本研究探討太陽能與鋰電池混合供電系統之優化設計，此系統為雙迴圈之設計,內迴圈為電源轉換器之穩壓控制,外迴圈為太陽能最大功率追蹤。內迴圈控制器為非條件式穩定的TYPE III補償器。外迴圈則是利用光敏電阻透過模糊邏輯控制光敏電阻的變化以進行太陽能最大功率追蹤.本設計將光敏電阻控制電路置於太陽能板的輸出端，並直接控制此處的電壓,以提升太陽能之輸出效能.此外本系統並在ZETA電源轉換器的輸出端並聯電池以穩定ZETA輸出電壓，最後成功的在MATLAB/SIMULINK環境上模擬並驗證其可行性。

This research investigates a refined redesign of the solar and Li-ion battery hybrid power system. The system contains two control loops. The inner-loop is a voltage regulator based on Zeta type buck-boost converter. The outer-loop is for maximum power point tracking (MPPT) of the solar power system. A type III compensator to provide unconditionally stable loop is employed for the inner-loop. The MPPT loop is accomplished through the control of a light dependent resistor (LDR) installed in between the solar panel and the Zeta converter using a fuzzy-logic based MPPT controller. Computer simulations based on MATLAB/SIMULINK are successfully conducted to verify the design.

目錄
目錄	I
圖目錄	III
表目錄	VI
符號定義	VII
第一章 緒論	1
1.1研究動機	1
1.2文獻回顧	2
1.3研究方法	4
第二章 系統結構	5
2.1系統需求	5
第三章 升降壓電源轉換器之控制與分析	9
3.1 ZETA電流源之電路設計	9
3.1.1	ZETA電壓控制	10
3.1.2 	ZETA電路分析	13
3.1.2.1 Switch ON (Q點接通)	14
3.1.2.2 Switch OFF (Q點斷路)	15
3.2補償控制器設計	17
3.2.1 Type III補償器設計	17
3.2.2	升降壓控制器設計	29
3.2.2.1工作頻率	30
第四章 最大功率追蹤	32
4.1太陽能板特性與分析	32
4.2 LDR分析與應用	34
4.2.1光敏電阻的分析與控制	35
4.2.2光敏電阻之應用	36
4.3最大功率追蹤法	40
4.4模糊控制系統	42
4.5系統模擬	45
4.5.1最大功率追蹤之模擬	45
4.5.2馬達控制模擬	48
4.5.3系統模擬成果與驗證	52
4.5.3.1太陽能功率供過於求	55
4.5.3.2太陽能功率供不應求	60
第五章	結論與未來展望	64
參考文獻	65


