TWI410641B - Solar power supply system maximum power tracker verification platform - Google Patents
Solar power supply system maximum power tracker verification platform Download PDFInfo
- Publication number
- TWI410641B TWI410641B TW100105372A TW100105372A TWI410641B TW I410641 B TWI410641 B TW I410641B TW 100105372 A TW100105372 A TW 100105372A TW 100105372 A TW100105372 A TW 100105372A TW I410641 B TWI410641 B TW I410641B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- maximum power
- load
- solar
- computer
- verification platform
- Prior art date
Links
- 238000012795 verification Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 238000013481 data capture Methods 0.000 claims description 5
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
本發明係有關於太陽能供電系統，特別是關於一種太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其可驗證一最大功率追蹤器─用以使一太陽能模組之輸出功率極大化─之工作效能。
為了地球的永續經營，如何找到具環保、經濟特性的替代能源已成為本世紀人類非常重要的議題。替代能源基本上是指煤、石油、天然氣、核能以外的能源，其包括風、太陽、地熱、水力、潮汐、生質能、及燃料電池。
在所述替代能源中，太陽能比較不會受到地形環境的限制，也不像燃料電池與生質能，需要特定的方式生產或是到定點補充燃料。太陽能發電系統主要的電力來源為太陽能電池，而單一的太陽能電池並不能直接拿來使用，必須由許多太陽能電池串、並聯以構成一太陽能模組，再依照所需系統規格來設計、排列複數個太陽能模組以構成一太陽能陣列，方能提供足夠的電壓與電流。
對太陽能系統而言，其發電效率是非常重要的，目前除了積極開發光電轉換效率更高的太陽能電池之外，提升太陽能電池的工作效率也是重點之一。太陽能電池的輸出功率取決於由太陽光照度及太陽能電池本身溫度等構成之環境狀態。在一特定環境狀態下，太陽能電池會有一對應的最佳工作點(I,V)OPTIMAL
─其可提供一對應的最大輸出功率，且不同的環境狀態往往會對應到不同的最佳工作點。為了提升太陽能電池的工作效率，必須使用最大功率追蹤器依據外在環境變化來調整太陽能電池的工作點。而關於太陽能電池的最大功率工作點追蹤，有許多文獻提出各種不同的方法，不過目前較常見的是擾動觀察法(perturbation and observation algorithm)跟增量電導法(incremental conductance algorithm)。
為驗證最大功率追蹤器之效能，一般乃將所實現的最大功率追蹤器置於一太陽能發電系統內，再以各種不同的日照條件測試該太陽能發電系統是否可輸出各對應的最大功率。然而，在實際測試時吾人並無法控制太陽光照度、傾斜角度、與太陽能模組溫度等環境參數，以致於測試條件不明確，且最大功率追蹤器是否有真正追蹤到最大功率點也令人存疑。在此情況下，便無法對所使用的最大功率點追蹤演算法作不同環境參數條件下的性能評估，也無法比較各種最大功率追蹤演算法之優劣，以研發或找出最適用於一太陽能發電系統之最大功率追蹤演算法。
本發明之主要目的在於提供一最大功率追蹤器驗證平台，其可：提供複數個環境狀態(各所述的環境狀態包含照度、傾斜角度、及太陽能模組溫度)；直接量測一太陽能模組在各所述環境狀態下的電流-電壓特性曲線以分別產生各對應的最大功率工作點；以及量測該太陽能模組在一最大功率追蹤器的控制下，在各所述環境狀態下的功率輸出，並將所述的功率輸出與所述的最大功率工作點作比較，以驗證該最大功率追蹤器之工作效能。
