2018年江苏省大学生电子设计竞赛E题设计报告(一等奖).pdf

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2018年TI杯大学生电子设计竞赛题

2018年TI杯大学生电子设计竞赛A题：电流信号检测装置（本科）1．任务如图1所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。

图1 电流信号检测连接图2．要求（1）设计一功率放大电路，当输入正弦信号频率范围为50Hz~1kHz时, 要求流过10Ω负载电阻的电流峰峰值不小于1A，要求电流信号无失真。

（25分）（2）用漆包线绕制线圈制作电流传感器以获取电流信号；设计电流信号检测分析电路，测量并显示电流信号的峰峰值及频率。

（15分）（3）被测正弦电流峰峰值范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。

（25分）（4）任意波信号发生器输出非正弦信号时，基波频率范围为50Hz~200Hz，测量电流信号基波频率，频率测量精度优于1%；测量基本及各次谐波分量的幅度（振幅值），电流谐波测量频率不超过1kHz，测量精度优于5%。

（25分）（5）其他。

（10分）（6）设计报告（20分）项目主要内容满分系统方案方案描述、比较与选择 4理论分析与计算电流测量方法谐波分量测量方法5 电路设计电路设计 5测试方案与测试结果测试方案测试结果完整性测试结果分析4设计报告结构及规范性摘要、报告正文结构、公式、图表的完整性和规范性2 总分203．说明（1）为提高电流传感器的灵敏度，可用用漆包线在锰芯磁环上绕制线圈，制作电流传感器。

（2）在锰芯磁环上绕N2匝导线，将流过被测电流的导线从磁环中穿过（N1=1），构成电流传感器。

2018年TI 杯大学生电子设计竞赛B 题：灭火飞行器（本科）1．任务基于四旋翼飞行器设计一个灭火飞行器（简称飞行器）。

飞行器活动区域示意图如图1所示。

在图1中，左下方的圆形区域是飞行器起飞及降落点；右侧正方形区域是灭火防区，防区中有4个用红色LED 模拟的火源（火源用单只0.5W 红色发光二极管来实现，建议LED 电流不超过25mA ）。

全国大学生电子设计竞赛历届真题

全国大学生电子设计竞赛历届题目第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 2 - 题目一简易数控直流电源 ................................................................................................................. - 2 - 题目二多路数据采集系统 ................................................................................................................. - 3 - 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 4 - 题目一实用低频功率放大器 ............................................................................................................. - 4 - 题目二实用信号源的设计和制作 ..................................................................................................... - 5 - 题目四简易电阻、电容和电感测试仪.............................................................................................. - 5 - 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 6 - A题直流稳定电源 ............................................................................................................................. - 6 - B题简易数字频率计.......................................................................................................................... - 7 - C题水温控制系统................................................................................................ 错误！未定义书签。

2018年江苏省大学生电子设计竞赛评审公示

题号 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 李畅魏秋萌张涵张睿徐劭辉邓羽丰陈贤龙张牛勇张玉良吴杰王欢高海兵赵泽辉陈昌雄傅超胡轶杰黄武奇徐盼娟焦桐律郜呈旭赵旭周涛
学生姓名张祥聂杰文候云云郭大众高炜涵成恒飞何理旭张伟黄加勉姜晓楠王静陈冲王春丽傅静玮林建华薛方頔张经纬郑良立赵梦涛李国成周志明陈麒骏韩可可赵颖渊陈俊燃金虹希冯一坤杨雪黄金霞武栋熊港安陈嘉诚石惠香秦凡丁铖飞刘毅楷王瑞陈虎陈铭王立坤王特起胡越肖俊羽杜政翰
蒋玉雯徐福张志亮孙伟周玉乾张国阳罗宇翔张伟超谢永恒周正穆蕾夏钰蔡文可王炳沿程壮滕明江刘君桦赵墨渲刘海稳徐雪莲喻晓伟张越黄渭税廷旭雷祥幸郭茂森汪逸飞林嘉欣周天彦吴梦影张迪刘华英朱张琦周宁浩潘敏慧赵天祥叶翔宇江启瑞项舒琨崔文杰丁颖张占杰耿义林胡立烁何薇
赵可杨志涛赵晗汀丁杰文秦育彬解康辉汤佳慧肖智中张玉晖段彦卉潘孟家朱玉坤杜京雨周喆赵德宇周宇周泽平甘安安宋红超魏楷赵子萌赵文韬徐溢钟志超张驰储鹏鹏顾萧陈凯杰寇闯王翔万芊施少峰卢雪怡任福瑞董人熹侍良东张芮嘉程浩明王鹏辉张磊吴伟辉罗宇豪杨际达马良杨爽
奖项一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖一等奖
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历年全国大学生电子设计大赛题目

