2020年TI杯大学生电子设计竞赛 单相在线式不间断电源(B题)
1. 任务
设计并制作交流正弦波在线式不间断电源(UPS),结构框图如图1所示。
图1 在线式不间断电源原理框图
2. 要求
(1) 交流供电,U1=36V,输出交流电流Io=1A时,输出交流电压Uo=30V±0.2V,频率f =50±0.2Hz。(10分)
(2) 交流供电,U1=36V,Io在0.1A~1.0A范围变化,负载调整率SI ≤0.5%。(20分)
(3) 交流供电,Io=1A,U1在29V~43V范围内变化,电压调整率SU≤0.5%。(20分)
(4) 在要求(1)条件下,不间断电源输出电压为正弦波,失真度THD≤2%。 (15分)
(5) 断开交流电源,即时切换至直流(储能器件侧)供电,Ud=24V,输出交流电流Io=1A时,输出交流电压Uo=30V±0.2V,频率f =50±0.2Hz。(10分)
(6) 直流供电,Ud=24V,在Uo=30V,Io=1A的条件下,使在线式不间断电源效率ƞ尽可能高。(20分)
(7) 其他 (5分)
(8) 设计报告(20分)
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 | 3 |
理论分析与计算 | 提高效率的方法,稳压控制方法等 | 6 | |
电路与程序设计 | 主回路与器件选择,控制电路与控制程序,保护电路 | 6 | |
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 | 3 | |
报告结构及规范性 | 摘要、设计报告正文结构、公式、图表的规范性 | 2 | |
报告总分 | 20 |
3. 说明
(1)作品不得使用相关产品改制。
(2)图1中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。
(3)题中所有交流参数均为有效值。
(4)本题定义:负载调整率SI = ǀUo(0.1A)-Uo(1A) ǀ/30、电压调整率SU = ǀUo(43V)-Uo(29V) ǀ/30、效率η = (UoIo)/(UdId);其中Uo(0.1A)、Uo(1A)分别为负载调整率测试时,输出电流Io为0.1A、1A时所对应的输出电压Uo;其中Uo(43V)、Uo(29V)分别为电压调整率测试时,输入电压U1为43V、29V时所对应的输出电压Uo。
(5)图1中的储能器件(蓄电池等)用直流稳压电源代替。
(6)制作时须考虑测试方便,合理设置测试点,如图1所示。
(7)为保证运行、测试安全,作品应具备必要的过压、过流保护功能。