历年电子设计大赛电源类题目汇总.docx
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历年电子设计大赛电源类题目汇总
1994
题目一简易数控直流电源
、设计任务
设计岀有一定输岀电压围和功能的数控电源。
其原理示意图如下:
220V+'
二、设计要求
1•基本要求
(1)输出电压:
围0〜+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV
(2)输出电流:
500mA
(3)输出电压值由数码管显示;
(4)由“+”、“一”两键分别控制输岀电压步进增减;
(5)为实现上述几部件工作,自制一稳压直流电源,输岀土15V,+5Vo
2.发挥部分
(1)输出电压可预置在0~9.9V之间的任意一个值;
(2)用自动扫描代替人工按键,实现输出电压变化(步进0.1V不变);
(3)扩展输岀电压种类(比如三角波等)。
三、评分意见
项目
得分
基本要求
方案设计与论证、理论计算与分析、电路图
30
实际完成情况
50
总结报告
20
完成第项
5
完成第二项
15
完成第三项20
1997
A题直流稳定电源
一、任务
设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求
1.基本要求
(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化围+15%^-20%条件下:
a.输出电压可调围为+9V〜+12V
b.最大输出电流为1.5A
C.电压调整率W0.2%(输入电压220V变化围+15%-—20%下,空载到满载)
d.负载调整率w1%(最低输入电压下,满载)
e.纹波电压(峰-峰值)w5mV(最低输入电压下,满载)
f.效率》40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)
g.具有过流及短路保护功能
(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:
a.输出电流:
4〜20mA可调
b.
20mA时的相对
负载调整率w1%(输入电压+12V、负载电阻由200Q〜300Q变化时,输出电流为变化率)
(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V〜+12V条件下:
a.输出电压为+100V,输出电流为10mA
b.电压调整率w1%(输入电压变化围+9V〜+12V)
c.负载调整率wi%(输入电压+12V下,空载到满载)
d.纹波电压(峰-峰值)w100mV(输入电压+9V下,满载)
2.发挥部分
(1)扩充功能
a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态
b.过热保护
c.防止开、关机时产生的“过冲”
(2)提高稳压电源的技术指标
a.提高电压调整率和负载调整率
b.扩大输出电压调节围和提高最大输出电流值
(3)改善DC-DC变换器
a.提高效率(在100V、100mA下)
b.提高输岀电压
(4)用数字显示输出电压和输出电流
三、评分意见
项目
得分
基本要求
设计与总结报告:
方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
9
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
6
完成第(4)项
10
特色与创新
10
2005
数控直流电流源(F题)
一、任务
设计并制作数控直流电流源。
输入交流200〜240V,50Hz;输出直流电压W10V。
其原
理示意图如下所示。
二、要求
1、基本要求
(1)输出电流围:
200mA〜2000mA
(2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值W给定值的
1%+10mA;
(3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进w10mA
(4)改变负载电阻,输出电压在10V以变化时,要求输出电流变化的绝对值W输出电
流值的1%+10mA;
(5)纹波电流W2mA
(6)自制电源。
2、发挥部分
(1)输出电流围为20mA〜2000mA步进1mA
(2)设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测
值),测量误差的绝对值W测量值的0.1%+3个字;
(3)改变负载电阻,输出电压在10V以变化时,要求输出电流变化的绝对值W输出电
流值的0.1%+1mA;
(4)纹波电流w0.2mA
(5)其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
4
完成第⑵项
20
完成第⑶项
16
完成第⑷项
5
其他
5
四、说明
1、需留出输出电流和电压测量端子;
2、输出电流可用高精度电流表测量;如果没有高精度电流表,可在采样电阻上测量
电压换算成电流;
3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压,换算成纹波电流。
2005
三相正弦波变频电源(G题)
一、任务
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)。
变频电源框图如下图所示。
、要求
1基本要求
(1)输出频率围为20Hz〜100Hz的三相对称交流电,各相电压有效值之差小于0.5V;
(2)输出电压波形应尽量接近正弦波,用示波器观察无明显失真;
(3)当输入电压为198V〜242V,负载电流有效值为0.5〜3A时,输出线电压有效值应保
持在36V,误差的绝对值小于5%
(4)具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三
相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能,保护时自动切断输入交流电源。
2、发挥部分
(1)当输入电压为198V〜242V,负载电流有效值为0.5〜3A时,输出线电压有效值应保持在36V,误差的绝对值小于1%
(2)设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路,测量误
差的绝对值小于5%
(3)变频电源输出频率在50Hz以上时,输出相电压的失真度小于5%
(4)其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
24
完成第(3)项
11
其它
5
四、说明
1、在调试过程中,要注意安全;
2、不能使用产生SPWM正弦波脉宽调制)波形的专用芯片;
3、必要时,可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压,可用三相电阻箱模拟负载;
4、测量失真度时,应注意输入信号的衰减以及与失真度仪的隔离等问题;
5、输出功率可通过电流、电压的测量值计算。
2007开关稳压电源(E题)
【本科组】
、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源
