結 合 風 力 發 電 機 與 太 陽 能 電 池 模 組 之 混 合 式 充 電 系 統 之 研 製

國 立 東 華 大 學 電 機 工 程 學 系 碩 士 論 文

指 導 教 授 ： 謝 欣 然 博 士 江 炫 樟 博 士

結 合 風 力 發 電 機 與 太 陽 能 電 池 模 組 之 混 合 式 充 電 系 統 之 研 製

Design and Implementation of Hybrid Charger System Based on Wind Turbine and

PV-Module Power Generator

研 究 生 ： 陳 銘 杰

中 華 民 國 九 十 五 年 七 月

國立東華大學 學位論文授權書

※說明※

本授權書請撰寫並簽名後，裝訂於紙本論文書名頁之次頁。

本授權書所授權之論文為本人在國立東華大學 電 機 工 程 學 系所 丁 組

94 學年度第 二 學期取得 碩 士學位之論文。

論文名稱：結合風力發電機與太陽能電池模組之混合式充電系統之研製

指導教授姓名：謝欣然 博士、江炫樟 博士

學生姓名：陳銘杰

學號：69323003

本人具有著作財產權之上列論文全文資料，基於資源共享理念、回饋社會與學術研究之目的，

非專屬、無償授權國立東華大學及國家圖書館，得不限地域、時間與次數，以微縮、光碟或數 位化等各種方式重製散布、發行或上載網路，提供讀者非營利性質之線上檢索、閱覽、下載或 列印。

上述數位化公開方式限：

■校內、校外公開。

□校內公開，校外因

1.上列論文申請專利（案號： ），請於 3 年後公開。

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授權內容均無須訂立讓與及授權契約書，授權之發行權為非專屬性發行權利。依本授權所為之 收錄、重製、發行及學術研發利用均為無償。數位化公開方式若未勾選，本人同意視同授權校 內、校外公開。

簽 名

(親筆正楷) 日期 中華民國 年 月 日

誌 謝

本論文得以順利完成首先感謝兩位指導教授於研究期間悉心教 導，在碩士班求學過程當中特別要感謝聯合大學教務長江炫樟教授在 學生並非該校學生的情況下仍願意指導學生並且提供最佳的研究環 境得以完成碩士論文，其次感謝指導教授謝欣然博士的雅量，願意讓 學生於碩士班第二年前往聯合大學從事論文研究，在此對兩位指導教 授致上最高敬意。

再者要感謝國立台北科技大學賴炎生教授、國立成功大學李嘉猷 教授以及國立東華大學林法正教授對於本論文的指正與建議，使本論 文得以更加完善，在此由衷感謝三位口試委員。

另外感謝國立東華大學及國立聯合大學的學長、同學及學弟在課 業上及生活上給予我許多幫助，使本論文得以順利付梓。

最後感謝我的家人與女友在研究求學期間對我的關懷與鼓勵，使 我得以順利取得碩士學位，在此將這份喜悅與家人、師長、朋友以及 關心我的人一同分享。

陳銘杰 謹識于花蓮、苗栗 2006 年 7 月

摘要

獨立型再生能源發電系統需要蓄電池來儲存電力，本論文之目的在研製一可 結合風力與太陽能發電之混合式充電系統。所提之太陽能與風力發電二系統均使 用 SEPIC 轉換器，其具備昇降壓、正向輸出極性、低脈動輸入電流，輸入電壓 範圍大等優點，非常適合小功率風力發電機與太陽能電池模組等電力之轉換。本 論文分別從事太陽能電池模組與永磁同步發電機之二充電系統之研製，最後再將 二者整合成為一混合式系統。論文之主要內容包括：(1)電流模式控制且迴授為 輸入電壓之 SEPIC 轉換器之分析與設計；(2)太陽能電池模組之最大功率點追蹤 控制器設計；(3)無需感測機械參數之風力發電機最大功率點追蹤控制器設計；(4) 三階段蓄電池充電控制器設計；(5)太陽能與風力發電二個子系統及電池充電與 負載需求等四者之間電力平衡控制方法之研擬；(6)以半橋式轉換器來實現 PV 模組之模擬器；(7)以半橋式轉換器來模擬風車及風力發電機系統。本論文中太 陽能與風力發電二次系統之最大功率點追蹤控制器及模擬器中太陽能之 I-V 特 性與風力發電機之 P-特性等計算為利用 MATLAB 的即時控制環境來實現，其

餘控制器乃以類比方式製作。論文實際製作各為 80W 之太陽能與風力發電之二 充電系統並加以結合，最後透過模擬及實驗結果來驗證所提方法之可行性。

關鍵字：風力發電機、太陽能電池模組、最大功率點追蹤、混合型充電系統

ABSTRACT

Stand-alone regenerative power systems usually require batteries for energy storage. This thesis presents the design of the battery charger powered by both the photovoltaic (PV) module and the wind turbine generator (WTG).

In the power converters, a single-ended primary inductance converter (SEPIC) is adopted. This is because the SEPIC has the features of the buck-boost operating mode, no polarity inversion, low input current pulsation, and wide input voltage range. This thesis develops the following techniques: (i) Design of the current-mode control SEPIC with the input voltage regulation. (ii) Maximum power point tracking (MPPT) controller design of the PV module.

(iii) MPPT controller design of the WTG without sensing the rotor parameters.

(iv) Design of the three-stage battery charging controller. (v) Power balance strategy among two subsystems, the battery and the load. (vi) The PV module emulator and the WTG emulator implemented with the half-bridge converters.

The MPPT controller for both subsystems, the I-V characteristic of the PV module emulator and the P- characteristic of the WTG emulator are implemented with the real-time control testing platform built by the MATLAB software. The other control circuits are realized with the analog circuits. Two 80W charging systems for the PV module and the WTG respectively are designed and implemented. They are verified individually and then connected in parallel to form a hybrid charging system. The effectiveness of the proposed system is confirmed by simulation and experimental results.

