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系統識別號 U0002-1107201214202700
中文論文名稱 太陽能供電系統人機介面之設計
英文論文名稱 GUI Design for Photovoltaic Systems
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 陳世恩
研究生英文姓名 Shih-En Chen
學號 698460051
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-06-29
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-周永山
委員-周永山
委員-簡忠漢
委員-易志孝
委員-許陳鑑
中文關鍵字 太陽能  功率迴授法  MATLAB GUI  Simulink  電源轉換器 
英文關鍵字 Photovoltaic  Power Feedback Method  MATLAB GUI  Simulink  Converter 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 「科技始終來自於人性」是人人耳熟能詳的一句話,其強調使用者操作的便利性及明瞭易懂的觀念,大大影響了消費產品的設計以及科學與工程研究成果之展示。良好的人性化介面不僅方便使用,而且可提供使用者更深刻的體驗。本文針對太陽能供電系統,包含太陽能發電系統與三種電源轉換器,建立Simulink模組,並設計人性化介面,提供相關研究者進行模擬測試以及整合擴充。
英文摘要 Ever since the presence of the famous slogan, "Human Technology", the concept of user-friendly has, no doubt, been greatly enhanced in the design of consumer products, and the presentation of scientific and engineering works. A good human interface not only provides a friendly interactive way of operation, but also enables people to sense or realize something more in depth. In this paper, a graphical user interface (GUI) is designed for simulation of a photovoltaic system and three kinds of power converters. For each of the systems a Simulink module is established. Along this work, it is easy to extend.
論文目次 目錄
中文摘要............................................................................................................I
英文摘要..........................................................................................................II
目錄.................................................................................................................III
圖目錄..............................................................................................................V
表目錄.............................................................................................................IX
第一章緒論 ..................................................................................................... 1
1.1 研究動機 .................................................................................... 1
1.2 研究概況 .................................................................................... 2
1.3 論文架構 .................................................................................... 3
第二章背景知識 ............................................................................................. 4
2.1 太陽能板電路模型與特性曲線 ................................................ 4
2.2 最大功率追蹤方法介紹 ............................................................ 9
2.3 電源轉換器之種類與元件參數之選擇 .................................. 11
第三章 MATLAB 人機介面與Simulink 環境設計方法 ............................ 14
3.1 GUI 介紹 ................................................................................... 14
3.2 GUI 介面程式設計 ................................................................... 16
3.2.1 GUI 函數編輯 ............................................................. 17
3.3 Simulink 簡介 ............................................................................ 30
3.4 GUI 結合Simulink 設計方法 .................................................. 35
第四章介面功能測試 ................................................................................... 39
4.1 主目錄介面功能介紹 .............................................................. 39
4.2 單一太陽能板模擬器介面功能介紹 ...................................... 40
4.3 電源轉換器模組模擬器介面功能介紹 .................................. 46
4.4 最大功率追蹤模擬器介面功能介紹 ...................................... 57
第五章結論與未來研究方向 ....................................................................... 62
參考文獻 ......................................................................................................... 63

圖目錄
圖 2.1 太陽能電池的等效電路 ................................................................... 5
圖2.2 照度固定、溫度改變的太陽能板SP75 特性曲線圖 ..................... 8
圖2.3 溫度固定、照度改變的太陽能板SP75 特性曲線圖 ..................... 8
圖2.4 太陽能板最大功率點 ....................................................................... 9
圖2.5 功率迴授控制法 ............................................................................. 10
圖2.6 電源轉換器的等效電路 ................................................................. 11
圖3.1 握把式圖形階層關係 ..................................................................... 15
圖3.2 握把式階層範例 ............................................................................. 16
圖3.3 程式設計系統架構圖 ..................................................................... 17
圖3.4 (a)MATLAB 視窗(b) M-file 視窗 .................................................. 18
圖3.5 程式宣告撰寫方法 ......................................................................... 19
圖3.6 position 屬性定義 ........................................................................... 20
圖3.7 uipanel 屬性定義 ............................................................................. 21
圖3.8 uipanel 視窗範圍大小 ..................................................................... 21
圖3.9 uicontrol 屬性定義 .......................................................................... 23
