2020年全国大学生电子设计竞赛B题_UPS电源__省一作品

8个月前

简介:2020年TI杯全国大学生电子设计竞赛——B题单项在线式不间断电源,四川赛区省一等奖

开源协议: GPL 3.0

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描述

本次开源的是我在今年(2020)参加电赛做的作品,很荣幸获得了今年的四川赛区省一等奖。

首先我们先来分析一下题目;

B题题目结构

可以从这张图中看出我们整个系统有两个电源输入端,一个是220V的交流市电,一个是储能元件24V直流供电,我们有一个输出,是交流输出

题目要求

根据要求我们可知我们输出30V交流,且需要做输出反馈,电源切换电路等等。

我们的方案是:前级220V输入先经过自耦变压器再经过隔离变压器输出需要的29V——43V的交流输入。

第一级:交流输入经过一个有源整流( LT4320 刚好手上有一个),输出40-60V的直流电。

第二级:40-60V的直流电经过一个BUCK电路,稳压到25V。这里的BUCK没有使用单片机,使用了一个TL494硬件方波的方案。

第三级:这里我们是电源切换电路,我们使用了两个Nmos来做了电源其切换电路,即在25V这路供电时就断开电池供电。当25V消失时切换到电池供电,成果是实现了无感切换。

第四级:我们使用了Boost升压电路。我们在Boost升压后加了电压检测和电流检测。因为本题需要对输出进行闭环。因为后级的逆变电路的输出的交流电压与输入的直流在电流一定的情况下是线性的。因为直流转换为交流主要看主控的SPWM的调制度。所以我们测量一组数据即电流与电压的关系,就可实现闭环。当然测量的电流是半余弦变换的我们可以对半个周期进行取平均即可得到输出的电流。

第五级:我们采用了H全桥逆变电路。

控制级:我们使用了STM32F334芯片实行控制,主要控制Boost电路的输出即PID的调节,以及后级逆变的SPWM的产生。和电流反馈的控制和电压的监控。

显示级:我们使用了一款4.3寸的串口屏来显示。可以实现系统状态的监控和PID的调节及电流补偿的调节等功能。

还未写完,现在有点忙,过段时间再写

BOM

ID Name Designator Quantity
1 1k R30,R31,R32,R33 4
2 80V稳压模块 J1 1
3 Header-Female-2.54_1x9 P1,P2 2
4 TL494IDR U5 1
5 Header-Male-2.54_1x4 H9,H8,H5,H19,H18,H10,H7,H14,H15,H16 10
6 IR2184STRPBF U3 1
7 6800uF C2,C1 2
8 TL494模块 P3 1
9 Header-Male-2.54_1x3 P8,P13 2
10 NCE7560K Q3,Q2,Q1,Q4 4
11 104 C17,C16 2
12 1u C6,C4 2
13 106 C14,C15 2
14 2.2uf C3 1
15 SS510 D4,D3 2
16 TPS54360-稳压 U11,U10,U16,U15 4
17 IRF3205STRLPBF Q8,Q7 2
18 1000uF C10,C9 2
19 SS310 D2 1
20 Header-Male-2.54_1x5 H17,H6 2
21 2.2uF C29 1
22 2N7002 Q9,Q10,Q11,Q12,Q13,Q14 6
23 22uF C5 1
24 XL7016E1 U6 1
25 100k R28 1
26 27k R8,R22 2
27 1k R24,R25,R23 3
28 100K R26,R27,R29 3
29 3k R21,R7 2
30 2.2nF C8 1
31 FFMAF107 D1 1
32 RX70-E精密线绕电阻 R9 1
33 KND3308A Q5,Q6 2
34 1m L4,L3,L1 3
35 1u C47,C46,C45,C49,C50,C48 6
36 1uF C30,C24 2
37 电池24V输入 J2 1
38 Header-Male-2.54_2x7 P4 1
39 22uH L2 1
40 0.1u C26,C11,C25 3
41 1u C36,C37,C32,C33,C44,C31,C34,C38,C39,C40,C35,C41,C42,C43 14
42 106 C18,C20 2
43 50nF C13 1
44 470pf C22 1
45 104 C21,C19,C12 3
46 1u C7 1
47 1k R35,R37,R36,R34,R38 5
48 0.1u C28,C27 2
49 33NF C23 1
50 INA193AQDBVRQ1 U17 1
51 Header-Male-2.54_1x2 H12,H13,H4,H21,H3,H1,H22,H20,H2,H11 10
52 STMF334-冯爷 U7,U12 2
53 WJ2EDGVC-5.08-2P P5,P6,P12,P11,P10,P14,P7,P9 8
54 ir2110 U14,U9,U8,U13 4
55 驱动电路 U4 1
56 0R R3,R5,R4,R6 4
57 10k R10,R2,R1 3
58 10.5k R20 1
59 1k R12,R15,R19,R16,R13,R14 6
60 8.7k R8(NC) 1
61 3.3k R7(NC) 1
62 9.1k R18 1
63 100K R17 1
64 4.7k R11 1
65 0.1u C58,C56,C55,C54,C53,C52,C51,C57 8
66 LT4320IMSE-1#PBF U2,U1 2

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