电源相关的电赛题目.docx
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电源相关的电赛题目
2007年开关稳压电源（E题）
【本科组】
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
1．基本要求
（1）.输出电压UO可调范围：
30V～36V；
（2）.最大输出电流IOmax：
2A；
（3）.U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）；
（4）.IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
（5）.输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（6）.DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（7）.具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A；
2．发挥部分
（1）.进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；
（2）.进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）；
（3）.进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（4）.排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5）.能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
（6）.其他。
三、说明
（1）.DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。
（2）.U2可通过交流调压器改变U1来调整。
DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。
（3）.本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。
=PO/（4）.本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；DC-DC变换器效率PIN，其中PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。
（5）.电源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）。
（6）.制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（7）.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。
2008年高功率因数电源（E题）
【本科组】
1、任务
设计并制作一台具有功率因数校正环节（PFC）的整流电源，要求输出直流电压UO为36V，最大负载电流为2A。
二、要求
1、基本要求
（1）当电压U2为（15～19）V，负载电流IO为（0.5～2）A时，要求输出电压UO稳定在36V，其误差的绝对值小于5%。
（2）变压器副边电流I2的波形应为正弦波，失真度小于5%。
（3）电路功率因数大于0.95（在变压器副边测量）。
（4）输出电路具有过流保护功能（输出电流IO达2.5A时自动保护）。
2、发挥部分
（1）设计制作检测输出电压和输出电流的测量电路，其测量误差绝对值小于2%。
（2）当U2电压为18V，负载电流为（0.5～2）A时，能对输出电压UO在（30～36）V范围内设定，其测量误差的绝对值小于2%。
（3）设计制作功率因数测量电路，其测量误差的绝对值小于2%。
（4）其他。
三、说明1、至少使用2片TI芯片，推荐采用TI公司PFC控制芯片UCC28019。
2、功率因数说明：
在假设变压器副边电压U2为标准正弦波条件下，功率因数的计算公式为：
式中：
U2、I2分别为变压器副边的电压、电流有效值，I21为I2中的基波分量,ϕ1为U2和I21之间的相位差。
考虑到本题电路的特点，为计算简单，可以用U2、I2之间相位差ϕ的余弦cosϕ作为功率因数。
3、在隔离变压器前用自耦变压器调整输入电压，用滑线变阻器模拟负载。
4、为测试方便，在制作电路时，留出U2、I2、UO、IO的测试点。
5、调试时，要防止输出端开路或短路。
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。
完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
四、评分标准
项目
应包括的主要内容或考核要点
满分
设计报告
方案论证
总体方案设计、控制方法分析及实现方案；
8
电路设计与参数计算
主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计；
20
测试方法与数据
测试方法；测试仪器；测试数据（着重考查测试方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确）
10
测试结果分析
与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法
5
电路图及设计文件
重点考查完整性、规范性
7
总分
50
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
17
完成第（3）项
10
其他
8
总分
50
2009年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。
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
，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
，其中
，
。
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
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≤10mV。
（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
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
2
理论分析与计算
带宽增益积
通频带内增益起伏控制
线性相位
抑制直流零点漂移
放大器稳定性
9
电路与程序设计
电路设计
8
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
8
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
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
7
完成第
（2）项
2
完成第（3）项
7
完成第（4）项
6
完成第（5）项
12
完成第（6）项
5
完成第（7）项
6
其他
5
总分
50
电能收集充电器（E题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图1。
该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。
直流电源的输出功率有限，其电动势Es在一定范围内缓慢变化，当Es为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。
监测和控制电路由直流电源变换器供电。
由于Es的变化极慢，监测和控制电路应该采用间歇工作方式，以降低其能耗。
可充电池的电动势Ec=3.6V，内阻Rc=0.1Ω。
二、要求
1、基本要求
（1）在Rs=100Ω，Es=10V～20V时，充电电流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）。
（2）在Rs=100Ω时，能向电池充电的Es尽可能低。
（3）Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能的Es尽可能低。
（4）Es降低到不能向电池充电，最低至0时，尽量降低电池放电电流。
（5）监测和控制电路工作间歇设定范围为0.1s～5s。
2、发挥部分
（1）在Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V时，以尽可能大的电流向电池充电。
（2）能向电池充电的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时，取Rs=1Ω；
当Es＜1.1V时，取Rs=0.1Ω。
（3）电池完全放电，Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出端开路电压
＞3.6V，短路电流＞0）的Es尽可能低。
当Es≥1.1V时，取Rs=1Ω；当Es＜1.1V时，取Rs=0.1Ω。
（4）降低成本。
（5）其他。
三、评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
电源变换及控制方法实现方案
5
理论分析与计算
提高效率方法的分析及计算
7
电路与程序设计
电路设计与参数计算
启动电路设计与参数计算
设定电路的设计
10
测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
摘要，设计报告正文的结构
图表的规范性
5
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
30
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
5
完成第（4）项
5
其他
5
总分
50
四、说明
1．测试最低可充电Es的方法：
逐渐降低Es，直到充电电流Ic略大于0。
当Es高于3.6V时，Rs为100Ω；Es低于3.6V时，更换Rs为1Ω；Es降低到1.1V以下时，更换Rs为0.1Ω。
然后继续降低Es，直到满足要求。
2．测试自动启动充电功能的方法：
从0开始逐渐升高Es，Rs为0.1Ω；当Es升高到高于1.1V时，更换Rs为1Ω。
然后继续升高Es，直到满足要求。
获得更多资料和交流：
2012年简易直流电子负载（C题）
【本科组】
一、任务
设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。
其原理示意图如图1所示。
图1直流电子负载原理示意图
二、要求
1.基本要求
（1）恒流（CC）工作模式的电流设置范围为100mA～1000mA，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%。
还要求CC工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。
（2）在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1％。
（3）具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。
2.发挥部分
（1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS），分辨力为1mV。
（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。
（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。
为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在10V以内。
（4）其他。
三、说明：
1.在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值，该模式适合用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合。
2.直流稳压电源负载调整率是指电源输出电流从零至额定值变化时引起的输出电压变化率。
为方便，本题额定输出电流值设定为1A。
3.负载调整率的测量过程要求自动完成，即在输入有关参数后，能直接给出电源的负载调整率。
4.为了方便负载调整率的测量，可以在被测直流稳压电源的输出端串接一个电阻RW，更换不同阻值的RW，可以改变被测电源的负载调整率。
测试示意图如图2所示。
图2负载调整率测试示意图
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
3
理论分析与计算
电子负载及恒流电路的分析
电压、电流的测量及精度分析
电源负载调整率的测试原理
6
电路与程序设计
电路设计
程序设计
6
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
2
总分
20
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
10
完成第（3）项
20
其他
10
总分
50
升级会员 