2009年全国电子设计大赛光伏并网发电模拟装置任务解析

"2009年全国电子设计大赛题目全集.pdf" 这篇文档是2009年全国电子设计大赛的题目集合，主要涉及电子工程领域的知识，特别是电子设计和竞赛方面。参赛者需要设计并构建一个光伏并网发电模拟装置，这个装置的核心任务是对太阳能电池（模拟为直流电源US和电阻RS）产生的能量进行处理，使之能够与电网（通过参考信号uREF模拟）有效地并联工作。 装置的基本要求包括： 1. 实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，确保在电阻RS变化时，系统能追踪并保持最大功率输出，同时输出电流与参考信号的相位偏差不超过1%。 2. 具有频率跟踪功能，即当参考信号fREF的频率在45Hz至55Hz范围内变化时，装置输出的电流频率fF应与fREF保持一致，相位偏差同样限制在1%以内。 3. 在RS和RL均为30欧姆时，DC-AC逆变器的效率至少达到60%。 4. 输出电压uo的总谐波失真度（THD）应小于或等于5%。 5. 设备应具有输入欠压保护功能，当输入电压低于25±0.5V时启动保护。 6. 同样需要具备输出过流保护，当电流Io超过1.5±0.2A时，装置自动关闭。 扩展要求则进一步提升了设备的性能： 1. 提升DC-AC逆变器的效率到80%，在RS和RL仍为30欧姆的情况下。 2. 减少输出电压的失真度，目标是将THD降低到1%。 3. 实现精确的相位跟踪，即使在参考信号频率变化或负载非线性情况下，也能保证输出信号uF与参考信号uREF同相，相位偏差不超过5°。 4. 在出现过流或欠压故障后，装置应能自动恢复到正常工作状态。 5. 其他未明确列出的额外设计要求。 此外，文档还提供了几个关键说明，比如所有交流量默认为有效值，直流电源US可以直接使用实验室提供的设备，控制电路可以使用辅助电源，但应尽量减少电路复杂性和能耗。DC-AC变器的效率计算方式也在文档中有所提及，但具体细节未给出。对于基本要求中的第1、2和扩展要求的第3点，文档也做了强调。 这个题目集全面考察了参赛者的电力电子技术、控制理论、电路设计和实时系统优化能力，是电子工程专业学生提升实践技能和创新能力的重要平台。