Keywords: wind turbine generator, PV module, MPPT, hybrid charging system

目錄

中文摘要……… I 英文摘要……… II 目錄……… III 圖目錄……… VI 表目錄……… XIII

第一章 緒論……… 1

1.1 背景說明……… 1

1.2 研究動機……….... 3

1.3 過去之研究探討……… 6

1.4 論文架構……… 9

第二章 太陽能充電系統之研製……… 11

2.1 簡介……… 11

2.2 PV 電池特性介紹……… 12

2.3 最大功率點追蹤技術……… 18

2.4 DC/DC 昇降壓型轉換器介紹………... 20

2.5 系統工作原理……… 22

2.6 電流模式控制 SEPIC 轉換器設計……… 27

2.6.1 電力電路設計……… 27

2.6.2 控制器設計……… 28

2.7 具適應性之最大功率點追蹤控制器設計……… 32

2.8 PV 模組模擬器之設計……….. 34

2.9 系統的製作、模擬及實驗……….. 36

第三章 小型風力發電機充電器之研製……….. 50

3.1 簡介……… 50

3.2 風力發電機特性介紹……… 51

3.3 WTG 充電系統之設計……….. 61

3.4 風力充電系統之模擬及實作……… 65

3.4.1 實驗系統之模擬……… 65

3.4.2 實驗系統之製作與驗證……… 68

第四章 以耦合電感二次側電流控制之 SEPIC 轉換器分析與 設計……… 74

4.1 簡介……… 74

4.2 以電感二次側電流控制之 SEPIC 轉換器之分析 與控制器設計……… 75

4.3 PV 充電系統之模擬與實驗……….. 81

第五章 太陽能與風力混合型充電系統之研製……….. 85

5.1 系統架構……… 85

5.2 控制架構……… 88

5.3 混合型充電系統之 PSIM 軟體模擬………. 91

5.4 實驗結果……… 95

第六章 結論與未來研究方向……….. 107

參考文獻……… 109

附錄……… 114

作者簡介……… 118

圖目錄

圖 1.1 未來能源使用分佈圖……… 1

圖 1.2 再生能源發電系統分類：(a)市電併聯型(b)獨立型(c) 混合型……… 4

圖 2.1 PV 充電器示意圖………...………… 12

圖 2.2 太陽能電池模組等效電路……… 13

圖 2.3 不同照度、固定環境溫度(25 )℃ 下之：(a)I-V 及(b)P-V 特性曲線……… 16

圖 2.4 不同環境溫度、固定照度(1kW/m²)下之：(a)I-V 及 (b)P-V 特性曲線……… 17

圖 2.5 傳統昇降壓轉換器……… 20

圖 2.6 邱克轉換器……… 20

圖 2.7 ZETA 轉換器……….. 21

圖 2.8 SEPIC 轉換器………. 21

圖 2.9 全橋式轉換器……… 21

圖 2.10 H-橋轉換器……… 21

圖 2.11 返馳式轉換器……… 22

圖 2.12 採用 SEPIC 轉換器之 PV 充電器……….. 23

圖 2.13 充電系統的控制方塊圖……… 25

圖 2.14 系統之電力流通情形：(a) PV 所發電力較負載所需電 力為小時；(b) PV 所發出的電力雖較負載電力為大，

但所多出之電力仍不足以最大充電電流對蓄電池充 電；(c) PV 之最大功率點較負載及電池充電需求電力 總合為大……… 26 圖 2.15 峰值電流控制之 SEPIC 轉換器：(a)控制方塊圖；(b)

工作波形……… 31 圖 2.16 PV 電池之 P-V 特性曲線圖……… 33 圖 2.17 以 MATLAB Real-time control 來實現 MPPT 控制器….. 33 圖 2.18 PV 模組模擬器：(a)半橋式轉換器電路；(b)模擬器之

控制方塊圖……… 35 圖 2.19 以 MATLAB Real-time control 實現之 PV 模組模擬器之

控制器……… 35 圖 2.20 PV 系統之實作電路架構………... 38 圖 2.21 不同照度下功率峰值分別為 75W、60W、40W、30W、

10W 等五條 P-V 特性曲線………. 39 圖 2.22 系統之響應波德圖.………... 39 圖 2.23 以 PSIM 模擬軟體模擬 PV 特性曲線電路圖……… 40 圖 2.24 以 PSIM 模擬軟體模擬 PV 特性曲線響應波形圖……… 40

圖 2.25 PV 充電系統之 PSIM 模擬電路圖……… 41

圖 2.26 電流追蹤響應模擬波形圖……… 42

圖 2.27 PV 充電器特性模擬………... 42

圖 2.28 量測及模擬之 SEPIC 轉換器的工作波形……… 43

圖 2.29 系統啟動後 MPPT 過程之波形………. 44

圖 2.30 系統之 P-V 特性曲線響應………. 44

圖 2.31 模擬及實作 PV 所發出電力小於負載需求時蓄電池放 電……… 45

圖 2.32 模擬及實作 PV 所發出電力大於負載需求時蓄電池充 電……… 46

圖 2.33 PV 模擬器於照度為0.3kW/m²時之(a)功率、(b)電壓、(c) 電流追蹤波形圖……… 47

圖 2.34 PV 模擬器於照度為0.5kW/m²時之：(a)功率、(b)電壓、 (c)電流追蹤波形圖……… 48

圖 2.35 PV 模擬器於照度為0.6kW/m²時之：(a)功率、(b)電壓、 (c)電流追蹤波形圖……… 49

圖 3.1 WTG 充電器示意圖………... 51

圖 3.2 水平軸風車示意圖……… 51

圖 3.3 功率係數與翼端速度比之關係圖……… 53

圖 3.4 輸出功率與風速之關係圖.………... 54

圖 3.5 永磁同步發電機驅動電路圖……… 54

圖 3.6 (a)永磁同步發電機簡化之單相等效電路；(b)永磁同步 發電機模式下電路之向量圖……… 56

圖 3.7 風車與發電機功率之預估系統……… 58

圖 3.8 風力發電機之功率係數響應模擬圖……… 59

圖 3.9

V

圖 3.10 Vs=24V(=Vfopt)時 WTG 之各式輸出功率……….. 60

圖 3.11 Vs=27V(>Vfopt)時 WTG 之各式輸出功率……….. 60

圖 3.12 所提風力發電系統之控制架構……… 63

圖 3.13 系統之電力流通情形：(a) WTG 所發電力較負載所需 電力為小時；(b) WTG 所發出的電力雖較負載電力為 大，但所多出之電力仍不足以最大充電電流對蓄電池 充電；(c) WTG 之最大功率點較負載及電池充電需求 電力總合為大……… 64

