本研究探討利用不同之模糊輸入信號設計太陽能最大功率追蹤之模糊控制器。最大功率追蹤透過升降壓電源轉換器來達成。本論文設計六個不同模糊輸入信號之太陽能最大功率追蹤模糊控制器。分別按照其物理現象及物理量，設計不同的控制器。並記錄設計控制器過程所碰到的難題，及相對應的因應對策，最後再個別對這幾種變數做分析比較。其中一種是由增量電導法做改良，此法為本研究中最好的方法，且設計簡易。我們利用此法則成功的設計一個具穩壓功能的太陽能最大功率追蹤系統。最後我們在MATLAB/SIMULINK環境上利用PLECS電路模擬工具成功的完成電腦模擬驗證。

This thesis investigates the design of fuzzy-logic-based solar power maximum power point tracking (MPPT) algorithm using different fuzzy input variables. Six fuzzy MPPT algorithms based on different input-variables are considered in the study. The fuzzy logic based MPPT function is accomplished through a buck-boost power converter. Based on the solar cell properties, details of the determinations and considerations of the fuzzy rules for each MPPT algorithms are presented in the thesis. Advantages and disadvantages of the considered algorithms are also summarized in the paper. Among them, the algorithm using the sum of the angle of the conductance and the angle of the increment of the conductance as the fuzzy input variable is the most promising one considered in the research. The algorithm is then used to design a voltage-regulated solar power MPPT system. Computer simulations based on MATLAB/SIMULINK and PLECS simulation tool are conducted to verify the design.

目錄
中文摘要	I
英文摘要	II
目錄	III
圖目錄	V
表目錄	X
符號定義	XII
第一章 緒論	1
1.1 研究動機	3
1.2 文獻回顧	5
1.3 研究方法	8
第二章 升降壓電源轉換器	9
2.1 SEPIC型升降壓電源轉換器	10
2.2 ZETA型升降壓電源轉換器	11
2.3 4-SWITCH型升降壓電源轉換器	11
第三章 太陽能最大功率追蹤	13
3.1太陽能電池原理	13
3.2 擾動觀察法	17
3.3增量電導法	20
3.4模糊控制法	23
第四章 模糊理論最大功率追蹤	32
4.1 功率對電壓曲線與工作週期關係圖	32
4.2 VARIABLE SLOPE & DELTA SLOPE	34
4.3 VARIABLE SLOPE & DELTA POWER	41
4.4 VARIABLE DELTA POWER & DELTA VOLTAGE	47
4.5 VARIABLE DELTA POWER & DELTA CURRENT	56
4.6 VARIABLE INCREMENTAL CONDUCTANCE	68
4.7 VARIABLE ARCTAN	74
4.8 比較分析	82
第五章 混合供電系統之應用	84
5.1 混合供電介紹	84
5.2 混合供電之模糊控制器設計	87
5.3混合供電模擬結果	93
第六章 結論	97
參考文獻	98

