基於能源危機的隱憂、地球暖化與環保意識高漲,以及減少石化 能源之使用,再生能源是目前各國極力發展的政策目標,但隨著經濟 發展與科技對於能源之需求量上升,使太陽光電產業近年來快速成長,
全球與台灣都可以明顯感受到此產業的高速發展,在未來具有不可小 覷的發展潛力[1],近年來由於太陽能電池、電力電子及微電子技術 快速發展, 使系統能與再生能源做結合,達到高效率使用能源之目 的。
台灣地區是屬於海島型國家,能源短缺需仰賴進口,且位於亞熱 帶地區日照時間較長,很適合太陽能發電技術的開發,以往太陽能電 池昂貴的發電成本、以及光電轉換效率,為令人卻步的原因,但近年 來由於製程技術的進步,使太陽能電池的光電轉換效率有顯著的提升,
且價格明顯的降低,因此太陽能發電系統越來越具競爭力。太陽能發 電系統之效率,除了取決於光電轉換的效率之外,還頇仰賴具強健性、
良好性能的控制器,使系統能應付各種環境之變化,始終能讓太陽能 光電板維持最大功率輸出的表現[1][2]。
1-2 系統描述與研究方法
本文系統架構及應用主要分為獨立三部分來做介紹,第一部分為 CW 升壓轉換器合太陽能模組,第二部分為 CW 升壓轉換器結合多 階式二極體鉗位變頻器,第三部分為 CW 升壓轉換器 PI 穩壓控制,
此三部分之重點核心在於 CW 升壓轉換器之應用及控制,電路架構 如圖 1-1 所示,電路主要分為兩個部分,第一部分包含了直流電源 輸入、升壓電感 Ls、四個功率開關 IGBT (接成 H 橋的型式),其中 功率開關 Sc1 及 Sc2 之開關導通/截止的狀態是互補的,其目的為產 生一可變交替頻率 fc 的電源給 CW 倍壓電路使用,工作責任週期 設定為 50% 且頻率 fc 之提升能有效減少輸出電壓之漣波 ;而功率 開關 Sd1 及 Sd2 之開關導通/截止的狀態亦是互補的,其開關頻率為 fd,工作責任週期主要目的為控制電感電流,也就是功率開關 Sd1 及 Sd2 將控制直流電壓源所傳送之能量狀態,第二部分為 CW 倍壓電路,
階數為兩階(每一階由兩個二極體及兩個電容所組成)[3],以下對三種 CW 轉換器之應用與控制做介紹說明。
S
d1 功率點追蹤( Maximum Power Point Tracking ,縮寫為 MPPT)之控制 策略,藉由回授太陽能模組輸出電壓 Vpv 及輸出電流 Ipv ,經由轉換圖 1-2 CW 轉換器結合太陽能模組系統架構圖
-圖 1-3 CW 轉換器結合三階二極體鉗位變頻器系統架構