圖 3.14 風力充電系統之 PSIM 模擬電路……….. 67

圖 3.15 WTG 充電器特性模擬………... 68

圖 3.16 WTG 系統之實作電路架構………... 70 圖 3.17 以 MATLAB Real-time control 之 WTG 系統模擬器程

式……… 70 圖 3.18 以 MATLAB Real-time control 來實現 WTG 之 MPPT

控制器……… 70 圖 3.19 WTG 系統啟動後 MPPT 過程之波形………... 71 圖 3.20 WTG 系統達到 MPPT 點之響應………... 71 圖 3.21 WTG 所發出電力小於負載需求時蓄電池放電且 WTG

操作在 MPPT………. 72 圖 3.22 WTG 所發出電力大於負載需求時蓄電池充電且 WTG

脫離 MPPT………. 72 圖 3.23 WTG 模擬器之：(a)功率(b)電壓(c)電流追蹤波形…… 73 圖 4.1 SEPIC 轉換器電路(感測電感電流) ………. 74 圖 4.2 峰值電流控制之 SEPIC 轉換器(感測電感電流)：(a)控

制方塊圖；(b)工作波形……….. 80 圖 4.3 系統響應波德圖……… 82 圖 4.4 以電感二次側電流控制 SEPIC 轉換器電路模擬……… 82 圖 4.5 電流追蹤響應……… 83 圖 4.6 電感電流及開關責任週期模擬波形……… 83 圖 4.7 實測之電感二次側電流及開關責任週期波形………… 83 圖 4.8 利用電感二次側電流控制輸入電壓、電流及功率響應

波形……… 84

圖 4.9 利用電感二次側電流控制之 MPPT 響應波形…………. 84

圖 5.1 風力與太陽能混合式充電系統電路架構……… 86

圖 5.2 系統之電力流通情形：(a)模式一；(b)模式二；(c)模式 三；(d)模式四；(e)模式五；(f)模式六………. 87

圖 5.3 風力發電部分之控制架構……… 89

圖 5.4 太陽能發電部分之控制架構……… 89

圖 5.5 混合型充電器電力電路設計圖……… 90

圖 5.6 混合型充電器之模擬電路圖……… 93

圖 5.7 兩組子系統操作於 MPPT 且蓄電池放電………. 94

圖 5.8 WTG 操作於 MPPT 但 PV 脫離 MPPT 且蓄電池為充電.. 94

圖 5.9 兩組子系統均脫離 MPPT………. 95

圖 5.10 混合型電路實作電路圖……… 98

圖 5.11 利用半橋式轉換器實現風力及太陽能模擬電路……… 98

圖 5.12 混合型系統控制電路……… 99

圖 5.13 WTG 充電系統驅動電路………... 100

圖 5.14 PV 充電系統驅動電路………... 101 圖 5.15 兩組子系統均操作於 MPPT 且蓄電池放電之實測波形. 102 圖 5.16 兩組子系統均操作於 MPPT 且蓄電池充電之實測波形. 102

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..……….. 103 圖 5.18 風力充電系統於 8m/s 風速下：(a)功率(b)電壓(c)電流… 104 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……… 105 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……… 106

表目錄

表 2.1 Siemens SP75 太陽能電池規格表……… 15 表 2.2 功率曲線所對應之電阻值………. 39

第一章 緒論

1.1 研究背景

人類自從工業革命以來大量生產使用石化燃料，已造成大氣中二 氧化碳等溫室氣體的濃度急速增加，產生愈來愈明顯的全球增溫、海 平面上升及全球氣候變遷加劇現象，對水資源、農作物、自然生態系 統及人類健康等各層面造成日益明顯的負面衝擊。為落實溫室氣體排 放管制工作，1997 年 12 月聯合國於日本京都舉行氣候變化綱要公約 第三次締約國大會，通過具有約束效力的京都議定書（Kyoto Protocol）

[1]，以規範工業國家未來之溫室氣體減量責任。除了環保的壓力外，

未來原油及其他傳統能源將如圖 1.1 之預測所示逐漸短缺，這些都使 得再生能源之發展益發顯現其重要性與迫切性[2]。風力及太陽能由 於取之不絕且零污染，是 21 世紀最被看好之再生能源[3,4]，圖 1.1 之預測甚至指出其 30 年後之比重將超越石油與燃煤，成為全球主要 之能源來源[5]。

Gas+coal+oil PV+WTG Gas+coal+oil

PV+WTG

圖 1.1 未來能源使用分佈圖[5]

有鑑於再生能源之前景，先進國家如德、日、美歐等國近年來已 將之列為國家之重要政策而積極發展。以太陽能而言，自 1994-1999 年間，歐洲太陽能市場平均以每年 18%的速度成長，其中將近一半的 收集器集中於德國，到 2000 年已經累積了 300 萬平方公尺，其次為 奧地利及西臘。在日本方面，自 1994 年實施補助獎勵辦法推廣太陽 能發電，政府投入了 264 百萬美元鼓勵太陽能的發展和使用，在 2003 年太陽能發電容量已達 250MW，從 1992 年至 2003 年總發電量增加 了 10 倍，穩居全球第一的寶座。在國內政府亦相當重視，經濟部已 於八十九年五月訂定「太陽光電發電示範系統設置補助辦法」，補助 民眾或法人在國內設罝太陽能發電示範系統，截至目前為止之總裝置 量已達 10MW[6,7]。

在風力發電部分，至 2004 年底為止全球風力發電機裝機容量已 經達到 47912MW(相當於 20 個核能電廠發電量)，商業運轉技術已相 當成熟。以目前全世界風力發電發展最先進的丹麥、德國、荷蘭為例，

丹麥風力發電佔全國用電量 21%，而德國更是在 2002 到 2003 年之間 就增加了 5800MW(相當於 2 座核四廠)。在國內，台電於民國七十九 年底在澎湖七美完成 200kW 風力電廠，並且在民國九十年底於澎湖 中屯興建完工四座 600kW 風力發電機組[8]，預定 2010 年累計全國裝 置容量達到 2159MW。由於風力發電機組的設置需要廣大的土地，所

以目前世界各國發展皆朝向離岸型來發展，以荷蘭為例 2006 年已經 在荷蘭北海的海上風場上設置了 36 組 3MW 的風力發電機，德國預 計在 2010 年前投資 1 億 5000 萬歐元在北海架設容量 2000 到 3000MW 的風力發電機，長期目標是希望離岸型風力發電容量達到 25000MW。

