看了电赛全国一等奖（A题）的开源工程之后，我发现，人家能得国一不是没有原因的。

这个A题是电源题，其中涉及的每个电源相关的知识点都非常基础，基本只要懂基础理论就能解决。

但是，想要让每个基础的模块，组合并形成一个单相逆变器并联运行系统，就不是有基础就能解决的。

公司的工程师看了这个国一的作品，都称赞说：他们做得非常巧妙！

本文就针对他们的作品，解析一下硬件原理+设计思路！

参考资料来源于国一团队。

团队介绍

奖 项：全国一等奖

学 校：湖南科技学院

团 队：106B电赛复兴团队

作 者：龙俊和、李琦、胡俊杰

全文导航（6个部分）

题目要求、设计思路、题目分析、设计图、硬件电路设计说明、程序流程图、注意事项。

题目要求

先简单了解一下它的题目要求，要求制作——单相逆变器并联运行系统。

了解题目后，就需要思考。

——项目用手头现有的STM32设计是否可行？

——用怎样的方式，可以完善的达成题目要求？

设计思路

单相逆变器并行运行系统基于STM32F407芯片的设计。

采用双极性调制方法能够输出幅值24V，频率50HZ，电流有效值2A的交流电。

并且在此基础上还达到了谐波畸变率小于0.4%，效率94.32%以上的输出，当电流在0-2A变化时，负载调整率S<0.025%。

通过锁相环将逆变器并联时，向负载的输出达到题目要求的Uo=24V，fo=50HZ，Io=4A。

两个逆变器共同并网时，使用下垂控制法，达到题目的要求——通过数字设定电流Io在2A-4A变化误差值小于2%而且完成按比例分配电流的要求。

题目分析

好，现在，我们再深入的分析一下题目，并提出更具体的解决方案！

使用双极性调制方式，就可以利用pwm控制MOS管改变开关频率，来控制逆变器的输出电压和电流。

通过电压采集模块和PID算法将逆变器输出稳定在24V，利用锁相环将逆变器的电压相位锁在一起。

通过DQ解耦控制将交流量转化为直流量。

通过对输入电压的DQ轴分量PID闭环控制来锁相。

通过对输入电流的DQ轴分量进行电流内环的PID控制，来控制有功分量和无功分量以实现对系统PF值的调整。

通过调整PF的值等于-1，从而实现能量的回流，再将逆变器2的相位与逆变器1的保持一致，然后把两个逆变器并联通过调整负载使其输出4A电流。

方案有了，就需要付诸于电路中，他们是这样设计的……

设计图

主控板

采集主芯片

采集模块

逆变电路

辅助电源模块

辅助电源2

电路设计中，还有这5部分，需要着重说明一下！

硬件电路设计说明

一、单相逆变器主回路设计

主回路使用全桥结构逆变器，图2为单相逆变器的电路图。

图2 逆变器原理图

二、MOS管驱动控制电路

功率MOSFET具有较大的输入电容。

为了降低开关损耗应尽量减小开关时间，因此需要大瞬时电流的驱动电路进行良好的驱动。

IR2110是一款最高支持500KHZ开关频率，600V自举能力的高速MOSFET驱动芯片。

图3 IR2110应用电路

三、电压采集电路

为了数据的精准采集，使用ADS8688配合单片机来采集电压。

ADS8688是一款最大500Ksps数据输出量，16位的高性能数模转换模块。

图4 ADS8688电路图

四、电压互感器与电流互感器

本电路电压互感器采用的是DL-PT202H1。

通过额定电流比为2mA/2mA，可算出一侧电阻R0>(24V*1414)/2mA，可选择2.7KΩ。

单片机的ADC量程为5.12V，则另一侧的电阻R1>5V/2mA取2.5KΩ。

为了简化互感器的使用，电容可以不用。

电流互感器原理与电压互感器类似。

使得输入电流与采集等比例关系故R=2KΩ。

五、辅助电源的设计

本系统设计了+5V与+12V电源，给单片机和其他芯片供电。

首先，把直流稳压电源通过SY8502芯片降压，然后给逆变器和单片机供电。

图7 SY8502辅助电源电路图

最后放上一个程序流程图。

程序流程图

系统代码的源文件是开源了的，完全是无偿分享。

但因为格式原因，不太方便上传，就把开源连接放这吧，感兴趣的可以看看，希望能帮到你：

注意事项逆变器2与逆变器1并联之前可以在逆变器的输出正加上继电器，等到锁相完成再进行并联。为了适应不同的线性电源给系统供电，建议将单个逆变器输入电压提高到40伏以上。在电网和系统之前可以设置继电器，当锁相完成再进行并网。逆变器1和逆变器2不得有任何形式的通信。要加上按键步进调节稳电流的值。

— 完 —

嘉立创EDA·头条号

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