為達成前述之目的，本發明乃提出一太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其包括一測試平台、一電腦、一可程式環境狀態產生源、一可變負載單元、一多功能數位電表、以及一攝影機。其中，該測試平台係用以容置一太陽能模組且其係依該可程式環境狀態產生源之命令以設定一照度和一溫度；該電腦具有一圖形化人機界面供使用者操作；該可程式環境狀態產生源可依該電腦之命令驅動該測試平台以產生所述的照度和溫度；該可變負載單元係與該太陽能模組及該電腦耦接且其具有一開關電路、一可程式負載、及一最大功率追蹤器，其中該開關電路係用以使該太陽能模組直接和該可程式負載耦接，或使該太陽能模組和該最大功率追蹤器與該可程式負載的串接組合耦接；該多功能數位電表係用以量測該可程式負載的電流和電壓，及將該電流和電壓的數值傳至該電腦；以及該攝影機係用以將該驗證平台的畫面傳至該電腦以方便使用者監控整個驗證平台的運作情形。
於運作時，使用者可：藉由該圖形化人機界面設定該太陽能模組所處的環境狀態及該可程式負載的負載值；透過該開關電路切換該太陽能模組的負載─其可為該可程式負載或該最大功率追蹤器與該可程式負載的串接組合；以及利用該多功能數位電表量測該可程式負載的電流和電壓，以分別獲得該太陽能模組在各環境狀態下的最大功率工作點，及該太陽能模組在該最大功率追蹤器的控制下，在各所述環境狀態下的功率輸出，以驗證該最大功率追蹤控制法則的可行性和精確度，並可據以比較不同最大功率追蹤控制法則之性能，以研究出最佳化之最大功率追蹤控制法則。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
請參照圖1，其繪示本發明太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台一較佳實施例之示意圖。如圖1所示，該驗證平台包括：一機架10、一電腦20、一馬達30、一可程式環境狀態產生源40、至少一燈源50、至少一感測裝置60、一可程式負載70、一多功能數位電表(DMM)90、一攝影機100、一資料擷取卡110、一最大功率追蹤器120、以及開關121、122。
其中，該機架10其具有一平台11，例如但不限於為一二軸測試平台，可供放置至少一待測太陽能電池模組80，且該機架10進一步具有若干支架12，且每一支架12下方具有一滑輪13，以方便該機架10之移動。該平台11係可接受該馬達30之控制而成縱向轉動。此外，該機架10為根據該太陽能電池模組80之尺寸特別訂作，可作三軸控制，包含光源高度、太陽能電池模組傾斜角、與方位角等。
該電腦20例如但不限於為一個人電腦(PC)，其上具有一人機界面軟體21，為整個控制系統之大腦，與人機界面軟體21配合以控制整個系統之運作。在軟體規劃下，該電腦20控制資料流程、指揮系統中儀器之操作、接收量測資料、執行計算與分析、驗證量測讀值是否有效、作資料儲存管理、以及將測試結果顯示在螢幕或輸出至其他周邊裝置。此外，該電腦20進一步具有一GPIB介面及RS-232介面(兩者皆未示於圖1中)。
該馬達30例如但不限於為一步進馬達，耦接至該電腦20，以接受該電腦20之驅動而執行該機架10之三軸控制。
該可程式環境狀態產生源40係用以產生所需之人造環境測試源，例如但不限於為照度、溫度、傾斜角與方位角等影響太陽能電池輸出特性之主要環境因素。該可程式環境狀態產生源40包含：一燈源調光電路41；一溫度控制電路42；以及一驅動電路43。
其中，該燈源調光電路41係耦接至該電腦20以接受該電腦20送來之照度命令，並根據照度命令來調整該驅動電路之輸出功率及該燈源50之輸出照度；該溫度控制電路42，耦接至該電腦20，係用以協同該驅動電路43，以調控該燈源50之高度做溫度之增減控制；以及該驅動電路43，耦接至該電腦20，除可執行Z軸方向之控制外，亦接受傾斜角、方位角命令來控制該馬達30，以調整整個測試機架10之傾斜角與方位角。
該燈源50，置於該機架10上，係受該電腦20之控制而輸出不同照度之光源至該待測太陽能電池模組80。
該感測裝置60，置於該機架10上且耦接至該電腦20，係用以感測該燈源50所產生之照度，以及目前測試環境之溫度。該感測裝置60例如但不限於為一照度計或紅外線熱像儀。
該可程式負載70，例如但不限於為一電子負載，具有一GPIB介面(圖未示)，且係透過該GPIB介面與該電腦20連接。利用程式設定方式，可自動化改變該可程式負載70之負荷值，以提供不同
負載給該太陽能電池模組80，如此便可連續測得特性曲線上之不同工作點之電壓與電流。
該多功能數位電表90，經由一GPIB介面(圖未示)耦接至該電腦20，係用以量測該太陽能電池模組80在不同負載下之輸出電壓與電流以及將所量到的輸出電壓與電流值送回該電腦20儲存。在做完所有測試點後，依所儲存之讀值數據，即可畫出該太陽能電池模組80之工作曲線，例如但不限於為一I-V特性曲線、P-V特性曲線、不同角度之特性曲線與部分遮蔭特性曲線，以找出各種工作環境下的最佳工作點。
