基于AVR的分布式直流電源系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、隨著中國能源需求的日益緊張和環(huán)境保護問題的日趨嚴峻，實現(xiàn)節(jié)能減排，大力發(fā)展低碳可再生能源經(jīng)濟，是電力系統(tǒng)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。電力作為清潔、便利的能源形式，是國民經(jīng)濟的支柱，因而建設智能發(fā)電系統(tǒng)是中國電力發(fā)展的必然趨勢。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，使得分布式電源在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
　　本文設計的分布式直流電源主要應用于小型開關(guān)站和用戶終端，斷電時能為負載提供不間斷的直流電源。通過對分布式直流電源系統(tǒng)中的光伏

2、發(fā)電系統(tǒng)、市電發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池升壓系統(tǒng)和AVR(自動電壓調(diào)節(jié))單片機系統(tǒng)的設計，設計了一款多模塊并聯(lián)運行的分布式供電系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)介紹了分布式直流電源設計方案，關(guān)鍵設計技術(shù)，系統(tǒng)模塊框圖和電源工作過程。
　　(2)為實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效率的工作，對基于擾動觀察法的最大功率追蹤技術(shù)(MPPT)進行分析，設計了buck-boost硬件電路的DC-DC變換器，實現(xiàn)了蓄電池的MPPT充電方法，提高了充電效率。<

3、br>　　(3)針對市電發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池充電電路安全性能不高的問題，在充電電路中采用外圍電壓反饋電路和線性隔離低直流電壓輔助電路來動態(tài)調(diào)節(jié)母線電壓，提高了充電電路的工作效率和安全性能。此外，設計了PWM軟開關(guān)技術(shù)的LLC諧振充電方法，結(jié)合了脈寬調(diào)制法和諧振軟開關(guān)法兩者的優(yōu)點，設計了PWM方式的三段式蓄電池充電方法，優(yōu)化了對蓄電池充放電管理，延長了蓄電池的使用壽命。
　　(4)設計了一種以LD7591GS芯片和L6599D芯片為控

4、制核心的‘PFC-LLC’拓撲結(jié)構(gòu)的充電電源，解決了市電發(fā)電系統(tǒng)中的硬開關(guān)PWM充電方法所存在的缺點，實現(xiàn)充電電路的軟開關(guān)性能。通過仿真波形和實驗波形的對比，驗證了所設計的電源具有較高的功率密度和平滑電磁干擾特性，降低了電路對市電網(wǎng)的諧波干擾。并且實現(xiàn)了初級開關(guān)管的零電壓開關(guān)(ZVS)和次級整流管的零電流開關(guān)(ZCS)的功能，提高了充電效率。
　　(5)為了優(yōu)化充電電路中LLC諧振電路，進一步減少集成磁性元件的體積和數(shù)量，設計了磁

5、集成LLC諧振電路。利用諧振漏感代替諧振電感，從開關(guān)管寄生電容諧振參數(shù)考慮，通過基波分析法分析輸入-輸出電壓增益關(guān)系，并用Mathcad軟件仿真進行磁集成諧振電路參數(shù)優(yōu)化。最后將優(yōu)化的磁集成技術(shù)運用到本文設計的整流電路中，提高了LLC諧振電路效率。
　　(6)設計了以TL494芯片為核心的推挽升壓電路，通過轉(zhuǎn)換蓄電池儲存的電能，降低了光伏發(fā)電系統(tǒng)對太陽光的依賴性，使得整個電源系統(tǒng)在沒有光伏發(fā)電系統(tǒng)和市電發(fā)電系統(tǒng)工作的條件下，還能為

6、負載提供不間斷電壓。
　　(7)為了使設計的分布式直流電源能夠輸出穩(wěn)定的負載工作電壓，AVR單片機系統(tǒng)通過運用PID算法，結(jié)合對輸出電壓穩(wěn)定度的軟件控制，從而大大減少不穩(wěn)定因素對系統(tǒng)輸出負載電壓的干擾。
　　本文設計的分布式直流電源具有抗干擾能力強和工作效率高的特性：MPPT充電效率達到99.8％；LLC諧振電路充電效率達到91.5%，功率因數(shù)達到了95.6%，EMI平均傳導裕量值低于標準裕量值15dB，所設計的諧振充電電源