大学生电子竞赛题目目光伏并网发电模拟装置
历年电子设计大赛电源类题目汇总
1994题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．全然要求〔1〕输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；〔2〕输出电流：500mA；〔3〕输出电压值由数码管显示；〔4〕由“＋〞、“－〞两键分不操纵输出电压步进增减；〔5〕为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发扬局部〔1〕输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；〔2〕用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化〔步进0.1V不变〕；〔3〕扩展输出电压种类〔比方三角波等〕。
三、评分意见1997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．全然要求〔1〕稳压电源在输进电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为c．电压调整率≤0.2%〔输进电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载〕d．负载调整率≤1%〔最低输进电压下，满载〕e．纹波电压〔峰-峰值〕≤5mV〔最低输进电压下，满载〕f．效率≥40%〔输出电压9V、输进电压220V下，满载〕g．具有过流及短路保卫功能〔2〕稳流电源在输进电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%〔输进电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率〕〔3〕DC-DC变换器在输进电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%〔输进电压变化范围+9V～+12V〕c．负载调整率≤1%〔输进电压+12V下，空载到满载〕d．纹波电压〔峰-峰值〕≤100mV〔输进电压+9V下，满载〕2．发扬局部〔1〕扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保卫c．防止开、关机时产生的“过冲〞〔2〕提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值〔3〕改善DC-DC变换器a．提高效率〔在100V、100mA下〕b．提高输出电压〔4〕用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源〔F题〕一、任务设计并制作数控直流电流源。
光伏并网发电装置的设计与仿真
回路 、 控 电 路 、 主 电源 主 电 路 和 反 馈 回路 五 个 主 要 部
率 跟踪 和相 位 跟踪 功能 ， 以及过 流 、 压故 障保 护和 欠
自动 恢 复 功 能 。
图 １ 系 统 框 图
１ 主 控 电 路 及 仿 真
主 控 电路 如 图 ２所 示 ， 为 ３ 部 分 。 ａ 分 是 分 个 部
第３ ２卷
增 刊
电 气 电 子 教 学 学 报
２１ ５
光 伏 并 网发 电装 置 的 设 计 与 仿 真
江睿 谦 蔡 容 龄 李 ， ， 艳。
（ ． 军雷达 学 院电路 与 系统 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ；． 军雷达 学 院英语教 研 室 ， 北 武汉 ４ ０ １ ； １空 湖 ３ ０ ９２ 空 湖 ３ ０ ９
ＪＩ ＡＮＧ ｉｑ ａ ，ＣＡＩ Ｒｏ ｇ ｌｎ ２，ＺＨ ＡＩ Ｃｈ ｎ －ｈｅ ，ＬＩ Ｙａ Ｒｕ － ｉ ｎ ｎ －ｉ ｇ ａ ｇ ｓ ｎｇ ｎ。，ＹＥ ｎｇ Ｆｅ
（．Ａｉ ｏ ｃ Ｒａ ａ ａ ｅ １ ｒ ｒｅ ｄ ｒ Ｆ Ａｃｄ ｍｙ （ ＲＡ） Ｗｕ ａ ３０ ９ ｈｎ ２ ＡＦ ， ｈ ｎ ４０ １ ，Ｃ ｉａ；．Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＥ ｇ ｉ ＡＦ ｐ ｒｍｅｔ ｎ ｌ ｈ， ＲＡ， ｈ ｎ ４０ １ ，Ｃ ｉａ ｏ ｓ Ｗｕ ａ ３ ０ ９ ｈｎ
基于TMS320F28027光伏并网发电模拟装置
由式（） ２可得 ， 当 马时， ／ 奶 ｏ 此 时 取 最大值 。 ， 由于模拟光伏 电池的内阻以及负载电阻变化 ， Ｐ ＭＰ Ｔ需要 及 时 准 确地 采 样 当 前 电压 Ｕｄ 与 前 一 时刻 的 采 样 电压 值 比较 ， ，
