基于擾動(dòng)觀察法的高效率MPPT控制芯片設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)在全球范圍內(nèi)成為制約人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵因素，尋找新能源已成為當(dāng)前人類(lèi)面臨的迫切問(wèn)題之一。太陽(yáng)能作為一種全新的電能生產(chǎn)方式，其具有的清潔無(wú)污染、來(lái)源永不衰竭且維護(hù)措施簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。論文針對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用的一個(gè)重要研究領(lǐng)域——光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展要求，尤其是小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種基于擾動(dòng)觀察法的高效率最大功率點(diǎn)跟蹤控制芯片設(shè)計(jì)。 論文首先研究了光伏系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2、及其發(fā)展趨勢(shì)，給出研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)小功率系統(tǒng)中光伏電池輸出功率小、對(duì)轉(zhuǎn)換效率要求較高，且系統(tǒng)整體成本較低的特點(diǎn)，選擇采用全模擬電路構(gòu)建控制芯片，以實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤控制的目標(biāo)。采用模擬電路搭建的控制芯片具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，面積利用率高，且應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn)。 在芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)中，論文根據(jù)系統(tǒng)本身拓?fù)渌哂械奶攸c(diǎn)，優(yōu)化了擾動(dòng)觀察法最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，最終在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方案。 其次，論文按照系統(tǒng)的

3、設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了包括模擬乘法器、開(kāi)關(guān)電容微分器、基準(zhǔn)電壓源、電流采樣器、以及振蕩器等多個(gè)電路模塊。特別是對(duì)信號(hào)處理核心模塊乘法器和微分器設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)要求著重優(yōu)化了乘法器的線(xiàn)性度、輸入范圍，和微分器的環(huán)路穩(wěn)定性、建立時(shí)間。論文中，對(duì)上述這些重要電路模塊在進(jìn)行了原理分析的基礎(chǔ)上，用Cadence工具進(jìn)行性能仿真驗(yàn)證。 最后，結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路模塊，對(duì)系統(tǒng)仿真所需的光伏電池、功率開(kāi)關(guān)管和負(fù)載鉛酸蓄電池進(jìn)行建模，構(gòu)建了整個(gè)實(shí)際的控制器