基于FPGA的微小卫星电源系统MPPT控制方法研究

发布时间：2017-12-13 09:27

  本文关键词：基于FPGA的微小卫星电源系统MPPT控制方法研究

  更多相关文章： 最大功率点跟踪 FPGA 小信号建模 Superboost变换器

【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(Maximum Power Point Tracking-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Quartus II软件,对控制器进行RTL(Register-Transfer Level)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。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V442

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本文编号：1284668