該攝影機100，經由一網路(圖未示)耦接至該電腦20，係用以監控整個驗證平台之硬體設備是否正常運作。當有突發狀況產生時，使用者從該電腦20之畫面上即可作緊急處理，以免發生災害，另外，該攝影機100亦可檢測出瑕疵產品。
該資料擷取卡110，係該多功能數位電表90及該攝影機100與該電腦20聯繫溝通之橋樑，不同儀器設備雖所附通訊介面不一樣，但只要瞭解其通訊協定，或是儀器所提供之軟體驅動程式，則透過所撰寫之人機界面軟體21，即可操控每台儀器設備。
該最大功率追蹤器120係用以使該太陽能電池模組80在各種工作環境下的輸出功率極大化，而其工作效能可在該驗證平台內獲得評估-其使該太陽能電池模組80在各種工作環境下的輸出功率可與先前所量到的各個最佳工作點做比較以驗證其性能。
開關121、122係用以切換該太陽能電池模組80的負載-其可為該可程式負載70或該最大功率追蹤器120與該可程式負載70的串接組合。
於運作時，先將該太陽能電池模組80置於該平台11上，接著是所要測試之環境條件設定，包含照度、溫度、與角度之設定；測試程序設定好後，可程式環境狀態產生源40就會根據命令產生所要的測試源，若所產生之測試源是不正確的，需重新作校準以修正到測試源準確為止。設定開關121、122使該太陽能電池模組80的負載為該可程式負載70。短暫延遲使太陽能電池模組80輸出響應穩定後，接著就可一點一點的量測輸出電壓與電流，最後就可畫出該設定照度、角度、溫度下之I-V特性曲線、P-V特性曲線、不同角度之特性曲線與部分遮蔭特性曲線，以找出各種工作環境下的最佳工作點並在人機界面軟體21上作顯示或儲存列印。
接著設定開關121、122使該太陽能電池模組80的負載為該最大功率追蹤器120與該可程式負載70的串接組合，並藉由該多功能數位電表90量測該太陽能電池模組80的負載輸出功率。該最大功率追蹤器120在各種工作環境下的輸出功率即可與先前所量到的各個最佳工作點做比較以驗證其性能。
請參照圖2，其繪示圖1驗證平台之操作流程圖。如圖2所示，該操作流程包含：初始化與自我測試(步驟a)；設定測試程序(步驟b)；產生測試環境(步驟c)；量測特性曲線(步驟d)；測試最大功率追蹤器(步驟e)；以及計算最大功率追蹤器準確率(步驟f)。
在步驟a，為確保量測資料的可靠度與準確性，必需等到系統內所有儀器設備檢測完成後，才能進入步驟b。
在步驟b，係藉由在人機界面上設定測試程序，包含測試點數量之設定，不同特性曲線量測設定，主要有兩類：I-V特性曲線與P-V特性曲線，接著是所要求測試之環境條件設定，包含照度、溫度與角度的設定。
在步驟c，可程式環境狀態產生源40就會根據程式設定產生所要的測試環境，若所產生之測試環境是不正確的，需重新作計算再一次作修正到測試環境準確為止。
在步驟d，短暫延遲使太陽能電池模組80輸出響應穩定後，接著就可量測輸出電壓與電流，最後就可畫出該設定照度、角度、溫度下之I-V特性曲線、P-V特性曲線，並在人機界面上作顯示或儲存列印。
在步驟e，必須使用與測試太陽能電池模組80相同環境才能確保輸出結果正確。
在步驟f，從步驟d所得之量測結果儲存中找出最大功率點並將其與步驟e之量測結果比較以計算出最大功率追蹤器的準確率。其結果同樣可在人機界面上作顯示或儲存列印。
太陽能電池之特性參數建模方面，在大部分的應用場合，使用單一二極體模型的等效電路已足夠，但較精確的等效電路模型可更精確描述太陽能電池之電氣特性，特別是要研究大範圍的操作情況下。在實際的太陽能電池中其電荷載子(charge carriers)會在半導體接面與外部接觸路徑上造成一壓降，可用一串聯電阻RS
來描述此一壓降效應，另外，可用一並聯電阻RP
來描述太陽能電池邊緣之漏電流(leakage current)效應。圖3所示為包含此兩電阻之等效電路模型，RS
在實際的太陽能電池中約為幾個mΩ，而RP
通常有較高的值。
由圖3根據克希荷夫電流定律可得Iph
-ID
-IP
-I=0，其中IP
=VD
/RP
=(V+IRS
)/RP
，
ID
=IS
(EXP[(V+IRS
)/nVT
]-1)，亦即I=Iph
-IS(EXP[(V+IRS
)/nVT
]-1)-(V+IRS
)/RP
(1)
其中，RS
：矽內部電阻與電極電阻等之串聯等效電阻，RS
阻值越大，輸出的短路電流會越小，但幾乎不會對輸出的開路電壓造成影響；RP
：各種原因所造成而呈現接面不完全的並聯等效電阻，而RP
阻值越大，輸出的開路電壓會越小，但不會影響到輸出的短路電流。要利用(1)式來描述太陽能電池特性，必須要知道其中五個重要參數，即Iph
,IS
,n,RP
,和RS
，利用本發明所提出之太陽能電池特性自動化量測系統，來估測五個重要參數之步驟如圖4所示：
1.)在所要操作的照度、溫度條件下，個人電腦20控制可程式環境狀態產生源40以產生輸入命令所需之測試源，經由本套量測系統測試該操作條件下之電壓、電流(I-V)特性曲線，如圖5所示。
