2017 年全国大学生电子设计竞赛试题-微电网模拟系统(A题)
2017年全国电子竞赛设计报告(A题)
入的电流值控制。实现给电池充电的步进可调。 充电电流显示为 1.017A，代表充电电流恒定。
主要原理图如下所示：
（2）步进可调测量，并测试电流的控制
-1SI 1 Rm01R F 4 u Rm4.11+1SI 1C 3 Fu7.4C 2 Fu7.4C 1 Fu7.4C K KK0 84 502 1001R1R2R F n 3 331C D N 3 F D G K4.06R p K51.2 N A 0 7 G 2 R 621C A D N G A 43210 1111198 CB F N DNGPDNGPDNGPQERF PMOC 1 45KSD D N GN SWW 1 ACNYSSENIVSS 04355SPTU 7654321 D N G F A n 2 1 211C D N N E G A k 6 1 D 5R N G H A u 1 0 1L F n 0 0 101C D N G A 9 Fu7.4C
D
结论
满足基本要求，实现对电池恒流充电，充 电电流步进可调，电流控制精度不低于 5%，电 流转换效率高达 95%，并能实现过充保护功能。 在发挥部分，放电模式的变换器效率达到 95.4%,总重量保持在 500g 内。
6
需要保证各单体的相互电气隔离，因此必须选 用有隔离的 DC-DC 变换器，选用方案二。
2.理论分析与计算
2.1 定位方法
充电时，直流稳压电源给 Buck 模块提供 电源，在 2.5V 的参考电压下输入，通过 TPS 54560 降压，产生恒定电流对五节 18650 型串 联电池组充电，用 STM8S105C4 单片机对输 出电流进行采样、放大，并显示 OLED 液晶屏 上。手动切换开关，变换器处于放电状态，Buck 模块中的肖特基截止，在输出端接一个 30Ω的 负载，输出电压与芯片的 FB 端相连在用单片 机对负载两端输出电流进行采样、放大、显示。 将输出端反馈给 DC-DC 变换模块的 FB 端，使
2017年大学生子电子设计竞赛题目(A-P题全)附元器件清单
完成第（ 2）项
完成第（ 3）项
完成第（ 4）项 合计
完成第（ 1）项
完成第（ 2）项
完成第（ 3）项 其他
合计
总分
满分 3
6
6
3
2
20 12 10 15 13 50 10 15 15 10 50 120
A-3/3
逆境是成长必经的过程，能勇于接受逆境的人，生命就会日渐的茁壮。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题
四、评分标准
系统方案 理论分析与计算
设计 报
基本 要求
完成第（ 1）项 完成第（ 2）项 完成第（ 3）项 完成第（ 4）项
项目 技术路线、系统结构、方案论证 小球检测及控制方法分析 电路设计与参数计算， 小球运动检测及处理， 执行机构控制算法与驱动 测试方法，测试数据，测试结果分析 摘要，设计报告结构及正文 图表的规范性
合计
合计
B-2/3
分数 3 5
5 4
3
20 10 10 15 15 50
逆境是成长必经的过程，能勇于接受逆境的人，生命就会日渐的茁壮。
发挥 部分
完成第（ 1）项 完成第（ 2）项 完成第（ 3）项 完成第（ 4）项
合计 总分
15 15 10 10 50 120
B-3/3
逆境是成长必经的过程，能勇于接受逆境的人，生命就会日渐的茁壮。
20cm
计时并显示，单位为秒。
7
20cm
2
3cm
5
4.5cm
8
20cm
3
6
9
二、要求
1.基本部分
图 1 平板位置分布示意图
（ 1） 将小球放置在区域 2，控制使小球在区域内停留不少于 5 秒。
2017电赛微电网模拟系统方案
微电网模拟系统-参考论文--by电子狂牛中文简要本文论述是一种采用STC15F2K60S2单片机为核心的SPWM逆变电源，单片机通过自然数查表法控制内部的3路硬件PWM模块生成SPWM脉冲信号，采用双极性调制方案驱动三相全桥逆变电路，输出经LC低通滤波器滤波，最后在负载上得到稳定的正弦波交流电。
其正弦波输出频率由单片机内部程序控制调节。
另外本系统外接按键，按键能设定开始与停止。
关键词：SPWM，双极性调制，三相逆变，STC单片机Design of a Single-phase Inverter Power SupplyAbstractThis article discusses a use PIC16F1937 microcontroller core of SPWM inverter, two internal microcontroller hardware PWM module generates SPWM pulse signal modulation scheme bipolar drive three-phase full-bridge inverter circuit controlled by a natural number