基于FPGA的光伏并网发电系统控制算法的研究

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1、摘要摘要本论文通过研究开发“基于FPGA的太阳能光伏并网发电系统”，深入分析了目前常用的太阳能光伏并网发电系统控制算法，并在此基础上设计了一套基于FPGA的并网发电系统控制算法，为采用FPGA开发太阳能光伏并网发电系统专用控制芯片做出了有意义的探索，为今后设计专用集成电路打下基础。本文首先在详细分析系统模块的基础上，应用MA：n．AB仿真软件对现有的几种主要的MPPT算法进行了全面、深入的分析。并通过分析和对比，找出了每一种MPPT算法的优缺点，并验证了其可实现性。同时根据研究结果创造性地提出了能有效克服当前MPPT不足的改进型MPPT算法，设计出了适合FPGA芯

2、片系统开发和应用的MPPT算法。在设计SPWM控制算法单元时，应用Verilog硬件开发语言实现了SPWM芯片SLE4520的所有功能，将硬件芯片部分成功移植到了FPGA芯片系统上，为并网发电控制系统的小型化作了成功的尝试，验证了软件实现硬件芯片移植的可行性。主程序模块根据双向计量模块实时发送过来的24位电网周期值，通过简单运算之后经查表运算找出SLE4520芯片的脉宽数，发送给SPWM模块。SPWM模块根据设置的脉宽数进行调制，输出电流将与电网保持同频同相。同时主程序模块还根据中断调度模块给出的Int．Flag值对整个系统的中断进行控制，有效地防止了系统发生故障

3、时出现更大范围的破坏。本文深入研究了光伏并网发电系统控制算法做了许多有意义的探索。光伏并网发电系统专用控制芯片的开发和应用，将有效地降低光伏并网发电系统控制器的成本，并极大地提高光伏并网发电系统的控制精度和稳定性。这些工作对于光伏并网发电系统在我国的推广具有相当积极的意义，并会带来显著的经济效益和社会效益。关键字：光伏并网发电系统、FPGA、MPPT算法、SPWM控制算法、VerilogHDLAbstractThispaperhasanalyzedthecontrolarithmeticofseveralcurrentgrid—connectedgeneratio

4、nsystemsbydevelopingthe”grid-connectedgenerationsystembasedonFPGA”．AcorrespondingarithmeticisalsodesignedbasedonFPGA,whichmakesanimportantexplorationonthechipsforthe鲥d—connectedgenerationsystem．Thisresearchisalsoregardedasthebasisofourfuturework．．Onthebaseofsystemmoduledividing，MATLAB

5、isusedforsimulatingthemaincurrentMPPTarithmetic．Byanalyzingandcomparing，eacharithmetic’sadvantagesanddisadvantagesarelistedandvalidatedwhetherit’Spracticable．AnimprovedMPPTarithmeticiScreativelyinventedandshiointroducedwhichhaslessgeneralmalpracticeandismoresuitableforFPGAdeveloping．O

6、ndesigningSPWNcontrolarithmeticunit，VerilogisusedtorealizeallfunctionsofSLE4520，whichisasiguificativeattemptfortheminiaturizationofgrid—connectedgenerationsystemandalsoavalidationofhardwarechip·explantingbysoftware．ThemainprogrammodulefindandcalculatethenumberofSLE4520pulsesbasedonthe

7、24-bitvalueofgenerationsystemsentbythebidirectionalcomputationmodule．SPW／vlmoduledothemodulationconsideringthenumberofthepulse，andtheoutputcurrentkeepthesamefrequencyandphasewi血thegenerationsystem．TheprogrammodulealsosupplythevalueofhatFlagtocontroltheinterruptsofthewholesystem，whichC

8、anpre