大学生电子设计创新竞赛辅导--电力电子系统开发(应用型本科规划教材)_夏鲲袁印毛峥唐天赐李雪庸许颇等编著_9787547854259

本书是基于全国大学生电子设计竞赛的创新竞赛辅导书。本书作者根据当代大学生电力电子教育环境，结合10余年来潜心辅导学生参赛的经验和全国大学生电子设计竞赛的发展趋势，自主研发设计了一款教学辅助平台X.Man电力电子开发套件。本书即围绕X.Man电力电子开发套件，以完成电力电子基本实验为出发点，以历届全国大学生电子设计竞赛赛题为例，锻炼学生将基本的电路原理、电路拓扑等知识运用于实践之中。
本书在第1、第2章对X.Man电力电子开发套件的硬件和软件平台分别进行介绍，在读者了解该套件的功能及使用方式后，再进行后续章节电路设计的学习，包括直流-直流变换电路的设计、直流电子负载的设计、逆变电路的设计、均流电路的设计和功率因数矫正电路的设计等。
本书所涉及的视频教程及软件、代码，读者可扫描书末二维码免费获取。

自 20 世纪中叶半导体问世以来，全世界的现代电力电子技术正以令人瞩目的速度发展，也在改变着我国工业的整体面貌。同时，对社会的生产方式、人们的生活方式和思想观念也产生了重大的影响。为了培养学生工程实践素质、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力，教育部和工信部共同发起了全国大学生电子设计竞赛。该赛事是面向大学生的群众性科技活动，有助于推动高等院校信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。全国大学生电子设计竞赛自 1997 年开始每两年举办一届，截至 2019 年年底已成功举办了 14 届，成为大学生学术类竞赛的标志性赛事之一。
现代电力电子技术的蓬勃发展，衍生出了许多学习电力电子技术的开发产品。越来越多的套件、模块、开源代码等不断问世，创建复杂的电力电子工程从未像今天这般便捷。同时，全国大学生电子设计竞赛也受到了越发广泛的关注，X.Man 正是由此衍生而出。这是一款由上海理工大学现代电力电子实验室自主研发的电力电子开发套件，它以模块化理念为核心，打造了一个全新的DIY 式电力电子工程开发环境。X.Man 电力电子开发套件不同于市面上其他常规电力电子开发平台，它是针对高等院校本科电力电子教学而开发的辅助教学工具，是一座连接理论与实践的"桥梁"，其功能基本覆盖了本科电力电子教学的重点和难点，可促进学生的动手能力，起到了以练促学的作用。目前 X. Man 电力电子开发套件已在上海理工大学电气工程及相关专业教学中被广泛使用，尤其是在全国大学生电子设计竞赛参赛团队中深受青睐。在使用该套件备赛的参赛团队中，获奖率高达 95%，其中国家奖获奖率达 25%，未来将在上海市其他高校得到进一步推广。X. Man 电力电子开发套件主要由核心开发板、液晶显示屏和通用半桥板三大部分组成，同时搭载自主研发的多功能串口示波器和多个例程，让开发者可以根据实际开发需求，构建出属于自己的电力电子开发平台。
作为一本入门级的电力电子开发教材，本书以详细介绍 X. Man 电力电子开发套件为主线，以电力电子技术为出发点，详细讲解了学习使用X.Man电力电子开发套件过程中可能遇到的各类问题，并提供了详尽的案例及实战代码作为参考。本书的写作初衷是从理论出发，使读者掌握各种纷繁复杂电路背后的本质，以不变应万变，从而让电力电子技术初学者快速入门;让电力电子技术开发者拥有模块化的电力电子开发平台;读者通过使用X. Man电力电子开发套件，掌握电力电子技术相关知识，为以后的学习打下良好的实战基础，以迎接未来电力电子行业的更新换代。
适合阅读本书的读者包括以下几类∶
1.研究电力电子及其相关领域的在校学生
