2020年TI杯大学生电子设计竞赛

单相在线式不间断电源（B题）

任务

设计并制作交流正弦波在线式不间断电源（UPS），结构框图如图1所示。

图1 在线式不间断电源原理框图

要求

(1) 交流供电，U1=36V，输出交流电流Io=1A时，输出交流电压Uo=30V±0.2V，频率f =50±0.2Hz。                                                            （10分）

(2) 交流供电，U1=36V，Io在0.1A～1.0A范围变化，负载调整率SI ≤0.5%。（20分）

(3) 交流供电，Io=1A，U1在29V～43V范围内变化，电压调整率SU≤0.5%。（20分）

(4) 在要求(1)条件下，不间断电源输出电压为正弦波，失真度THD≤2%。 （15分）

(5) 断开交流电源，即时切换至直流（储能器件侧）供电，Ud=24V，输出交流电流Io=1A时，输出交流电压Uo=30V±0.2V，频率f =50±0.2Hz。                   （10分）

(6) 直流供电，Ud=24V，在Uo=30V，Io=1A的条件下，使在线式不间断电源效率ƞ尽可能高。                                                               （20分）

(7) 其他                                                            （5分）

(8) 设计报告                                                       （20分）

	项 目	主要内容	满分
设计 报告	方案论证	比较与选择，方案描述	3
	理论分析与计算	提高效率的方法，稳压控制方法等	6
	电路与程序设计	主回路与器件选择，控制电路与控制程序，保护电路	6
	测试方案与测试结果	测试方案及测试条件，测试结果及其完整性，测试结果分析	3
	报告结构及规范性	摘要、设计报告正文结构、公式、图表的规范性	2
	报告总分		20

说明

（1）作品不得使用相关产品改制。

（2）图1中的变压器由自耦变压器和隔离变压器构成。

（3）题中所有交流参数均为有效值。

（4）本题定义：负载调整率SI = ǀUo(0.1A)-Uo(1A) ǀ/30、电压调整率SU = ǀUo(43V)-Uo(29V) ǀ/30、效率η = (UoIo)/(UdId)；其中Uo(0.1A)、Uo(1A)分别为负载调整率测试时，输出电流Io为0.1A、1A时所对应的输出电压Uo；其中Uo(43V)、Uo(29V)分别为电压调整率测试时，输入电压U1为43V、29V时所对应的输出电压Uo。

（5）图1中的储能器件（蓄电池等）用直流稳压电源代替。

（6）制作时须考虑测试方便，合理设置测试点，如图1所示。

（7）为保证运行、测试安全，作品应具备必要的过压、过流保护功能。