第五章 太陽能與風力混合型充電系統之研製
5.4 實驗結果
圖5.9 兩組子系統均脫離 MPPT
流控制其它之最小值電路、電壓控制器、充電控制電路等均使用類比 的方式來實現。圖5.11 所示為模擬器之半橋式轉換器電路圖；圖 5.12 所示為上述之類比控制電路圖；圖 5.13 及 5.14 為兩組子系統驅動電 路圖；其它之光耦合隔離電源電路及PWM 控制電路等如附錄二、三 所示。此外，為避免二子系統之切換相互干擾，二 SEPIC 之電流模 式控制的震盪電路為同步。
實驗系統之規格如下：
與模擬一樣以下以三種典型的操作情況來加以驗證。
情況一：PV 及 WTG 子系統均操作在 MPPT，蓄電池放電
(1)PV 模組：0.3kw/m2，最大功率點為 30W，電壓為 15V。
(2)WTG：風速為 5m/s，最大功率為 30W，電壓為 15V。
(3)負載：電阻值=2Ω，功率 80W。
(4)電池：將放電以提供發電機之不足放電電流為 0.5A。
實驗結果如圖 5.15 所示，由各種波形可以看出系統之工作確實
可以達成上述預定情況，驗證前述圖5.2(a)之情況。
情況二：PV 及 WTG 子系統均操作在 MPPT，蓄電池充電
(1)PV 系統：0.3kw/m2，最大功率點為 30W，電壓為 15V。
(2)WTG：風速為 5m/s，最大功率為 30W，電壓為 15V。
(3)負載：電阻值=7Ω，功率 20W。
(4)電池：將發出多餘電力充入蓄電池，充電電流為 0.5A。
實驗結果如圖 5.16 所示，由各種波形可以看出系統之工作確實 可以達成上述預定情況，驗證前述圖5.2(b)之情況。
情況三：WTG 子系統操作於 MPPT，PV 子系統脫離 MPPT
(1)PV 系統：0.3kw/m2，脫離最大功率點功率為0W，電壓 為 21V。
(2)WTG：風速為 5m/s，最大功率為 30W，電壓為 15V。
(3)負載：電阻值=10Ω，功率 15W。
(4)電池：將發出多餘電力充入蓄電池，充電電流為 0.1A。
實驗結果如圖 5.17 所示，由各種波形可以看出系統之工作確實 可以達成上述預定情況，驗證前述圖5.2(d)之情況。
圖 5.18 至 5.20 為對應上述在 MATLAB 上所觀測到工作波形，以 上實作內容均符合所提出之理論，驗證了所提各式方法之可行性。
圖5.10 混合型電路實作電路圖
Vin
Vg Ig
Vin
Vp Ip
470uF 470uF 470uF 470uF
1000uF
1000uF 150uH
150uH
圖5.11 利用半橋式轉換器所製作之風力及太陽能模擬器電路
DC power supply
Half-bridge converter
SEPIC converter +
-Vp
D/A D/A
D/A D/A
PV module &
WTG Emulator Controllers
PV and WTG MPPT controller A/D
A/D
SEPIC converter PV
MATLAB real-time control
WTG PC
) (PV
Vconp Vp Ip Vp*
DC power supply
Ig
Vg )
(WTG
Vconp
+
-Vg
*
Vg
electronic load battery
and PV module Emulator
Half -bridge converter WTG Emulator
圖5.12 混合型充電系統控制電路
0.1uF
3 + 2
-OUT 6 10K
100K
Vb
10K
Vb* 100K
5K
3 + 2
-OUT 6 10K
10K 10K
3 + 2
-OUT 6 10K
10K IL
1K +5V
3 + 2
-OUT 6
3 + 2
-OUT 6 10K
10K
10K
10K
10K
10K
10K 10K
Ig*
Ip*
1uF
3 + 2
-OUT 6 5K
10K
5K
1K
1uF
3 + 2
-OUT 6 5K
10K
5K
1K Vp*
Vp Vg*
Vg
3 + 2
-OUT 6 10K
10K 10K
3 + 2
-OUT 6 10K
10K
圖5.13 WTG 充電系統驅動電路
+ 3
- 2 6 OUT
Ig*
10K 10K
150uH
1 2
150uH
1 22u 2
1000u 1000u
10K
10K
10 10
Vo
2K 104
UC3846 (4) UC3846 (8)
Slope compensation
0.05
5V L
6 2
G
1 16 -5 8
+ UVL
12 C
13
7
14
-15
3 + O SC
X3
+ O
9
E/A REF
-I
4 +
11
-10
UC3846
From WTG Simulator
VCC
圖 5.14 PV 充電系統驅動電路
+ 3
- 2 6 OUT
Ip*
10K 10K
150uH
1 2
150uH
1 22u 2
1000u 1000u
10K
10K
10 10
Vo
2K 104
UC3846 (4) UC3846 (8)
Slope compensation
0.05
5V L
6 2
G
1 16 -5 8
+ UVL
12 C
13
7
14
-15
3 + O SC
X3
+ O
9
E/A REF
-I
4 +
11
-10
UC3846
From PV Simulator
VCC
圖5.15 兩組子系統均操作於 MPPT 且蓄電池放電之實測波形
圖5.16 兩組子系統均操作於 MPPT 且蓄電池充電之實測波形
(10V/div) Vp
Vg
IB (1A/div)
(10V/div) (10V/div) Vp
Vg
IB (1A/div)
(10V/div)
圖5.17 WTG 系統操作於 MPPT 但 PV 系統脫離 MPPT 且蓄電池 充電之實測波形
(10V/div) Vp
Vg
IB (1A/div)
(10V/div)
圖5.18 風力充電系統於 8m/s 風速下：(a)功率；(b)電壓；(c)電流
Pg
Vg
Ig
(a)
(b)
(c)
圖5.19 太陽能充電系統於0.5kW /m2照度下：(a)功率；(b)電壓；(c) 電流
Ppv
Vp
Ip
(c)
(b)
(a)
圖5.20 混合型充電系統模擬器之電流追蹤波形：(a)風力充電系統；
(b)太陽能充電系統
* , og og I I
* , op opI I