圖目錄
圖1-1	固定日照下溫度變化對太能能板之影響	1
圖1-2	固定溫度下日照變化對太能能板之影響	2
圖2-1	系統結構圖	5
圖2-2	系統實際結構圖	6
圖2-3	升降壓系統圖	7
圖2-4	加入MPPT之升降壓系統圖	8
圖2-5	系統方塊圖	8
圖3-1	升降壓ZETA型電源轉換器	9
圖3-2	ZETA之負載電路	13
圖3-3	Q點通路電路圖	14
圖3-4	Q點斷路電路圖	15
圖3-6	Type III補償器結構圖	17
圖3-7	 變化對於 與 之間的影響示意圖	25
圖3-8	加入Type III後ZETA的波特圖	29
圖3-9	TPS40200內部示意圖	30
圖3-10	TPS40200與Type III搭配電路圖	31
圖4-1	太陽能板等效電路圖	32
圖4-2	太陽能板之固定照度溫度之電壓-電流圖	33
圖4-3	太陽能板之固定照度溫度之電壓-功率圖	34
圖4-4	VCCS電路圖	35
圖4-5	光敏電阻之電流-電阻對應圖	36
圖4-6	VCCS與光敏電阻搭配之電路圖	37
圖4-7	光敏電阻之電流與其對應之太陽能板電壓	39
圖4-8	輸入控制電壓與其對應之太陽能板電壓	39
圖4-9	增量電導法示意圖	40
圖4-10	 與 與其之合對應太能能板之電壓-電流圖	41
圖4-11	輸入論域	43
圖4-12	輸出論域	44
圖4-13	系統模擬圖	45
圖4-14	光敏電阻之模擬圖	46
圖4-15	Type III補償器之模擬圖	46
圖4-16	PWM訊號產生器之模擬圖	47
圖4-17	升降壓ZETA型電源轉換器之模擬圖	47
圖4-18	馬達控制之模擬圖	48
圖4-19	降壓型電源轉換器之模擬圖	50
圖4-20	馬達模擬圖	51
圖4-21	太陽能板電壓-功率圖	52
圖4-22	太陽能板電壓-電流圖	53
圖4-23	太陽能板輸出電壓圖	53
圖4-24	太陽能板輸出電流圖	54
圖4-25	太陽能板輸出功率圖	54
圖4-26	ZETA輸出之電壓圖	55
圖4-27	ZETA輸出之電流圖	55
圖4-28	電池之電流圖	56
圖4-29	電池之功率圖	57
圖4-30	進入降壓型電源轉換器之電流	57
圖4-31	馬達之轉速圖	58
圖4-32	馬達之電壓圖	58
圖4-33	馬達之電流圖	59
圖4-34	馬達之功率圖	59
圖4-35	馬達之轉速圖	60
圖4-36	馬達之電壓圖	61
圖4-37	馬達之電流圖	61
圖4-38	馬達之功率圖	62
圖4-39	電池之電流圖	63
圖4-40	電池之功率圖	63


表目錄
表1	ZETA參數值	12
表2	ZETA轉移函數之階層係數	16
表3	Type III設計之值	26
表4	Type III參數值	28
表5	TPS40200之RC電路參數	31
表6	光敏電阻之電路參數	38
表7	模糊規則庫	44
表8	限流線圈之參數	49
表9	PI控制器之參數	49
表10	降壓型電源轉換器之參數	50
表11	馬達之參數	51

[1]	孫景緯, “太陽能飛機太陽能與鋰電池混合供電設計與實作”,淡江大學航空太空工程學系碩士班,2016
[2]	Geoff Walker , “EVALUATING MPPT CONVERTER TOPOLOGIES USING A MATLAB PV MODEL”,Journal of electrical and electronics engineering,2001
[3]	J.A.Gow and C.D.Manning, “Development of a photovoltaic array model for use in power-electronics simulation studies”,1999
[4]	陳柏志, “太陽能最大功率追蹤系統模擬環境開發”,淡江航空太空工程學系碩士班,2014
[5]	Solarex, “MSX-60 and MSX-64 Photovoltaic Modules”, Datasheet,1998
[6]	李珉毅, “以升降壓電源轉換器為基礎之太陽能電池模擬系統之電路模擬及實務應用”, 淡江大學航空太空工程學系碩士班,2014
[7]	Jeff Falin, “Designing DC/DC converters based on ZETA topology”, Texas Instruments,2010
[8]	LIYU CAO, “Type III Compensator Design for Power Converters”,Power Electronics Technology,2011
[9]	Texas Instruments, “TPS40200 Wide Input Range Non-Synchronous Voltage Mode Controller”,Datasheet,2014
[10] 魏煜宸, “具穩壓功能之太陽能最大功率追蹤模糊控制器設計及混合供電系統應用”, 淡江大學航空太空工程學系碩士班,2014
[11]	 LUNA,NSL-SR2 datasheet,2016
 
[12] 郭育豪, “應用模糊控制於可程式之非反向同步升降壓直流電源轉換器之設計”,淡江大學航空太空工程學系碩士班,2013
[13]	 Solarex, MSX-60 and MSX-64 Photovoltaic Modules,1997
[14]	 楊秉穎, “太陽能電力電源管理系統測試環境建立與系統驗證”, 淡江大學航空太空工程學系碩士班,2008