矽鉛電池充電技術改良與自用型太陽光發電系統設計

本研究旨在提升自用型太陽光電系統(hybrid PV system, HyPV)之性能，主要分為兩個實驗，第一個部分是利用脈衝充電的方式對矽鉛電池進行長期性能檢測，探討對系統匹配之電池壽命週期的影響。第二個是為了減少發電損失，採取太陽光電板直充蓄電池技術，利用Matlab 模擬軟體建構系統發電之模型並驗證及分析。在矽鉛電池方面，先利用脈衝充電進行長期的性能檢測，探討其對系統匹配之電池壽命週期的影響。在兩種常溫(25oC)及高溫(50oC)環境下進行長期檢測，並測試四種不同的充電方式，其中包含定電流以及三種不同的脈衝頻率：500 Hz、1000 Hz、2000 Hz，藉此比較老化之特性。結果指出，常溫下脈衝頻率500 Hz 會使電池在標準充放電曲線量測時充電曲線較平滑，放慢老化的速度；高溫環境下，脈衝頻率2000 Hz 的矽鉛電池具有最長的壽命週期。 HyPV 本身採用近最大功率點操作設計(Near-Maximum-Power-Point-Operation Design,nMPPO)，將太陽電池與蓄電池特性進行匹配設計。在模擬測試方面，為了減少發電損失，採取不限制電流的蓄電方式來執行太陽光電板直充蓄電池技術。透過模擬結果可以得到最佳系統匹配，經濟分析後會取得最佳發電效益。此外，在加入1AMPG 提升太陽光電板發電量後，更能提升直充技術的實現價值。

關鍵字

矽鉛電池；脈衝充電；自用型太陽光發電系統

並列摘要

This study proposes to improve performance of hybrid PV system (HyPV). First, we fed the charge current to the Si-lead battery in pulses to determine the long-term performance and discussed the effects of a pulse charging technique on charge–discharge behavior and cycling characteristics of Si-lead battery. On the other hand, to implement technology of PV panels directly charge battery without limiting current, we constructed power generation model by Matlab to verify and analyse. In the Si-lead battery part, there were four different charging methods including the constant current (CC), pulse frequency of 500 Hz, 1000 Hz and 2000 Hz used under room temperature and high temperature. The results show that the charging curve of pulse charging methods was slightly smooth and the aging speed of battery was slow under the room temperature. Besides, it could extend cycle life of the battery by pulse charging technique under the high temperature. In the simulation part, to reduce electricity energy loss, we used unlimited current to implement the technology of PV panels directly charge battery. We found out the optimal maching on hybrid solar power generation systems by anaylise of economy. Furthermore, adding one-axis maximum power generation technique (1A-MPG) on the system the value of this directly charge technology could be raise.

並列關鍵字

Si-Pb battery ； pulse charging ； HyPV

參考文獻

[6] 蔡宗翰: “獨立型太陽光發電系統可靠度提升研究” ，國立台灣大學機械工程研究所，2015

[7] 許伯堅：“隔離混合型太陽光發電系統最佳設計”，國立臺灣大學機械工程研究所，2014

[18] 張佑任:“混合型太陽光發電系統設計分析”，國立臺灣大學機械工程研究所，2014

[2] Liang-Rui Chen,”A Design of an Optimal Battery Pulse Charge System by Frequency-Varied Technique”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 54, NO. 1, FEBRUARY 2007

[4] B.J.Huang, F.S.Sun and R.W.Ho: “Near-Maximum-Power-Point-Operation (nMPPO) Design of Photovoltaic Power Generation System”, Solar Energy 80(8),1003-1020(2006).

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