基于FPGA的高精度光伏测试仪的研究

【摘要】：随着世界人口的增长，世界各国的人均国民生产总值和人均消费水平都在不断增加，平均能量消费也在增加，对煤，石油和天然气这些能源的需求将会逐步加大，所以，我们现在的主要任务就是寻找新的洁净的能源来代替这些能源。经研究表明可用太阳能电池将太阳能直接转化为电能，对太阳能电池的研究成我们的重点，对太阳能电池性能的测试也成为我们研究的热点问题。 本课题是基于对FPGA的高精度光伏测试系统的研究，本测试系统研究的主要内容是： （1）在硬件设计方面：根据性能指标对各子单元进行芯片选型工作，然后设计硬件原理图和PCB布局布线图。其中包括了根据模拟信号、数字信号特性进行必要的电平转换、信号隔离、阻抗变换等信号调理电路；对调理好的信号进行A/D转换、隔离等的数据采集电路；对采集后数据进行缓冲存储等的数据存储电路。 （2）在软件设计方面：在FPGA器件的相关开发环境中，采用Verilog语言，以模块化的方式编写控制代码，加入优化模块，使各子模块控制相应的硬件资源。当各个子模块都经过测试后，再将所有子模块连接组合成为整体，从而完成整个项目的联调。 （3）在对太阳能电池的拟合方面：本课题通过对几种算法的优缺点比较，使用MATLAB对TDB-100的光伏电池模型的理论数据进行分析，确定了目标函数、待定特性参数的取值范围及算法，得出用蚁群算法和遗传算法融合的拟合方法误差更小，能更好的还原测试数据，误差较小，得出的特性参数精度较高。 设计结果表明，基于FPGA的光伏测试仪不但满足了各项设计要求，且运行稳定可靠，具有一定的实用性。 【关键词】：光伏测试 高精度 FPGA Verilog 算法
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 世界能源及太阳能电池发电特点8-10
• 1.2 国内外太阳电池的发展状况10-12
• 1.3 太阳能电池的测试技术的现状12-14
• 1.4 本测试仪的目的及意义14-16
• 2 太阳能电池的基本结构与测量方法16-22
• 2.1 太阳能电池的结构16-17
• 2.2 太阳能电池的发电原理17-18
• 2.3 太阳能电池的测试原理18-22
• 3 高精度光伏测试仪的硬件及软件系统设计22-38
• 3.1 测试仪的硬件设计22-27
• 3.2 测试仪的软件设计27-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 太阳能电池的曲线拟合38-51
• 4.1 曲线拟合的现状38-39
• 4.2 曲线拟合模型的建立39-40
• 4.3 几种曲线拟合的比较与分析40-42
• 4.4 遗传算法与蚁群融合算法的提出42-46
• 4.5 GA 与 AGA 融合算法与其他几种算法结果分析及比较46-50
• 4.6 本章小结50-51
• 5 结论与展望51-53
• 5.1 测试仪的总结51
• 5.2 展望51-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-58
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文58-59
• 附录 2 攻读硕士学位期间申请的专利59-60
• 附录 3 部分数字模块代码60-63

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