方案一 ： 由脉 宽 调 制 集 成 电路 来 产 生 占空 比可 变 的 Ｐ ＷＭ ２２ 同频 、 ． 同相的控制方法与参数计算 脉宽调制波形 ． 芯片有 Ｓ ３ ２ Ａ、 Ｌ ９ 。但其产生的 此类 Ｇ ５ ５ Ｔ ４ ４等 采用 Ｔ ３０２８２ ＭＳ ２ Ｆ ４ ０ ７事 件 管 理 器 中 的捕 获 功 能 测 量 并 Ｓ ＷＭ 波频率很难实现实时调节 ， Ｐ 整体 电路控制不是十分灵 网信 号 的频 率和 并网信 号与输 出信号 的相位 差 ，从而调节 活， 导致 整 个 并 网 模 拟 装 置 很 难 达 到 题 目指 标 要 求 。 Ｓ Ｗ Ｍ 的 周 期 ， 而 实现 同频 同相 。 Ｐ 进
文章 编 号 ： １０ —９ ３（ ０ ０ ０ —９ ．２ ０ ７３ ７ ２ １ ） ８０ ３０
有很高的输入阻抗 ， 对驱动 电路要求很低， 且具有很 宽的安 并
全 球 范 围 内 的 能源 危 机 也 日益 突 出 。在 一 些 生 物 能 源 开 发 殆 全 工 作 区 而 不 会产 生 热 点 。 具有 很 高 的开 关 速 度 ，在 开关 电 尽 的 同时 ，一 些 新 型 能 源 正 在 受 到 重 视 。其 中逐 步 展 开 对 太 源领域有广泛的应用，所 以可 以比较 容易的完成对输 出正弦 阳 能 的 开 发 ，一 些 光 伏 并 网发 电系 统 已经 产 生 。但 是 对 该 系 波 失 真 度 的 要 求 。
方 案 二 ： Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８２ 由 Ｍ ３０ ２ ０ ７产 生 Ｓ ｗＭ 波 。其 内部 具 有 Ｐ ＴＭＥ Ｏ的计 数 器 记 录 并 网信 号 的周 期 ， Ｉ ＲＩ 计 数 Ｉ Ｒ Ｔ ＭＥ 的 Ｐ Ｍ 波 产 生 的 功 能 ，可 以通 过 改 变 其 占空 比来 产 生 Ｓ ＷＭ 器 记 录 误 差 信 号 的脉 冲 宽 度 。 由于 Ｔ ＭＥ ０ 设 置 低 频 时 钟 Ｗ Ｐ Ｉ Ｒ 波 ， 用 电 压 型 全 桥 逆 变 电路 ， 制 全 桥逆 变 电 路 的两 对 开 关 ３ ７ ８ ｚ 测 量 的 并 网信 号 频 率 为 ３ ７ ８ 相位 差 为 ３ ７ ８ 采 控 ２６Ｈ ， ２６ ， ２６ 。 管 交 替 导 通 信 号精 确 ， 电路 简 单 ， 制 灵 活 。通 过 反馈 来 改 ２３ 提 高效 率 的 方 法 控 ． 变 输 出 Ｓ Ｗ Ｍ 波 的 占空 比 ， 电 路保 持稳 定 。 并且 能够 很 好 Ｐ 使 （ ） 择 合 适 的 开关 频 率 １选 的完 成 频 率 调 节 和 相 位 跟 踪 等 功 能 。 开关 损 耗 是 影 响 逆 变 器 效 率 的 主 要 因 素 之 一 。 其 开 关 损 综上 分析 选 用 方案 二 。 耗 随着 开 关 频 率 的增 加 而 增 加 。 所 以选 择 合 适 的 开 关 频 率 是 １ Ｃ Ａ 电路 设 计和 开 关 器件 的 选择 ． Ｄ －Ｃ ２ 提 高 系 统 效 率 的重 要 环 节 。但 考 虑 到 题 目对 失 真 度 的 要 求 ， 方案一 ：采用绝缘 门极双极晶体管 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ。Ｉ Ｂ 是 由 开关频率也不能过低 。 Ｇ Ｔ 结合实际 电路 的多次测试， 选用 ２５ Ｈｚ ．Ｋ ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ和 双 极 型 晶体 管 复 合而 成 的 一种 器件 ， 输入 极 为 作 为 开关 频 率 。 其 ＭＯＳ Ｅ ，输 出 极 为 Ｐ Ｐ晶 体 管 ， 融和 了这 两种 器件 的优 ＦＴ Ｎ 它 （） ２ 选择合适的场效应管作为开关 元件
小功率光伏发电并网系统(华科大)
小功率光伏发电并网系统一、任务设计并制作如图1所示的光伏发电并网系统。
图中，采用交流调压器和单相不控整流电路来模拟光伏电池组件；并网逆变器的输出经交流调压器、变压器并入电网。
图1 光伏发电并网系统框图二、要求1．基本要求（1）正常运行时并网电压U O允许的波动范围：30V～36V（U IN=55V）；（2）最大输出电流有效值I Omax：2A；（3）并网功率因数PF≥0.9（U IN=55V，U O=33V，I O=2A）；（4）并网电流THD≤10%（U IN=55V，U O=33V，I O=2A）；（5）逆变器的效率η≥70%（U IN=55V，U O=33V，I O=2A）；（6）具有过流保护功能，动作电流I O（th）=2.5A；2．发挥部分（1）逆变器正常运行时的输入直流电压U IN的可调范围：50V~70V，此时逆变器并网端的参数为U O=30~36V，I O=2A；（2）进一步提高并网功率因数，使PF≥0.98；（3）进一步减小并网电流THD，使THD≤5%；（4）进一步提高效率，使η≥85%；（5）其他。
