单相在线式不间断电源系统

• 一、题目及其思路
• 二、模块介绍
• • Buck电路
  • Boost电路
  • INA282电路
  • 逆变电路
  • 切换电路
  • HLW8032
• 三、代码思路
• 四、总结与反思

第一次参加电子设计比赛，还是比较缺乏经验，所以系统比较粗糙，效果不是很好，请各位大佬见谅。

一、题目及其思路

2020年省赛题目如图：

最主要的思路就是
DC->AC
DC->DC
AC->DC
最开始通过整流桥将交流电转换成直流电就是AC->DC的过程，转换成直流后再通过buck，boost电路DC->DC升降压得到合适的电压，再通过PID算法来保持电压的稳定，最后将电压交给逆变模块来转换成交流电，断开交流的部分通过两个二极管来完成。这就是大概的思路。

二、模块介绍

Buck电路

Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。Buck降压电路的主要元器件包括开关管T，续流二极管D，储能电感L，输出滤波电容C及负载电阻R，输入直流电源为Us，输出直流电压为Uo。占空比为D。输出电压的公式为
Uo=Us×D
buck原理图如下：

Boost电路

Boost升压电路(boost converter or step-up converter) 由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成，通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。设输出直流电压为Uo，输入直流电压为Us，占空比为D,公式为 D=(Uo-Us)/Uo，实际运用中可以把Buck电路的IN 和 OUT两个端口反过来作为Boost的OUT 和 IN ，这样只需要画同样的板子。
Boost原理图如下：

INA282电路

INA282实际个放大器，测电流时，为了不影响被测电路，取样电阻应尽量小，所以分的电压也很低，如果直接将此电压送单片机或其它AD芯片，电压过低检测不到，加了INA282放大器后，电压提高了很多倍，电压就可以被检测到，于是就可以计算电路中的电流，通过检测到的电压和放大倍数和采样电阻数计算流过电流，实际运用中可以拟合曲线，使结果更加精确。
INA282原理图：

注意：
①采样电阻与INA282芯片相连接的布线
②测量INA282时需要用学生电源的恒流模式

逆变电路

逆变器的工作原理流程是控制电路控制整个系统的运行，逆变电路完成由直流电转换为交流电的功能，滤波电路用于滤除不需要的信号。逆变器是一种DC到AC的变压器。具体原理，和实现方法就不在这里详细阐述，我们采样的是用SPWM波的方式再通过逆变电路进行滤波后得到交流电。
逆变原理图：

注：逆变电路，所用的电容是CBB电容

切换电路

我们切换电路本来是打算使用继电器，但是因为电压原因放弃使用了，后来选择用两个二极管来作为开关，利用了二极管的单向导电性，但是其效率会受到影响，但是不影响使用。
切换电路原理图：

HLW8032

HLW8032是交流电参数测量仪，可以测量有效电压、有效电流和有功功率，可以通过串口把数据发给单片机进行处理。可以测量较大的电压，经过比赛过程发现，测量较小电压时可能误差较大，可以通过选择别的方案进行测量。
原理图如下：

三、代码思路

单片机主要处理，各个电路所采集到的电压，电流参数。来监控整个电路的运行状态，通过采集HLW8032的电压值采集到输出的电压的大小，单片机通过控制改变boost的占空比来改变输出交流电的峰值。运用PID算法来保证不同负载下电压的稳定输出。
流程图如下：

单片机主要掌握的是，对各个电路模块的驱动，IIC,SPI，串口等通讯方式，PWM,SPWM波的输出，PID算法等。对一些数据需要滤波处理，效果更好。
具体代码我队友负责来写，这里只提供思路。

四、总结与反思

①在构思思路时，应该把每一个环节都进行仔细推敲后再进行实施，不要在意构思思路的时间，以防思路在实施时会遇到一些不能解决的问题。
②系统要尽早的联调，联调的时候会出现很多问题，尽早联调会尽早的解决。
③物料在比赛前尽可能备全，注意各个器件的耐压值，防止会出现器件耐压值不够而会出现问题。
④要学习腐蚀板子，比赛中有可能会做新的板子。

附：系统图

总结

以上是生活随笔为你收集整理的2020年电子设计竞赛B题 ——单相在线式不间断电源 回顾的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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