1.2 研究動機

台灣地區地狹人稠，大型再生能源發電系統之裝置受到空間限 制，小型分散式發電系統益發顯現其必須性。小型分散式發電系統通 常可分為如圖1-2所示之三類，第一類為市電併聯型系統[9]，其所發 出之電力可提供負載使用，多餘電力並可饋入市電，不足時則由市電 補償不足的電力。第二類為獨立型系統[10]，負載所有電力來源均為 風力或太陽能，太陽能提供負載用電之多餘能量乃對蓄電池充電，當 太陽能電力瞬間不足以提供負載所需電力時則由蓄電池提供。其他尚 有結合上述二類型之混合型系統[11]，在市電正常時具備市電並聯型 功能，在市電中斷下則轉成為一獨立型系統。

(a) Converter

System Load

Battery PV

Modules PV Modules

PV Modules

PV Modules

(b)

Converter System WTG 、 DG

WTG 、 DG

Battery PV

Modules PV Modules

PV Modules

PV Modules

Inverter System

Load

~

SW Grid

(c)

圖1-2 再生能源發電系統分類：(a)市電併聯型(b)獨立型(c)混合型

獨立型系統一般使用在高山、離島、較未開發地區等人煙較稀少 的位置，或市電網路無法到達之處，甚至用於軍事、環保、氣象、通 訊與交通等特殊用途，亦為未來人類用電可能的一種趨勢，其電力來 源全仰賴風力、太陽能或其他再生能源，這些能源來源隨日夜、季節

及天候等狀況並非持續穩定，故該系統需設置容量較大的蓄電池組以 儲存能量，供給負載當再生能源來源瞬間不足時之電力，因此同時考 慮再生能源之供應狀況、負載與充電需求等多重因素使系統可以獨立 的工作而不致使供電中斷，對於獨立型系統是相當重要的一項挑戰，

亦是從技術上而言獨立型系統遠較市電並聯型系統為複雜之處。

另一方面以再生能源之利用效率而言，結合太陽能與風力發電之 混合式系統[10,12]為較具發展潛力的能源利用方式，原因如下：(1) 單一再生能源往往易受季節、氣候等因素影響，使得系統之供電連續 性不佳，缺乏實用性，太陽能及風力發電之混合性系統可彌補上述缺 點，以達供電之連續性及穩定性。(2)若考量能源管理策略，混合性 系統因調度之便利性，易於使用能源管理控制，可提高其供電效率。

(3)太陽能與風力常具互補性，晝間提供太陽能，而夜間則風力較強，

實用上易於達成。

基於上述之各種因素，本文將從事小型結合太陽能與風力發電之 獨立型混合式充電系統之研製，以契合台灣地區之使用特性，提高系 統的效率及可行性。

1.3 過去之研究探討

獨 立 型 系 統 需 要 蓄 電 池 來 儲 存 能 量 ， 但 由 於 太 陽 能 光 伏 (photovoltaic，PV)電池模組的 P-V 特性曲線受到日照度及溫度的影響 而改變[13]，很難使得 PV 模組的最大功率點電壓與蓄電池電壓一直 保持匹配，因此以 PV 模組直接並接蓄電池之方式，將使 PV 模組之 轉換效率無法發揮，間接增加系統所需 PV 模組之容量。PV 模組必 須隨日照度改變其工作電壓以持續操作在最大功率點，才能發揮其最 大 效 益 ， 此 稱 為 最 大 功 率 點 追 蹤 (maximum power point tracking, MPPT)[14,15]。MPPT 必須借助轉換器來達成，另一方面電池充電亦 必需控制以增長電池壽命，因此 PV 充電之轉換器設計必須兼顧此二 功能。此外，由於白天太陽的照度及天氣的變化是難以掌控的，在進 行太陽能相關的實驗時相當不方便，因此發展一套 PV 電池之模擬系 統(emulator) [16]對於研究人員來說是有其必要性的。

風力發電機(Wind Turbine Generator, WTG)系統的功率-轉速 P-ω

特性曲線受到風速大小的影響，對小型 WTG 而言，風速變化較 PV 電池照度變化更為加快速且頻繁，另外尚需考慮風車之機械特性，因 此 WTG 的最大功率點追蹤較為複雜。過去所提出之 MPPT 方法包 括：(1)量測或估測風速[17]，再利用風速資料控制發電機轉速以使得 風車翼端速度與風速之比值(tip speed ratio, λ)為最佳值(λ=λ_opt)，達到

最大功率輸出。(2)感測(或估測)發電機轉速及估測輸出功率，利用智 慧型控制方法調整轉速以達到最大功率輸出[18,19]。(3)感測直流側電 壓及電流計算輸出功率，並以改變直流電壓方式間接調整轉速達到最 大功率點追蹤[20]。對於小功率系統，為降低成本一般採用第(3)種方 法，然而要達到高準確性尚需考慮風車機械輸出與轉換器輸入中間損 失的非線性，才能使二者之最大功率產生點之轉速能一致。與前述 PV 模組實驗之考慮相同，由於風力並非固定且非隨時存在，很難以 一實際之 WTG 供實驗室作實驗，因此同樣有必要在實驗室設置得以 模擬 WTG 之模擬系統(emulator)。

考慮 PV 模組與 WTG 電壓可能之大範圍變化，電力轉換器必須 具備昇降壓功能才能適應各式用途之環境。昇降壓轉換器有許多類 型，本論文將採用 SEPIC 轉換器[21,22]，其應用於 PV 與 WTG 系統 上具有以下優點：(i)轉換器電壓可昇降壓操作，增加所能採用 PV 電 池種類與 WTG 電壓範圍的彈性；(ii)SEPIC 轉換器與其他常見的昇降 壓轉換器相較，輸出電壓沒有極性反相的問題[23]；(iii)SEPIC 轉換器 二電感器可使用電感耦合技術一來減少體積，二來可降低電流之漣波 值[24]；(iv)電路輸入端具有電感器能使輸入電流脈動降低進而增加最 大功率點追蹤之精密度。本論文將詳細探討輸入為 PV 電池及風力發 電系統且採用峰值電流控制[25,26]之 SEPIC 轉換器之特性，包括採用

開關電流與電感二次側電流作峰值電流控制等二方式，推導其小信號 模型並進而設計其相關之控制器。太陽能及風力充電系統[27-29]在過 去很少被討論到電力平衡[30]的議題，本論文將提出一兼顧最大功率 點追蹤、充電控制及負載需求之電力平衡控制技術，除善用 PV 電池 及風力的發電能力外亦同時考慮充電技巧以延長蓄電池壽命。