圖目錄
圖(1.1.1) 功率對電壓曲線圖	1
圖(1.1.2) 電流對電壓曲線圖	2
圖(1.1.3) 功率對電壓曲線局部放大圖	5
圖(1.2.1) 模糊系統方塊圖	6
圖(2.1.1) SEPIC型升降壓電源轉換器架構	10
圖(2.2.1) ZETA型升降壓電源轉換器架構	11
圖(2.3.1) 4-SWITCH型升降壓電源轉換器架構	12
圖(3.1.1) 太陽能電池轉換原理	14
圖(3.1.2) 太陽能等效電路圖	14
圖(3.1.3) 功率對電壓曲線及照度變化最大功率點對應圖	16
圖(3.1.4) 電流對電壓曲線及照度變化最大功率點對應圖	16
圖(3.1.5) 最大功率追蹤架構圖	17
圖(3.2.1) 擾動觀察法示意圖	18
圖(3.2.2) 擾動觀察法流程圖	19
圖(3.2.3) 擾動觀察法最大功率追蹤模擬結果	19
圖(3.2.4) 擾動觀察法最大功率追蹤電壓及電流模擬結果	20
圖(3.3.1) 增量電導法流程圖	22
圖(3.3.2) 增量電導法最大功率追蹤功率模擬結果	22
圖(3.3.3) 增量電導法最大功率追蹤電壓及電流模擬結果	23
圖(3.4.1) 模糊邏輯控制流程圖	25
圖(3.4.2) 歸屬函數示意圖	27
圖(3.4.3) 最大-最小合成推論法示意圖	30
圖(4.1.1) 太陽能系統功率對電壓與工作週期特性圖	33
圖(4.2.1) SLOPE論域	34
圖(4.2.2) CE論域	35
圖(4.2.3) DELTA DUTY論域	36
圖(4.2.4) SLOPE - CE規則庫區域分析圖	37
圖(4.2.5) VARIABLE SLOPE - CE功率追蹤結果	40
圖(4.2.6) VARIABLE SLOPE - CE電壓追蹤結果	40
圖(4.3.1) SLOPE論域	41
圖(4.3.2) DELTA POWER論域	42
圖(4.3.3) DELTA DUTY論域	43
圖(4.3.4) SLOPE - DELTA POWER規則庫區域分析圖	45
圖(4.3.5) VARIABLE SLOPE - DELTAP功率追蹤結果	46
圖(4.3.6) VARIABLE SLOPE - DELTAP電壓追蹤結果	47
圖(4.4.1) DELTA POWER論域	48
圖(4.4.2) DELTA VOLTAGE論域	49
圖(4.4.3) DELTA POWER - DELTA VOLTAGE規則庫區域分析圖	51
圖(4.4.4) DELTA POWER & DELTA VOLTAGE矛盾示意圖	53
圖(4.4.5) VARIABLE DELTAP - DELTAV功率追蹤結果	55
圖(4.4.6) VARIABLE DELTAP - DELTAV電壓追蹤結果	55
圖(4.5.1) 功率對電流&工作週期曲線圖	57
圖(4.5.2) DELTA POWER論域	57
圖(4.5.3) DELTA CURRENT論域	58
圖(4.5.4) DELTA DUTY論域	59
圖(4.5.5) DELTA POWER - DELTA CURRENT規則庫區域分析圖	61
圖(4.5.3) DELTA POWER & DELTA CURRENT矛盾示意圖	62
圖(4.5.6) 功率對電流，照度變化示意圖	64
圖(4.5.7) VARIABLE DELTAP - DELTAI功率追蹤結果-1	65
圖(4.5.8) VARIABLE DELTAP - DELTAI電壓追蹤結果-1	65
圖(4.5.9) VARIABLE DELTAP - DELTAI功率追蹤結果-2	66
圖(4.5.10) DELTAP - DELTAI METHOD電壓追蹤結果-2	67
圖(4.6.1) PV CURRENT – IC – PV VOLTAGE對照示意圖	68
圖(4.6.2) INCREMENTAL CONDUCTANCE論域	69
圖(4.6.3) DELTA DUTY論域	70
圖(4.6.4) INCREMENTAL CONDUCTANCE規則庫區域分析圖	71
圖(4.6.5) VARIABLE INCREMENTAL CONDUCTANCE功率追蹤結果	72
圖(4.6.6) VARIABLE INCREMENTAL CONDUCTANCE電壓追蹤結果	73
圖(4.7.1) CURRENT – – VOLTAGE對照示意圖	75
圖(4.7.2) ARCTAN論域	77
圖(4.7.3) DELTA DUTY論域	78
圖(4.7.4) ARCTAN規則庫區域分析圖	79
圖(4.7.5) VARIABLE ARCTAN功率追蹤結果	80
圖(4.7.6) VARIABLE ARCTAN電壓追蹤結果	81
圖(5.1.1) 混合供電系統架構圖	84
圖(5.1.2) 模糊系統圖	85
圖(5.1.3) 轉換模糊訊號圖	86
圖(5.1.4) 反正切函數修正圖	86
圖(5.2.1) ARCTAN論域	87
圖(5.2.2) V_ERROR論域	88
圖(5.2.3) DELTA DUTY論域	89
圖(5.2.4) 混和供電功率對電壓及工作週期特性圖	91
圖(5.3.1) 混合供電模擬結果示意圖	93
圖(5.3.2) 混合供電系統太陽能板輸出電壓與電流	94
圖(5.3.3) 混合供電系統升降壓電源轉換器輸出電壓與電流	95
圖(5.3.4) 混合供電系統第二組電源輸出電壓與電流	95


表目錄
表(1.1.1) 太陽能板參數表	2
表(3.4.1) 模糊規則表	28
表(4.2.1) SLOPE論域範圍對照表	34
表(4.2.2) CE論域範圍對照表	35
表(4.2.3) DELTA DUTY論域範圍座標	36
表(4.2.4) SLOPE - CE模糊規則庫	37
表(4.3.1) SLOPE論域範圍對照表	42
表(4.3.2) DELTA POWER論域範圍對照表	42
表(4.3.3) DELTA DUTY論域範圍對照表	43
表(4.3.4) SLOPE - DELTA POWER模糊規則庫	44
表(4.4.1) DELTA POWER論域範圍對照表	48
表(4.4.2) DELTA VOLTAGE論域範圍對照表	49
表(4.4.3) DELTA DUTY論域範圍對照表	50
表(4.4.4) DELTA POWER - DELTA VOLTAGE模糊規則庫	51
表(4.5.1) DELTA POWER論域範圍對照表	58
表(4.5.2) DELTA CURRENT論域範圍對照表	59
表(4.5.3) DELTA DUTY論域範圍對照表	60
表(4.5.4) DELTA POWER - DELTA CURRENT模糊規則庫	60
表(4.6.1) INCREMENTAL CONDUCTANCE論域範圍對照表	69
表(4.6.2) DELTA DUTY論域範圍對照表	70
表(4.6.3) INCREMENTAL CONDUCTANCE模糊規則庫	70
表(4.7.1) ARCTAN論域範圍對照表	77
表(4.7.2) DELTA DUTY論域範圍對照表	78
表(4.7.3) ARCTAN模糊規則庫	78
表(4.8.1) VARIABLE 比較分析表	82
表(5.2.1) ARCTAN論域範圍對照表	87
表(5.2.2) V_ERROR論域範圍對照表	88
表(5.2.3) DELTA DUTY論域範圍對照表	89
表(5.2.4) 混合供電模糊規則庫	90

參考文獻

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[19]	張斐章、張麗秋編著“類神經網路”,東華書局，中華民國94年。