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2023电赛A题(国二)CW32 开源分享
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2023-11-01
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本项目拟设计制作一个单相逆变器并联运行系统,本系统以CW32F030C8T6核心板为控制核心,由直流电源、隔离变压器、全桥逆变电路、采集电路、驱动电路、LC低通滤波电路和辅助电源组成。从机采用DQ锁相环进行相位追踪,通过生成双极性SPWM波对全桥逆变电路调制,产生正弦交流电。利用PID算法进行电流、电压闭环控制,逆变器实现稳流,稳压来实现并联运行。
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2023 年电赛国二 A 题开源分享-027
基于 CW32 的单相逆变器并联运行系统
(2023 年全国大学生电子设计竞赛 A
题)
1. 全国大学生电子设计竞赛概述
1.1 全国大学生电子设计竞赛简介
全国大学生电子设计竞赛(National Undergraduate Electronics Design
Contest,简称 TI 杯)是教育部和工信部共同发起的大学生学科竞赛之一,该
竞赛面向大学生群众性科技活动,目的在于推动高等学校促进信息与电子类学
科课程体系和课程内容改革。竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和
课程内容改革密切结合,以推动课程教学、教学改革和实验室建设工作。
全国大学生电子设计竞赛从 1997 年开始每二年举办一届,竞赛时间定于竞赛
举办年度的 9 月份,赛期四天。全国大学生电子设计竞赛每逢单数年的 9 月份
举办,赛期四天三夜(具体日期届时通知)。在双数的非竞赛年份,根据实际
需要由全国竞赛组委会和有关赛区组织开展全国的专题性竞赛,同时积极鼓励
各赛区和学校根据自身条件适时组织开展赛区和学校一级的大学生电子设计竞
赛。
竞赛采用全国统一命题、分赛区组织的方式,竞赛采用“半封闭、相对集中”的
组织方式进行。竞赛期间学生可以查阅有关纸介或网络技术资料,队内学生可
以集体商讨设计思想,确定设计方案,分工负责、团结协作,以队为基本单位
独立完成竞赛任务;竞赛期间不允许任何教师或其他人员进行任何形式的指导
或引导;竞赛期间参赛队员不得与队外任何人员讨论商量。参赛学校应将参赛
学生相对集中在实验室内进行竞赛,便于组织人员巡查。为保证竞赛工作,竞
赛所需设备、元器件等均由各参赛学校负责提供。
一般赛题主要有以下几大类型:
1. 电源类:简易数控直流电源、直流稳压电源;
2. 信号源类:实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制 LC 振荡器
等;
3. 高频无线电类:简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收
机、调频收音机等;
4. 放大器类:实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器
等;
5. 仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性
测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测
量仪、简易逻辑分析仪;
6. 数据采集与处理类:多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数
据采集与传输系统;
7. 控制类:水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点
滴速度监控装置。
自 2007 年起,第八届全国电子设计竞赛比赛起新增高职高专组,近 10 年赛题如
下表所示。
表 12.1 2011-2023 年全国大学生电子设计竞赛题目
举办年
本科组
高职高专组
A-单相逆变器并联运行系统
A-单相逆变器并
联运行系统
A-单相逆变器并联
运行系统
B-同轴电缆长度与终端负载检测
装置
B-同轴电缆长度
与终端负载检测
装置
B-同轴电缆长度与
终端负载检测装置
E-运动目标控制与自动追踪系统
E-运动目标控制
与自动追踪系统
E-运动目标控制与