第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器B.宽带放大器C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板G.积分式直流数字电压表H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统G.简易自动电阻测试仪H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置。

全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报

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全国大学生电子设计大赛简介 ¾ 获奖作品简介 ¾ 比赛心得与经验交流 ¾ 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全国电子设计大赛报告一等奖

2013 年全国大学生电子设计竞赛摘要：通过对该测控系统结构和特点的分析，结合现代控制技术设计理念实现了以微控制器 MC9S12XS128系列单片机为核心的旋转倒立摆控制系统。

通过采集的角度值与平衡位置进行比较，使用 PD 算法，从而达到控制电机的目的。

其工作过程为：角位移传感器 WDS35D 通过对摆杆摆动过程中的信号采集然后经过 A/D 采样后反馈给主控制器。

控制器根据角度传感器反馈信号进行 PID 数据处理，从而对电机的转动做出调整，进行可靠的闭环控制，使用按键调节 P 、D 的值，同时由显示模块显示当前的 P 、D 值。

关键字：倒立摆、直流电机、 MC9S12XS12单8 片机、角位移传感器 WDS35、D PD 算法目录一、设计任务与要求 (3)1 设计任务 (3)2 设计要求 (3)二系统方案 (4)1 系统结构 (4)2 方案比较与选择 (4)（ 1）角度传感器方案比较与选择 (4)（ 2）驱动器方案比较与选择 (5)三理论分析与计算 (5)简易旋转倒立摆及控制装置（ C 题）1 电机的选型 (5)2 摆杆状态检测 (5)3驱动与控制算法 (5)四电路与程序设计 (6)1 电路设计 (6)（ 1）最小系统模块电路 (6)（2）5110显示模块电路设计 . (6)（ 3）电机驱动模块电路设计 (6)（4）角位移传感器模块电路设计 (6)（ 5）电源稳压模块设计 (7)2 程序结构与设计 (8)五系统测试与误差分析 (8)测试方案 (8)测试使用仪器 (8)测试结果与误差分析 (9)6 结论 (10)参考文献 (10)附录 1 程序清单（部分） (11)附录 2 主板电路图 (13)附录 3 主要元器件清单 (13)、设计任务与要求1 设计任务设计并制作一套简易旋转倒立摆及控制装置。

旋转倒立摆的结构如图1 所示。

电动机A固定在支架B上，通过转轴F 驱动旋转臂C旋转。

全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文报告

放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。

集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。

本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。

[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (1)二、设计方案及比较 (2)1. 三角波产生器 (2)2. 加法器 (2)3. 滤波器 (2)4. 比较器 (3)三、电路设计及理论分析 (3)四、电路仿真结果及分析 (4)1.U端口 (4)1o2.U端口 (4)1i3.U端口 (4)2i4.U端口 (4)2o5.U端口 (4)3o五、总结 (4)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a），实现下述功能：使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。

