本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的多通道數(shù)據(jù)采集太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展得愈加迅速,人類對(duì)于能源的需求量也將會(huì)變得越來(lái)越大。然而,傳統(tǒng)能源將會(huì)開采枯竭,這必將會(huì)帶來(lái)世界性的能源危機(jī)。新能源——尤其是太陽(yáng)能的出現(xiàn)有效地緩解了能源危機(jī)。光伏產(chǎn)業(yè)的愈加成熟,讓太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)的需求也迅速增長(zhǎng)。本文設(shè)計(jì)了一款成本低、功耗低、體積小的室外太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng),并將多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)相結(jié)合,讓系統(tǒng)具備更好的靈活性。采用了FPGA作為主控芯片,以電容作為負(fù)載,在對(duì)電容的充電過(guò)程中模擬太陽(yáng)能電池的負(fù)載變化,最終在LCD屏上顯示出太陽(yáng)能電池的各種參數(shù)和伏安特性曲線。系統(tǒng)主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和FPGA數(shù)字部分的設(shè)計(jì)。硬件電路的設(shè)計(jì)包括充放電電路設(shè)計(jì),多通道數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì),保護(hù)電路設(shè)計(jì),FPGA配置電路設(shè)計(jì)。其中,多通道數(shù)據(jù)采集電路負(fù)責(zé)采集并調(diào)理電壓、電流、溫度、光照四路模擬信號(hào),之后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;FPGA數(shù)字部分包含通道選擇模塊、采樣模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊等,實(shí)現(xiàn)對(duì)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制及對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示。對(duì)某太陽(yáng)能電池樣本的測(cè)試結(jié)果和誤差分析表明:本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)開路電壓、短路電流、最大功率、功率因子、效率等主要參數(shù)的測(cè)量,有著較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能需求。
【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 戶外測(cè)試 FPGA 電容采樣
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 能源現(xiàn)狀和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本課題的目的和研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 太陽(yáng)能電池測(cè)試原理17-26
• 2.1 太陽(yáng)能電池基本原理17-18
• 2.2 太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)18-21
• 2.2.1 太陽(yáng)能電池模型18-20
• 2.2.2 太陽(yáng)能電池參數(shù)20-21
• 2.3 太陽(yáng)能電池伏安特性曲線測(cè)試方法21-23
• 2.3.1 直接測(cè)試法21-22
• 2.3.2 補(bǔ)償測(cè)試法22
• 2.3.3 電容負(fù)載法22-23
• 2.4 測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化23-26
• 2.4.1 環(huán)境對(duì)太陽(yáng)能電池輸出的影響23-24
• 2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)化方法24-26
• 3 測(cè)試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)26-41
• 3.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)26
• 3.2 充放電主電路26-28
• 3.2.1 充電電路參數(shù)計(jì)算27-28
• 3.2.2 放電電路參數(shù)計(jì)算28
• 3.3 多通道數(shù)據(jù)采集電路28-34
• 3.3.1 電壓信號(hào)采樣電路29-30
• 3.3.2 電流信號(hào)采樣電路30-31
• 3.3.3 溫度信號(hào)采樣電路31
• 3.3.4 光照采樣電路31-32
• 3.3.5 放大電路32-33
• 3.3.6 AD電路33-34
• 3.4 過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路34-35
• 3.5 電源控制電路35-37
• 3.6 FPGA及其外圍電路37-41
• 3.6.1 FPGA芯片選型37-38
• 3.6.2 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路38
• 3.6.3 配置電路38-41
• 4 FPGA模塊設(shè)計(jì)41-61
• 4.1 FPGA整體設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 系統(tǒng)控制模塊42-43
• 4.3 系統(tǒng)復(fù)位模塊43-44
• 4.4 通道選擇模塊44-45
• 4.5 A/D控制模塊45-47
• 4.6 電壓、電流信號(hào)采樣模塊47-51
• 4.6.1 放電狀態(tài)48
• 4.6.2 電壓電流信號(hào)預(yù)采樣狀態(tài)48-49
• 4.6.3 參數(shù)設(shè)置狀態(tài)49-50
• 4.6.4 伏安特性曲線采樣狀態(tài)50-51
• 4.7 溫度、光照信號(hào)采樣模塊51
• 4.8 存儲(chǔ)模塊51-55
• 4.8.1 FIFO緩存模塊51-52
• 4.8.2 FLASH存儲(chǔ)模塊52-55
• 4.9 濾波模塊55-56
• 4.10串口模塊56-57
• 4.11顯示模塊57-59
• 4.12系統(tǒng)異常保護(hù)模塊59
• 4.13亞穩(wěn)態(tài)的消除59-61
• 5 測(cè)試仿真與結(jié)果分析61-69
• 5.1 部分模塊仿真結(jié)果61-67
• 5.2 系統(tǒng)功能測(cè)試67-69
• 6 總結(jié)69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76-77
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利77

【相似文獻(xiàn)】

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10 冀磊;多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：966695