荣海林 袁一鸣 萧人菘 周怡凡

（山东大学控制科学与工程学院 山东省济南市 250061）

1 设计要求与分析

1.1 设计要求

设计并制作图 1 所示的三相 AC-DC 变换电路（2021 年全国大学生电子设计竞赛题目），该电路的直流输出电压U应稳定在 36V，直流输出电流 I额定值为 2A。

图1： 三相AC-DC 变换电路原理框图

（1）交流输入线电压 U=28V，I=2A 时，U=36V±0.1V。

（2）当 U=28V，I在 0.1A ～2.0A 范围内变化时，负载调整率 S≤0.3%。

（3）当 I=2A，U在 23V ～33V 范围内变化时，电压调整率 S≤ 0.3%。

（4）在 U=28V，I=2A，U=36V 条件下，AC-DC 变换电路的效率η 不低于85%。

（5）在 U=28V，I=2A，U=36V 条件下，AC-DC 变换电路输入侧功率因数不低于 0.99。

（6）在 U=28V，I=2A，U=36V 条件下，AC-DC 变换电路的效率 η 不低于95%。

（7）三相 AC-DC 变换电路能根据数字设定自动调整功率因数，功率因数调整范围为0.90～1.00，误差绝对值不大于0.02。

1.2 任务分析

题目的要求主要围绕三方面展开，包括

● 对 AC—DC 变换电路基本工作范围及电路总效率的要求；

● 负载变化率、电压调整率等衡量电路对不同条件下工作适应性参数的要求；

● 电路功率因数校正及功率因数可变的要求；

对于设计要求，三方面的要求对应着三方面的基本解决思路。

（1）根据任务参数要求设计 AC DC 整流模块，并根据电压实际要求不难发现，28V 作为交流电相电压，所对应的线电压应为 V，大于要求的 U，同时要求单片机电源也需要从交流端供电，因此需要在整流电路后加入 Buck 电路进行 DC DC 变换。

（2）负载变化率和电压调整率均为衡量直流侧输出电压随工作条件不同时稳定性的参数，因此不难发现，为实现输出端直流电压的恒定，必须在输出端进行电压的反馈闭环，来获取稳定的电压值。……