图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。

2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。

不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

全国大学生电子设计大赛实验报告

信号波合成实验报告
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信号波形合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验电路
摘要：本作品主要用于非正弦信号的分解与合成实验验证，包括电源电路模块，方波信号产生模块，波形滤波模块，波形移相，波形合成模块、测量显示模块等。通过方波振荡器电路产生分别产生150MHz的波形，利用分频器分频出10kHz、30kHz正弦波信号，然后对两个正弦波信号进行滤波，在进行幅度调制，然后加到加法器中合成方波信号。两个正弦波信号的幅度通过单片机采样，由液晶屏显示出来。
实际电路图如下：
图5滤波电路
2.2.4波形移相模块
通过对方波信号频谱的分析以及MATLAB仿真可知，6V、10kHz的正弦波信号和2V、30kHz的正弦波信号在相位一致时，能够合成所需要的波形信号。由于前端对两路信号进行了滤波，造成了相位偏移，故需通过移相电路使得两路信号相位一致，本设计采用电路简单的RC电路，设定合适的电容和变阻值,能够满足设计需要。见图6所示
（1）方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为10kHz和30kHz的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系；
（2）产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；
（3）制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kHz和30kHz正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图2所示。
Fs待测信号
图3总体设计图
2.2各模块的设计及功能实现
2.2.1波形产生模块
题目要求产生频率为10KHz、30KHz的正弦波信号，我们用555方波振荡电路，输出稳定的10KHz、30KHz方波。
2.2.2方波分频模块
图4分频电路图

电子设计大赛实验报告

2014年江苏省大学生电子设计竞赛实验报告无线电能传输装置（F题）2014年8月15日摘要：本设计基于磁耦合式谐振荡电路来进行无线电能传输，点亮LED灯。

由于输入和输出都是直流电的形式，因此本系统将分为以下四个部分：第一部分为驱动电路（DC-AC），为使直流分量转化成交流电并通过耦合线圈将电能传输给负载，采用LC谐振的方式让回路中电容和电感构成一个二阶LC谐振电路，驱动MOS管形成交流电。

第二部分为发射电路（AC-AC），应用电磁感应原理，在二次线圈中产生感应电流并输给接受电路。

第三部分为电能转换电路（AC-DC），输出的感应交流电经整流桥桥式整流后流入升压电路。

第四部分为升压电路（DC-DC），对整流之后的直流进行升压，防止整流后的电压无法驱动LED。

本设计分模块搭建并对各个部分电路进行原理分析。

在调试时，采用分模块调试，根据调试结果修改参数，最终形成一个完整的稳定系统。

关键词：磁耦合式谐振荡电路 LC振荡电路桥式整流 DC-DC升压[Abstract]The design is based on magnetic resonance oscillation circuit coupled to the wireless power transmission, lit LED lights. Since the input and output are in the form of direct current, so the system will be divided into the following four parts: The first part of the drive circuit (DC-AC), is converted into alternating current so that the DC component and the power transmission through the couplingcoil to the load, using LC resonant circuit in a manner so that the capacitance and inductance form a second order LC resonant circuit, the AC drive MOS tube formation. The second part is the transmitter circuit (AC-AC), application of the principle of electromagnetic induction, induced current in the secondary coil and lost to accept circuit. The third part is the power converter circuit (AC-DC), alternating current output induced by the flow into the booster circuit bridge rectifier bridge rectifier. The fourth part is the boost circuit (DC-DC), DC rectified after boosting prevent rectified voltage can not drive LED. The designof the various parts of sub-module structures and principles of circuit analysis. When debugging, using sub-modules debug, modify parameters based debugging results, eventually forming a complete stabilization system.[Key words]Magnetically coupled harmonic oscillator circuit LC oscillator circuit bridge rectifier DC-DC boost目录Equation Chapter 1 Section 12014年江苏省大学生电子设计竞赛实验报告 (1)无线电能传输装置（F题） (1)摘要：本设计基于 (1)关键词： (1)磁耦合式谐振荡电路 LC振荡电路桥式整流 DC-DC升压 (1)1系统方案 (4)1.1发射驱动电路方案的论证及分析 (5)1.2接收电路方案的论证及分析： (6)1.3输出电路方案的论证和选择： (6)2系统理论分析与计算 (7)2.1电路设计分析及原理 (7)2.1.1发射驱动电路的设计分析 (8)2.1.2接收电路的分析 (9)2.1.3 输出电路的分析 (9)2.2 发射驱动回路器件的选择及参数计算 (10)2.3接收电路回路器件的选择及参数计算 (11)2.4 发射与接收线圈的选择及参数计算 (11)3电路与程序设计 (12)3.1电路的设计 (12)3.1.1系统总体框图 (12)3.1.2发射驱动电路字系统框图与电路原理图 (12)3.1.3接收电路系统框图与电路原理图 (12)3.1.4发射电路原理 (13)4测试方案与测试结果 (13)4.1测试方案 (13)4.2测试条件与仪器 (13)4.3测试过程及分析 (14)4.3.1测试数据 (14)4.3.2测试结论 (15)附录： (16)发射部分： (16)接收部分： (16)输出部分： (16)1系统方案题目分析：图1 电能无线传输装置结构框图题目给出的电路功能结构框图如图1所示，输入直流电压U1=15V，输入直流电流I1≤1A，驱动电路将流入的直流逆变成交流。