最後，為發展此混合型之充電系統，免除因日夜、季節及天候等 所帶來實地測試(field test)之限制，本論文將以一採用電流控制之半橋 式轉換器發展一 PV 與 WTG 之模擬系統，使所提之系統單獨亦或整 合測試可以隨時進行。針對 PV 模組之模擬，本論文將 PV 模組之 I-V 曲線建於 SIMULINK 環境下，利用 MATLAB 的 Real-time control 的 方式控制半橋式轉換器，使其輸出之 I-V 以致於 P-V 特性與 PV 模組 相同。針對 WTG 模擬器，過去實驗室都以馬達帶動發電機來實現 [31]，然此方式之成本高昂、吵雜、需要大空間而且缺乏彈性，容量 改變就必須更換新的馬達及發電機，同樣的本論文將風車及永磁同步 發電機的等效模型建構於 SIMULINK 環境下，再利用 MATLAB 的 Real-time control 的方式控制半橋式轉換器，使其輸出之 P-ω特性與 實際之 WTG 相同，以電路模擬方式取代機械模擬方式，提高在實驗 室進行實驗之便利性。

1.4 論文架構

本論文將先從事太陽能發電、繼而風力發電，最後結合二者之方 式完成一結合太陽能及風力發電之獨立型混合式充電系統。論文共包 含六章：

第一章中將探討再生能源發電及所需技術，分析過去此方面之研 究，據以提出本論文之動機目的及研究方向。

第二章則首先探討 PV 模組之特性，據以提出其 MPPT 之控制方 法，同時提出採用開關峰值電流控制之 SEPIC 轉換器的模式化與輸 入電壓控制方法，用以控制 PV 模組電力之轉換並對蓄電池充電，本 論文將詳細設計其充電控制器、功率平衡電路等，同時以半橋式轉換 器研製一 PV 模組之模擬系統並與所提之 SEPIC 轉換器結合實驗，最 後透過 PSIM 軟體模擬及一些實驗結果來驗證所提方法之可行性。

第三章則研製一採用小型風力發電機之充電系統，本章中將探討 採用永磁同步機之 WTG 之特性、WTG 之 MPPT 控制技術等，據以 設計所需之 SEPIC 轉換器以及相關之充電控制器與功率平衡電路 等，同時亦以半橋式轉換器研製一 WTG 模擬系統以取代實際之風車 及發電機以提供實驗室方便測試之環境，最後亦透過 PSIM 模擬及實 驗結果來驗證所提架構之可行性。

為結合第二章與第三章之系統，第四章提出一以 SEPIC 轉換器

耦合電感二次側電流峰值控制之技術，使混合系統之功率平衡控制得 以實現。本章中將詳細推導此控制方式 SEPIC 之小信號模型，用以 提供電壓控制器設計之基礎。

第五章為混合型充電系統之研製，本章結合第二、第三及第四章 之內容將太陽能及風能之發電控制整合成單一系統，利用第四章之 SEPIC 電流控制技術之基礎進一步重新設計 PV 模組與 WTG 之輸入 電壓控制器、MPPT 控制器、充電控制器及功率平衡電路等。最後並 由一些模擬與實驗結果來驗證所提方法之有效性。

最後在第六章提出一些結論及未來之研究方向。

第二章 太陽能充電系統之研製

2.1 簡介

本章旨在研製一如圖 2.1 所示小型獨立式 PV 模組之充電系統，

所使用之直流至直流轉換器為 SEPIC(single-ended primary inductance converter)，其具備昇降壓、正向輸出極性、低脈動輸入電流等優點，

非常適用於電壓變化範圍大之 PV 電池系統。在控制上採用雙迴路控 制，內迴路為電流模式控制，外迴路包含二個控制迴路，一為 PV 電 壓控制迴路，其電壓命令由最大功率點追蹤(maximum power point tracking, MPPT)控制器所產生；另一為電池充電控制迴路。SEPIC 經 由一加法器及限流電路來決定最終之電流命令。當太陽能所發之電力 不足以提供負載電力時，電流命令由 PV 電壓控制迴路產生，PV 模 組所產生電力由 MPPT 控制器決定，在此情況下系統將減低充電速度 或是將電池電力釋出給負載使用。

反之 PV 電力足夠提供負載時，電流命令則由充電迴路決定，在 此情況下 PV 模組將被迫放棄 MPPT 以使其發電與負載及充電電力需 求平衡。為方便實驗之進行，本論文利用半橋式轉換器方式研製一 PV 電池模組的模擬系統(emulator)，其輸出被規劃為具 PV 模組特性 的電流源。

本章中 SEPIC 之 MPPT 控制器及模擬器之 PV 特性計算為利用

MATLAB 的 Real-time control 來實現，其餘控制器乃以類比電路製 作。本章將實際製作一 80W PV 充電系統，最後透過模擬及實驗結果 來驗證所提方法之可行性。

圖 2.1 PV 充電器示意圖 2.2 PV 電池特性介紹

PV 模組乃由許多太陽能電池(cell)串並聯所組成，每一太陽能電 池為由 P-N 接面的半導體所組成，經由光照射後會形成一電流源提供 給負載作功。太陽能電池模組之等效電路如圖 2.2 所示，其中電流源

I

PV Module DC/DC

Converter

Battery

Load

Drive

PWM

MPPT Controller

Charging Controller Current-Mode

Control Switch

Current

PV voltage current

Battery Voltage,current

組之輸出電流及電壓。

由圖 2.2 之等效電路，結合半導體 P-N 接面特性可得太陽能電池 模組之輸出電壓與電流方程式[32]：

Isc

Ipvo

Rs

Rsh

Ipv

+

-

Vpv

圖 2.2 太陽能電池模組等效電路

] 1 ) [exp( 





s p sat

p ph p

p

n

V kAT I q

n I

n

I

其中

I

V

N

N

q：一個電子之電荷量(1.6×10

K：波茲曼常數(1.38×10

T：太陽能電池模組之表面溫度(

A：太陽能電池模組之理想因數(A=1~5) I

I

1)]

( 1 exp[

) ( ³

T T kA qE T

I T I

r gap r

rr

sat   (2.2)

其中

T

I

E

另外，太陽能電池模組所產生之電流 Iph將隨日照強度與大氣溫度改 變，可用以下方程式近似：

i r i

scr

ph K T T S

I

I   (  )]

[ 1000 (2.3)

