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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/36846
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dc.contributor.advisor黃秉鈞
dc.contributor.authorMin-Sheng Wuen
dc.contributor.author吳民聖zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-13T08:18:57Z-
dc.date.available2005-07-29
dc.date.copyright2005-07-29
dc.date.issued2005
dc.date.submitted2005-07-19
dc.identifier.citation[1]黃秉鈞:『94年經濟部能源科技委員會計劃書』,國立臺灣大學機械工程學系,16頁,2005年
[2]吳佳峻:『獨立型太陽能發電系統之設計分析與應用』,國立臺灣大學機械工程學系研究所碩士論文,2004年
[3]DOE-HDBK-1084-95,1995『PRIMER ON LEAD-ACID STORAGE BATTERIES』
[4]IEEE Std. 2362TM-2003,『IEEE Guide for Selection, Charging, Test, and Evaluation of Lead-Acid Batteries Used in Stand-Alone Photovoltaic (PV) System』
[5]鍾翼能、曾國境、孫育義:『網路遠端監控分散式太陽能光電發電系統之研製』,行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告,2004年
[6]鄭培璿:『高頻快速充電電路策略之研究』,國立臺灣大學電機工程學研究所博士論文
[7]IOSH安全資料表,『蓄電池與充電器』,網站,http://www.iosh.gov.tw/data/f17/sdse012t0015.htm
[8]Steve Harrington,Ktech Corporation,James Dunlop,7th Annual Battery Conference on Applications and Advances,『Battery Charge Controller Characteristics in Photovoltaic Systems』,Florida Solar Energy Center
[9]何榮文:『太陽能車發電系統控制』,國立台灣大學機械工程學系研究所碩士論文,2001年
[10]王德志、范孝銓、李義寧:閥控密封鉛酸蓄電池,中國鐵道出版社,2001年
[11] 黃秉鈞:『系統識別講義』,國立臺灣大學機械工程學系
[12] 郭丁嘉:『迷你環控箱之研發』,國立台灣大學機械工程學系研究所碩士論文,2003年
[13]范逸之、陳立行、孫德萱、程正孚:『Visual Basic 與串並列通訊控制實務』,文魁資訊股份有限公司,2001年
[14]森永森:『Visual Basic 6.0』視窗程式設計經典,碁峰資訊,1999年
[15]黃秉鈞:『自動控制(一)講義』,國立臺灣大學機械工程學系
[16]Richard C. Dorf, Robert H. Bishop:『MODERN CONTROL SYSTEMS』,9th Edition, Prentice Hall
[17]黃煥翔:『熱電共生太陽能發電統研製』,國立臺灣大學機械工程學系研究所碩士論文,2000年
[18]陳志承:『太陽能輔助熱泵熱水器智慧型控制之研究』,國立臺灣大學機械工程學系研究所碩士論文,2002年
[19]林茂文:『時間數列分析與預測』,華泰,1992年
[20]1994~2003氣像年報
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/36846-
dc.description.abstract本研究旨在探討獨立太陽能LED路燈之充電與放電控制方式,使蓄電池的蓄電量可以提高,且不會產生過充;在夜間放電時,可依蓄電量大小做最佳放電控制,以提高照明續航力。
本研究首先探討蓄電池充電過程的動態系統模型,再利用此一模型進行控制器設計與分析,利用閉迴路敏感度分析找出一最佳控制系統,以消除太陽輻射變化對充電過程的影響。夜間照明時之放電,試圖利用時間序列(Time series)預測隔日全日輻射量,再配合開路電壓法所得之當日電容量,決定放電照明功率。
本研究發現蓄電池充電過程的動態系統模型可用一階線性微擾模型來精確描述在不同操作狀態下的動態變化。本研究採用利用PI控制器進行充電控制,發現在太陽輻射量由344W/m2瞬間變化至862 W/m2時,電池端電壓變化量不超過0.2V,可妥善抑制輻射改變之干擾。在放電控制方面,本研究先利用氣象資料推導太陽輻射量的時間序列模型,並用以預測隔日輻射量,唯預測之輻射量在±2MJ/day m2誤差範圍內之成功率只有約30%。因此改以只利用開路電壓法檢測電容量並應用PWM技術,控制放電照明的功率,發現只要蓄電池初始電量高於80%以上,即可使整個太陽能照明系統即使在連續5日陰雨天,亦能提供夜晚的照明。
zh_TW
dc.description.abstractA battery charge and discharge control technique for solar lighting system was developed to prevent the battery from being over charged in the daytime and to adjust the discharge power for lighting in order to extend the lighting time at night-time.
