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系統識別號 U0002-1107201900103100
中文論文名稱 太陽能及溫差發電系統研製
英文論文名稱 Design Power Generation Systems of Solar and Thermoelectric
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical And Computer Engineering
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生中文姓名 謝學承
研究生英文姓名 HSUEH-CHENG,HSIEH
學號 701440231
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2019-06-28
論文頁數 44頁
口試委員 指導教授-楊維斌
委員-羅有龍
委員-施鴻源
中文關鍵字 太陽能  致冷晶片  溫差發電  升壓轉換器 
英文關鍵字 Solar  cryogenic wafer  thermoelectric power generation  boost converter 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 物聯網的快速發展以及全球能源危機意識覺醒,替代能源的開發成為當今趨勢,要維持許多設備及裝置的供電需求就成為了一大難題。本論文提出利用太陽能面板發電結合溫差發電的兩種方式進行能量採集的發電系統,希望將來可應用在微小電力產品及緊急用電上的使用。
本論文先透過ECL-W0422升壓轉換器驗證透過人體溫度經致冷晶片後可使LED發亮的發電可行性,但因ECL-W0422價格昂貴及開發資料不透明,造成此升壓轉換器在價格及開發上無競爭力。
因此,本論文利用升壓IC-LTC3108進行升壓轉換器設計,其結果顯示亦可達成能透過體溫經致冷晶片讓LED發亮,為避免因溫差過低無法進行發電,再結合太陽能面板讓發電系統具備兩組輸入方式使應用方式可多方位的應用,在價格上比ECL-W0422可節省80%成本,增加產品的競爭力。
英文摘要 With the rapid development of the Internet of Things and the awareness of the global energy crisis, the development of alternative energy sources has become a trend today, and maintaining the power supply requirements of many devices and devices has become a major problem.
This paper proposes a power generation system that uses two methods of solar panel power generation combined with temperature difference power generation for energy harvesting. It is hoped that it can be applied to small power products and emergency power in the future.
In this paper, the ECL-W0422 boost converter is used to verify the feasibility of power generation after the temperature of the human body is cooled by the human body temperature. However, because the ECL-W0422 is expensive and the development data is opaque, the boost converter is at the price. And development is not competitive.
Therefore, this thesis uses the boost IC-LTC3108 for boost converter design. The results show that the LED can be brightened through the body temperature through the cooling chip. In order to avoid the power generation due to the low temperature difference, the solar panel can be combined. The power generation system has two sets of input modes to make the application mode multi-faceted application, which can save 80% cost and increase the competitiveness of the product than the ECL-W0422.
論文目次 目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 IV
目 錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 論文架構 3
第二章 致冷晶片及太陽能面板概述 4
2.1致冷晶片之簡介 4
2.2 致冷晶片之結構與工作原理 5
2.3 太陽能面板之簡介 9
2.4 太陽能面板之結構工作原理 10
第三章 超低電壓升壓轉換器模組 12
3.1 超低電壓升壓轉換器模組介紹 12
3.2 超低電壓升壓轉換器模組分析 13
3.3 超低電壓升壓轉換器模組測試 14
第四章 低電壓升壓轉換器晶片 15
4.1升壓轉換器之概述 15
4.2升壓轉換器之工作原理 16
4.3升壓晶片LTC3108 18
4.3.1 升壓晶片LTC3108功能及特色簡介 19
4.3.2 升壓晶片LTC3108架構及規格 21
第五章 實驗結果與討論 25
5.1 實驗方法 25
5.1.1系統架構 25
5.1.2 升壓電路設計 26
5.2實驗結果 29
5.2.1 實驗步驟與環境 29
5.2.2 實驗結果 32
5.2.3 與超低電壓升壓轉換器模組比較 37
5.2.4 與太陽能發電比較 38
5.2.5 太陽能及溫差發電系統製作成本 39
第六章 結論與未來展望 40
6.1 結論 40
6.2 未來展望 41
參考資料 42
圖目錄
圖1.1 全球物聯網裝置數量預估 1
圖2.1 致冷晶片模組 4
圖2.2 熱電偶操作圖 6
圖2.3 致冷晶片溫差與輸出電壓曲線 7
圖2.4 致冷晶片輸出功率曲線 8
圖2.5 太陽能板 9
圖2.6 太陽能工作原理 10
圖2.7 太陽能面板電壓-電流特性曲線 11
圖3.1 超低電壓升壓轉換器模組 12
圖3.2 超低電壓升壓轉換器模組輸出功率與開路電壓關係 13