本书拥有翔实的案例、注释详尽的代码，可以帮助读者通过X.Man学习电力电子技术相关知识、撰写论文、通过毕业设计和完成科研项目等。同时，本书也适合作为高等院校电力电子专业教程及实验教程的教学用书。
2.初次接触电力电子开发、有一定 C/C十＋编程基础和电力电子元器件基础的初学者作为一本定位为快速入门电力电子开发的教程，本书读者仅需要具备一些对电力电子器件的基础认知以及基本掌握C/C十十编程语言。
3. 想拥有一本全面的入门级电力电子技术开发工具书的电力电子技术开发爱好者本书从基本的硬件布局、软件编写到综合性的功能应用均有详细的教程化讲解，更配有拓展性的研发启示，便于读者全面了解电力电子技术开发的过程或进行专项研究。
4.全国大学生电子设计竞赛电源类参赛者
本书所涉及的部分案例改编自历届全国大学生电子设计竞赛真题。编写团队中不乏历届全国大学生电子设计竞赛全国一等奖、上海市TI杯获得者。本书案例均为读者提供了完整的硬件设计方案及详细注释的源代码。期待本书会成为读者备赛过程中的良师益友。
X.Man由袁印设计构思，由唐天赐、毛峥、李涵进行实验。在本书的编写过程中，本人负责全书主要统稿，X.Man 的开发者袁印及其设计团队则给予了大量技术支持。在这里要感谢
毛峥对全书框架的拟定;感谢唐天赐对书中每一项实验数据的细心调试和确定;感谢李雪庸、许颇辅助统稿;感谢王晗钰、李涵、黄剑光、袁庆庆、简钦、张子涵、李翔、谢明、袁帅等人的协助，他们参与了书中图片的拍摄和制作工作。同时，还要感谢上海理工大学现代电力电子实验室对此项目提供的大力支持，书中的所有程序均在现代电力电子实验室的电力电子套件样板上调试通过。
由于作者水平有限及时间仓促，书中难免存在错误和不当之处，恳请读者批评斧正。如有需要拓展相关知识，以及需要咨询或交流本书所述电力电子开发套件事宜的读者，可发送邮件到 new_energy@usst. edu. cn，以做进一步探讨。
夏鲲
2021年4月于上海理工大学

第1章硬件平台
1.1 X.Man 硬件平台简介 2
1.1.1 核心开发板简介 2
1.1.2 液晶显示屏简介 4
1.1.3 通用半桥板简介5
1.2 X.Man 硬件平台详解 6
1.2.1 核心开发板详解 6
1.2.2 液晶显示屏详解 10
1.2.3 通用半桥板详解 11
第2章软件平台 14
2.1 系统架构 15
2.2 软件工程架构15
2.2.1 X.Man 工程的文件组织结构 15
2.2.2 X.Man 工程的软件组织结构 16
2.3 应用程序编写指南 24
2.4 应用程序下载指南26
2.4.1 应用程序下载步骤 26
2.4.2 应用程序下载技巧 28
2.5 菜单调试指南 29
2.5.1 菜单程序接口功能介绍 29
2.5.2 菜单界面及功能设计 29
2.5.3 显示屏按键功能介绍 30
2.5.4 红外遥控器按键功能介绍 31
2.6 串口示波器软件简介 31
第 3 章系统检测实验33
3.1 烧写程序 34
3.2 实验结果 36
第 4 章基础电路 48
4.1 半桥电路 49
4.2 电压采样电路 49
4.3 电流采样电路 50
第 5章降压斩波电路54
5.1 降压斩波电路理论分析 55
5.2 降压斩波电路实验程序分析 56
5.3 降压斩波电路实验过程 59
5.4 降压斩波电路实验结果及分析 60
第6章升压斩波电路63
6.1 升压斩波电路理论分析 64
6.2 升压斩波电路实验程序分析 65
6.3 升压斩波电路实验过程 68
6.4 升压斩波电路实验结果及分析 70
第7 章升降压斩波电路72
7.1 升降压斩波电路理论分析 73
7.2 升降压斩波电路实验程序分析 74
7.3 升降压斩波电路实验过程77
7.4 升降压斩波电路试验结果及分析 80
7.5 全国大学生电子设计竞赛真题设计指标参考 80
第8 章直流电子负载82
8.1 直流电子负载理论分析 83
