單相在線式不間斷電源系統

• 一、題目及其思路
• 二、模塊介紹
• • Buck電路
  • Boost電路
  • INA282電路
  • 逆變電路
  • 切換電路
  • HLW8032
• 三、代碼思路
• 四、總結與反思

第一次參加電子設計比賽，還是比較缺乏經驗，所以系統比較粗糙，效果不是很好，請各位大佬見諒。

一、題目及其思路

2020年省賽題目如圖：

最主要的思路就是
DC->AC
DC->DC
AC->DC
最開始通過整流橋將交流電轉換成直流電就是AC->DC的過程，轉換成直流后再通過buck，boost電路DC->DC升降壓得到合適的電壓，再通過PID算法來保持電壓的穩定，最后將電壓交給逆變模塊來轉換成交流電，斷開交流的部分通過兩個二極管來完成。這就是大概的思路。

二、模塊介紹

Buck電路

Buck電路，又稱降壓電路，其基本特征是DC-DC轉換電路，輸出電壓低于輸入電壓。輸入電流為脈動的，輸出電流為連續的。Buck降壓電路的主要元器件包括開關管T，續流二極管D，儲能電感L，輸出濾波電容C及負載電阻R，輸入直流電源為Us，輸出直流電壓為Uo。占空比為D。輸出電壓的公式為
Uo=Us×D
buck原理圖如下：

Boost電路

Boost升壓電路(boost converter or step-up converter) 由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成，通過開關管導通和關斷來控制電感儲存和釋放能量，從而使輸出電壓比輸入電壓高。設輸出直流電壓為Uo，輸入直流電壓為Us，占空比為D,公式為 D=(Uo-Us)/Uo，實際運用中可以把Buck電路的IN 和 OUT兩個端口反過來作為Boost的OUT 和 IN ，這樣只需要畫同樣的板子。
Boost原理圖如下：

INA282電路

INA282實際個放大器，測電流時，為了不影響被測電路，取樣電阻應盡量小，所以分的電壓也很低，如果直接將此電壓送單片機或其它AD芯片，電壓過低檢測不到，加了INA282放大器后，電壓提高了很多倍，電壓就可以被檢測到，于是就可以計算電路中的電流，通過檢測到的電壓和放大倍數和采樣電阻數計算流過電流，實際運用中可以擬合曲線，使結果更加精確。
INA282原理圖：

注意：
①采樣電阻與INA282芯片相連接的布線
②測量INA282時需要用學生電源的恒流模式

逆變電路

逆變器的工作原理流程是控制電路控制整個系統的運行，逆變電路完成由直流電轉換為交流電的功能，濾波電路用于濾除不需要的信號。逆變器是一種DC到AC的變壓器。具體原理，和實現方法就不在這里詳細闡述，我們采樣的是用SPWM波的方式再通過逆變電路進行濾波后得到交流電。
逆變原理圖：

注：逆變電路，所用的電容是CBB電容

切換電路

我們切換電路本來是打算使用繼電器，但是因為電壓原因放棄使用了，后來選擇用兩個二極管來作為開關，利用了二極管的單向導電性，但是其效率會受到影響，但是不影響使用。
切換電路原理圖：

HLW8032

HLW8032是交流電參數測量儀，可以測量有效電壓、有效電流和有功功率，可以通過串口把數據發給單片機進行處理。可以測量較大的電壓，經過比賽過程發現，測量較小電壓時可能誤差較大，可以通過選擇別的方案進行測量。
原理圖如下：

三、代碼思路

單片機主要處理，各個電路所采集到的電壓，電流參數。來監控整個電路的運行狀態，通過采集HLW8032的電壓值采集到輸出的電壓的大小，單片機通過控制改變boost的占空比來改變輸出交流電的峰值。運用PID算法來保證不同負載下電壓的穩定輸出。
流程圖如下：

單片機主要掌握的是，對各個電路模塊的驅動，IIC,SPI，串口等通訊方式，PWM,SPWM波的輸出，PID算法等。對一些數據需要濾波處理，效果更好。
具體代碼我隊友負責來寫，這里只提供思路。

四、總結與反思

①在構思思路時，應該把每一個環節都進行仔細推敲后再進行實施，不要在意構思思路的時間，以防思路在實施時會遇到一些不能解決的問題。
②系統要盡早的聯調，聯調的時候會出現很多問題，盡早聯調會盡早的解決。
③物料在比賽前盡可能備全，注意各個器件的耐壓值，防止會出現器件耐壓值不夠而會出現問題。
④要學習腐蝕板子，比賽中有可能會做新的板子。

附：系統圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2020年电子设计竞赛B题 ——单相在线式不间断电源 回顾的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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