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随着能源危机和环境问题不断加剧,太阳能作为可再生的清洁能源越来越彰显出其重要地位。由于受到转换效率和装机容量的限制,光伏发电的发展速度受到了一定影响,微逆变器的应用对于提高光伏发电的转换效率和装机容量将是一个新的契机。目前微逆变器的转换效率和成本价格是光伏逆变领域研究的一个新热点。针对微逆变器的转换效率和成本价格问题,本文对微逆变器专用控制芯片展开了研究。 本文介绍了太阳能发展的趋势以及微逆变器控制芯片的发展现状,重点分析了微逆变器控制芯片的功能和基本架构。通过分析传统的微逆变器控制芯片,建立了微逆变器专用控制芯片的基本架构。通过研究传统SPWM波发生器的架构和产生原理,发现传统获取SPWM波的方法都需要大量的ROM资源来存储正弦波数据。针对这种问题,本文引入了级数混合运算法,利用级数混合运算法代替ROM表来产生正弦波,这样节省了ROM资源。提出了虚拟ROM的概念,利用片外RAM资源在系统初始化期间,例化出特定区域来代替片内ROM。为了提高微逆变器对电池板功率变化的敏感度,微逆变器专用控制芯片采用了高速的流水线型ADC做采样电路,跟传统的控制芯片相比,这款专用的控制芯片采样速度可以达到1MHz,完全可以满足实时控制的要求。最后利用FPGA建立硬件仿真平台,对SPWM波发生器进行了测试和验证,测试结果表明SPWM波的频率范围为10kHz~20kHz;利用Matlab对设计的流水线型ADC进行了参数仿真和验证,利用Cadence对流水线ADC进行了电路仿真和验证,以及版图设计,最后得到的整体版图的面积为1.5mm×1mm,并完成了DRC、LVS和寄生参数提取。