2016年天津市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。

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。（15分） （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。（10分） （3） 负载电流IO在0.2～2A范围变化时，负载调整率SI≤0.5%。（15分）

（4） 负载电流IO=2A，U1在198V～242V范围变化时，电压调整率SU≤0.5%。（15分） （5） 具有过流保护，动作电流IO(th)=2.5±0.1A，保护时自动切断输入交流电源。 （1 0分）

（6） IO=2A，UO=36V时，输出正弦波电压的THD≤2%。（15分） （7） IO=2A，UO=36V时，变频电源的效率达到90%。（15分） （8） 其他。（5分） （9） 设计报告（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。 SI=UOI2-UOI1?100%UOI1

（3） 本题定义：负载调整率，其中UOI1为IO=0.2A 时的输出电压；UOI2为IO=2.0A 时的输出电压。 SU=UOU2-UOU1?100%UOU1

（4） 本题定义：电压调整率，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η=POP2，P O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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4）体积小、重量轻，内部采用CPU集中控制、贴片技术，使得体积非常小、重量轻；

5）散热风机智能控制，采用CPU控制散热风机的工作状态，大大延长风机的使用寿命，并且节约电能、提高工作效率； 6）工作噪音小，效率高；

适用范围：

1）工业设备系列：太阳能、风力发电、气体放电灯等； 2）交通运输设备：交通红绿灯等；

3）办公场所：电脑、打印机、复印机、扫描仪、数码摄象机等；

4）厨房器具系列：微波炉、电磁炉、电冰箱等；

5）家庭用电设备：电风扇、吸尘器、空调、照明灯具等； 6）电动工具系列：电锯、钻孔机、冲压机、空气压缩机等；

型号：KPS500 输入端:

直流电压: 12V 或 24V 或 48V 或 110V

直流电压范围: 10-15VDC 或 20-31VDC 或 40-60VDC 或 96-127VDC