三、说明（1）本题要求参赛者制作图1所示的整流滤波和并网逆变器两部分。
系统可在交流输入端通过交流调压器来调整U IN的大小，以此模拟光伏电池的输出直流电压波动；在并网端通过交流调压器来调整并网电压U o的幅值大小，以此模拟电网电压的幅值波动。
（2）本题中逆变器效率 =P O/ P IN，其中P O＝U O*I O*PF，P IN＝U IN I IN；控制电路可采用辅助电源单独提供。
（3）系统在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。
（4）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（5）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
四、评分标准五、背景介绍在化石能源日渐枯竭和环境污染问题日益严重的今天，光伏发电成为世界各国争相发展的热点，而其中光伏并网发电作为光伏发电的发展趋势，得到了快速的发展。
光伏并网发电模拟装置的设计
光伏并网发电模拟装置的设计作者：侯洪波来源：《新课程·中学》2014年第11期摘要：在中等职业学校电子技术应用专业的教学中，需要设计一个光伏并网发电模拟装置。
经过紧张的三天四夜的奋力拼搏，与小组其他成员的通力协作、团结互助，终于完成了实验项目。
通过测试，系统基本达到了设计要求。
关键词：光伏；发电；DC-AC；太阳能光伏并网发电模拟装置由DC-DC、DC-AC转换电路、滤波电路、工频隔离变压器、控制电路组成。
DC-AC转换电路用单片机C8051F410来控制，DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
该光伏装置具有功率跟踪（MPPT）、频率跟踪、输入欠压保护和输出过流保护的功能。
一、方案设计与论证控制器模块采用新华龙公司的C8051F410单片机作为控制器的方案。
该单片机I/O资源丰富、速度快，并可模拟各种总线。
芯片内置JTAG电路，可在线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度，而且功耗低，性价比高。
此光伏系统采用扰动观测法，其原理是先在上一时刻控制电压给定值U（k-1）的基础上进行扰动，将（U（k-1）+dU）作为此时刻输出电压给定值，再检测输出电流值I（k），计算当前的输出功率P（k）后，将此时的功率同上一时刻的功率值P（k-1）相比，若功率增加，则表示扰动方向正确，可朝同一方向继续扰动。
若功率值减小，则说明扰动方向错误，需向相反的方向进行扰动。
采用扰动观测法的优点是：控制思路简单，实现较为方便；可实现最大功率点的动态跟踪，提高系统的利用效率。
二、系统硬件设计1.系统的总体设计光伏并网发电模拟装置的框图如图1。
太阳能电池板输出的额定电压为60V的直流电通过DC-AC变换器变为交流电，经滤波器和工频变压器输出，同时工频变压器上有检测电路，用于电压的变化，检测电路的信号送给由单片机为主体的控制电路用来控制DC-AC变换器的工作状态，达到系统稳定。
光伏并网发电模拟装置的设计
高 新 技 术
光伏并 网发电模拟装置 的设 计
陈 占林 刘 忆
（ 州 交通 大学 电子信 息与 工程 学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ７ ） 兰 甘 ３０ ０
２ ＣＡＣ逆 变 方 案 ．Ｄ － ２
正弦脉宽调制（ ｗ￣ｔ变器 ， ｓ Ｐ ０ 即每半个周 期内有 多个脉 宽组成 ，并且脉冲宽度符合正 弦 波脉 冲宽度调 制规律 变化 ， 出为正 弦波 ， 则输 其 拓扑结构 主要有半桥式 和全桥式 。光伏发 电系 统并 网运行 时， 为避免对公共 电网的电力污染 ， 也要求 逆变电源输 出正弦波电流 ， 故该 系统 中 选择全桥式正弦脉宽调制逆变器 。 ３ ． 系统总体框图 光 伏并 网逆变器总体框图如 图 １ 所示。
ｆ
一
图 本 系统采用 的是一种两级式 的结构 ，前级 Ｄ — Ｃ变换 器作 为 ＭＰＴ控 制器 实现最 大功 ＣＤ Ｐ 率跟踪功能 ， 后级为全桥逆变 电路 ， 产生与 电网 电压 同频 同相 的电流 ，使整个装 置的并网功率 因数为 １二者通过直流母线 Ｄ ｌ ｋ 。 Ｃｉ 相连 ， ｎ 控制 上相互独立 。在全桥逆变器『与 电网间加人工 ２ ］ 频变压器隔离 ，这样整个系统就不会向 电网输