look-up table, Output by the LC low-pass filter, and finally get a stable sine wave AC to the load. Its sine wave output frequency is adjusted by program control MCU. In addition the system external buttons and LCD screen, power button can be set to start and stop, the LCD screen can display real-time input voltage and output current, output sine wave frequency, so that the security and stability of the system has been greatly improved.Key words: SPWM, bipolar modulation, phase inverter, PIC microcontroller目录前言 (5)1.1 研究目的及要求 (5)1.2 相关研究现状及前景 (5)1.3内容章节概述 (6)系统分析 (7)2.1 逆变器的基本概念与工作原理 (7)2.1.1正弦波逆变器的电路构成 (7)2.1.2常用的逆变器调压方法： (7)2．2逆变器的基本类型 (7)2．3 PWM控制技术 (8)3．1总体原理图 (11)3．2电路原理图 (12)3．2．1单片机的选择 (12)3．2．2 滤波电路 (12)3 ．2．5 场效应管的选择 (13)3．3小结 (14)4 程序设计 (15)4．1 程序选择说明 (15)4．2 SPWM查表 (15)5.1 系统仿真 (18)5.2实物照片 (19)5．2单片机输出波形测试 (19)5．2．1测试仪器 (19)5.1 示波器 (20)5．2．2测试方法 (20)5．2．3测试结果 (20)5．4测试结论 (21)6总结 (22)6.1 结论总结 (22)附录： (23)程序代码 (23)前言1.1 研究目的及要求掌握正弦波逆变器的电路的组成，重点明白其中中各元器件的原理及用处，对正弦波逆变电路在电阻负载、电阻电感负载是的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
2017电工杯A题 微电网日前优化调度
第十届“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛赛题
39
142.1
40
142.1
41
125.3
42
118.9
43
116.9
44
115.9
ห้องสมุดไป่ตู้
45
115.4
46
115
47
124.1
48
127.1
49
130.2
50
131.6
51
140.7
52
141.8
53
143.9
54
145.5
55
145.5
56
145.6
0 0 0 0
-6-
第十届“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛赛题
81
198
58.69
0
82
197.9
93.67
0
83
198.5
93.49
0
84
198.6
99.55
0
85
180.8
56.82
0
86
177.2
26.01
0
87
177.8
16.74
0
88
177.9
6.97
0
89
161.5
18.98
最优调度方案，包括各时段负荷的供电构成（kW）、全天总供电费用(元)和平均
-3-
第十届“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛赛题
购电单价（元/kWh），分析蓄电池参与调节后产生的影响。 4) 最优日前调度方案三： 若考虑蓄电池作用，且微网与电网允许交换功率不超过 150kW，以负荷供
(完整word版)全国大学生电子设计竞赛题目
第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目 光伏并网发电模拟装置（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。
用直流稳压电源U S和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。
R LU S图1 并网发电模拟装置框图二、要求 1．基本要求（1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时，使d S 12U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。
（2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ，相对偏差绝对值不大于1%。