2.)由曲線中取出特定5點如圖5所示，短路電流點Psc
(Isc
,0)，Voc
/2點Pi
(Ii
,Vi
)，最大功率點Pmp
(Imp
,Vmp
)，Pk
(Ik
,Vk
)點，開路電壓點Poc
(O,Voc
)，其中
Vi
=Voc
/2 (2)
Vk
=(Vmp
+Voc
)/2 (3)
並利用五個特定點計算該操作情況下之單一二極體數學模型(方程式(1))之五個參數為
Iph
≒Isc
RS
=(Voc
-Vk
)/Ik
=(Voc
-Vmp
)/2Ik
RP
=Vi
/(Isc
-Ii
)=Voc
/2(Isc
-Ii
)
IS
=(Isc
-Voc
/RP
)/(EXP[Voc
/nNs
VT
]-1)
n=ki
Iph
+kc
=-0.229Iph
+2.275 (4)
其中，Is
為二極體飽和電流，Ns
為PV模組cell串聯個數，n為二極體理想因數(ideality factor)，理想因數與光電流Iph
(≒Isc
)有關，就所用來測試之太陽能模組(SANYO HIP-210NHE1)而言，其n，Iph
關係如圖6所示，其關係式常數ki
和kc
如方程式(4)所示。
3.)在得到該操作情況下之五個參數(Iph
，RS
，RP
，Is
，n)後，即可代到方程式(1)，以得到PV模組之單一二極體數學模型。
在線性系統電氣設備中，為使負載獲得最大功率通常要進行適當的負載匹配，使負載電阻等於供電系統的內阻，此時負載就可以獲得最大功率。考慮圖7為系統簡化的電路，假設太陽能模組的輸出阻抗為Rpv
，負載端之等效阻抗為RL
。
因為負載功率PL
為
PL
=I2
RL
=VS 2
RL
/(Rpv
+RL
)2
(5)
輸出功率最大時會發生在PL
/RL
=0，即
PL
/RL
=VS 2
(Rpv
-RL
)/(Rpv
+RL
)3
=0 (6)
所以由方程式(6)可知，當Rpv
=RL
時，輸出功率會最大。但對於太陽能電池而言，由於太陽能電池的輸出功率取決於太陽光照度強度及太陽能電池本身溫度影響等條件，不會固定在同一點上，而是隨時在改變的，加上輸出的負載阻抗在系統設計時就已固定，若直接將太陽能電池跟負載相連接，一定不能得到太陽能電池的最大效率，而造成部份能量損失。因此我們設計一個直流轉換器來轉換太陽能電池的最大功率給負載端使用。在此，我們設計一升壓式轉換器(boost converter)，與太陽能模組連接，藉著調整工作週期(duty ratio,D)，來達到改變轉換器輸入阻抗的目的，使得太陽能模組能夠工作在最大功率點，進而得到太陽能模組上的最大功率。
圖8所示為升壓型dc-dc轉換器，當操作於連續電流模式(CCM)時，其輸出入電壓關係根據電感伏秒乘積平衡原理，可得
Vo
/Vg
=1/(1-D) (7)
假設轉換器無任何的功率損失，則輸入功率等於輸出功率Pin
=Po
，則可得到電壓與電流和責任週期之關係為
Io
/Iin
=Vg
/Vo
=1-D (8)
對太陽能最大功率追蹤系統而言，若Rin
為太陽能電池端之阻抗，RL
為固定之負載阻抗，則經由改變工作週期D後可得
Rin
=Vg
/Iin
=Vo
(1-D)/[Io
/(1-D)]=RL
(1-D)2
(9)
故由方程式(9)可得知，欲得到太陽電池的最大功率輸出，只需要調整電晶體Q
的工作週期D，就可改變太陽能電池的輸入阻抗等於負載電阻，便可使太陽能電池操作在最大功率點。但對昇壓型轉換器而言，實際工作時由於電感、電容、開關及二極體之寄生元件所造成的損失效應，使得當D趨近於1時，Vo
/Vg
將下降，且在高責任週期時，開關之利用率相當低。
圖9為最大功率追蹤器120一實施例之方塊圖，其包含一數位訊號控制器dsPIC30F4011 1201、一MOSFET驅動隔離電路1202、一直流電壓轉換器1203、一負載電流回授電路1204、以及一負載電壓回授電路1205。
數位訊號控制器dsPIC30F4011 1201係依負載電流回授電路1204以及負載電壓回授電路1205所回授之電流及電壓決定一PWM信號的工作週期並將其輸出至MOSFET驅動隔離電路1202。
MOSFET驅動隔離電路1202，耦接於數位訊號控制器dsPIC30F4011 1201與直流電壓轉換器1203之間，係用以提升驅動能力同時避免共同接地所產生的短路問題。
直流電壓轉換器1203係一升壓直流轉換器，用以調變太陽能電池模組80的工作點。
負載電流回授電路1204以及負載電壓回授電路1205係用以回授可程式負載70的電流及電壓。
圖9之最大功率追蹤器120係採用擾動觀察法，以進行最大功率點追蹤─其係藉由數位訊號控制器dsPIC30F4011的內建A/D模組來擷取負載電壓及負載電流做為功率的判斷，使用PWM模組產生PWM信號驅動直流電壓轉換器1203，並依據功率大小來調整工作週期。圖10所示為擾動觀察法程式流程圖，該流程包含：初始化(步驟1)；設定工作週期(DUTY)=20%及輸出一PWM信號(步驟2)；讀取電壓、電流並將其設為V0