江苏大学生电子设计竞赛E题设计报告等奖

江苏大学生电子设计竞赛E题设计报告等奖 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】2018年江苏省大学生电子设计竞赛设计报告（一等奖）竞赛选题：E 题变流器负载试验中的能量回馈装置（本科）1. 任务设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图1所示。

变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。

通常情况下，输出电能消耗在该负载上。

为了节能，应进行能量回馈。

负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。

图1 变流器负载试验中的能量回馈装置2．要求（1）变流器1输出端c 、d 仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz 、25V 、2A 的单相正弦交流电。

（20分）（2）在要求（1）的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为2Hz~100Hz ，步进1Hz 。

（15分）（3）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I 1 = 1A 。

（20分）+_U 1（4）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I1 = 2A，要求直流电源输出功率P d越小越好。

（35分）（5）其他。

（10分）（6）设计报告（203．说明（1）图1所示的变流器1及能量回馈装置仅由直流电源供电，直流电源可采用实验室的直流稳压电源。

（2）图1中的“连接单元”可根据变流器2的实际情况自行确定。

（3）电路制作时应考虑测试方便，合理设置测试点。

（4）能量回馈装置中不得另加耗能器件。

（5）图1中，a、b与c、d端应能够测试，a、c端应能够测量电流；c、d 端应能够断开，另接其他阻性负载。

0摘要本设计是一种采用STC12C5A60S2单片机为主控的变流器负载试验中的能量回馈装置。

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1:1 的工频变压器，但是实际使用
中有铜损和铁损，最后测出变压器效率为 96%。
注：连接部分可使用导线直接相连，使转化效率达到设备（如三角插座示波器）测量。 2.3 整流升压部分电路
100% ，若如此则不能使用接地的
(1) 整流部分
用整流桥进行全波整流，同一时刻必然有
2 个二极管在导通，将产生 1.4V 左右的电压
的占空比、 f 为开关电源频率。 Vi 为输入电压、 VO为输出电压、由于使用同步整流方案，所
以没有续流二极管， VD 为肖特基二极管的电压降（这里设置为
根据电流公式
0）。 Io 为输出电流。
得到电感。对于 BOOST 电路，
根据伏秒法则，
得到占空比 D ，最后得到电感 L 为
计算得到 190uH 电感，这里采用这个数值附近的 220uH 的功率电感。
一样效果的虽不等宽但等幅的矩阵脉冲波形，方法是单极性
SPWM 调制 H 桥输出正弦波。
在系统初始化过后首先通过键盘设置输出频率
,进入 SPWM 脉宽计算程序 ,根据所设置频率
选择调制比，计算脉宽并确定最大值。在 SPWM 输出程序中 ,特殊功能寄存器进行设置并启
动计数器 ,开始输出 SPWM 波。
主程序开始
就能够在电容的两端获得高于输入的电压。把迅速进行通断的晶体管置在输入和输出之间，单片机的 ADC 检测其输出电流的实时情况，经过与设定电流的比较，实时调节通断比例（占
空比），从而闭环控制输出的电流，达到闭环控制输出电流的目的。 1.3 系统结构工作原理
