基于擾動觀察法的高效率MPPT控制芯片設(shè)計.pdf

1、當今，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)在全球范圍內(nèi)成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩個關(guān)鍵因素，尋找新能源已成為當前人類面臨的迫切問題之一。太陽能作為一種全新的電能生產(chǎn)方式，其具有的清潔無污染、來源永不衰竭且維護措施簡單等特點，受到越來越廣泛的關(guān)注。論文針對太陽能應(yīng)用的一個重要研究領(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，提出了一種基于擾動觀察法的高效率最大功率點跟蹤控制芯片設(shè)計。 論文首先研究了光伏系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2、及其發(fā)展趨勢，給出研究內(nèi)容和設(shè)計目標。根據(jù)小功率系統(tǒng)中光伏電池輸出功率小、對轉(zhuǎn)換效率要求較高，且系統(tǒng)整體成本較低的特點，選擇采用全模擬電路構(gòu)建控制芯片，以實現(xiàn)擾動觀察法最大功率點跟蹤控制的目標。采用模擬電路搭建的控制芯片具有結(jié)構(gòu)簡潔，面積利用率高，且應(yīng)用方便的優(yōu)點。 在芯片的架構(gòu)設(shè)計中，論文根據(jù)系統(tǒng)本身拓撲所具有的特點，優(yōu)化了擾動觀察法最大功率點跟蹤控制策略，最終在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的綜合設(shè)計方案。 其次，論文按照系統(tǒng)的

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