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。 【关键词】：警报控制器 光伏电池 推挽升压 全桥逆变 SPWM
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及目的意义11-12
• 1.2 国内外光伏发电发展现状及趋势12-15
• 1.2.1 国外光伏发电发展现状12-13
• 1.2.2 国内光伏发电发展现状13-14
• 1.2.3 光伏逆变技术发展趋势14-15
• 1.3 课题主要研究内容15-17
• 第2章 光伏逆变原理及方案设计17-28
• 2.1 供电系统原理及性能指标17-19
• 2.1.1 供电系统原理17-18
• 2.1.2 光伏逆变电源设计要求18-19
• 2.2 系统主电路选型19-20
• 2.2.1 主电路拓扑结构19-20
• 2.2.2 功率开关管类型20
• 2.3 逆变系统方案设计20-22
• 2.3.1 系统实现方案对比20-21
• 2.3.2 系统结构及原理21-22
• 2.4 逆变系统控制技术22-27
• 2.4.1 SPWM 控制技术基本原理22-23
• 2.4.2 SPWM 调制方式23-24
• 2.4.3 SPWM 实现方法24-25
• 2.4.4 数字 PID 控制算法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 光伏电池电气特性28-37
• 3.1 光伏电池工作原理28
• 3.2 光伏电池模型建立28-31
• 3.2.1 单体光伏电池数学物理模型28-30
• 3.2.2 光伏阵列模型建立30-31
• 3.3 光伏电池特性分析31-33
• 3.3.1 光伏电池仿真建模31
• 3.3.2 仿真结果分析31-33
• 3.4 光伏电池最大功率输出跟踪方法33-36
• 3.4.1 MPPT 的基本原理33-34
• 3.4.2 MPPT 采用的控制算法34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 逆变系统软硬件总体设计37-63
• 4.1 DC-DC 推挽升压电路设计37-50
• 4.1.1 推挽升压电路工作原理37-40
• 4.1.2 控制电路设计40-43
• 4.1.3 SG3525 外围电路设计43-44
• 4.1.4 主元器件型号选取44-45
• 4.1.5 采样保持电路设计45-46
• 4.1.6 输入欠压保护电路设计46-47
• 4.1.7 缓冲电路设计47-48
• 4.1.8 高频脉冲变压器主要参数确定48-50
• 4.2 DC-AC 全桥逆变电路设计50-59
• 4.2.1 DC-AC 主电路结构分析50-52
• 4.2.2 IGBT 功率管型号选取52-53
• 4.2.3 SPWM 控制电路53-54
• 4.2.4 驱动电路设计54-55
• 4.2.5 死区电路设计55-56
• 4.2.6 输出采样电路设计56-57
• 4.2.7 过温保护电路设计57-58
• 4.2.8 输出 LC 滤波器设计58-59
• 4.3 系统软件设计59-62
• 4.3.1 系统主程序60
• 4.3.2 ADC 采样程序设计60-61
• 4.3.3 正弦查表程序设计61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 系统仿真及结果分析63-73
• 5.1 前级 DC-DC 仿真模型63-65
• 5.1.1 DC/DC 驱动信号63-64
• 5.1.2 DC-DC 输出波形分析64-65
• 5.2 后级 DC-AC 模型仿真65-72
• 5.2.1 SPWM 驱动信号66-67
• 5.2.3 DC-AC 输出波形分析67-72
• 5.3 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士期间发表的论文77-78
• 致谢78

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