作者：杨秀增
作者单位：广西民族师范学院物理与电子工程学院, 广西 崇左 532200
关键词：光伏电池;最大功率点跟踪控制器;现场可编程门阵列;三点比较MPPT算法;IP核
摘要：
为验证基于FPGA的光伏最大功率跟踪系统的应用效果，采用SOPC和FPGA技术，设计一款光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）控制系统。采用Altera公司的Quartus Ⅱ软件开发SOPC光伏控制系统，通过三点比较MPPT控制算法提高最大功率跟踪稳定性。根据Avalon总线IP核的设计方法，利用Verilog HDL硬件描述语言设计光伏MPPT控制IP核，通过带有EP4CE6F17C8开发板进行验证。验证结果表明：基于FPGA设计的光伏MPPT控制系统工作稳定，能动态地跟踪光伏电池的最大功率点的变化，具有响应速度快、可靠性高和易于升级等优点，可应用于光伏发电系统中。
Design and implementation of photovoltaic maximum power point tracking control system based on FPGA
YANG Xiuzeng
Department of Physical and Electronic Engineering, Guangxi University for Nationalities, Chongzuo 532200, China
Abstract: To verify the application effect of photovoltaic maximum power point tracking system based on FPGA, SOPC and FPGA technologies are used to design a photovoltaic maximum power point tracking(MPPT) control system. Quartus Ⅱ software of Altera company is applied to develop the SOPC photovoltaic control system and three-point comparison MPPT method is applied to enhance maximum power point tracking stability. According to the design method of Avalon IP core, Verilog HDL(hardware description language) is used to design the MPPT IP core of PV system and development board with EP4CE6F17C8 is used to verify the correctness of the design. The verification results show that the photovoltaic MPPT control system designed with FPGA has stable performance and can dynamically track the change of the maximum power point of photovoltaic cells, which is characterized by fast response speed, high reliability and easy upgrading, thus it can be used in photovoltaic power generation system.
Keywords: PV cell;MPPT controller;FPGA;three-point comparison MPPT method;IP core
2017, 43(11): 108-111 收稿日期: 2017-03-09;收到修改稿日期: 2017-04-25
基金项目: 国家自然科学基金项目（61302131，61075068）；广西科学研究与技术开发项目（2015AA08210）
作者简介: 杨秀增(1974-),男,湖南怀化市人,副教授,硕士,研究方向光伏应用系统的集成与开发。
参考文献
[1] 谭文龙,张正文,范斌,等. 改进最优梯度法在光伏发电系统MPPT中的应用[J]. 黑龙江大学自然科学学报,2016, 33(5):695-700.
[2] 陈亚爱,周京华,李津,等. 梯度式变步长MPPT算法在光伏系统中的应用[J]. 中国电机工程学报,2014,34(19):3156-3161.
[3] 赵争鸣,雷一,贺凡波,等. 大容量并网光伏电站技术综述[J]. 电力系统自动化,2011,35(12):101-107.
[4] 卞海红,徐青山,高山,等. 考虑随机阴影影响的光伏阵列失配运行特性[J]. 电工技术学报,2010,25(6):104-109.
[5] 高金辉,李国成. 一种开路电压和短路电流相结合的MPPT算法研究[J]. 电力系统保护与控制,2015,43(24):96-100.
[6] 杨勇,朱彬彬,赵方平,等. 一种电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法[J]. 中国电机工程学报,2014, 34(6):855-862.
[7] 王川川,孙霞,钱辉,等. 基于电压自寻优扰动的光伏MPPT算法[J]. 电子技术应用,2016,42(7):142-145.
[8] 董密,杨建,彭可,等. 光伏系统的零均值电导增量最大功率点跟踪控制[J]. 中国电机工程学报,2010,30(21):48-53.
[9] 丁爱华,卢子广,卢泉,等. 基于改进PSO的复杂环境下光伏MPPT控制[J]. 太阳能学报,2015,36(2):408-413.
[10] 李善寿,张兴,张鸿恺,等. 基于功率闭环控制与PSO算法的全局MPPT方法[J]. 中国电机工程学报,2014,34(28):4809-4816.
[11] 王书征,李先允. 一种新型自适应扰动观察法在光伏发电MPPT策略中的应用[J]. 太阳能学报,2016,37(9):2393-2340.
[12] 梅真,赵熙临,刘斐. 基于CVT和INC的模型预测控制光伏MPPT算法[J]. 湖北工业大学学报,2015,30(1):8-11.
[13] 刘军,王得发,薛蓉. 光伏发电系统MPPT控制方法的研究及改进[J]. 电子测量技术,2016,39(5):10-13.
