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2016年TI杯大学生电子设计竞赛 D题：单相正弦波变频电源

1． 任务

设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U1=220V，变频电源输出交流电压UO为36V，额定负载电流IO为2A，负载为电阻性负载。

IOU1变压器U2AC-DCDC-ACUO

图1 单相正弦波变频电源原理框图

2． 要求

（1） 输出频率范围为20Hz~100Hz，UO=36±0.1V的单相正弦波交流电。 （2） 输出频率fO=50±0.5Hz，电流IO=2±0.1A时，使输出电压UO=36±0.1V。（3） 负载电流IO在0.2～2A范围变化时，负载调整率SI≤0.5%。 （4） 负载电流IO=2A，U1在198V～242V范围变化时，电压调整率SU≤0.5%。（5） 具有过流保护，动作电流IO(th)=2.5A（允许电流误差4%），保护时自动切断输入交流电源。 （6） IO=2A，UO=36V时，输出正弦波电压的THD≤2%。 （7） IO=2A，UO=36V时，变频电源的效率达到90%。 （8） 其他。 （9） 设计报告 项 目 主要内容 满分 方案论证 设计与论证，方案描述 3 理论分析与计算 电路结构设计，器件选择，仿真分析 5 电路与程序设计 电路图及有关设计文件 5 测试方案与测试结果 测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 5 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 2 总 分 20 D-1

15分） （10分） 15分） 15分） （10分）

（15分） （15分） （5分） （20分）

（ （ （

3． 说明

（1） 变频电源系统（包括辅助电源）供电仅由变压器输出U2提供。 （2） 题中交流参数均为有效值。 （3） 本题定义：负载调整率，

SI?UOI2?UOI1?100%UOI1

其中 UOI1为IO=0.2A 时的输出电压；UOI2为IO=2.0A 时的输出电压。 （4） 本题定义：电压调整率，

SU?UOU2?UOU1?100%UOU1

其中UOU1为U1=198V时的输出电压；UOU2为U1=242V时的输出电压。 （5） 辅助电源可购买电源模块（亦可自制），作为作品的组成部分，测试时，不再

另行提供稳压电源。

（6） 效率测量时，可采用功率分析仪或电参数测量仪测量，损耗应包括辅助电源损

耗，效率，

??POP2

其中PO为变频电源输出功率，P2为变压器输出功率。 （7） 制作时需考虑测试方便，合理设置测试点。

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