全国大学生电子设计竞赛介绍

全国大学生电子设计竞赛简介全国大学生电子设计竞赛简介起源：北理工(罗伟雄)，实战能力，1994-2009九届规模：09年，938所高校，学生26298(8766队)获奖：一次比赛两次评奖，全国一等140队1.6%，二等468队5.3%，282校30%内容：模电为主，功率电子，高频通信，仪器仪表，信号处理，控制类时间：4天3夜形式：作品（指标），笔试，实操校赛赛题分析（2011年第4届）综合实践课程设计（简易图示仪）历届全国、省各种赛题实例分析（2009年E题，A题，2010年C题，Ti预赛题）电能收集充电器（2009年E题）可充电池的电动势Ec=3.6V，内阻Rc=0.1Ω。Rs=100Ω，Es=10V~20V时，充电电流Ic大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)

光伏并网发电模拟装置（2009年A题）

一、准备工作1、公选课（理论、实践，各1学期各2学分）2、暑期集训

共参赛23队，功率电子8队，统一指导、汇报交流选两题：正弦波逆变器100W、数字功放100W单端反激式开关电源20W、电子交流调压器200W一、准备工作2、预备方案与器件准备制定了两套方案：全桥DC-AC、D类功放SPWM生成算法(单片机查表法，ARM实时计算)THD：计数取整、死区补偿、磁线性、预失真等定制变压器：50W(1.5A-3A-0.1A)36V-18V-1.8V准备器件：MOS管(7N90,IRF101012mΩ60V)

驱动电路(6N137,UCC37321,IRF2184,IRF2181)D类功放(TDA8920BTH)及外围元件

单片机系统板(C8051F410,STM32F103)二、题目US=60V,RS=30Ω~36Ω,RL=30~36Ω,uREF为2VPP,fREF为45~55Hz。要求:(1)最大功率点跟踪(MPPT):Ud=US/2，误差1%；(2)频率、相位跟踪：使uF的频率fF=fREF，误差1%；uF与uREF同相，相位差≤5°；(3)DC-AC变换器的效率≥80%；(4)输出电压uo的失真度THD≤1%；(5)输入欠压、输出过流保护，故障排除后自动恢复。动作电压Ud(th)=(25±0.5)V，动作电流Io(th)=(1.5±0.2)A。10:20:1三、设计1、主电路（全桥）特点：功率大，续流方便(PowerMOS自带反向续流二极管)单电源输入，双极性SPWM(V1,V4;V3,V2)

。但是，同时导通问题，多路电平。三、设计2、驱动电路IRF2184(双极性SPWM,单电源)自动设置死区时间、自举电路，解决了同时导通，多路电平。同时，死区时间的续流由D1D4,D2D3自动完成。三、设计2、驱动电路取反IRF2184IRF2184SPWMV1,V4V2,V3三、设计3、SPWM信号单片机C8051F410，带PWM功能，查表，8KHz载频ARM，STM32F103，带PWM功能，实时计算，50KHz载频当然，如果用D类放大，只需生成幅度、频率、相位可控的正弦信号，单片机C8051F410就完全可以胜任了。三、设计4、最大功率点跟踪(MPPT):Ud=US/2=30V

采样Ud(410,103自带A/D)，调节SPWM的调制度，导致输出交流电压幅度发生变化，使Ud=30V。即完成幅度控制。控制算法：PI算法。凭经验初始调制度m为40%，30-50%控制。经计算初始调制度m为36.5%，⊿Ud和⊿m的调整关系约为每伏2.4%，使误差可以得到快速调整。三、设计5、频率、相位跟踪通过控制SPWM的调制频率和相位，控制生成正弦信号的频率和相位，达到频率、相位跟踪。关键在于参考信号和反馈信号的测量。采用比较器(358)非常容易实现。移相三、设计6、滤波正弦电压需要滤波，采用LC滤波，1.4mH、1uF。

50KHz载50Hz，滤波容易，一级即可。注意滤波电感要自扎，工作时不能磁饱和，线圈流过电流时不能有震动。铁粉心、铁硅铝、硅钢环形铁心(开气隙)

、铁氧体(开气隙)三、设计7、THD

变压器1.4T，进入磁饱和，线性好0.6-0.8T，重新定做，40V-20V-2V，80W

滤波电感不能磁饱和，线性好，频率特性好考虑死区时间的补偿预失真补偿

8、效果：

THD:0.6%，1.5%，1.1%2.8%，3.7%，3.3%

效率：91%89%

幅度、频率、相位的控制皆优于发挥部分指标。三、设计9、输入欠压、输出过流保护，故障排除后自动恢复。动作电压Ud(th)=(25±0.5)V。SPWM调制度设置上下限，检测Ud，给出动作，用继电器断开(电网)。自动实现，故障排除后自动恢复功能。动作电流Io(th)=(1.5±0.2)A。电流互感器采样Io2，过流给出动作，用继电器断开(电网)。自动实现自动恢复功能。1、辛苦。①要有团队来带；②指导要明确任务和进度；③汇报交流；④大二参与；⑤与教学结合起来，实践课重结果重指标，公选课。2、积累。自己工程经验的积累、学生工程经验的积累(①跟看老师做项目。②解剖复制他人的产品，观察比较工艺水平、器件布局、电流(信号)布局，保存