本系统通过采用 C51 单片机为主控的变流器负载试验中的能量回馈装置。将输入的 38V
+
_
U1
图 1 变流器负载试验中的能量回馈装置
2．要求
（1）变流器 1 输出端 c、 d 仅连接电阻性负载，变流器 1 能输出 50Hz 、 25V 0.25V 、2A 的单相正弦交流电。（ 20 分）
（2）在要求（1 ）的条件下，变流器 1 输出交流电的频率范围可设定为 20Hz~ 100Hz ，步进 1Hz 。（ 15 分）
2 核心部分电路设计
2.1 逆变电路逆变电路通过单片机控制驱动芯片的通断控制
滤波之后变为正弦波。
H 桥逆变电路输出 SPWM 波，经过 LC
图 2 逆变部分电路图
2.2 变压器部分
为了避免变频器和 BOOST 电路直接连，地线耦合，无法识别高电位和低电位，电流就
不会起作用。所以这里必须要电气隔离。变压器这里采用
降（单个肖特基压降为 0.7V ）。于此同时，电路中变压器输出平均电流 1.5A ，考虑滤波电路
带来的峰值电流，这里选取 3 倍余量，选取大于 5A 的整流桥。
图 3 整流电路
（ 2） LC 滤波部分
电流纹波比 r 是开关电源最基本的设计参数之一。将 r 值设定为 0.4 左右，是考虑了电源各应力参考后得到的最佳值。根据定义， r 值与电感电流平均值（斜坡中点值或直流分量
芯片驱动开关实现正弦逆变。 STM32 做为系统控制核心 ,配合 12 位高精度 D/A 模块精确控
制输出电压。系统具有良好的过流保护功能并可智能检测负载情况
,以控制系统工作状态。
方案二：采用 STC12C5A60S2 ，能输出两路 PWM 波形控制驱动芯片驱动开关实现正弦逆变。TC12C5A60S2 拥有 36 个 I/O 口并且具有两路 PWM 输出、 8 路 10 位 ADC 模数转换、
例如按键检测，和显示电压电流状况，此中 50 个数据，继而取平均值，使得到的数据
更加接近真实状况，抗干扰能力得到很大的提升。
4、竞赛工作环境条件
4.1 测试方案采用先分别调试再整体调试，且硬件测试与软件测试结合的方法，以提高调试效率。具
体测试方案如下： (1 ）硬件测试整个过程中，首先分模块搭建硬件电路并分别测试成功，然后将分立的模块搭建在一起
（6）设计报告（ 20 分）
项目
主要内容
满分
方案论证
比较与选择，方案描述
3
理论分析与计算
系统相关参数设计
5
电路与程序设计
系统原理框图与各部分的电路图，系统软件流 5
程图
测试方案合理，测试结果完整性，测试结果分
测试方案与测试结果
5
析
设计报告结构及规范
摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。
2
性
总分
2018 年江苏省大学生电子设计竞赛设计报告（一等奖）
竞赛选题： E 题变流器负载试验中的能量回馈装置（本科） 1. 任务
设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图 1 所示。变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。通常情况下，输出电能消耗在该负载上。为了节能，应进行能量回馈。负载试验时，变流器 1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器 2（整流器）相连，变流器 2 将交流电转换成直流电，并回馈至变流器 1 的输入端，与直流电源一起共同给变流器 1 供电，从而实现了节能。
0 摘要
本设计是一种采用 STC12C5A60S2 单片机为主控的变流器负载试验中的能量回馈装置。其逆变板单片机采用查表法，输出 SPWM 到 H 桥，将输入的 38v 直流电压，逆变到 25v 交流电输出，通过按键能控制其输出 20~100Hz 的正弦波， 1Hz 步进。经过工频变压器隔离后，输入给回馈装置，其采用单片机控制的 BOOST 电路，闭环控制其电流输出，由于在特定电流下，电路效率基本是恒定的，故能控制环路中逆变部分的输出交流电流。通过按键能步进调节其电流大小。整体设计符合题目要求。
