國立雲林技術學院電機工程研究所碩士論文,民國85年。
    [13] 沈志明, “最大功率追蹤太陽能電力轉換器之研製”,國立雲林技術學院電機工程研究所碩士論文,民國86年。
    [14] 廖國安, “結合太陽能發電於不斷電系統並聯運轉之設計與研究”,國立雲林科技大學電機工程研究所碩士論文,民國90年。
    [15] Li-Ling Lee, Hung-Chun Lee and Wen-Lung Wu, “Development of LED Lighting Module,” EEDAL’03, pp.391-398.
    [16] 林宜民,”高性能CPLD控制最大功率追蹤太陽能模組電力轉換系統”,國立雲林科技大學碩士論文,民93
    [17] 林君暉,” 以微控器製作之自主式太陽能追控系統”, 國立東華大學電機工程研究所碩士論文,民國94年。
    [18] C. Hua, J. Lin, and C. Shen, “Implementation of a DSP-controlled photovoltaic system with peak power tracking,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 45, pp. 99-107, Feb. 1998.
    [19] P. Huynh and B. H. Cho, “Design and analysis of microprocessor controlled peak power tracking system,” in Proc. 27th IECEC, 1992, vol. 1, pp. 67-72.
    [20] C. R. Sullivan and M. J. Powers, “A high-efficiency maximum power point tracker for photovoltaic array in a solar-powered race vehicle,” Proc. IEEE PESC, 1993, pp. 574-580.
    [21] H. Jinbo, K. Koike, Y. Suzuki, H. Yoshino, “High-Capacity Small Sealed Lead-Acid Battery,” National Technical Report, vol. 37, no. 1, pp. 78-83, Feb. 1991.
    [22] N. Hoshihara, Y. Suzui, N. Takami, K. Takahashi, K. Yamasaka, M. Toyoda, M. Tanahashi, Y. Murakami, “Heavy-Duty Maintenance-Free Automobile Battery,” National Technical Report, vol.37, no. 1, pp. 84-93, Feb. 1991.
    [23] N. Hoshihara, A. Iwamura, T. Hattori, G. Kashio, H. Imai, Y. Yoshihara, A. Hiramatsu, K. Andô, Y. Aoki, “High Power Valve Regulated Lead Acid Battery for Evs,” Matsushita Technical Journal, vol. 44, no. 4, pp. 82-90, Aug. 1998.
    [24] M. Noda, Y. Onoda, H. Jimbo, Y. Tanabe, “Long Life MSE-Type Valve Regulated Lead Acid Battery,” Matsushita Technical Journal, vol. 44, no. 4, pp. 76-81, Aug. 1998.
    [25] 黃國順,“以模糊控制理論為基礎的鋰離子電池的快速充電器”,國立台灣科技大學電子工程研究所碩士論文,民國87年。
    [26] 賴耿陽譯,最新電池工學,復漢,pp.222,民70
    [27] 吳懷德,”鉛蓄電池充放電控制系統之研製”,國立彰化師範大學碩士論文,民84
    [28] 江炫樟, “電力電子學”,全華科技圖書,民國91年4月。
    [29] Dallas Semiconductor, “DS1307/1308 Data Sheet”.
    [30] 飛利浦半導體 http://tcn.semiconductors.philips.com/
    [31] 劉如熹、王健源,白光發光二極體製作技術,全華科技圖書,民92
    [32] 吳文隆、江松柏、李麗玲、李宏俊,” LED照明模組技術與系統應用”, 2004年電力研究會, 頁2199~2203。
    口試委員
  • 陳建富 - 召集委員
  • 莫清賢 - 委員
  • 華志強 - 指導教授
  • 檔案
  • etd-0627106-115216.pdf
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    論文使用權限 校內外均一年後公開
    繳交日期 2006-06-27


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