全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽介紹

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽簡(jiǎn)介全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽簡(jiǎn)介起源：北理工(羅偉雄)，實(shí)戰(zhàn)能力，1994-2009九屆規(guī)模：09年，938所高校，學(xué)生26298(8766隊(duì))獲獎(jiǎng)：一次比賽兩次評(píng)獎(jiǎng)，全國一等140隊(duì)1.6%，二等468隊(duì)5.3%，282校30%內(nèi)容：模電為主，功率電子，高頻通信，儀器儀表，信號(hào)處理，控制類時(shí)間：4天3夜形式：作品（指標(biāo)），筆試，實(shí)操校賽賽題分析（2011年第4屆）綜合實(shí)踐課程設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)易圖示儀）歷屆全國、省各種賽題實(shí)例分析（2009年E題，A題，2010年C題，Ti預(yù)賽題）電能收集充電器（2009年E題）可充電池的電動(dòng)勢(shì)Ec=3.6V，內(nèi)阻Rc=0.1Ω。Rs=100Ω，Es=10V~20V時(shí)，充電電流Ic大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)

光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）

一、準(zhǔn)備工作1、公選課（理論、實(shí)踐，各1學(xué)期各2學(xué)分）2、暑期集訓(xùn)

共參賽23隊(duì)，功率電子8隊(duì)，統(tǒng)一指導(dǎo)、匯報(bào)交流選兩題：正弦波逆變器100W、數(shù)字功放100W單端反激式開關(guān)電源20W、電子交流調(diào)壓器200W一、準(zhǔn)備工作2、預(yù)備方案與器件準(zhǔn)備制定了兩套方案：全橋DC-AC、D類功放SPWM生成算法(單片機(jī)查表法，ARM實(shí)時(shí)計(jì)算)THD：計(jì)數(shù)取整、死區(qū)補(bǔ)償、磁線性、預(yù)失真等定制變壓器：50W(1.5A-3A-0.1A)36V-18V-1.8V準(zhǔn)備器件：MOS管(7N90,IRF101012mΩ60V)

驅(qū)動(dòng)電路(6N137,UCC37321,IRF2184,IRF2181)D類功放(TDA8920BTH)及外圍元件

單片機(jī)系統(tǒng)板(C8051F410,STM32F103)二、題目US=60V,RS=30Ω~36Ω,RL=30~36Ω,uREF為2VPP,fREF為45~55Hz。要求:(1)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT):Ud=US/2，誤差1%；(2)頻率、相位跟蹤：使uF的頻率fF=fREF，誤差1%；uF與uREF同相，相位差≤5°；(3)DC-AC變換器的效率≥80%；(4)輸出電壓uo的失真度THD≤1%；(5)輸入欠壓、輸出過流保護(hù)，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)。動(dòng)作電壓Ud(th)=(25±0.5)V，動(dòng)作電流Io(th)=(1.5±0.2)A。10:20:1三、設(shè)計(jì)1、主電路（全橋）特點(diǎn)：功率大，續(xù)流方便(PowerMOS自帶反向續(xù)流二極管)單電源輸入，雙極性SPWM(V1,V4;V3,V2)

。但是，同時(shí)導(dǎo)通問題，多路電平。三、設(shè)計(jì)2、驅(qū)動(dòng)電路IRF2184(雙極性SPWM,單電源)自動(dòng)設(shè)置死區(qū)時(shí)間、自舉電路，解決了同時(shí)導(dǎo)通，多路電平。同時(shí)，死區(qū)時(shí)間的續(xù)流由D1D4,D2D3自動(dòng)完成。三、設(shè)計(jì)2、驅(qū)動(dòng)電路取反IRF2184IRF2184SPWMV1,V4V2,V3三、設(shè)計(jì)3、SPWM信號(hào)單片機(jī)C8051F410，帶PWM功能，查表，8KHz載頻ARM，STM32F103，帶PWM功能，實(shí)時(shí)計(jì)算，50KHz載頻當(dāng)然，如果用D類放大，只需生成幅度、頻率、相位可控的正弦信號(hào)，單片機(jī)C8051F410就完全可以勝任了。三、設(shè)計(jì)4、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT):Ud=US/2=30V

采樣Ud(410,103自帶A/D)，調(diào)節(jié)SPWM的調(diào)制度，導(dǎo)致輸出交流電壓幅度發(fā)生變化，使Ud=30V。即完成幅度控制?？刂扑惴ǎ篜I算法。憑經(jīng)驗(yàn)初始調(diào)制度m為40%，30-50%控制。經(jīng)計(jì)算初始調(diào)制度m為36.5%，⊿Ud和⊿m的調(diào)整關(guān)系約為每伏2.4%，使誤差可以得到快速調(diào)整。三、設(shè)計(jì)5、頻率、相位跟蹤通過控制SPWM的調(diào)制頻率和相位，控制生成正弦信號(hào)的頻率和相位，達(dá)到頻率、相位跟蹤。關(guān)鍵在于參考信號(hào)和反饋信號(hào)的測(cè)量。采用比較器(358)非常容易實(shí)現(xiàn)。移相三、設(shè)計(jì)6、濾波正弦電壓需要濾波，采用LC濾波，1.4mH、1uF。

50KHz載50Hz，濾波容易，一級(jí)即可。注意濾波電感要自扎，工作時(shí)不能磁飽和，線圈流過電流時(shí)不能有震動(dòng)。鐵粉心、鐵硅鋁、硅鋼環(huán)形鐵心(開氣隙)

、鐵氧體(開氣隙)三、設(shè)計(jì)7、THD

變壓器1.4T，進(jìn)入磁飽和，線性好0.6-0.8T，重新定做，40V-20V-2V，80W

濾波電感不能磁飽和，線性好，頻率特性好考慮死區(qū)時(shí)間的補(bǔ)償預(yù)失真補(bǔ)償

8、效果：

THD:0.6%，1.5%，1.1%2.8%，3.7%，3.3%

效率：91%89%

幅度、頻率、相位的控制皆優(yōu)于發(fā)揮部分指標(biāo)。三、設(shè)計(jì)9、輸入欠壓、輸出過流保護(hù)，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)。動(dòng)作電壓Ud(th)=(25±0.5)V。SPWM調(diào)制度設(shè)置上下限，檢測(cè)Ud，給出動(dòng)作，用繼電器斷開(電網(wǎng))。自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)功能。動(dòng)作電流Io(th)=(1.5±0.2)A。電流互感器采樣Io2，過流給出動(dòng)作，用繼電器斷開(電網(wǎng))。自動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)功能。1、辛苦。①要有團(tuán)隊(duì)來帶；②指導(dǎo)要明確任務(wù)和進(jìn)度；③匯報(bào)交流；④大二參與；⑤與教學(xué)結(jié)合起來，實(shí)踐課重結(jié)果重指標(biāo)，公選課。2、積累。自己工程經(jīng)驗(yàn)的積累、學(xué)生工程經(jīng)驗(yàn)的積累(①跟看老師做項(xiàng)目。②解剖復(fù)制他人的產(chǎn)品，觀察比較工藝水平、器件布局、電流(信號(hào))布局，保存