圖3.10 uicontrol 按鈕範圍大小 .................................................................. 23
圖3.11 圖軸設計方法 ................................................................................. 24
圖3.12 圖軸介面 ......................................................................................... 24
圖3.13 get 全部屬性名稱 ........................................................................... 25
圖3.14 查詢背景顏色屬性值 ..................................................................... 25
圖3.15 set 背景顏色及標題名稱 ............................................................... 26
圖3.16 匯入圖片設計方法 ......................................................................... 27
圖3.17 GUI 呈現結果 ................................................................................. 27
圖3.18 CallBack 設計方法 ......................................................................... 28
圖3.19 未觸發CallBack 時 ........................................................................ 29
圖3.20 已觸發CallBack 時 ........................................................................ 29
圖3.21 (a)Command Window 視窗(b)Simulink Library Browser 視窗 .... 30
圖3.22 Simulink 模組物件選擇視窗 ......................................................... 31
圖3.23 方法一 ............................................................................................. 32
圖3.24 方法二 ............................................................................................. 32
圖3.25 方法三 ............................................................................................. 32
圖3.26 Simulink 新視窗 ............................................................................. 32
圖3.27 元件內部參數設定圖 ..................................................................... 33
圖3.28 方塊配置圖 ..................................................................................... 34
圖3.29 方塊間的連結 ................................................................................. 34
圖3.30 PID 控制系統範例 ......................................................................... 35
圖3.31 PID 控制系統之Simulink 方塊圖 ................................................. 36
圖3.32 GUI 下之參數設定 ......................................................................... 37
圖3.33 Simulink 下參數之匯入 ................................................................. 37
圖3.34 GUI 與Simulink 模擬結果之比較 ................................................ 38
圖4.1 主目錄介面所含項目 ..................................................................... 39
圖4.2 主目錄介面 ..................................................................................... 40
圖4.3 單一太陽能板模擬器流程圖 ......................................................... 40
圖4.4 單一太陽能板模擬器介面 ............................................................. 41
圖4.5 範例(SP75)人機介面 ...................................................................... 43
圖4.6 範例(SP75)Simulink 模組 .............................................................. 44
圖4.7 太陽能模組特性曲線 ..................................................................... 45
圖4.8 使用者設定人機介面 ..................................................................... 45
圖4.9 電源轉換器模組範例模擬器介面 ................................................. 46
圖4.10 電源轉換器模組客製化模擬器介面 ............................................. 46
圖4.11 電源轉換器模組範例模擬器流程圖 ............................................. 48
圖4.12 降壓型電源轉換器範例介面 ......................................................... 49
圖4.13 降壓型電源轉換器模組 ................................................................. 49
圖4.14 PID 控制之降壓型電源轉換器介面 ............................................. 50
圖4.15 降壓型電源轉換器PID 控制之Simulink 模組 ........................... 51
圖4.16 模糊控制之降壓型電源轉換器介面 ............................................. 52
圖4.17 降壓型電源轉換器模糊控制之Simulink 模組 ............................ 52
圖4.18 電源轉換器模組客製化模擬器流程圖 ......................................... 53
圖4.19 降壓型電源轉換器客製化 ............................................................. 54
圖4.20 電感值匯入Simulink 元件 ............................................................ 54
圖4.21 降壓型電源轉換器結合PID 客製化 ............................................ 55
圖4.22 降壓型電源轉換器結合客製化模糊控制器 ................................. 56
圖4.23 修改Fuzzy 元件名稱 ..................................................................... 56
圖4.24 最大功率追蹤模擬器人機介面 ..................................................... 57
圖4.25 最大功率追蹤範例模擬器介面 ..................................................... 59
圖4.26 最大功率追蹤Simulink 模組 ........................................................ 60
圖4.27 日照變化 ......................................................................................... 60
圖4.28 輸出電壓 ......................................................................................... 61
圖4.29 輸出功率 ......................................................................................... 61

表目錄
表 2.1 太陽能板SP75 電器規格(1 kW /m2 , 25􀁄C ) .................................... 7
表2.2 電源轉換器元件參數設計公式 ..................................................... 13
表3.1 RGB 顏色表 .................................................................................... 22
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