电源设计

（A1）不间断直流工作电源设计

一、设计任务

设计并制作如图1所示的不间断直流工作电源，示意图如图1所示。当输入220V、50Hz市电时，主电源工作，备用电源不工作（即关断升压电路的输出），但充电电路工作，蓄电池充电；当停电时，自动切换到备用电源

图1不间断直流工作电源示意图

二、要求

1、基本要求

（1）DC-DC变换器能达到如下技术指标：

在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：

①在输入电压220V的变化范围为＋15%～－20%条件下，输出电压为5V，最大输出电流为1A。

②在输入电压220V的变化范围为＋15%～－20%，满载条件下，电压调整率≤0.2%。

③在最低输入电压，空载到满载条件下，负载调整率≤1%。

④在输入电压为交流220V，输出电压为直流5V，满载条件下，效率≥70%。

(2)备用电源能达到如下技术指标：

①充电电路应满足先恒流（200mA）充电，当电压达到4.2V时，改为恒压充电，当充电电流小于20mA时停止充电。

②升压电路输入电压（即电池电压）为3V～4.2V，输出电压为5V，最大输出电流1Ａ。

③具有欠压保护功能：当电池放电电压低于3V时升压电路关断，输出为０Ｖ（静态电流小于50uＡ），以保护蓄电池。

④升压电路效率≥70％（输出电流1Ａ时）。

2、发挥部分

（1）具有过流及输出短路保护功能。

（2）电压调整率≤0.1%（测试条件同基本要求部分）。

(3) 负载调整率≤0.5%（条件与基本要求相同）。

(4) 升压电路效率≥85％（测试条件同基本要求部分）。

(5) 其它。

（A2）12V/36V逆变电源设计

一、设计任务

设计一个工频12V/36V逆变电源的电路。

二、设计要求

1、基本要求

制作一个12V/36V逆变电源，使其完成以下功能：

1）输入12VDC（可用汽车蓄电池提供）；

2）额定输出电压：Vo=36VAC；

3）额定输出功率≥30W；

4）频率为45Hz~55Hz；选用工频隔离变压器；

5）输出有过压保护；

6）输入有过压保护和过热保护；

2、发挥部分

1）额定输出功率≥100W；

2）具有输出过流保护功能；

3）具有输入欠压保护功能；

4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态；5）输出正弦电压的失真度THD≤5

（A3） 光伏并网发电模拟装置

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，RL=30~36Ω。

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 1

2

U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。

（2）输出频率为50Hz 的交流电。

（3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 2．发挥部分

（1）逆变输出频率f REF 为45Hz~55Hz 可调。 （2）欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （3）其它。

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。

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o

d

P P η=

，其中o o1o1P U I =⋅，d d d P U I =⋅。 5．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。 6．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。

可调压变频电源

一、设计并制作变压交流电源

二、要求

1、基本要求

（1）输入：单相220V±10%、50HZ.

（2）输出：单相,电压5V—36V连续可调；频率1HZ—100HZ连续可调（不准使用SPWM专用芯片）.

（3）输出最大电流：1A,负载调整率<5%.

（4）具有20%的欠电压、过电压、过载保护及报警功能.

（5）显示输出电压、电流、频率的值，误差小于5％.

（6）输出谐波失真度<10％.

2、发挥部分

（1）输出参数可传至上位PC机(具有电气隔离电路)。

（2）满负载（阻性负载）输出谐波失真度<5.0%,空载谐波失真度<5.0%。

（3）具有短路保护功能。

（4）其它特色与创新

四、说明

1、负载调整率的测定可选定输出电压由低到高三个点，，分别测得空载和满载时输出电

压，其差值与对应电压点值之比，取所得三个比值最大项作为该电源指标。

2、制作、调试及运行过程中应特别注意人身和设备安全！

可控脉冲电源

一、任务

设计并制作一台可控脉冲电源

二、要求

1、基本要求

（1）缓启动0-3分钟可设定，斜坡启动。

（2）输入：220VAC±10%，50Hz，输出矩形脉冲波形，输出：DC0-60V，0-2A

波形如图所示

其中：V1在0-60V、V2在0-50V内可任意设定；高电平维持时间0.1-9S、低电平维持时间0.1-9S可任意设定。

≤1%

（3）电压精度：≤±10%，纹波电压：△V

P-P

（4）具有电压、电流显示功能

（5）具有漏电、过载保护功能。

（6）可在0-20min内任意设定声光报警信号

2、发挥部分

（1）可以动态显示时间-电压、时间-电流曲线。

（2）可在恒压、恒流两种输出方式间切换

（3）单、双极性据需要可任意切换，正、负向高、低脉冲个数可以任意单独组合调定

三、评分标准

简易数控直流电源（C题）

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：