20
3．说明
（1）图 1 所示的变流器 1 及能量回馈装置仅由直流电源供电，直流电源可采用实验室的直流稳压电源。
（2）图 1 中的“连接单元”可根据变流器2 的实际情况自行确定。（3）电路制作时应考虑测试方便，合理设置测试点。（4）能量回馈装置中不得另加耗能器件。（5）图 1 中， a、b 与 c、 d 端应能够测试， a、c 端应能够测量电流； c、d 端应能够断开，另接其他阻性负载。
端口初始化
PWM,ADC
初始化
总中断开显示 “welcome!”
延时 100ms 清屏
计算并显示输入电压，输出电压，
显示设置的输出电流
按键检测
图 6 逆变流程图
图 7 整流升压流程图
3.2 整流升压部分
主程序主要处理对时间要求不敏感的数据，显示这些数据时刻采用数字平均滤波算法，采集
（ 5） BOOST稳压分析
在 MOS 管导通的时间里，电感 L 会把流经的电流转变成为磁能来完成能量的贮存，
电
容 C 把流经的电感 L 的那一部分电流转变成为电荷来进行贮存。在
MOS 管关掉的时间里，
电感 L 会产生反向电动势叠加在电源上，输送给负载
R 并与续流二极管 D 组成回路，同时
电容 C 将电荷转换成电流向负载供电。若是这个进行通断的过程是不断进行反复的，那么
按照串连型开关电源的电容的推导公式，此中
C 是电容的容量、 Io 为一个模块个输出
电压、 △Up-p 为输出纹波电压， T 为 PWM 一个周期的时间。
C
Io V,把各个参数代入式子（ 2-8）得式（ 2-9），其结果为：
1
1
C
*
2127 F
2 * 0 . 01V 47 Khz
测试整体功能，然后进行联合测试。经测试，我们的电量检测电路、偏移电路和单片机控制
电路均工作正常。 (2 ）软件仿真测试软件测试我们选择在搭好的硬件上直接测试，并借助串口调试窗口查看并分析运行数
据，结果正常。 4.2 测试仪器
1. 设计分析软件环境 AD9 电路绘制软件， KEIL4 等编程软件。 2. 仪器设备硬件平台稳压电源，示波器，万用表等。 3. 配套加工安装条件电烙铁、电钻等。
值）和电感电流总摆幅（交流纹波） △I 有关。 r 的大小应该在变换器设计初期确定，因为它
影响所有其他参数的选择，对于给定的开关频率，
r 值讲解表示出电感 L 的数值。
△I r
IC
目前最通用的电感设计规则是基于 r 的基础公式，首先设置 r=0.4,这适用于任何频率和拓扑。输入电压 Vin 是 25V 交流整流后的电压，大概是 34V ，输出电压为 38V 此中 D 为 PWM
方案二：全桥式驱动电路，桥电路是四个三极管或
MOS 管组成的振荡。全桥电路不容
易产生泻流，采用 IR2104 作为它的驱动芯片，该芯片结构简单性能可靠并且能极大地提升
电路的稳定性且降低了设计难度。
综合考虑设计完成难度，采用方案二。
（ 3）连接部分电路
为了避免变频器和升压电路直接相连，地线耦合在一起，无法识别高电位和低电位，电
直流电压，逆变到 25v 交流电输出，通过按键能控制其输出 20~100Hz 的正弦波， 1Hz 步进。
经过工频变压器隔离后，输入给回馈装置，其采用单片机控制的
BOOST 电路，闭环控制其
电流输出。
图 1 系统结构
1.4 功能指标实现方法根据题目任务，有如下系统设计：（ 1）要求 1 和 2 中，只要直流电源 DC 电压是稳定的，同负载下，输出的 AC 电压就
是稳定的，从而逆变部分可以采用开环设计。（ 2）通过 1:1 的变压器隔离后，便于逆变器 1 和变流器 2 的单元设计，系统无需考虑
共地问题，降低系统设计和调试难度。（ 3）由于在工作中，在特定电流下，电路效率基本是恒定的。所以本回馈电部分可闭
环稳定采集馈能流回变流器 1 的电流，去达到环路中变流器 1 的输出电流的目的。