自动追踪系统
第十六
届
2023
年
F-基于声传播的智能定位系统
F-基于声传播的
F-基于声传播的智
智能定位系统
能定位系统
A 信号失真度测量装置( [11])
B 三相 AC-DC
变换电路
I 具有发电功能的储
能小车
C 三端口 DC-DC 变换器
D 基于互联网的
摄像测量系统
E 数字-模拟信号混合传输收发
机
F 智能送药小车
J 周期信号波形识别
及参数测量装置
第十五
届
2021
年
G 植保飞行器
H 用电器分析识
别装置
K 照度稳定可调
LED 台灯
A.电动小车动态无线充电系统
B.巡线机器人
C.线路负载及故障检测装置
D.简易电路特性
测试仪
I.LED 线阵显示装置
E.基于互联网的信号传输系统
F.纸张计数显示
装置
J.模拟电磁曲射炮
第十四
届
2019
年
G.双路语音同传的无线收发系统
H.模拟电磁曲射
炮
K.简易多功能液体
容器
A.微电网模拟系统
B.滚球控制系统
L.自动泊车系统
C.四旋翼自主飞行器探测跟踪系
统
E.自适应滤波器
M.管道内钢珠运动
测量装置
F.调幅信号处理实验电路
H.远程幅频特性
测试装置
O.直流电动机测速
装置
第十三
届
(2017
年)
I.可见光室内定位装置
K.单相用电器分
析监测装置
P.简易水情检测系
统
第十二
届
A.双向 DC-DC 变换器
B.风力摆控制系
统
H.LED 闪光灯电源
C.多旋翼自主飞行器
D.增益可控射频
放大器
E.80MHz-100MHz 频谱分析仪
F.数字频率计
I.风板控制装置
(2015
年)
G.短距视频信号无线通信网络
J.小球滚动控制系统
A.单相 AC-DC 变换电路
B.四旋翼自主飞
行器
J.电磁控制运动装置
C.简易旋转倒立摆及控制装置
D.射频宽带放大
器
K.简易照明线路探
测仪
E.简易频率特性测试仪
F.红外光通信装
置
第十一
届
(2013
年)
G.手写绘图板
L.直流稳压电源及
漏电保护装置
A.开关电源模块并联供电系统
B.基于自由摆的
平板控制系统
F.帆板控制系统
C.智能小车
D. LC 谐振放大
器
G.简易自动电阻测
试仪
第十届
(2011
年)
E.简易数字信号传输性能分析仪
H.波形采集、存储
与回放系统
为充分展示 CW32 具体开发过程,本文档以 2023 年全国大学生电子设计竞赛
A 题(单相逆变器并联运行系统)为实战案例,详细分析参加电子设计竞赛所
需工作及具体实现过程。设计内容主要包括系统总体设计方案,理论分析与计
算,电路与程序设计,测试方案与测试结果。
1.2 2023 年全国大学生电子设计竞赛 A 题题目及要求
1.2.1 任务
设计并制作由 2 个单相逆变器组成的并联系统,系统框图如图 1 所
示,逆变器并联后可为电阻负载 R
L
供电,也可通过变压器 T 并入
220V 电网。
图 1 单相逆变器并联示意图
1.2.2 要求
i. 基本要求
(1)断开 S2,闭合 S1,仅用逆变器 1 向 RL 供电。输出电压有效值
Uo 为 24V±0.2V,频率 fo 为 50Hz±0.2Hz 时,输出电流有效值 Io 为 2A。
(2)在基本要求(1)的工作条件下,输出交流电压总谐波畸变率
(THD)不大于 2%。
(3) 在基本要求(1)的工作条件下,逆变器 1 的效率 ƞ 不低于
88%。
(4)断开 S2,闭合 S1,仅用逆变器 1 向负载供电,Io 在 0A~2A 间变
化时,负载调整率 SI1≤0.2%。。
ii. 发挥部分
(1) 断开 S2,闭合 S1,逆变器 1 和逆变器 2 并联,共同向 RL 供
电,Uo=24V,fo=50Hz 时,Io=4A。
(2)断开 S1,闭合 S2,逆变器 1 与逆变器 2 并联且能并网,能在
2A~4A 范围内按数字设定输出电流 Io,其误差绝对值应小于设定值的 6%。
(3)断开 S1,闭合 S2,逆变器 1 与逆变器 2 并联且并网,Io 在 1A~3A
间变化时,逆变器 1 及逆变器 2 的输出电流比值 K=Io1: Io2 可在指定范围
(0.5~2)内按数字设定自动分配,其相对误差的绝对值不大于 5%。
(4)其他。
直流电源
1
直流电源
2
单相逆变器
1
单相逆变器
2
T
S
1
S
2
I
o
U
o
220
V
I
o
1
I
o
2
R
L
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爱折腾的纬小子
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