、I0
(步驟3)；計算P0
=V0
*I0
(步驟4)；將DUTY增加0.5%(步驟5)；讀取電壓、電流並將其設為V1
、I1
(步驟6)；計算P1
=V1
*I1
(步驟7)；以及動態調整DUTY(步驟8)。
於操作時，最大功率追蹤器120係藉著不斷增加或減少DUTY的大小，以改變太陽能電池的輸出電壓及輸出電流，並量測、比較DUTY變動前後的輸出功率的大小，以決定下一步的動作。假設變動後輸出功率比原本輸出功率大，則將DUTY繼續朝同一方向變動；若輸出功率比變動前小，則表示需要改變DUTY變動的方向。如此重覆地擾動、量測及比較，使太陽能電池模組80輸出到達最大功率點。
為讓使用者能快速上手，兼具人性化與現代化的操作界面是必備的。本發明使用LabVIEW來撰寫系統控制程式與人機界面。LabVIEW使用工程學相似的專門術語，其內容和想法都很類似專業的模擬程式，程式流程採用"資料流"之概念打破傳統之思維模式，使得程式設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程式的撰寫，可以在短時間完成系統的建立。在LabVIEW環境中可輕易建立基於虛擬儀表(Virtual Instrument，簡稱VI)概念之使用者人機界面，LabVIEW也整合了所有的硬體通訊界面，其中包含了GPIB、RS-232、RS-485、USB、TCP、DAQ卡等。
圖11所示為本系統之操作設定主頁面，主要分為五個人機界面，分別為設定頁面、測量頁面、溫度補償頁面、讀取頁面、以及追蹤器頁面。使用者透過畫面上方的五個按鈕，即可切換不同的頁面。在設定頁面部分，包含了系統時間、現場畫面、儲存實驗資料相關設定、環境產生源相關設定與所使用儀器的相關通訊設定；在系統測量頁面，其包含可輸入待測模組型號與相關資料、量測系統相關環境參數、特性曲線與量測結果及相關計算數值的呈現；溫度補償頁面的功能是利用原廠給的太陽能電池模組參數，去計算因溫度上升所造成的參數變動；使用者可在讀取頁面將所儲存的實驗資料直接顯示在螢幕上，而不需重新再做一次實驗。最後是追蹤器頁面，其包含了所追蹤的最大功率與最大功率追蹤器的準確度。依本發明所採的視覺化人機界面，操作人員可清楚的了解系統中之各種功能，從而快速、輕易的進行操作。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
10．．．機架
11．．．平台
12．．．支架
13．．．滑輪
20．．．電腦
21．．．人機界面軟體
30．．．馬達
40．．．可程式環境狀態產生源
41．．．燈源調光電路
42．．．溫度控制電路
43．．．驅動電路
50．．．燈源
60．．．感測裝置
70．．．可程式負載
80．．．太陽能電池模組
90．．．多功能數位電表
100．．．攝影機
110．．．資料擷取卡
120．．．最大功率追蹤器
121、122．．．開關
1201．．．數位訊號控制器dsPIC30F4011
1202．．．MOSFET驅動隔離電路
1203．．．直流電壓轉換器
1204．．．負載電流回授電路
1205．．．負載電壓回授電路
圖1繪示本發明太陽能系統最大功率追蹤器驗證平台一較佳實施例之示意圖。
圖2繪示圖1驗證平台之操作流程圖。
圖3繪示包含二電阻之等效電路模型。
圖4繪示太陽能模組特性參數之建模架構。
圖5繪示一I-V特性曲線。
圖6繪示一n-Iph
關係曲線。
圖7繪示系統之簡化模型。
圖8繪示升壓型dc-dc轉換器之電路圖。
圖9繪示一最大功率追蹤器系統方塊圖。
圖10繪示一擾動觀察演算法之流程圖。
圖11繪示本發明系統操作、設定之主頁面。
10．．．機架
11．．．平台
12．．．支架
13．．．滑輪
20．．．電腦
21．．．人機界面軟體
30．．．馬達
40．．．可程式環境狀態產生源
41．．．燈源調光電路
42．．．溫度控制電路
43．．．驅動電路
50．．．燈源
60．．．感測裝置
70．．．可程式負載
80．．．太陽能電池模組
90．．．多功能數位電表
100．．．攝影機
110．．．資料擷取卡
120．．．最大功率追蹤器
121、122．．．開關
Claims (9)
