基于FPGA的峰值功率跟踪系统测试大纲.docx
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基于FPGA的峰值功率跟踪系统测试大纲
基于FPGA的峰值功率跟踪系统测试大纲
课题名称:
基于FPGA的峰值功率跟踪系统设计
课题编号:
承研单位:
中国航天科技集团公司八院811所
编写日期:
2013年3月
1试验目的
通过对基于FPGA的峰值功率跟踪系统进行试验测试,验证其MPPT技术及SuperBuck相关技术指标是否满足合同规定要求。
2测试项目及测试指标
测试项目及测试指标见表1。
表1基于FPGA的峰值功率跟踪系统测试项目及测试指标
项目
合同要求技术指标
备注
MPPT
MPPT电路功率
≥400W
单组(共2组)
MPPT电路效率
>93%
MPPT跟踪精度
≥99%
MPPT均流精度
≤5%
主电路
过压点
42V
保护功能
有
过流保护
MPPT、恒压切换
MPPT、恒流切换
3测试设备
主要测试设备见表2。
表2主要测试设备
序号
名称
型号规格
数量
1
Tektronix100MHz示波器
DPO-3014
1
2
Agient光伏模拟器
E4360A
1
3
Fluke万用表
16B
1
4
隔离探头
2
5
高频电流探头
2
6
辅助源
若干
5
电子负载
1
6
PC机
1
4测试环境
常温、常压。
5具体试验情况
测试的主要目的在于验证基于FPGA的MPPT技术主要电性能是否满足项目合同规定的要求。
测试内容主要包括MPPT电路效率、MPPT跟踪精度、MPPT均流精度、限压功能、保护功能等方面。
5.1基于FPGA的MPPT功能及性能指标测试
主要包括MPPT电路效率、MPPT跟踪精度、MPPT均流精度等。
(1)MPPT跟踪精度
图2MPPT跟踪精度测试连接图
按照图2连接好电路图,检查好电路确认无误,即可上电,电路正常工作之后,即可开始对各项性能参数进行测量。
利用串口通信,在PC机上显示跟踪的功率值。
电调节电子负载工作于恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻)。
开启太阳阵,使之工作于SAS模式,设定V-I曲线。
合闸,加电。
等待MPPT跟踪稳定之后,利用串口通信得到一段时间的跟踪的功率,计算出跟踪到的功率平均值,从而计算出MPPT跟踪精度(跟踪的功率与设定的最大功率的比值)。
改变V-I曲线,分别对每条V-I曲线进行MPPT电路跟踪精度测量,数据记录于表4。
表4不同V-I曲线下的MPPT跟踪精度测量
曲线
VOC
ISC
VM
IM
PM
跟踪功率
跟踪精度
曲线1
曲线2
曲线3
曲线4
曲线5
试验结论:
当太阳阵V-I曲线变化时,此时MPPT跟踪精度为,效率指标(满足/不满足)合同规定要求。
(2)MPPT电路效率
按照图1连接好电路图,检查好电路确认无误,即可上电,电路正常工作之后,即可开始对各项性能参数进行测量。
图1MPPT效率测试连接图
太阳阵与SuperBuck主电路输入通过电缆连接,而主电路输出与电子负载通过电缆连接。
SuperBuck主电路板与FPGA控制板通过信号线(主要有输入电压电流采样信号线,输出电压采样信号线,MPPT基准信号线)相连,以实现FPGA对主电路的控制。
调节电子负载工作于恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻)。
开启太阳阵,使之工作于SAS模式,设定V-I曲线。
合闸,加电。
记录此时的MPPT电路效率。
改变V-I曲线,改变功率,分别对每个功率进行MPPT电路效率测量,数据记录于表3。
表3不同输出功率下的MPPT电路效率表
曲线
VOC
(V)
ISC
(A)
VM
(V)
IM
(A)
Pin
(W)
Pout
(W)
效率
曲线1
曲线2
曲线3
试验结论:
当变换器输出功率变化时,MPPT电路效率最小,最大分别为
和,效率指标______(满足/不满足)合同规定要求
(3)MPPT均流精度
图3MPPT均流精度测试电路图
按照图3连接好电路图,检查好电路确认无误,即可上电,电路正常工作之后,即可开始对各项性能参数进行测量。
利用高频电流探头,测量两路交错SuperBuck电路的输入电流均流精度。
电调节电子负载工作于恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻)。
开启太阳阵,使之工作于SAS模式,设定V-I曲线。
合闸,加电。
等待MPPT跟踪稳定之后,利用高频电流探头测量两路输入电流的平均值,从而计算出MPPT均流精度。
均流精度定义为,两路电流与两路电流平均值的的差值与两路电流平均值的比值。
改变V-I曲线,分别对每条V-I曲线进行MPPT均流精度测量,数据记录与于表5。
表5不同V-I曲线下的MPPT均流精度测量
曲线
第一路输入电流(A)
第二路输入电流(A)
每路输入电流平均值(A)
差值
(A)
均流精度
(%)
曲线1
曲线2
曲线3
试验结论:
当太阳阵V-I曲线变化时,此时MPPT跟踪精度为,效率指标(满足/不满足)合同规定要求。
5.2SuperBuck主电路功能及性能测试
主要包括限压功能、过流保护功能以及MPPT与恒压、恒流切换功能等。
按照图4连接好电路图,检查好电路确认无误,即可上电,电路正常工作之后,即可开始对各项性能参数进行测量。
图4SuperBuck主电路功能及性能测试连线图
(1)限压功能(MPPT转恒压切换)测试
调节电子负载工作于恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻)。
开启太阳阵,加电,电路首先工作于MPPT模式,待电路工作稳定之后,切断一路负载,此时输出电压会超过42V限压点,电路切换到限压电路。
在切断负载之后,观察输出电压______(是/否)稳定于42±1V,如若稳定,稳定值为______V,_______(满足/不满足)要求。
(2)限流功能(MPPT转恒流切换)测试
调节电子负载工作于恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻,第4路负载为5Ω)。
开启太阳阵,加电,电路首先工作于MPPT模式,待电路工作稳定之后,切断一路负载,此时输出电压会超过42V限压点,电路切换到限压电路。
在切断负载之后,观察输出电压______(是/否)稳定于42±1V,如若稳定,稳定值为______V,_______(满足/不满足)要求。
(3)过流保护性能测试
调节电子负载为恒阻模式(3路负载并联,每组7.5Ω负载电阻,第4路负载为3Ω)。
开启太阳阵,加电,电路首先工作于MPPT模式,待电路工作稳定之后,加入一路负载,此时输出电压会超过过流保护点,电路保护。
观察电路____(是/否)保护,驱动信号_____(是/否)封锁。