开关稳压电源
图1电源框图
、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可调围:
30V〜36V;
(2)最大输出电流IOma:
2A;
(3)12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S<5%(U=18V);
(5)输出噪声纹波电压峰-峰值LOppC1V(U2=18V,U=36V,Io=2A);
(6)DC-DC变换器的效率>70%(L2=18V,L0=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S<0.5%(U=18V);
(3)进一步提高效率,使>85%(C2=18V,L0=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)L2可通过交流调压器改变U来调整。
DC-DC变换器(含控制电路)只能由Un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莫拟示波器(AC耦合、扫描速度20ms/div)测量LOp。
(4)本题中电压调整率Su指U2在指定围变化时,输出电压UO的变化率;负载调整率S指I。
在指定围变化时,输出电压UO的变化率;DC-DC变换器效率=P/Pin,其中FO=UJo,Pin=UnIin。
(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。
四、评分标准
项目
应包括的主要容或考核要点
满分
设计
报告
方案论证
DC-DC主回路拓扑;控制方法及实现方案;提高效率的方法及实现方案
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;效率的分析及计算;保护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
(着重考查方法和仪器选择的止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
10
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
15:
完成第(4)项
4
完成第(5)项
6
其他
51
总分
50
2009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=30Q~36Q;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
将Uf作为输出电流的反馈信号;负载电阻R=30Q~36QO
n2:
n1=2:
1、n3:
ni=1:
10,
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R在给定围变化时,使,相对偏差的绝对值不大于1%。
(2)具有频率跟踪功能:
当fREF在给定围变化时,使UF的频率fF=fREF,相对偏差绝对
值不大于1%
(3)当FS=R_=30Q时,DC-AC变换器的效率》60%
(4)当R=R=30Q时,输出电压Uo的失真度TH&5%
(5)具有输入欠压保护功能,动作电压Ud(th)=(25±0.5)Vo
(6)具有输出过流保护功能,动作电流1。
(th)=(1.5±0.2)Ao
2.发挥部分
(1)提高DC-AC变换器的效率,使》80%(R=R=30Q时)。
(2)降低输出电压失真度,使THDs1%(R=R=30Q时)。
(3)实现相位跟踪功能:
当fREF在给定围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w5°o
(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O
2.US采用实验室可调直流稳压电源,不需自制o
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勺控制方法与参数计算
同频、同相的控制方法与参数计算提咼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
设计报告结构及规性
摘要
设计报告正文的结构
图标的规性
3
总分
3
0
基本要求
实际制作完成情况
5
0
发挥
部分
完成第
(1)项
1
0
完成第
(2)项
5
完成第(3)项
2
4
完成第(4)项
5
其他
6
总分
5
0
2009
电能收集充电器(E题)
【本科组】
、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在一定围缓
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,阻
Rc=0.1Qo
1
Rs
11—
—
充电器
(包括监控电路和直流电源变换器)
f--Rc1
■■
11
°-
I'■K■
fp、|
1!
i
1
1
1
|
1
1
1
1
卜Es
1——1
•lc1
Rd彳
1
1
1
1
1
>
1
>
1
直流电源
模拟可充电池
1
1
1
1
1!
1
1
1
1
l
1
1
1
图1测试原理示意图
(Es和Ec用稳压电源提供,Rd用于防止电流倒灌)
、、要求
1、基本要求
(1)在Rs=100Q,Es=10V〜20V时,充电电流lc大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)。
(2)在Rs=100Q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围为0.1s〜5s。
2、发挥部分
(1)在Rs=1Q,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=1Q;
当Esv1.1V时,取Rs=0.1Q。
(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=1Q;当Esv1.1V时,取FS=0.1Qo
(4)降低成本。
(5)其他。
三、评分标准
设计
报告
项目
主要容
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
提咼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
设计报告结构及规性
摘要,设计报告正文的结构图表的规性
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lc略大于0。
当Es高于3.6V时,Rs为100Q;Es低于3.6V时,更换Rs为1Q;Es降低到1.1V以下时,更换Rs为0.1Q。
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0.1Q;当Es升高到高于1.1V时,更换Rs为1Q。
然后继续升高Es,直到满足要求。
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- 历年 电子设计 大赛 电源 题目 汇总