A linear system dynamics model for battery discharge was first derived in the present study. It is found that a first-order perturbed model can accurately describe the system dynamic behavior of the battery at different operating conditions. A feedback control system utilizing PI control is designed. The closed-loop controller design uses a closed-loop sensitivity function to make a compromise between the disturbance rejection and the system response requirement. The experimental results show that the battery voltage can be controlled within 0.2V for the step change of solar irradiation from 344W/m2 to 862 W/m2.
The present study also derives a time-series model for predicting the variation of daily total solar radiation using meteorological data in order to control the discharge power effectively to extend the light hours at night. However, the probability of success in forecasting the daily solar radiation within the range ±2MJ/day m2 is only about 30%. A simple algorithm utilizing the PWM power control technique and open-loop voltage check is thus developed. It is found that the present control system can extend the lighting at night for 5 continuous cloudy and rainy days.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-13T08:18:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005
en
dc.description.tableofcontents誌謝.................................................I
摘要.................................................II
英文摘要.............................................III
目錄.................................................IV
表目錄...............................................VII
圖目錄...............................................VIII
第一章 前言..........................................1
1.1 研究動機.........................................1
1.2 研究內容.........................................7
第二章智慧型充電控制技術研究.........................9
2.1 太陽能電池特性...................................9
2.1.1 太陽電池等效電路與特性方程式...................9
2.1.2 集光式太陽電池輸出充電電流與日照強度關係.......14
2.2 鉛酸蓄電池特性...................................16
2.2.1 鉛酸蓄電池化學反應式...........................16
2.2.2 鉛酸蓄電池充電方法.............................17
2.3 鉛酸蓄電池動態系統識別...........................21
2.3.1 系統識別方法...................................21
2.3.2實驗設計........................................22
2.3.3 電流響應模型...................................25
2.3.4 實驗結果.......................................26
2.4 控制系統設計分析.................................35
2.4.1 迴授系統構造...................................35
2.4.2 控制器選擇.....................................38
2.4.3 控制系統分析...................................38
2.4.4 控制系統敏感度分析.............................44
第三章 智慧型放電控制技術研究........................51
3.1 鉛酸蓄電池放電特性...............................51
3.2 鉛酸蓄電池電容量檢測.............................52
3.2.1 容量檢測方式...................................52
3.2.2 實驗設計與實驗結果.............................53
3.3 放電控制分析.....................................55
3.3.1 連續陰天數.....................................55
3.3.2 放電控制技術分析...............................57
3.5 利用時間序列預測隔日日照量以進行放電控制之可行性分析...................................................59
3.5.1 時間序列簡介...................................59
3.5.2 預測結果.......................................63
第四章 充放電控制系統設計與實驗整合測試..............68
4.1 控制器硬體設計...................................68
4.1.1 充、放電系統結構...............................68
4.1.2 控制器硬體元件.................................69
4.2 軟體設計.........................................72
4.3 充電PI控制測試...................................75
4.3.1 實驗設計.......................................75
4.3.2 實驗結果.......................................76
4.4 路燈實際測試.....................................77
第五章 結論與討論....................................84
5.1 結論.............................................84
5.2 討論.............................................84
5.3 未來展望.........................................85
參考文獻.............................................86
附錄 PIC16F877控制程式.............................88
作者簡歷.............................................95
dc.language.isozh-TW
dc.subject獨立太陽能發電系統zh_TW
dc.subject太陽能路燈zh_TW
dc.subject太陽能發電zh_TW
dc.subjectSolar lighting systemen
dc.title獨立型太陽能路燈之高性能充放電控制技術研究zh_TW
dc.titleCharge and discharge control of high-performance solar lighting systemen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear93-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳明新,陽燿洲
dc.subject.keyword獨立太陽能發電系統,太陽能發電,太陽能路燈,zh_TW
dc.subject.keywordSolar lighting system,en
dc.relation.page95
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2005-07-19
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept機械工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:機械工程學系

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