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电子信息系统设计与建模-以2017年电赛A题与滤波器设计为例
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2023-05-28
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两个三相逆变模块分别由两个直流电源供电,系统利用SPWM波控制半桥驱动器实现三相逆变功能,其中MOSFET驱动电路选用自带死区的桥式驱动芯片IR2104驱动,采样电路选用专用高精度电流采用芯片INA282对电流进行采样,通过对交流电压电流进行采样,利用PID算法实现稳定输出与功率分配。当仅有逆变器1工作时,根据采样电压信息利用PID算法对SPWM波进行反馈控制,保证输出线电压稳定在24V。当逆变器1和逆变器2并联工作时,根据采样电压电流信息利用双PID算法对两路逆变器的SPWM波进行反馈控制,保证输出线电压稳定在24V。 数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,按照程序计算信号,以改变信号频谱,达到滤波的目的。通过对数字滤波器的存储器编写程序,就可以实现各种滤波功能。
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目 录
1. 微电网模拟系统的设计与建模(篇名:2017 年国赛 A 题) ....... 1
1.1 微电网模拟系统的设计任务描述…………………………………………………………… 1
1.2 微电网模拟系统的功能需求分析及系统的总体方案 ................ 2
1.3 系统的功能模块设计与建模及仿真............................... 4
1.3.1 逆变控制模块的设计(与建模及仿真)
①模块的功能需求及指标、②设计与建模、③仿真与结果分析、④结论
1.3.2 三相逆变模块的设计(与建模及仿真)
①模块的功能需求及指标、②设计与建模、③仿真与结果分析、④结论
1.3.3 交流电压电流检测模块的设计(与建模及仿真)
①模块的功能需求及指标、②设计与建模、③仿真与结果分析、④结论
1.4 系统设计与建模小结........................................... 9
2. 数字滤波器(编号:0108)的建模及仿真 .................................... 12
2.1 我所设计的数字滤波器描述……………………………………………………………………12
2.2 数字滤波器的 Simulink 建模................................... 13
2.3 数字滤波器的仿真及结果分析.................................. 17
3. 我的课程学习体会 ..................................... 23
参考文献 ................................................ 24
附录 .................................................... 25
ii
1
1. 微电网模拟系统的设计与建模(篇名:2017 年国赛 A 题)
1.1 微电网模拟系统的设计任务描述
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。
图 1.1 微电网模拟系统结构示意图
a) 闭合 ,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 为
2A 时,线电压 有效值为 24V±0.2V ,频率 为 50Hz±0.2Hz。
b) 在基本工作条件下,交流母线电压总谐波畸变率(THD)不大于 3%。.
c) 在基本工作条件下,逆变器 1 的效率 不低于 87%。
d) 逆变器 1 给负载供电,负载线电流有效值 在 0-2A 间变化时,负载调整率
≤0.3%。
e) 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。
f) 负载线电流有效值 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
2
≤0.3%。
g) 负载线电流有效值 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 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。
1.2 微电网模拟系统的功能需求分析及系统的总体方案
1.2.1 功能需求分析
a) 逆变器 1 工作下,输出三相交流电线电流 有效值为 2A,线电压 有效值
为 24V,因此连接 三相对称 Y 连接电阻负载,
需要输出线电压峰值为 24 V,相电压峰值为 8 V、频率为 50Hz 的正
弦交流电。
b) 逆变器 1 工作下,输出线电压峰值为 24 V、频率为 50Hz 的正弦交流电
谐波畸变率(THD)不大于 3%。
c) 输出线电压峰值为 24 V、频率为 50Hz 的正弦交流电时,逆变器 1 输出
功率除以直流电源 1 的输出功率即逆变器 1 的效率 不低于 87%。
d) 逆变器 1 工作下,调节负载阻值,使负载线电流有效值 在 0-2A 间变化,
负载调整率 ≤0.3%,其中 为 时的输出端线电压,
为 时的输出端线电压。
e) 逆变器 1 和逆变器 2 共同工作下,使负载线电流有效值 达到 3A,频率
为 50Hz。
f) 逆变器 1 和逆变器 2 共同工作下,调节负载阻值,使负载线电流有效值 在
1-3A 间变化,逆变器 1 和逆变器 2 输出功率保持为 1:1 分配,且环流不大于
0.1A。负载调整率 ≤0.3%。其中 为 时的输出端线
3
电压, 为 时的输出端线电压。
g) 逆变器 1 和逆变器 2 共同工作下,调节负载阻值,使负载线电流有效值 在
1-3A 间变化,逆变器 1 和逆变器 2 输出功率可按设定在指定范围(比值 为
1:2-2:1)内自动分配,且环流不大于 0.1A。
1.2.2 系统的总体方案
系统主要由逆变控制模块、三相逆变模块以及交流电压电流采样模块组成,
系统总体框图如下图所示:
U1
逆变器1
U2
逆变器2
交流
母线
电流互感器
电压互感器
三相负载
屏幕显示
SPWM生成 PID调节 采样计算
M C U(STM32)
电流互感器
电压互感器
交流检测
图 1.2 系统总体框架图
图中,两个三相逆变模块分别由两个直流电源供电,系统利用 SPWM 波控
制半桥驱动器实现三相逆变功能,其中 MOSFET 驱动电路选用自带死区的桥式
驱动芯片 IR2104 驱动,采样电路选用专用高精度电流采用芯片 INA282 对电流
进行采样,通过对交流电压电流进行采样,利用 PID 算法实现稳定输出与功率分
配。当仅有逆变器 1 工作时,根据采样电压信息利用 PID 算法对 SPWM 波进行
反馈控制,保证输出线电压稳定在 24V。当逆变器 1 和逆变器 2 并联工作时,根
据采样电压电流信息利用双 PID 算法对两路逆变器的 SPWM 波进行反馈控制,
保证输出线电压稳定在 24V。
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资源评论
- 萱呀2023-07-27:本文件对于电子信息系统设计与建模具有很高的参考价值。
- 有只风车子2023-07-27:文件中的案例分析很有针对性,可以帮助读者更好地理解电赛A题与滤波器设计的相关概念。
- 晕过前方2023-07-27:推荐给对电子信息系统设计与建模感兴趣的读者,能够为他们提供有益的学习资源。
- 实在想不出来了2023-07-27:该文件结合实例分析了2017年电赛A题与滤波器设计,呈现了很好的应用实践。
- 神康不是狗2023-07-27:这份文件以简洁明了的语言向读者介绍了电子信息系统设计与建模的流程和方法。
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