文档介绍：浙江大学电气工程学院
硕士学位论文
基于扰动观察法的高效率MPPT控制芯片设计
姓名:江帆
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:吴晓波;赵梦恋
20080510
摘要当今,能源短缺和环境污染已经在全球范围内成为制约人类社会可持续发展的两个关键因素,寻找新能源已成为当前人类面临的迫切问题之一。太阳能作为一种全新的电能生产方式,其具有的清洁无污染、来源永不衰竭且维护措施简单等特点,受到越来越广泛的关注。论文针对太阳能应用的一个重要研究领域一一光伏发电系统的发展要求,尤其是小功率光伏发电系统的特点,提出了一种基于扰动观察法的高效率最大功率点跟踪控制芯片设计。论文首先研究了光伏系统的国内外发展现状及其发展趋势,给出研究内容和设计目标。根据小功率系统中光伏电池输出功率小、对转换效率要求较高,且系统整体成本较低的特点,选择采用全模拟电路构建控制芯片,以实现扰动观察法最大功率点跟踪控制的目标。采用模拟电路搭建的控制芯片具有结构简洁,面积利用率高,且应用方便的优点。在芯片的架构设计中,论文根据系统本身拓扑所具有的特点,优化了扰动观察法最大功率点跟踪控制策略,最终在此基础上提出了系统的综合设计方案。其次,论文按照系统的设计方案,设计了包括模拟乘法器、开关电容微分器、基准电压源、电流采样器、以及振荡器等多个电路模块。特别是对信号处理核心模块乘法器和微分器设计,根据系统要求着重优化了乘法器的线性度、输入范围,和微分器的环路稳定性、建立时间。论文中,对上述这些重要电路模块在进行了最后,结合系统结构和电路模块,对系统仿真所需的光伏电池、功率开关管和负载铅酸蓄电池进行建模,构建了整个实际的控制器系统。在此基础上,对控制器的主要性能参数进行了仿真和结果分析。系统仿真结果表明系统工作正常,预期设计目标均已实现。关键词:光伏发电最大功率点跟踪扰动观察法模拟电路效率原理分析的基础上,用ぞ呓行阅芊抡嫜橹ぁ浙江大学硕士学位论文
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图目录芯片系统应用总框架结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯光伏电池的方针等效模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯环境温度不变,光照强度变化的输出特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯光照强度不变,环境温度变化的输出特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..光伏电池的匦郧摺系统主电路拓扑图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.开关管关断,蓄电电容3涞纭开关管导通,蓄电电容7诺纭常规扰动观察法的流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..优化后的最大功率点跟踪控制芯片流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.芯片的系统框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.带隙基准电路拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.带隙基准电压的温度特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.带隙基准电压的线性调整率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..带隙基准电压的电压调整器电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..电压的温度特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.电压的线性调整率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.电压的负载调整率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.电流采样器的电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.姆岛拖嗥捣抡嫱肌墓材R种票菴牡缭匆种票萈墓材J淙敕段模拟乘法器的电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.线性度和输入范围扫描曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯典型微分其电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图图图甀浙江大学硕士学位论文
开关电容微分器及比较器连接电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一开关电容微分器中运放电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。开关电容微分器仿真波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.振荡器的电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.时钟信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.时钟信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯欠压锁定电路的迟滞曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.自举驱动电路拓朴图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。自举驱动电路输出信号上升时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.自举驱动电路输出信号下降时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.太阳能电池等效模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.太阳能电池仿真模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..温度。。段诒浠庹誗/下的猇特温度范围内变化,光照痬碌腜—室温,光照趌/’/范围内变化时的猇室温,光照/’/范围内变化时的猇功率开关管缌鞯缪固匦郧摺功率开关管模型电压电流特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.功率开关管寄生效应等效电路模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.蓄电池等效电路模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.芯片系统功能仿真框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.不同特征环境极限状况条件下光伏电池的猇特性曲线⋯⋯.光伏电池猇曲线区间图⋯⋯