（3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。
（4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。
（5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。
（6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。
2．发挥部分（1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。
（2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。
（3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。
（4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。
（5）其他。
三、说明1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。
2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。
2017年全国大学生电子设计竞赛 微电网模拟系统(A题)
float Ud,regesister;
ERR[0] = referenceInput-measuredOutput ;
Ui[0]=Ui[1]+ERR[0]*pidCoefficients[1];
Ud=(ERR[0]-ERR[1])*pidCoefficients[2];
regesister= ERR[0]*pidCoefficients[0]
滤波电感采用4股0.5mm的铜线绕制，降低电流密度以减小铜损耗。工作磁通设置到较低的值，减小磁芯的涡流和磁滞损耗。
2
当两台逆变器同时运行时，要求逆变器1和逆变器2能共同向负载输出功率，使负载线电流有效值 达到3A，频率 为50Hz±0.2Hz。即要求通向负载输出恒流，可以不考虑逆变器输出电压。则只需检测电流，通过具体的单片机的控制使输出达到设计要求。
float Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
float temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_Adc(ch);
}
temp_val=(temp_val/times)*(3.3/4096);
return temp_val;
方案一：晶体管三相桥式逆变器
逆变器采用120°导通型的工作方式对换流的安全有利，但晶体管的利用率较低，用于控制120°导通型逆变器的导通角控制电路可采用硬件方式自动产生控制信号；也可采用微处理器的并行接口通过软件方式产生控制信号。
方案二：晶闸管构成的三相桥式逆变器
180°导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠的换流，由于逆变器的输入是直流电源，一般晶闸管不能通过控制门极电压将它关断换流，因此必须采用强迫换流的方法。
微电网模拟系统
微电网模拟系统本系统分为两个三相逆变系统，逆变器 1 采用软件生成三相spwm 波，通过IR2110 驱动MOS 管，最后通过LC 滤波产生三相正弦波，通过电压传感器反馈输出交流的有效值给单片机，软件通过采样得到的有效值进行PID 控制算法，来控制SPWM 波，达到稳压的目的。
逆变器 2 电路主拓扑与逆变器一样，控制方法采用了硬件三相滞环比较型电流跟踪法。
可以输出恒定的交流电流，通过采集逆变器1 的电流波形，送入逆变器 2 控制系统的调制波输入，逆变器2 输出电流就会跟踪调制波的波形，达到同频同相的目的，通过控制调制波的的放大系数，可以改变两个逆变器的电流比，让两个逆变的电流比值恒定。
标签：三相逆变器;交流并联供电;SPWM 控制;滞环跟踪控制1 系统方案对竞赛题目进行分析，由于题目要求逆变器输出线电压的负载调整率低于0.3%，可见逆变器并联供电的时候必须保证输出线电压恒定。
另一方面，题目要求两个逆变器在输出时能够做到功率分配的控制，也就说明逆变器必须也能够有效地控制各自的输出电流。
需要同时实现并联系统三相输出的恒压和各逆变器的恒流控制，是本次竞赛题目的难点所在。
下面则针对于本题的要求，对控制方法的方案设计进行讨论。
控制方法的论证与选择为了解决题目要求的对输出线电压的恒压控制，并做到对各个逆变器的恒流控制，可以考虑对两个逆变器采用不同的控制策略。
对逆变器 1 做恒定线电压的闭环控制，在负载不变的情况下，并联系统输出的总电流是恒定的。
在此基础上，对逆变器2 做恒流并网控制，将逆变器 1 的输出视为主电网，控制逆变器2 的输出并网电流恒定。