其中

I

K

S

太陽能電池模組之輸出功率可利用(2.1)-(2.3)求得：

] 1 [exp( 







s p p

sat p p ph p p

p

n

V KAT V q

I n V I n I V

P

藉由改變日照強度和大氣溫度等條件，由(2.1)、(2.2)及(2.3)以模 擬方式繪出太陽能電池模組之電氣特性圖，包括 Ip-Vp以及 P-Vp等分 別如圖 2.3(a)及圖 2.3(b)所示。一 Siemens 製造之 75W 太陽能電池模 組如表 2.1 所示[33]，圖 2.3 是模擬此太陽能電池模組在固定環境溫度 25^oC 下當日照度改變時其輸出電流、輸出電壓與輸出功率之關係。

可以看出當日照度改變時對太陽能電池之電壓並不會有太大之影 響，但對其所能提供的最大電流值有非常顯著之變化，因此日照度強 弱乃影響太陽能電池模組輸出功率之重要因素。

圖 2.4 模擬此太陽能電池模組在固定日照強度下，當溫度變化時 模組輸出電流、輸出電壓及輸出功率之關係圖。由圖 2.4 可以明顯看 出當溫度升高時模組之開路電壓會降低，但其短路電流卻增加，整體 而言輸出功率會略為下降，由此可見環境溫度之高低亦會直接影響太 陽能電池模組之最大輸出功率。

表 2.1 Siemens SP75 太陽能電池規格表[33]

電氣特性 規 格

額定最大輸出功率(W) 75

額定電流(A) 4.4

額定電壓(V) 17.0

短路電流 Isc(A) 4.8

開路電壓 Voc(V) 21.7

正常工作電壓 NOTC (^oC) 45.2

短路電流溫度係數 Ki(mA/^oC) 2.06

開路電壓溫度係數(V/^oC) -0.77

(a)

(b)

圖 2.3 不同照度、固定環境溫度(25℃)下之(a)I-V 及(b)P-V 特性曲線 1.0KW/m²

0.8KW/m² 0.6KW/m² 0.4KW/m²

0.2KW/m²

0 5 10 15 20 25

0 1 2 3 4 5 5

0 I_{i 1} I_{i 2} I_{i 3} I_{i 4} I_{i 5}

25

0 V_i

1.0KW/m² 0.8KW/m² 0.6KW/m² 0.4KW/m²

0.2KW/m²

0 5 10 15 20 25

0 1 2 3 4 5 5

0 I_{i 1} I_{i 2} I_{i 3} I_{i 4} I_{i 5}

25

0 V_i

0 5 10 15 20 25

0 20 40 60 80 100100

0 P_{i 1} P_{i 2} P_{i 3} P_{i 4} P_{i 5}

25

0 V_i

1.0KW/m²

0.8KW/m²

0.6KW/m²

0.4KW/m² 0.2KW/m²

0 5 10 15 20 25

0 20 40 60 80 100100

0 P_{i 1} P_{i 2} P_{i 3} P_{i 4} P_{i 5}

25

0 V_i

1.0KW/m²

0.8KW/m²

0.6KW/m²

0.4KW/m² 0.2KW/m²

(a)

(b)

圖 2.4 不同環境溫度、固定照度(1kW/m²)下之 (a)I-V 及(b)P-V 特性曲線

0 1 2 3 4 5 5

0 I_{i 1}

Ii 2

I_{i 3}

Ii 4

Ii 5

25

0 Vi

0^oC 25^oC

50^oC 75^oC

100^oC

0 1 2 3 4 5 5

0 I_{i 1}

Ii 2

I_{i 3}

Ii 4

Ii 5

25

0 Vi

0^oC 25^oC

50^oC 75^oC

100^oC 0^oC

25^oC 50^oC

75^oC 100^oC

0 5 10 15 20 25

0 20 40 60 80 100100

0 Pi 1

Pi 2

P_{i 3} Pi 4

Pi 5

25

0 V_i

0^oC 25^oC

50^oC 75^oC

100^oC

0 5 10 15 20 25

0 20 40 60 80 100100

0 Pi 1

Pi 2

P_{i 3} Pi 4

Pi 5

25

0 V_i

0^oC 25^oC

50^oC 75^oC

100^oC 0^oC

25^oC 50^oC

75^oC 100^oC

2.3 最大功率點追蹤技術

經由以上之 PV 模組特性模擬曲線可知，日照強度及環境溫度為 影響 PV 模組輸出功率之兩個重要因素，當 PV 模組在瞬息萬變之環 境下工作時，溫度與日照強度隨時都可能改變，因此欲使 PV 模組能 輸出其最大功率，必須隨工作環境改變其工作點，亦即改變太陽能電 池模組之電壓及電流 ，此種控制稱為最大功率點追蹤 (Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制。最大功率點追蹤之方法文獻上雖 宣稱有許多種，包括電壓回授法[34]、功率回授法[35]、擾動與觀察 法 [36]、增量電導法 [37]、直線近似法[38]等，但歸納起來，這些追 蹤方法主要還是源自於擾動與觀察法和增量電導法。

擾動與觀察法的基本原理，為在固定的週期內，逐步的增加或減 少負載，並觀察、比較負載變動前後的輸出電壓及輸出功率的大小。

如果此次擾動造成 PV 模組輸出功率的增加，則在下一週期再適度的 同方向增加或減少負載，使輸出功率再次增加；反之，如輸出功率較 前次減少時，則反方向增加或減少負載，如此反覆擾動、觀察及比較，

最終便能使 PV 模組達到最大功率點。此方法最為簡單，但若欲響應 速度快，電壓之晃動越大，因此其準確性與響應速度需作一折衝。

增量電導法則以 P-V 曲線為依歸，以 dP/dV 斜率來決定電壓調整 之方向，即增加了輸出功率對電壓變化率的邏輯判斷，以使其能因應

大氣條件的變化，而維持在最大功率點。由 PV 模組之 P-V 特性曲線 可以看到當 dP/dV=0 時，即是最大功率點。此法相較於擾動與觀察 法而言，有較為複雜的運算過程，但在降低能量損失及提升效率上有 顯著的效果。

小功率獨立式系統 MPPT 之性能益發顯得其重要性，因為 MPPT 之效率越高，所需 PV 模組之容量可減少，系統之成本可降低。MPPT 之性能除準確度之外，MPPT 之追蹤速度亦相當重要，尤其在日照度 變化相當迅速之場合。本論文所提之 MPPT 方法屬於增量電導法，其 具備適應性控制特性可以進一步增進 MPPT 之調整速度與精確度。

