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基于FPGA的高精度光伏测试仪的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 04:16:02
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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

【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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