2024电赛A题硬件方案——湖北省一P07

<p><strong>众所周知，今年A题就是依托</strong></p> <p>极其逆天的ACAC直接变换、无通讯的双机并联，奇奇怪怪的卷重量&hellip;&hellip;</p> <p><strong>快点端上来罢：</strong></p> <p><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/dv7ve8Qc4RPrJCGQH3UXgQrjnE0ttvT5JbRl0WKJ.png" alt="" /></p> <p><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/9lppTMpJmQZDHCthdclzte84Rg1isecqanItUKQh.png" alt="" /><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/UBKgyGjowewh8Ujp7cbH45V8Y1QVyKmC2xNtG6D2.png" alt="" /><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/10RaWio72jBi5tUbrTFIZ89bRYr3bNhRcDlmShDN.png" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>仔细分析题目，我们可以得到这个题目的<strong>核心要求</strong>：</p> <p><strong>1.AC-AC变换，禁止AC-DC-AC</strong></p> <p><strong>2.下垂均流（两机仅有电源线的连接，即禁止通讯）</strong></p> <p>再仔细观察，我们发现，输出电压始终是低于输入电压的</p> <p>即，我们应制作一个buck型的ACAC变换器</p> <p>&nbsp;</p> <p>有了大致的方向（<strong>下垂控制的buck型ACAC变换器</strong>），我们就可以去查找对应的论文以寻找拓扑与控制方法了</p> <p>适用于我们思路的拓扑主要有三：</p> <p><span style="color: #e03e2d;"><strong>1.折叠桥</strong></span></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/3jZlRadkszhMkp0X6NcwaPGCHzjnt1kGZhaWOVAb.png" alt="" width="800" height="406" /></p> <p>输入的AC经过全桥折叠为伪DC馒头波，再经过全桥逆变产生正弦</p> <p>此种方案的硬件架构非常简单，基本上可以按照AC-DC-AC来做</p> <p>但是深思熟虑之后，感觉馒头波风险很大，万一评审老登认为它是DC那就直接寄了</p> <p>综上，折叠桥，OUT!</p> <p><span style="color: #e03e2d;"><strong>2.使用双向开关的AC buck</strong></span></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/SQx73ghG1F5eojp86QIzPklNfBTbibkdShQuRdYR.png" alt="" width="800" height="912" /></p> <p>使用背靠背MOS作为双向开关替换普通buck的MOS，即为双向开关的buck</p> <p>它在AC的正负半周内均可正常工作，实现降压的功能</p> <p>但是双向开关需要隔离的MOS驱动以及隔离电源，我们事先没做对应的模块</p> <p>双向开关buck，OUT!</p> <p><strong><span style="color: #e03e2d;">3.使用普通半桥的AC buck</span></strong></p> <p><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/Wxkr7833zxJMAIPsp1zK2Uu1ZyquRhp9nfarv0n5.png" alt="" /></p> <p>懒得分析了，你过关</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>有了拓扑，便可以考虑整个系统的架构了</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>首先是辅电应该怎么放：</p> <p>因为我们的辅电都是非隔离的，所以首先要确定整个系统的地</p> <p>在这里，我们以两个半桥共同的地为系统的地，可以发现，整个系统就变成了这样：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/R404exV7n0gXQfrzrdj19I441fOfXgEDhj1Ku3Zf.png" alt="" width="800" height="589" /></p> <p>是不是就一目了然了？</p> <p>所以关于非隔离辅电放在哪里，怎么供电的问题，我这里只给出这张图：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/kLCLIf21vVYO8KnLHuZemDq9N3K2q22vc40yoeFj.png" alt="" width="800" height="642" /></p> <p>红色和蓝色箭头是电流路径，自己体悟一下就明白了</p> <p>&nbsp;</p> <p>然后是测量怎么放：</p> <p>要测量的量有输入电压，输出电压，输出电流</p> <p>输入电压用于软件锁相，输出电压用于电压环路，输出电流用于下垂控制环路</p> <p>这点就根据现有的模块来放，简单得很</p> <p>&nbsp;</p> <p>最后是控制卡：</p> <p>也是以上面的地为地，辅电输出为供电，焊上去就完了</p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="color: #e03e2d;"><strong>所以，整个系统的硬件框架如下：</strong></span></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/onDYqGLafDQvripXFDTd4uKMTfTSuggQh9OPfbmb.png" alt="" width="800" height="573" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>硬件选型：</p> <p>别看，看就是以前做各种东西剩下来的/祖传模块，原理图全部开源了，懒得分析了（不想写文不想写文QAQ）</p> <p>在此基础上优化一下布局，尽量紧凑一些，我们最终做到了双机总重560g</p> <p>其他指标基本上全部达成，最终斩获湖北省A题全省第一（doge）</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>提示，提示</strong></p> <p><strong>我们用的氮化镓半桥（六层板）在JLC打样，使用免费券无法通过晒单审核，客服说此板太简单，内层全是大铜面，建议加钱使用四层厚铜板，但是表层铜厚2oz无法满足最小线宽线距要求。</strong></p> <p><strong>至于这板子到底简不简单，各位看过之后心里自然是有数的。</strong></p> <p><strong>Man,what can I say！</strong></p> <p><strong>JLC OUT!</strong></p>