2.4 DC/DC 昇降壓轉換器分類

DC/DC 轉換器一般可分成隔離型及非隔離型兩種形式，又因為 電路拓樸的不同可分為昇壓型、降壓型及昇降壓型三種形式[39]，再 生能源系統受到所在環境因素影響相對電壓變化範圍較大，為了使系 統能應用於各式用途，採用昇降壓轉換器類型是最為彈性之安排。圖 2.5 至圖 2.11 所示為一般常見的昇降壓式轉換器，分別為傳統昇降壓 轉換器、邱克轉換器、ZETA 轉換器[40]、SEPIC 轉換器、全橋式轉 換器、H-橋轉換器、返馳式轉換器等。

圖 2.5 傳統昇降壓轉換器

圖 2.6 邱克轉換器

圖 2.7 ZETA 轉換器

圖 2.8 SEPIC 轉換器

圖 2.9 全橋式轉換器

圖 2.10 H-橋轉換器

圖 2.11 返馳式轉換器

2.5 系統工作原理

本論文採用圖 2.12 所示之 SEPIC 轉換器，其應用於 PV 模組充 電系統上具有以下優點：(i)轉換器電壓可升降壓操作，增加所能採用 PV 電池種類與電壓範圍的彈性；(ii)SEPIC 轉換器與其他常見的升降 壓轉換器相較，輸出電壓沒有極性反相的問題[23]；(iii)SEPIC 轉換器 二電感器可使用電感耦合技術一來減少體積，二來可降低電流之漣波 值[24]；(iv)電路輸入端具有電感器能使輸入電流脈動降低進而增加最 大功率點追蹤之精密度。

本章中將詳細探討輸入為 PV 模組且採用開關峰值電流控制 [25,26]之 SEPIC 轉換器之特性，推導其小信號模型並進而設計其輸入 電壓控制器。太陽能充電系統[27,28,29]在過去很少被討論到電力平衡 [30]的議題，本章將提出一兼顧最大功率點追蹤、充電控制及負載需 求之電力平衡控制技術，除善用 PV 電池的發電能力外亦同時考慮充 電技巧以延長蓄電池壽命。此外為方便所提系統之研發，本章亦以轉

換器方式研製一 PV 模組之模擬系統以取代實際之 PV 模組，並與所 研製之 SEPIC 充電器共同實驗，最後並由一些模擬與實驗結果來驗 證所提方法之有效性。

圖 2.12 採用 SEPIC 轉換器之 PV 充電器

圖 2.13 為使用 SEPIC 轉換器之 PV 充電系統的控制方塊圖，其 採用雙迴路控制，內迴路為電流模式控制，外迴路包含二個控制迴 路，一為 PV 電壓控制迴路，其電壓命令由 MPPT 控制器所產生；另 一為電池充電控制迴路。二外迴路產生二電流命令，SEPIC 經由一加 法器及限制電路來決定最終之電流命令。

圖 2.14 顯示系統三種可能的電力流通情形，圖 2.14(a)為 PV 所 發電力較負載所需電力為小時不足之電力由蓄電池提供之情況；圖 2.14(b)為 PV 所發出的電力雖較負載電力為大，但所多出之電力仍不

PV Module

Ip_p

I CCp_p

Vp_p

V L1₁

L i1₁

i

i2₂

i iD_D

i VS_S

V

CS_S

C

L22

L

RS_S

R

Cp_p

C VVB_B VV_oo

is_s

i

足以最大充電電流對蓄電池充電之情況；以上二情況 PV 均操作在最 大功率點，因此 SEPIC 之電流命令由 PV 電壓控制迴路所產生，為達 此控制目的，圖 2.13 中電池充電迴路電流命令乃經由一正向限制為 零之限制器再與 PV 電壓控制迴路之電流命令相加，如此在圖 2.14(a) 及圖 2.14(b)情況下由於充電控制器正向飽和，經限制器後之輸出為 零，電池充電迴路便無法影響 PV 電壓控制迴路產生之電流命令，亦 即最終之電流命令由 MPPT 決定。

圖 2.14(c)所示之情況為 PV 模組之最大功率點較負載及電池充電 需求電力總合為大時，在此情況下為達 PV 模組所發電力與負載及充 電需求電力平衡，PV 模組需偏離其最大功率點以降低所產生之電 力。蓄電池之充電控制器經由一限制器後得到充電電流命令，當電池 電壓未達設定電壓時，此限制器用以設定最大之充電電流；當電池電 壓接近設定電壓時控制器開始進入線性區使充電電流命令減少，最終 將達到電池維持在所設定之電壓且使充電電流僅提供電池本身之損 耗。此充電方式可以達到定電流充電、定電壓充電及浮充等三階段充 電的目的來增長電池的壽命。不論在何種充電狀態下，圖 2.14(c)情況 下充電電流(Ib)藉由 PI 控制器將可達到充電電流命令(Ib*

)，且 PI 控制 器之輸出為負，此輸出再經由加法器用以減少由 PV 電壓控制迴路產 生之電流命令，使最終由 PV 模組產生之電力與充電及負載所需之電

力平衡。由於 SEPIC 輸入電流減少，因此 PV 模組之電流亦將低於其 MPPT 點之電流，使得 PV 模組之工作電壓較 MPPT 點為高，工作點 將偏移至 P-V 曲線之右半側如圖 2.14(c)所示。

圖 2.13 充電系統的控制方塊圖

drive

current control SEPIC

converter

MPPT controller

Vp

Ip

Vp

*

Vp voltage controller





*

Ib

Is

*

Is

Ib

IL

RL

Vb

Vb

*

Vb charging

controller Limiter

Ib

PI





圖 2.14 系統之電力流通情形：(a) PV 模組所發電力較負載所需電力 為小時；(b) PV 模組所發出的電力雖較負載電力為大，但所 多出之電力仍不足以最大充電電流對蓄電池充電；(c) PV 模 組之最大功率點較負載及電池充電需求電力總合為大。

V

Load power

PV power

Battery charging power

(Less than the max. charge power)

V

Load power

PV power

Battery discharging power

V

Load power PV power

Battery charging power

(equal to the max. charge power) (a)

(b)

(c)

V

Load power

PV power

Battery charging power

(Less than the max. charge power)

V

Load power

PV power

Battery charging power

(Less than the max. charge power)

V

Load power

PV power

Battery charging power

(Less than the max. charge power)

