应用FPGA之换流器研制第一章绪论.docx

应用FPGA之换流器研制第一章绪论.docx昆山科技大学电机工程系硕士论文应用场规划逻辑数组电路之太阳能发电系统换流器研制TheDesignofaStand-alonePhotovoltaicInverterViaFieldProgrammableGateArray研究生:蔡誌元 Student:Chih-YuanTsai指导教授:白富升 Advisor:Fu-ShengPaiDepartmentofElectricalEngineeringKunShanUniversityTainan,Taiwan,・ThesisforMasterofScienceJune2005中华民国九十四年六月第一章绪论1-1研究背景与动机综观整个人类科技发展史,自工业革命后至今无疑是最璀璨的一段。人类不断地努力进行各种科技研发、机器改良等工作,致使今日人类能够过着既富裕又舒适的生活,人类日常中赖以活动的交通工具譬如汽车、火车、飞机以及轮船等,其动力所需的能源,从最早期的伐木、煤矿到最近的石油、天然气、核燃料等[1],但这些能源的总量并不因时间的累积而增加,反倒是日渐减少。除了「量」的减少外,能源的使用开发过程中也产生了巨大的后遗症;由于大量的使用石化燃料,造成空气中二氧化碳及其它有害物质的大量增加,使得「温室效应」(GreenhouseEffect)的后果与Fl俱增,导致全球气温暖化、气候异常以及生态发生巨变等地球环境的浩劫。近年台湾由于工业高度的发展及生活水平的提升,相对地用电量不断逐年增加,每到夏季便面临电力不足的危机,其中尖峰负载用电量远大于离峰负载用电量,若开发新电厂以满足尖峰时刻的用电量,不但需要庞大的设厂费用和F1后地方回馈金补助外,还必须面对当地生态的破坏、人民的健康及经济型态的改变等等众多事项,因此设立新电厂是非常不符合经济效益与成本考虑。而以往因应措施除了加强倡导民众节约能源外,一方面自民国七十八年起台电公司开始实施季节性电价调整,提高七、八、九月份的电价费率,其将用电量分为三段式,以累计方式计算家庭电费(;%;;)。然而夏季家庭用电全天计费方法如以上所示并没有像夏季工业用电计费方式区分为离峰用屯及尖峰用电(离峰时段为夜间十时卅分至翌日清晨七时卅分),此一方案姑且不论是否对家庭用电消费者有失公平原则,其自实施季节性用电方案这十几年来夏季节与非夏季负载变动并没有显著的效果,负载变动依然逐年不断增加。对此,台电公司解释为,此导因于空调产品的普及和人民生活的提升,以至于负载变动逐年增大;由上例可见替代能源的方案的重要性及必行性。台湾地区能源资源非常缺乏,大部分所需的能源都必须仰赖进口,因此开发无污染的新能源,并有效的使用它是急需努力的工作;目前较具有开发价值的再生能源如太阳能、风力、水力、地热、生质以及潮汐等天然能源,此类能源与石化能源相较,具有低环境污染、可循环利用等优点,而台湾位处亚热带地区,成年日照充足,故非常适于太阳能源的研究开发。太阳能源干净、无污染且不会破坏生态环境,同时更具有安全性、便利性且取之不竭等优点,所以在石化能源逐渐短缺的今日,选择太阳能做为替代能源是解决能源危机的途径之一。目前,太阳能的用途主要有太阳热能与太阳光电能两项。太阳热能,是利用太阳能集热器将太阳