一
６一
中国新技术新产 品
一
参 考 文献
Ⅲ 赵争鸣 刘建政 孙晓瑛．太阳能光伏发电及 １ 其应 用ｆ ． ： Ｍ１ 北京 科学 出版社， ０ ５年 ７月 ２０ 闳 周 志敏 周 纪 海 纪 爱 华 ．逆 变 电源 实 用技 术 『 ． ： ＭＩ 北京 中国电力 出版社， ０ ５年 １ ２０ １月 『 ３ ］邢岩 肖曦 王莉娜． 电子技术基础ｌ ． 电力 Ｍ１ 北
09年全国大学生电子设计大赛优秀作品选集(1)
开关电源电路设计中的主要损耗包括：场效应管的导通电阻损耗和开关损耗；滤波 电路中电感和电容的损耗。综合考虑成本和性能，本电路选用了 IRF540，其导通电阻 仅为 77 毫欧，输入结电容为 1700pF。在带载额定电流 1A 时，全桥的静态功耗 Pon = 4* I 2 × Ron = 0.308W 。由于滤波电感和电容工作在高频下，起储能释能作用， 因此电感要尽量减小内阻，并保留 1mm 磁隙防止饱和，电容则要选取等效串联电阻 ESR 较小的高频低阻类型，以减小在电容上产生的功率损耗。本作品中所用的电感线圈为多 股漆包线并绕以减小高频下导线集肤效应带来的损耗，并使用铁氧体材料的磁芯以减小 其4.磁滤滞波损参数耗。设电计容：则选用聚丙烯电容，它具有较好的高频特性、稳定性和较小的损耗。
R1k5Ω
24kΩ
DIODE_VIRTUAL
R1k3Ω
NOT
1V4V
图 1 自振荡 D 类放大器电路仿真原理图
图 2 自振荡 D 类放大器电路仿真波形
VIII
光伏并网发电模拟装置
全国一等奖 南京航空航天大学 崔益军 康传华 张京雷 摘 要 该设计装置模拟光伏并网发电，主要由主电路、控制电路、采样调理电路、驱动保护 电路、辅助电源以及显示电路等六部分组成。逆变器控制采用混合脉宽调制（HPWM）方式， 很好地降低了开关损耗。系统的数字处理模块采用了具有高处理速度、低功耗的芯片 TMS320F2812。采用 PI 控制策略进行逆变系统的控制，参数设置简单，易整定。系统能够实 现最大功率点的跟踪，具有欠压保护、过流保护以及相位跟踪等功能，并在过流、欠压故障 排除后能自动恢复正常状态。DC-AC 变换效率高达 88%，失真度只有 3%。 一1.、逆方变器案主论电证路拓扑结构的选择 半桥电路（图 1）结构简单，但直流电压利用率低，桥臂输出波形谐波含量大，需要高 的开关频率和大的滤波器，且只适用于中小容量的场合。 全桥电路结构（图 2）相对复杂，但控制灵活，且输出电压是半桥电路的两倍。开关管 所承受的电压、电流应力均相对较低，且控制方式灵活。此外全桥逆变电路由于桥臂输出电 压存在零电压的续流状态，可实现倍频，在较低的开关频率下，可以获得更好的谐波控制。 故本设计中采用全桥逆变器的拓扑结构。
基于MSP430F169的光伏并网发电模拟装置
Ｌ — 过 流ｆ限 １
放大．Ｇ Ｉ ＝＝Ｏ
图 ６ 过 流 保 护 电路 图
设计时 ，使 用两个 上述 的 自振 荡
逆变器构 成平衡桥式 Ｄ ＡＣ变换 器 ， Ａ—
以Ｌ ９ Ｍ３ ３做 逆 变 的 比较 器 ，配 合 自 带 死 区 的 Ｉ ２ ０ ４浮 栅 驱 动 器 驱 动 Ｒ １９
平 门限时 ，再次打 开 场效 应管 。这样
可 以保证 过流 时迅速 关断 输 出 ，关 闭
Ｌ … 彻 ∽ｍ 一 … ∞
Ｉ 咒
Ｉ
厂ｑ ｓｇｎ ６ Ａｐｐ¨ Ｔ ｓ ｕｅ ＝ ｔ ｃａ Ｉ ｏｎ
基于ＭＳ ４ ０ １ ９ Ｐ ３ Ｆ 的光伏并网 ６ 发 电模拟装置
Ｍ Ｐ４３ｏ １ ９． ｓ Ｆ ６ ｂａｓ ｅｄ Ｐｈｏｔ ｏｌ ｃ Ｇｒｄ ｏｖ ｔ ｉ Ｇｅｎｅｒ ｉ ｎ ａｉ ａｔｏ Ａｎ ｏ ａｌｇｕｅ Ｄｅｖｃ ｉｅ
理论 分析 及参数设 锁 相 环 Ｃ ４４ Ｄ ０ ６可 以 实 现 输 入 信 号 的 倍 频 和 同 步 ，输 入 频 率 ４ Ｈ － ５ ｚ 经 ２ ６倍 频 后 为 ５ ｚ ５Ｈ ， ５ １． ｋ ｚ １ ．８ Ｈ １ ２ Ｈ ￣ ４０ ｋ ｚ信号 ，送给 单片机 ５ 作为 系统 同步 的时钟 ．单 片机用 Ｄ ＤＳ
机作为 主控芯片 。它 是 Ｔ 公 司出产的 ｌ
一
世界电子元器件 ２ ４ ０１ ｇｅ ｃｃｎｃ ｎ ２． ｃｅ ．ｏｒ
仅 丌 腥 用 Ｄ ｓ ｎ＆Ａｐ ｌ ａｉｎ ｅｉ ｇ ｐｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
＋ｖ ５
’、 ｓ，
电路 与程 序 设 计
ＤＣ— ＡＣ电路
Ｄ Ａ Ｃ— Ｃ逆 变 器 由振 荡 原 理 的 Ｄ 类功率 放大 器构 成 ，利用 负反 馈 的高 频 自激 ，产生 幅度 较弱 的高频 振荡 叠 加在 工频信 号上 ，经过 比较器 产 生高 频 Ｓ ＷＭ开关信号通过浮栅驱 动器驱 Ｐ
