电赛电力电子类题目分析及应对

隔离 U1= 220V AC 变压器
U2=18VAC
整流 滤波
DC- DC 变换器
UO
RL
要求： 负载能力
效率
波形 电压调整率
负载调整率
保护 检测显示
10 2018/11/9
（4）单相高功率因数整流电源（电源题）
设计并制作一台单相高功率因数整流电源，输入单相交流电压有 效值为220V，50Hz，输出电压为直流36V，输出功率为100W。
以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心 器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压 UIN=16V为时，额定输出直流电压为UO=5V，输出电流最大值为 IOmax=3A。
设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图所示。变压 器输入电压U1=220V，变频电源输出交流电压UO为36V，额定负载电流 IO为2A，负载为电阻性负载。
要求： 负载调整率
电压调整率 效率 波形 保护 检测
U1
IO
变压器
U2
AC-DC
DC-AC
UO
17 2018/11/9
（11）降压型直流开关稳压电源（电源）
网侧PWM变换器
转子PWM侧变换器
电 网


DFIG
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2. 电力电子题目特点
“大”电流、安全电压（器件的选择与保护）
常以电源形式出现
负载能力
负载、电压调整率
基本变换电路
效率、功率因数问题
波形 测量问题（谐波影响）
6 2018/11/9
3. 竞赛题目类型
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（9）2015年：双向 DC-DC 变换器（电源）
设计并制作用 于电池储能装置的 双向 DC-DC 变换 器，实现电池的充 放电功能，功能可 由按键设定，亦可 自动转换。
要求： 电流控制精度
效率
充放电（双向） 保护
检测
重量
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（10）单相正弦波变频电源（电源）
基本电力电子电路
各类电源（开关电源、UPS等）
新能源发电（太阳能、风能发电等） 其它应用（无线电能传输、电子负载等） 多重化、多电平化（串、并联等） 谐振软开关等
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4. 历年竞赛题
（1）2013年：单相AC-DC变换电路（基本题）
设计并制作如图所示的单相AC-DC变换电路。输出直流电压稳定在
36V，输出电流额定值为2A。
IS 220V ~ IO US
变压器
要求： 负载能力
电压调整率 负载调整率 保护 检测显示 高功率因数
AC - DC 变换器
UO
RL
PWM整流
功率因数可调
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（2）2005年：三相正弦波变频电源（电源题）
设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出线电压有效值为36V， 最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载(Y接法)。
I1 U1
驱 动 电 路
发 射 线 圈 x
接 收 线 圈
电 能 变 换
I2 U2
（1）保持发射线圈与接收线圈间距离x =10cm、输入直流电压U1=15V 时，接收端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8 V，尽可 能提高该无线电能传输装置的效率η。 （2）输入直流电压U1=15V，输入直流电流不大于1A，接收端负载为2 只串联LED灯（白色、1W）。在保持LED灯不灭的条件下，尽 可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。
隔离 变压器 三相 负载
220VAC
整流
逆变
要求： 负载能力
对称 波形 电压调整率 负载调整率 保护 检测显示
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控制器
（3）2007年：开关稳压电源（电源题）
设计并制作开关稳压电源。输出电压UO可调范围：30V～36V； 最大输出电流Iomax=2A。
开关稳压电源
I IN IO U IN
US
+
RS
Id
+
i o1
滤 波 器
T
io
n1
uo1
n2Βιβλιοθήκη Baidu
uo
RL
Ud
DC- AC
最大功率跟踪
保护 检测
n3
u REF
控制电路
uF
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（6）太阳能LED交通警示板（新能源发电）
设计并制作一个交通警示板。该装置以太阳能为能源，铅酸蓄电 池或可充电镍氢电池为蓄能部件和电路工作电源。该警示板设置在夜 间有事故隐患的路段，LED不间断地闪烁。白天可关闭。 基本要求 （1）设计并制作太阳能光伏板对电池的充电装置。 （2）设计并制作以电池为电源的LED闪烁工作的装置。 （3）设计并制作以太阳能光伏板为传感器的光控电路，控制LED在白 天关闭、夜间开启。 发挥部分 （1）利用LED作显示单元，设计制作该路段的白天通过车辆数量的传 感、计数、显示装置。最大显示数为99。该装置在光控开关控制下，白 天开启、晚上关闭。 （2）给蓄电池加上充、放电保护装置。防止过充电和过放电。 （3）给光控电路增加避免瞬时光照（如夜间闪电、过往车辆灯光等） 引起误动作的功能电路。 （4）采取各种措施降低蓄电池的工作电流，延长电池工作时间。 （5）其它自选功能。
2018/11/9
13
（7）2011年：开关电源模块并联供电系统（串并联）
设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块 构成的并联供电系统。
要求： 负载能力
效率 波形 功率分配 保护 检测
2018/11/9
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（8）无线电能传输装置（其他应用）
设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置。
电力电子类题目分析与应对
浙江大学 潘再平
2017.04.08
电子设计竞赛题目类型

2018/11/9
基础类 仪器仪表 类 自动控制类 电力电子类 通讯类
2
1. 电力电子主电路类型
相控
PWM
软开关
3 2018/11/9
AC-DC
DC-DC
4 2018/11/9
AC-AC
DC-AC
要求： 负载能力
效率 波形 电压调整率 负载调整率 保护 功率因数
11 2018/11/9
（5）2009年：光伏并网发电模拟装置（新能源发电）
设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图所示。 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。 负载能力 效率 波形