那么只要使得逆变器2 的给定电流与总电流之间保持一定的比例关系，就可以保证逆变器 1 和逆变器 2 的输出电流能够按照设定的比例分配。
但是对于两个逆变器的控制方案，也有多种选择，下面分开进行讨论：方案一：采用单片机控制两个逆变器，在输出进行反馈两路电压电流信号进入单片机，采用PID 算法控制定时器输出占空比，从而控制输出电流和电压，方法简单，容易实现。
2017全国大学生电子设计竞赛H题
AD8310连接简单，反应灵敏，能够直接实现对扫频波的峰值检测。电路图见附录图9
2.程序设计
本系统主控芯片采用STM32F407，通过IIC总线完成和ZLG7290键盘芯片的通信，利用SPI串行总线完成和AD9959的通信。单片机通过读取键盘键值执行不同的功能，通过控制AD9959制成1M~40M频率可变，幅度可调的DDS。单片机通过控制DAC生成周期和扫频时间相同的锯齿波，结合检波后信号绘成幅频特性曲线。单片机通过串口半双工通信和另一单片机可实现双绞线通信，将幅度和频率信息传至另一幅频特性测试装置。软件整体框图见附录图1。
图3 单片机控制AD9959 图4 单片机控制周立功键盘
四．测试方案与测试结果
使用仪器：
DG4162信号源/频率计1台
MSO4054示波器1台
DSA875频谱仪1台
测试项目：
详细测试方案请见附录。测试结果如下
基本要求测试结果
信号源
测量项目
题目指标
完成情况
是否
达标
测试方案简述
与测量仪器
1.1频率范围
1MHz~40MHz
放大器
测量项目
题目指标
完成情况
是否
达标
测试方案简述
与测量仪器
2.1频率范围
1MHz~40MHz
500KHz~40MHz
否
DG4162信号源
MSO4050示波器频率计
2.2增益范围
0-40dB
0-43.5
是
DG4162信号源
MSO4050示波器频率计
2.3输出峰峰值
1V峰峰值
1.5VPP
是
DG4162信号源
（1）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月9日8:00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）8月12日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
微电网模拟系统（A题）
【本科组】
一、任务
设计并制作由两个三相逆变器等组成的微电网模拟系统，其系统框图如图1所示，负载为三相对称Y连接电阻负载。
交流母线
图1 微电网模拟系统结构示意图
二、要求
1. 基本要求
（1）闭合S，仅用逆变器1向负载提供三相对称交流电。
负载线电流有效值I o为2A时，线电压有效值U o为24V±0.2V，频率f o为50Hz±0.2Hz。
A - 1 / 3
（2）在基本要求（1）的工作条件下，交流母线电压总谐波畸变率（THD）不大于3%。
（3）在基本要求（1）的工作条件下，逆变器1的效率ƞ不低于87%。
（4）逆变器1给负载供电，负载线电流有效值I o在0~2A间变化时，负载调整率S I1≤0.3%。
2. 发挥部分
（1）逆变器1和逆变器2能共同向负载输出功率，使负载线电流有效值I o 达到3A，频率f o为50Hz±0.2Hz。
（2）负载线电流有效值I o在1~3A间变化时，逆变器1和逆变器2输出功率保持为1:1分配，两个逆变器输出线电流的差值绝对值不大于0.1A。
负载调整率S I2≤0.3%。
（3）负载线电流有效值I o在1~3A间变化时，逆变器1和逆变器2输出功率可按设定在指定范围（比值K为1:2~2:1）内自动分配，两个逆变
器输出线电流折算值的差值绝对值不大于0.1A。
（4）其他。
三、说明
（1）本题涉及的微电网系统未考虑并网功能，负荷为电阻性负载，微电网中风力发电、太阳能发电、储能等由直流电源等效。
（2）题目中提及的电流、电压值均为三相线电流、线电压有效值。
（3）制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，测试过程中不需重新接线。
（4）为方便测试，可使用功率分析仪等测试逆变器的效率、THD等。
（5）进行基本要求测试时，微电网模拟系统仅由直流电源1供电；进行发挥部分测试时，微电网模拟系统仅由直流电源1和直流电源2供电。
|，其中U o1为I o=0A时的输出（6）本题定义：（1）负载调整率S I1=|U o2−U o1
U o1
端线电压，U o2为I o=2A时的输出端线电压；（2）负载调整率
|，其中U o1为I o=1A时的输出端线电压，U o2为I o =3A时S I2=|U o2−U o1
U o1
的输出端线电压；（3）逆变器1的效率ƞ为逆变器1输出功率除以直
流电源1的输出功率。
（7）发挥部分（3）中的线电流折算值定义：功率比值K>1时，其中电流值小者乘以K，电流值大者不变；功率比值K<1时，其中电流值小者
除以K，电流值大者不变。
（8）本题的直流电源1和直流电源2自备。
A - 2 / 3
四、评分标准
A - 3 / 3。