8.2 直流电子负载实验程序分析 84
8.3 直流电子负载实验过程 95
8.4 直流电子负载实验结果及分析 97
第9 章单相逆变电路100
9.1 单相逆变电路理论分析 101
9.1.1 半桥逆变电路 101
9.1.2 全桥逆变电路 102
9.2 单相逆变电路实验程序分析 103
9.3 单相逆变电路实验过程 108
9.4 单相逆变电路实验结果及分析 111
第 10 章三相逆变电路114
10.1 三相逆变电路理论分析 115
10.2 三相逆变电路实验程序分析116
10.3 三相逆变电路实验过程 120
10.4 三相逆变电路实验结果及分析 122
10.5 全国大学生电子设计竞赛真题设计指标参考 124
第 11 章直流电源均流电路 125
11.1 直流电源均流电路理论分析 126
11.2 直流电源均流电路实验程序分析 126
11.3 直流电源均流电路实验过程 130
11.4 直流电源均流电路实验结果及分析 133
11.5 全国大学生电子设计竞赛真题设计指标参考 134
第 12 章交流电源均流电路135
12.1 单相交流电源均流电路136
12.1.1 单相交流电源均流电路理论分析 136
12.1.2 单相交流电源均流电路实验程序分析 136
12.1.3 单相交流电源均流电路实验过程 148
12.1.4 单相交流电源均流电路实验结果及分析 149
12.2 三相交流电源均流电路 150
12.2.1 三相交流电源均流电路理论分析 150
12.2.2 三相交流电源均流电路实验程序分析 151
12.2.3 三相交流电源均流电路实验过程 161
12.2.4 三相交流电源均流电路实验结果及分析 163
12.2.5 全国大学生电子设计竞赛真题设计指标参考 164
第 13 章功率因数校正电路165
13.1 单相交流功率因数校正电路 166
13.1.1 单相交流功率因数校正电路概述 166
13.1.2 单相交流功率因数校正电路理论分析 166
13.1.3 单相交流功率因数校正电路实验程序分析 168
13.1.4 单相交流功率因数校正电路实验过程 178
13.1.5 单相交流功率因数校正电路实验结果及分析 179
13.2 三相交流功率因数校正电路 180
13.2.1 三相交流功率因数校正电路理论分析 180
13.2.2 三相交流功率因数校正电路实验程序分析 180
13.2.3 三相交流功率因数校正电路实验过程 191
13.2.4 三相交流功率因数校正电路实验结果及分析192
13.2.5 全国大学生电子设计竞赛真题设计指标参考 193
第 14 章综合电路微电网模拟195
14.1 微电网模拟实验理论分析 196
14.2 微电网模拟实验程序分析 197
14.3 微电网模拟实验过程 197
14.4 微电网模拟实验结果及分析 200
第 15章串口示波器 201
15.1 串口示波器功能简介 202
15.2 文件载入与导出 210
15.2.1 文件载入210
15.2.2 文件导出 212
15.3 示波器界面 212
15.4 串口调试 216
15.5 波形显示 217
15.6 数学运算 219
15.6.1 本地数学运算 219
15.6.2 MATLAB交互运算 220
15.7 应用举例 221
15.7.1 测试开关电源效率 221
15.7.2 模拟信号发生器 224
15.7.3 滑动平均值滤波 227
15.7.4 采集局域网数据 229
15.7.5 采集公网数据 232
15.7.6 解析数组数据包 235
15.7.7 分批更新数据包 236
参考文献 237
本书配套数字交互资源使用说明 238

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