2023年电赛国一必备

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任务

图1 任务内容

要求

图2 基本要求内容图3 发挥部分内容

说明

图4 说明内容

评分标准

图5 评分内容

正文 （部分）

摘要

本实验旨在设计和制作一个由两个单相逆变器组成的并联系统，用于为电阻负载供电或并入220V电网。采用基于STM32F407的主控，并配合IGBT驱动模块搭建系统。选用高压IGBT模块和电容滤波器，以提供稳定的功率输出和改善输出电压的稳定性，同时减小谐波畸变。实验要求在特定工作条件下完成各项指标的测试，包括输出电压、频率、电流以及效率和谐波畸变率等。此外，还需要实现逆变器并联运行、逆变器与电网并联运行以及输出电流调节和分配等功能。

关键词：STM32F407，IGBT驱动模块，功率输出，电压稳定性，谐波畸变

1．系统方案

本设计以STM32芯片为主控，整体系统主要由主控、声音发生器模块和声音接收模块组成。

1.1 主控模块的论证与选择

方案一：选用STM32F103主控

优点：性能稳定，支持多种外设接口

缺点：功耗较高

方案二：选用STM32F407主控

优点：性能强大，内存足够，具备DSP功能

缺点：价格相对较高

方案三：选用STM32F030主控

优点：低功耗，性价比高

缺点：性能较弱

经过综合考虑，选择STM32F103主控作为系统的核心控制器，即方案一。

1.2 硬件控制方案的论证与选择

方案一：使用压电陶瓷传感器搭建系统，采用以下硬件模块实现功能

压电陶瓷传感器：用于将电信号转换为声信号并注入平面板

声音接收模块：用于接收从平面板传播的声信号，并通过示波器进行观测

方案二：使用麦克风传感器搭建系统，采用以下硬件模块实现功能

麦克风传感器：用于接收从平面板传播的声信号，并转换为电信号

声音放大器：用于放大麦克风传感器输出的弱电信号

示波器：用于观测声音放大器输出的信号

经过综合考虑，选择方案二，即使用麦克风传感器搭建系统。

3.2 程序的设计

3.2.1 程序功能描述

程序通过STM32F103生成逆变器控制信号，控制并联运行的单相逆变器系统。同时，通过麦克风传感器获取环境中的声音信号，并通过程序处理和放大后输出到扬声器。

3.2.2 程序流程图

1.主程序流程图：

图3-6 主程序流程图

2.逆变器控制算法流程图：

图3-7 逆变器控制算法流程图

4.1.1 功能测试

（1）敲击声源定位测试

1、在指定方格中敲击一次。

2、系统在5秒内完成探测定位并显示对应方格编号。

（2）磁铁圆片定位测试

1、将磁铁圆片放置在指定的某一方格内。

2、一键启动系统，在15秒内完成定位并显示圆片所在的方格编号。

（3）坐标定位测试

1、将磁铁圆片放置在区域 M 中任意指定的位置。

2、一键启动系统，在20秒内完成定位并显示其直角坐标数值，单位为mm。

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硬性的标准其实限制不了无限可能的我们，所以啊！少年们加油吧！