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大学生电子竞赛题目目光伏并网发电模拟装置 第九届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US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=30Ω~36Ω；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率fREF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻RL=30Ω~36Ω。
DC-ACUd
Idi
o1
uo
uREF
+-RL
uF
uo1
滤波器
控制电路
n1n2
n3
US
RS
+-
Tio
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：RS和RL在给定范围内变化时，使dS12UU，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。
（3）当RS=RL=30Ω时，DC-AC变换器的效率≥60%。 （4）当RS=RL=30Ω时，输出电压uo的失真度THD≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压Ud（th）=（25±0.5）V。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流Io（th）=（1.5±0.2）A。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD≤1%（RS=RL=30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当fREF在给定范围内变化以及加非阻性负载时，均能保证uF与uREF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．US采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。
4．DC-AC变换器效率odPP，其中oo1o1PUI，dddPUI。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于1s。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。 四、评分标准 项 目 主要内容 满 分
设计 报告
方案论证 比较与选择 方案描述 4 理论分析与计算 MPPT的控制方法与参数计算 同频、同相的控制方法与参数计算 提高效率的方法 滤波参数计算 9
电路与程序设计
DC-AC主回路与器件选择
控制电路或控制程序 保护电路 9
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果及其完整性 测试结果分析 5
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构 图标的规范性 3
总分 30 基本要求 实际制作完成情况 50
发挥 部分
完成第（1）项 10 完成第（2）项 5 完成第（3）项 24 完成第（4）项 5 其他 6 总分 50
声音导引系统(B题) 【本科组】 一、任务 设计并制作一声音导引系统，示意图如图1所示。 接收器 CW D 1 m 图1 系统示意图 xy 1 mS可移动声源
接收器 A接收器 B中点 O中点 O’
图中，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W是Ox和O'y的交点。 声音导引系统有一个可移动声源S，三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线（或O'y线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。 可移动声源运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定。 二、要求
1．基本要求 （1）制作可移动的声源。可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号，如图2所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。