圖3.3 超低電壓升壓轉換器模組溫差發電結果 14
圖4.1 升壓轉換器基本架構 15
圖4.2 升壓轉換器充電路徑 16
圖4.3 升壓轉換器放電路徑 17
圖4.4 LTC3108 16-SSOP PACKAGE及接腳示意圖 20
圖4.5 LTC3108 16-DFN PACKAGE及接腳示意圖 20
圖4.6 LTC3018方塊圖 21
圖4.7 電流輸出與電壓輸入效率圖 23
圖4.8 輸入電壓與輸出充電時間效率圖 24
圖5.1 太陽能及溫差發電系統架構方塊圖 25
圖5.2 升壓轉換器電路圖 28
圖5.3 LTC3108電路佈局圖 28
圖5.4 致冷晶片(型號:TEC1-12706) 29
圖5.5 太陽能面板(型號:SM5120) 30
圖5.6 LTC3108升壓轉換器 30
圖5.7 致冷晶片與升壓轉換器實驗架設圖 31
圖5.9 溫差與LTC-3108輸出曲線 32
圖5.10 致冷晶片與升壓轉換器實驗結果 33
圖5.11 太陽能面板輸出功率曲線 34
圖5.12 太陽能與LTC-3108輸出曲線 35
圖5.13 太陽能面板與升壓轉換器實驗結果 36
表目錄
表2.1 致冷晶片輸出功率表 8
表4.1 LTC3108腳位功能 19
表4.2 LTC318晶片規格 23
表5.1 LPR-6235產品系列表 26
表5.2 溫差與LTC-3108輸出表 32
表5.3 太陽能面板輸出功率表 34
表5.4 太陽能與LTC-3108輸出表 35
表5.5 太陽能及溫差系統效率表 37
表5.6 ECL-W0422與LTC3108差異 37
表5.7 太陽能面板差異 38
表5.8 太陽能及溫差發電系統成本 39
參考文獻 [1]亞太教育訓練網,“台灣物聯網大趨勢(一):現況與未來”,8月,2018。,Website:http://www.asia-learning.com/km/kmdoc/277220288/t/
[2]維基百科,“能源危機”3月,2019。Website:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%83%BD%E6%BA%90%E5%8D%B1%E6%A9%9F
[3]科技網DIGIITMES,“物聯網時時刻刻都連線 電力如何供給?”6月,2015。Website:https://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&cat=90&id=0000427969_W3HLB1O25WOXXKL07N1YE&PACKAGEID=9476
[4]天地能源暨溫控器材行,“致冷晶片篇-序言”, Website:http://www.tande.com.tw/te-index.htm
[5]經濟部搶鮮大賽,“光電02-熱電致冷與溫控技術創新應用”,2014年。Website:http://www.getfresh.org.tw/tdp_detail.aspx?No=77&TS_YEAR=2014&FileName=%E5%85%89%E9%9B%BB02-%E7%86%B1%E9%9B%BB%E8%87%B4%E5%86%B7%E6%99%B6%E7%89%87%E6%A8%A1%E7%B5%84%E5%AE%89%E8%A3%9D%E8%88%87%E9%96%8B%E7%99%BC%E6%8C%87%E5%8D%97%E8%AA%AA%E6%98%8E%E6%9B%B8.pdf
[6]蕭育仁,“消除廢熱的好幫手:熱電致冷元件”,奈米通訊 NANO COMMUNCTION 21卷 No.3,頁30-31。
[7]黃振東、徐振庭,“熱電材料”,科學發展 2013年 6月 486期,頁48-53

[8]邱偉豪,“致冷晶片的原理與應用”,台大電機系
[9]黃昌仁,“挑戰常溫熱溫差發電技術”5月,2013。Website:https://www.ctimes.com.tw/DispArt/tw/1305161355L4.shtml
[10]“W0422 Datasheet”,CUSTOMTHERMOELECTRIC
[11]維基百科,“太陽能”3月,2019。Website:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD
[12]達智綠能科技,“什麼是太陽能”,Website:「http://www.dzge.com.tw/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E7%99%BC%E9%9B%BB%E5%8E%9F%E7%90%86/
[13]許國強,“太陽光發電原理與應用”,工研院材料所薄膜技術組
[14]維基百科,“升壓變壓器”1月,2019。Website:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%87%E5%A3%93%E8%AE%8A%E6%8F%9B%E5%99%A8
[15]陳冠宇,“綠能行動電源之研製”,淡江大學電機工程學系碩士在職專班碩士論文,2017年。
[16]LTC3108 Datasheet,ANALGO DEVICES
[17]Coupled Inductors-LPR6235 Datasheet, coilcraft
[18]廣華電子商城,“TEC1-12706”,Website:http://shop.cpu.com.tw/product/45169/info/
[19]今華電子有限公司,“太陽能板 60*30mm”,Website:http://www.jin-hua.com.tw/webc/html/products/06.aspx?num=9597&kw=%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E6%9D%BF&page=

[20]icShopping,“太陽能板1.5W-81*138mm”,Website:https://www.icshop.com.tw/product_info.php/products_id/10470
[21]洪郁閔,“熱電晶片於低溫差發電之應用研製”,國立宜蘭大學機械與機電工程學系碩士班碩士論文,2016年
[22]程達隆、許玉晶,“太陽能及溫差發電示範實驗裝置”,物理教育學刊,9(2),2008年。
[23]陳世勳,“TB88 升壓電路於熱電晶片低溫發電之研發”,宜蘭大學機械與機電工程學系學位論文,2017年
[24]杜鳳棋(Feng-Chyi Duh)、林啟昌(Chi-Chang Lin)、謝昆修(Kun-Hsiu Hsieh),“能為3C產品充電之太陽能避光墊的研發”,機械技師學刊 ; 6卷1期 (2013 / 03 / 01) , 頁13 - 18
[25]許瑜庭,“溫差發電晶片與升壓直流轉換晶片之應用”,淡江大學電機工程學系專題報告
[27]張益豪,“具電池儲能之家用太陽能發電系統研製”,國立高雄應用科技大學電機工程系碩士班碩士論文,2013年。
[28]謝東穎,“從能量採集看未來物聯網感測器的發展”,科普講堂3,頁30-32。
[29]立錡科技,“立錡科技電子報”,AN027,頁1-9。
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