- 一種太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其具有：一電腦，其具有一圖形化人機界面供使用者操作；一測試平台，用以容置一太陽能模組及提供一照度和一溫度；一可程式環境狀態產生源，用以依該電腦之命令驅動該測試平台以產生所述的照度和溫度；一可變負載單元，與該太陽能模組及該電腦耦接，具有一開關電路、一可程式負載、及一最大功率追蹤器，其中該開關電路係用以使該可程式負載成為該太陽能模組的第一負載，或使該最大功率追蹤器與該可程式負載的串接組合成為該太陽能模組的第二負載；以及一多功能數位電表，用以量測該可程式負載的電流和電壓，及將該電流和電壓的數值傳至該電腦，以找出該太陽能模組在所述照度和溫度下耦接所述第一負載時所對應的第一最佳工作點，及該太陽能模組在所述照度和溫度下耦接所述第二負載時所對應的第二最佳工作點，以及依所述第一最佳工作點和所述第二最佳工作點之差異驗證該最大功率追蹤器之性能。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該電腦進一步具有一資料擷取卡。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該測試平台具有一馬達、一燈源、以及一感測裝置。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該馬達係一步進馬達。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該感測裝置係一照度計或一紅外線熱像儀。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該可程式環境狀態產生源具有一燈源調光電 路、一溫度控制電路、以及一馬達驅動電路。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其進一步具有一攝影機，其係用以將該驗證平台的畫面傳至該電腦以方便使用者監控整個驗證平台的運作情形。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該圖形化人機界面係一LabVIEW程式。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能供電系統最大功率追蹤器驗證平台，其中該電腦的通信界面係GPIB、RS-232、RS-485、USB、TCP、或DAQ卡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100105372A TWI410641B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Solar power supply system maximum power tracker verification platform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100105372A TWI410641B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Solar power supply system maximum power tracker verification platform |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201235669A TW201235669A (en) | 2012-09-01 |
| TWI410641B true TWI410641B (zh) | 2013-10-01 |
Family
ID=47222667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100105372A TWI410641B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Solar power supply system maximum power tracker verification platform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI410641B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI677182B (zh) * | 2018-05-30 | 2019-11-11 | 俊麟 郭 | 最佳化輸入輸出功率控制太陽能電源裝置及設備 |
| TWI668955B (zh) * | 2018-09-20 | 2019-08-11 | 艾思特能源有限公司 | Simulation performance detection method of solar photovoltaic module |
| TWI706261B (zh) * | 2019-07-31 | 2020-10-01 | 龍華科技大學 | 一種太陽能電池之全域最大功率追蹤方法 |