t 图2 信号波形 （2）可移动声源发出声音后开始运动，到达Ox线并停止，这段运动时间为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s。
（3）可移动声源停止后的位置与Ox线之间的距离为定位误差，定位误差小于3cm。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。 （5）可移动声源到达Ox线后，必须有明显的光和声指示。 （6）功耗低，性价比高。 2．发挥部分 （1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。 （2）平均速度大于10cm/s。 （3）定位误差小于1cm。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。 （5）在完成基本要求部分移动到Ox线上后，可移动声源在原地停止5s～10s，然后利用接收器A和C，使可移动声源运动到W点，到达W点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离W的直线距离小于1cm。整个运动过程的平均速度大于10cm/s。
（6）其他。 三、说明 1. 本题必须采用组委会提供的电机控制ASSP芯片（型号MMC-1）实现可移动声源的运动。 2. 在可移动声源两侧必须有明显的定位标志线，标志线宽度0.3cm且垂直
可移动声源的起始位置到Ox线的垂直距离 响应时间 平均速度＝
可移动声源在Ox线上重新启动位置到移动停止点的直线距离 再次运动时间 平均速度＝ 于地面。 3. 误差信号传输采用的无线方式、频率不限。 4. 可移动声源的平台形式不限。 5. 可移动声源开始运行的方向应和Ox线保持垂直。 6. 不得依靠其他非声音导航方式。 7. 移动过程中不得人为对系统施加影响。 8. 接收器和声源之间不得使用有线连接。 四、评分标准
项目 主要内容 分数
设计报告 系统方案 整体方案比较 7 控制方案
设计与论证 设计、计算 12 误差信号产生 控制理论简单计算
电路设计 系统组成 3
各种电路图
测试结果 测试数据完整性 3 测试结果分析
设计报告 摘要 5 正文结构完整性 图表的规范性 总分 30
基本要求 基本要求实际完成情况 50
发挥部分 完成第（1）项 5
完成第（2）项 10
完成第（3）项 10
完成第（4）项 10
完成第（5）项 10
完成第（6）项 5 总分 50 宽带直流放大器（C题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。 二、要求
1．基本要求 （1）电压增益AV≥40dB，输入电压有效值Vi≤20mV。AV可在0～40dB范围内手动连续调节。 （2）最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入电阻≥50，负载电阻（50±2）。 （5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。 2．发挥部分 （1）最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10 mV。 （2）在AV＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V。 （3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB。 （4）最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。 （6）电压增益AV可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、 10MHz 两点）。 （7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。 （8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。 三、说明
1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。 图1 幅频特性示意图 2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±2）的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。
3．放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。
图2 幅频特性测试框图