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11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MPPTMPPT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13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1Tektronix100MHz示波器DPO-301412Agient光伏模拟器E4360A13Fluke万用表16B14隔离探头25高频电流探头26辅助源若干5电子负载16PC机14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。25.1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SuperBuck主电路太阳阵电子负载电缆1接口电缆2FPGA控制板PC机串口3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VOCISCVMIMPM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。4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。SuperBuck主电路太阳阵电子负载电缆1接口电缆2FPGA控制板5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，SuperBuck主电路太阳阵电子负载电缆1接口电缆2FPGA控制板6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。7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，SuperBuck主电路太阳阵电子负载电缆1接口电缆2FPGA控制板8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。