V

Load power

PV power

Battery discharging power

V

Load power

PV power

Battery discharging power

V

Load power PV power

Battery charging power

(equal to the max. charge power)

V

Load power PV power

Battery charging power

(equal to the max. charge power) (a)

(b)

(c)

2.6 電流模式控制之 SEPIC 轉換器設計 2.6.1 電力電路設計

SEPIC 轉換器屬於昇降壓式轉換器，過去研究指出在連續導通模 式(CCM)下此類型轉換器其控制到輸出模型呈現右半平面零點[41]，

不會因為採用電流模式控制而改變。然而與過去研究均為調節輸出電 壓之情況不同的是，在 PV 模組 MPPT 控制需求下本論文所調節的是 輸入電壓，SEPIC 之輸入端為電感，因此在 CCM 下其模型不含右半 平面之零點。

在 CCM 下，SEPIC 之輸出與輸入電壓轉換之關係為：

D D V

M V

p B

 

 1 (2.5)

若電感之設計為使在最小電流下亦能操作在 CCM 之邊界，則輸入電 感 L1之電流滿足：

s p

p pv p

peak

L

D T

L V V

I P

i

1 min , min

, ,

1

2 2 

 (2.6)

選擇 L1= L2使二耦合電感之電流均能同時為連續，將(1)代入(2)可得

s pv B

f P

M M L V

L

min , 2 2

1  2 ( 1) (2.7) 考慮電解質電容之 ESR 而且電壓之漣波最主要由其產生，則電容之 ESR 值 Re之選擇條件為電壓之漣波規格Vp：

min , ,

1 2 _p

p peak

L p

e

I

V i

R V

 

 (2.8)

一旦 ESR 決定，電容 Cp值便可由電容資料決定。電壓之漣波規格由 最大功率點之精確度決定，因電壓之漣波值愈大在最大功率附近功率 之晃動愈大。此外，本論文亦選擇 Cs= Cp，因二者所需承受之電流漣 波值相同，Vs之漣波亦會造成 PV 電壓之漣波，故考慮條件與 Cp相 同。

2.6.2 控制器設計

SEPIC 之迴授控制方式[42,43,44]如圖 2.15(a)所示，其中 PV 模組 以一電流源來代表。PV 模組之輸入功率為：

p

pv

VI

P

在日照度固定下，由(2.9)功率之擾動表示

V

I I V

P

V V P V

I

I

~ ~

~  

 (2.11)

又由圖 2.15(a)電路可得

1 L p

p

I I

dt

C dV

其小信號方程式為

1

~

~ ~

L p

p

I I

dt V

C d

將(2.11)代入(2.13)可得：

1

~ ~

~ ~

L pv p

p

I

V V P V

I dt

V

C d

 (2.14)

由(2.14)可得電感電流 IL1對電壓 V 之轉移函數為：

p p p P

L

sC R

R s

I s V

pv_   1 )

( ) (

~ 0 1

,

p p p

p I

V I

R V  (2.15)

其中 Rp為 PV 模組所視之等效負載阻抗。考慮電容之 ESR，則 V 與

V

p p

e

V

dt C dV R

V

其小信號轉移函數之表示為

e p

p

sC R

s V

s

V

( )

( (2.17)

結合(2.15)及(2.17)可得電感電流 IL1對 PV 電壓 Vp之轉移函數：

p p

e p p

P L

p

R sC

R sC R

s I

s s V

H

 



 _

1

) 1

( )

( ) ) (

( ^~ ₀

1

(2.18)

其為一階方程式，包含一極點與一零點，極點由電容 Cp與 Rp決定，

零點則由電容 Cp與 ESR 值 Re決定。本論文以 UC3846 IC(附錄一)來 實現峰值電流控制，如圖 2.15(b)所示開關電流乃藉由 Rs感測，考慮 開關導通瞬間由開關內部電容放電與二極體反向回復電流所造成之 突波，感測電路需加入一 Rf-Cf之低通濾波器。同時考慮責任週期大 於 0.5 操 作 下 可 能 引 起 之 電 流 迴 路 次 諧 波 震 盪 (sub-harmonic

oscillation)，感測之電流信號需加入一斜率補償信號，斜率補償信號 乃由 IC 震盪之斜波信號經由一隔絕直流之電容 Cd獲得，斜率補償之 程度可以 Rc1與 Rc2之比值來決定。經斜率補償之信號最後經放大 3 倍再與電壓誤差放大器產生之信號 Vea比較，以重置(Reset)週期一開 始時由震盪之 vCLK信號所設定(Set)之正反器，得到開關之責任週期。

由於開關電流峰值與電感電流 IL1之峰值相同，因此在斜率補償下，

誤差信號 Vea與電感電流 IL1之轉移函數滿足：

) 1

( 3

1 )

( ) (

1 1

m R m

s V

s K I

a ea s

L





 (2.19)

其中 m1與 ma分別為感測之開關電流斜率與斜率補償信號之斜率，為 考慮在所有 PV 電壓下電流迴路均能穩定，本文採用在任何條件下均 使 m_a/m10.5 之設定。結合(2.18)與(2.19)可得電壓控制迴路之轉移函 數為：

p p

e a p

s e

ea p

R s C

R s C

m R m

R

s s kH

V s V

1

1 ) (

) 1

( 3 ) ) (

( )

( ₁











 (2.20)

由於(2.20)包含一負號，因此電壓控制之誤差放大器之迴授方式為正 迴授。由於(2.20)為一階低通濾波架構，本文採用一低通濾波之補償 電路，其極點設定與(2.20)之零點相消，亦即 R2

C

R

極點 Rp會隨 PV 之工作點變化，誤差放大器之增益 R2/R1之設定需考 慮各式工作條件下均能維持穩定及足夠之頻寬。

(a)

(b)

圖 2.15 峰值電流控制之 SEPIC 轉換器：(a)控制方塊圖；(b)工作波形

3

*

Vp

Vp

vea

Cv

R2

L1 C_s

RS



 Vp

 V Re

2

RC 1

RC C_d

R1

From MPPT controller

Trigger of switch

Ip

Vramp

Cf

Rf

VCLK

S R

Q

3

*

Vp

Vp

vea

Cv

R2

L1 C_s

RS



 Vp

 V Re

2

RC 1

RC C_d

R1

From MPPT controller

Trigger of switch

Ip

Vramp

Cf

Rf

VCLK

S R S Q R

Q