2020年TI杯大学生电子设计竞赛 B题：单相在线式不间断电源

简介：
该文介绍了针对2020年TI杯大学生电子设计竞赛B题——“单相在线式不间断电源”的解决方案，详细阐述了系统的设计与实现。 2020年TI杯大学生电子设计竞赛中的单相在线式不间断电源（B题）是一项面向学生的创新挑战项目，旨在促进学生在实践技能与创新能力方面的提升。该比赛要求参赛者设计并制造一款交流正弦波在线式不间断电源装置，以确保电力供应的稳定和连续性，在电网中断时能够无缝切换至直流储能供电。 **设计任务：** - UPS应具备交流供电能力，当输入电压为36V、输出电流为1A时，其输出交流电压需保持在30V±0.2V范围内，并且频率应在50±0.2Hz之内。 - 负载调整率SI要求在负载变化于0.1A到1.0A之间时不超过0.5%，以确保输出电压的稳定性。同时，输入电压U1的变化范围为29V至43V时，电压调整率SU亦不得超过0.5%。 - 输出波形需是正弦波，并且总谐波失真（THD）应控制在≤2%以内。 - 当交流电源断开后，UPS应能够立即切换到直流储能供电，如使用24V电池，在此情况下输出电压和频率保持不变。 - 在采用直流供电的情况下，提高在线式UPS的效率以优化能源利用率，并考虑其他设计细节，例如安全保护措施及报告完整性。 **设计要求：** - 方案论证：比较不同设计方案并选择最佳方案。同时详细描述其设计理念与思路。 - 理论分析和计算：探讨提升效率的方法以及采用何种稳压控制策略。 - 电路与程序设计：确定主回路，选取合适的器件，并制定控制电路及相应程序；同时包括保护电路的设计内容。 - 测试计划、数据记录及结果分析：规划测试方案并进行相关实验以获取所需的数据。对所收集到的信息进行深入研究和讨论。 - 报告编写规范性：确保报告的专业性和结构清晰，符合学术标准。 **特殊说明：** - 作品必须为原创设计，不允许使用现成产品改造； - 使用自耦变压器与隔离变压器实现电压转换及电气隔离功能； - 所有的交流参数均以有效值表示；定义了负载调整率SI、电压调整率SU和效率η的计算方法用于评估性能表现。 - 在测试时可以采用直流稳压电源模拟储能设备，设计需便于进行各种测试并设置合理的测量点。同时必须包含过压及过流保护措施确保操作安全。 此竞赛项目不仅要求参赛者具备扎实的基础电子技术知识，还考验其创新思维、问题解决能力和工程实践素养等综合能力。