| TWI727513B (zh) * | 2019-11-22 | 2021-05-11 | 盈正豫順電子股份有限公司 | 離線型太陽能板發電異常測試方法及其系統 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101521477A (zh) * | 2007-12-04 | 2009-09-02 | 张玉良 | 低成本太阳能跟踪聚光发电方法 |
| TW201003099A (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-16 | Univ Lunghwa Sci & Technology | Solar panel feature parameter auto-authentication and performance verification system and its method |
| TW201034234A (en) * | 2009-02-04 | 2010-09-16 | Applied Materials Inc | Metrology and inspection suite for a solar production line |
| TW201100995A (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-01 | Univ Nat Cheng Kung | Maximum power tracking system and tracking method for solar cell |
-
2011
- 2011-02-18 TW TW100105372A patent/TWI410641B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101521477A (zh) * | 2007-12-04 | 2009-09-02 | 张玉良 | 低成本太阳能跟踪聚光发电方法 |
| TW201003099A (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-16 | Univ Lunghwa Sci & Technology | Solar panel feature parameter auto-authentication and performance verification system and its method |
| TW201034234A (en) * | 2009-02-04 | 2010-09-16 | Applied Materials Inc | Metrology and inspection suite for a solar production line |
| TW201100995A (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-01 | Univ Nat Cheng Kung | Maximum power tracking system and tracking method for solar cell |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 詹佳儒，"無人飛行載具機載電腦太陽能電力最大功率追蹤系統"，淡江大學，2004/06 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201235669A (en) | 2012-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Olalla et al. | Architectures and control of submodule integrated DC–DC converters for photovoltaic applications | |
| Duran et al. | A high-flexibility DC load for fuel cell and solar arrays power sources based on DC–DC converters | |
| Sayyad et al. | Design and development of low cost, portable, on-field IV curve tracer based on capacitor loading for high power rated solar photovoltaic modules | |
| TWI595744B (zh) | 太陽能板發電異常測試方法及其系統 | |
