学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于FPGA的MPPT控制技术研究

作　者: 丁倩
导　师: 张刚；刘树林
学　校: 西安科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 最大功率点跟踪 FPGA 功能时序仿真 Boost变换器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 108次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

太阳能作为一种绿色可再生能源受到人们的青睐,其中太阳能光伏发电技术成为各国竞相发展的领域。但目前光伏发电存在的主要问题是光伏电池的利用率较低,因此提高光伏电池的利用率成为光伏发电中的焦点。MPPT控制技术是目前公认的提高光伏电池效率的有效手段,因此,MPPT控制方法的研究成为光伏发电的一个重要方面。针对提高光伏电池转换效率,在对传统的控制方法分析比较的基础上,对扰动观察法进行了改进,提出了一种基于FPGA器件的数字化实现最大功率点跟踪控制的设计方法。利用Altera公司的EDA工具QuartusⅡ软件,采用自顶向下的方法对该控制器进行了RTL级详细设计。整个MPPT控制器运用模块化结构设计,各模块易于移植,整个控制系统便于功能扩展和升级。设计完成后,对各模块进行了仿真。最后,将程序下载到EP1C3T144C8N芯片中,在FPGA开发板上对系统功能进行了测试。应用所设计的MPPT控制器搭建了最大功率点跟踪的实验电路,其中以Boost变换器电路作为实现MPPT控制的主电路。对传统扰动法和改进后的扰动法进行对比实验研究,其结果表明,改进后的方法使跟踪精度提高到75%以上,比传统方法至少提高了9个百分点,跟踪精度明显优于传统方法。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景和意义  8-10
    1.1.1 课题的研究背景  8-9
    1.1.2 课题的研究意义  9-10
  1.2 太阳能光伏发电产业的现状及发展趋势  10-13
    1.2.1 太阳能光伏发电的现状与发展趋势  10-12
    1.2.2 最大功点跟踪的现状及发展趋势  12-13
  1.3 本文主要内容  13-14
2 太阳能光伏发电系统组成及最大功率点跟踪技术  14-28
  2.1 太阳能光伏发电系统的组成  14
  2.2 太阳能光伏系统的分类  14-17
    2.2.1 独立光伏发电系统  15-16
    2.2.2 并网光伏发电系统  16-17
    2.2.3 混合光伏发电系统  17
  2.3 太阳能光伏发电最大功率跟踪技术  17-22
    2.3.1 光伏电池的特性  18-19
    2.3.2 外界环境对光伏阵列的影响  19-20
    2.3.3 最大功跟踪的理论依据  20-21
    2.3.4 最大功点跟踪的原理  21-22
  2.4 最大功率点跟踪的控制策略  22-26
    2.4.1 最大功点跟踪的常用控制策略  22-25
    2.4.2 改进的扰动观察法  25-26
  2.5 本章小结  26-28
3 基于FPGA 的MPPT 控制器设计  28-42
  3.1 FPGA 概述  28-32
    3.1.1 FPGA 器件  28-29
    3.1.2 Cyclone FPGA 系列  29-30
    3.1.3 FPGA 设计流程  30-32
  3.2 控制器的总体设计方案  32-33
  3.3 MPPT 控制算法模块的设计  33-34
  3.4 寄存器模块的设计  34-35
  3.5 数值乘法器模块的设计  35
  3.6 A/D 转换控制模块的设计  35-37
  3.7 PWM 产生模块的设计  37-38
  3.8 三角波产生模块的设计  38-40
  3.9 本章小结  40-42
4 实现MPPT 的开关变换器设计  42-51
  4.1 典型DC-DC 变换器介绍  42-43
    4.1.1 降压变换器(Buck Converter)  42
    4.1.2 升压变换器(Boost Converter)  42-43
    4.1.3 Buck 变换器与 Boost 变换器的分比较  43
  4.2 Boost 变换器电路的分析与设计  43-49
    4.2.1 波电感的临界参数设计  46-47
    4.2.2 波电容的参数设计  47
    4.2.3 光伏发电系统中Boost 变换器功能的实现  47-48
    4.2.4 Boost 变换器的参数设计  48-49
  4.3 本章小结  49-51
5 MPPT 控制系统实例及实验结果  51-66
  5.1 MPPT 控制系统技术指标  51
  5.2 外围硬件电路的实现  51-56
    5.2.1 主电路的结构  51-52
    5.2.2 电压采样电路  52-53
    5.2.3 电流采样电路  53-54
    5.2.4 A/D 转换电路  54-55
    5.2.5 驱动电路  55-56
    5.2.6 MPPT 控制系统参数  56
  5.3 基于FPGA 的MPPT 控制器仿真及功能实现  56-61
    5.3.1 控制器仿真  57-58
    5.3.2 FPGA 下载及配  58-60
    5.3.3 MPPT 控制器实验  60-61
  5.4 实验结果及分析  61-65
    5.4.1 实验电路  61-63
    5.4.2 实验结果  63-65
  5.5 本章小结  65-66
6 结论  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72

基于FPGA的MPPT控制技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文