电声警报控制器光伏逆变电源的设计

摘要

供电电源是人防警报系统的重要组成部分，是人防警报控制器正常工作的重要保障。我国人防警报系统大多采用市电单一的供电模式，易受到电网波动的影响，造成人防警报系统不能及时对各种灾情报警甚至失效瘫痪。针对这一弊端，本文设计一套光伏逆变电源作为人防警报控制器的备用电源，以保障在市电断电情况下，能够实现不间断供电，使其能够及时、准确及可靠地将警报信号发放出去。
　　本文首先分析了几种具有代表性的逆变器系统方案的优缺点，根据光伏逆变原理及性能指标，结合了人防警报系统组网分散化的特点，采用了“推挽电路+高频升压+全桥逆变”的方案，并对方案中的主电路拓扑结构原理进行分析;其次研究了光伏电池的发电原理及等效电路，建立了数学物理仿真模型，对其输出特性进行仿真分析，同时研究了最大功率点跟踪算法;再次设计了基于MSP430F249为主控制器的逆变系统，主要包括DC-DC高频推挽升压和DC-AC全桥逆变两大部分。升压控制电路由脉宽调制型PWM控制芯片SG3525及其外围电路组成;逆变控制电路由单极性SPWM波生成电路、驱动电路及外围保护电路组成;最后在硬件设计完成基础上，设计了系统的主程序、A/D采样、正弦表生成SPWM波等软件编程。
　　本文采用Matlab/Simulink软件建立了逆变电源系统仿真模型，仿真结果表明系统输出波形正弦度平滑、总谐波畸变率低、带载能力强、动态响应高，验证了该设计方案的正确性，为制作样机提供技术支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及目的意义

1．2 国内外光伏发电发展现状及趋势

1．2．1 国外光伏发电发展现状

1．2．2 国内光伏发电发展现状

1．2．3 光伏逆变技术发展趋势

1．3 课题主要研究内容

第2章 光伏逆变原理及方案设计

2．1 供电系统原理及性能指标

2．1．1 供电系统原理

2．1．2 光伏逆变电源设计要求

2．2 系统主电路选型

2．2．1 主电路拓扑结构

2．2．2 功率开关管类型

2．3 逆变系统方案设计

2．3．1 系统实现方案对比

2．3．2 系统结构及原理

2．4 逆变系统控制技术

2．4．1 SPWM控制技术基本原理

2．4．2 SPWM调制方式

2．4．3 SPWM实现方法

2．4．4 数字PID控制算法

2．5 本章小结

第3章 光伏电池电气特性

3．1 光伏电池工作原理

3．2 光伏电池模型建立

3．2．1 单体光伏电池数学物理模型

3．2．2 光伏阵列模型建立

3．3 光伏电池特性分析

3．3．1 光伏电池仿真建模

3．3．2 仿真结果分析

3．4 光伏电池最大功率输出跟踪方法

3．4．1 MPPT的基本原理

3．4．2 MPPT采用的控制算法

3．5 本章小结

第4章 逆变系统软硬件总体设计

4．1 DC-DC推挽升压电路设计

4．1．1 推挽升压电路工作原理

4．1．2 控制电路设计

4．1．3 SG3525外围电路设计

4．1．4 主元器件型号选取

4．1．5 采样保持电路设计

4．1．6 输入欠压保护电路设计

4．1．7 缓冲电路设计

4．1．8 高频脉冲变压器主要参数确定

4．2 DC-AC全桥逆变电路设计

4．2．1 DC-AC主电路结构分析

4．2．2 IGBT功率管型号选取

4．2．3 SPWM控制电路

4．2．4 驱动电路设计

4．2．5 死区电路设计

4．2．6 输出采样电路设计

4．2．7 过温保护电路设计

4．2．8 输出LC滤波器设计

4．3 系统软件设计

4．3．1 系统主程序

4．3．2 ADC采样程序设计

4．3．1 正弦查表程序设计

4．4 本章小结

第5章 系统仿真及结果分析

5．1 前级DC-DC仿真模型

5．1．1 DC／DC驱动信号

5．1．2 DC-DC输出波形分析

5．2 后级DC-AC模型仿真

5．2．1 SPWM驱动信号

5．2．3 DC-AC输出波形分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