基于fpga的微小卫星电源系统mppt控制方法研究

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1、硕士学位论文基于FPGA的微小卫星电源系统MPPT控制方法研究MPPTCONTROLMETHODOFSMALLSATELLITEPOWERSYSTEMRESEARCHBASEDONTHEFPGA孙瑞梅哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TM615学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于FPGA的微小卫星电源系统MPPT控制方法研究硕士研究生：孙瑞梅导师：李衍杰副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM615U.D.C:621

2、.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMPPTCONTROLMETHODOFMICROSATPOWERSUPPLYSYSTEMRESEARCHBASEDONTHEFPGACandidate：SunRuimeiSupervisor：Asso.Prof.LiYanjieAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefenc

3、e：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电源系统作为微小卫星的核心系统，对微小卫星的发展起着至关重要的作用，它的高集成度、高效率以及高可靠性一直是研究的热点问题，最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking-MPPT)技术可以明显地提高太阳能电池阵列输出功率的利用率，因此，本文针对微小卫星电源系统的MPPT问题进行研究。针对目前在工程中最常用的扰动观察法的缺陷，本文提出了改进的变步长扰动观察法，搭建光伏阵列Simulink仿

4、真平台，对两种MPPT算法进行仿真，验证了变步长的方法能快速准确地跟踪到最大功率点。选用Superboost拓扑结构作为DC-DC变换器，利用平均元件法和状态空间平均法建立其小信号模型。为了使系统获得良好的动态性和稳定性，本文采用全调整母线的双环开关调节系统，仿真结果证明，该系统的相角裕度满足航天电源的要求。FPGA由于其灵活、可靠及丰富的输入输出端口等优点成为数字电源的核心，本设计提出了基于FPGA的数字电源控制方案，并对各个模块进行功能时序仿真验证，该模块化设计有利于数字电源的扩展和升级。利用QuartusII软件，对控制器进行RTL(Register-TransferLeve

5、l)级设计。基于所设计的数字电源控制器，搭建了MPPT的硬件平台，以Superboost变换器作为实现MPPT控制的主功率电路。采用改进的扰动观察法进行实验，结果表明，该方法跟踪最大功率点的精度达到99.281%，验证了该方法的可行性。关键词：最大功率点跟踪；FPGA；小信号建模；Superboost变换器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPowersystemastheessentialpartofthemicrosatelliteplaysanimportantroleinthedevelopmentofmicrosatellite.Itshighintegr

6、ation,highefficiencyandhighreliabilityarethekeyissuesintheresearch.MaximumPowerPointTrackingtechnologyisrecognizedasaneffectivewaytoimprovetheutilizationefficiencyofphotovoltaiccells.Therefore,thispaperresearchfortheMicrosatpowersupplysystemmaximumpowerpointtrackingproblem.Forthedefectsofthemo

7、stcommonperturbationobservationmethod,Iputsforwardthemodifiedvariablestepsizeperturbationobservationmethodinthispaper.TheSimulinksimulationplatformsofphotovoltaicarrayarebuilt,itverifyvariablesizemethodcantrackthemaximumpowerpointaccura