| Durán et al. | Determination of PV Generator IV/PV Characteristic Curves Using a DC‐DC Converter Controlled by a Virtual Instrument | |
| CN201141897Y (zh) | 便携式太阳能组件测试仪 | |
| CN104932603B (zh) | 一种光伏控制器最大功率点跟踪精度的测试系统及方法 | |
| Raedani et al. | Design, testing and comparison of P&O, IC and VSSIR MPPT techniques | |
| TWI410641B (zh) | Solar power supply system maximum power tracker verification platform | |
| Henni et al. | Design and implementation of a low-cost characterization system for photovoltaic solar panels | |
| Soulatiantork et al. | A tool for performance evaluation of MPPT algorithms for photovoltaic systems | |
| Soulatiantork | Performance comparison of a two PV module experimental setup using a modified MPPT algorithm under real outdoor conditions | |
| Rachid | Tracing current-voltage curve of solar panel Based on LabVIEW Arduino Interfacing | |
| Kahoul et al. | A comprehensive simulator for assessing the reliability of a photovoltaic panel peak power tracking system | |
| Abojela et al. | Modeling and Optimizing Performance of Bifacial PV Systems with DC Power Optimizers | |
| JP2018064360A (ja) | 太陽光発電システムおよび太陽光発電制御システム | |
| EP2058669A1 (en) | A dynamic electric power supply unit that simulates an electric power source | |
| CN202206333U (zh) | 太阳能综合测试与控制系统 | |
| TWI747423B (zh) | 太陽能模組或模組串列之近開路點發電異常測試方法及其系統 | |
| Rokonuzzaman et al. | Design of a MPPT Solar Charge Controller in Matlab-Simulink GUI Environment | |
| Bagci et al. | Power profile measurement and system design analysis for a wearable photovoltaic application | |
| Raeisi et al. | Designing and construction of a solar panel simulator capable of simulating partial shading conditions | |
| Parlak | Obtaining electrical characteristics of a PV module by FPGA based experimental system | |
| Natsheh et al. | Intelligent controller for tracking the MPP of a PV system under partial shaded conditions | |
| Nanakos et al. | Static and dynamic response of a photovoltaic characteristics simulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |