施耐德电气Go Green电力电子创赢赛道·赛题分析(三)
大赛针对同学们的需求,邀请了本次大赛战略合作伙伴——施耐德电气(中国)有限公司专家对“施耐德电气Go Green电力电子创赢赛道”赛题一进行了分析:DC/DC双向功率变换器设计目前新型绿色数据中心,电动汽车,光伏,储能,微网等热门产业兴起,推动着系统供电方案朝着宽输入,宽输出,高密度,高效率,等方向发展。DC/DC双向功率变换器在上述领域中担任的角色越来越重要。本次大赛以“DC/DC双向功率变换器设计”为题目,鼓励大家用工程化的思路解决问题、积极探索解决高频、高效,高功率密度和并联控制等多项技术方案。一、题目要求基本要求:1. 拓扑要求:双向、非隔离拓扑。2. 低压侧电压范围:75V DC~240V DC。3. 高压侧电压:400V DC,高压侧并联。4. 单功率模块额定输出功率:500W。5. 并联模块数量:2台并联模块低压侧独立;模块高压侧并联。6.并联特性:两个模块实现功率平均分配,两个并联功率模块需要具有独立的控制器,并且具备独立运行的功能。 参考架构其他要求:1. 不考虑EMC。2. 负载为R载。3. 双向切换时,高压侧有R负载切换为电压源。二、作品要求初赛要求:选择合适的拓扑,提供概要设计方案,鼓励提供电路详细设计方案。复赛要求:提供电路详细设计方案。方案的完整性、规范性、可读性,以及仿真文件的规范性、可读性都会影响复赛结果。若复赛阶段有样机提供,可加分。建议使用的计算文档软件:MATHCAD, MATLAB, EXCEL。建议使用的电路仿真软件:MATLAB, PLECS, Pspice。决赛要求:提供样机,进行现场展示。样机的现场测试指标如下。1.运行测试作品要求能在25°C环境温度下并联满载1kW持续工作1小时,包括正向运行0.5小时和反向运行0.5小时。正向运行:Vin1=Vin2:75V DCVout:400V DC反向运行:Vin:400V DCVout1=Vout2:75V DC可以考虑外部强制散热,若采用自然冷却会酌情加分。2.性能测试静态特性:电压纹波率,效率,静态功率均衡度。动态特性:双向满载空载切换,动态加减载功率均衡度,单一模块异常下电输出动态响应。故障特性:单一模块独立工作。3.整机设计考核功率密度、冷却方法(鼓励自然冷却)注:不考虑EMC,负载为R载。4.效率测试作品需要在25°C环境温度下并联满载1kW持续工作(Vin1=Vin2:75V DC;Vout:400V DC)0.5小时之后,测试正向反向效率曲线(若采用外部风冷,需将风扇功率计算在内)。评分说明:1.在要求的输入输出范围内稳定运行并满足基本技术指标;2.在满足基本规格下,效率、功率密度越高越好;3.大赛鼓励选择具有创新性和新颖性的技术方案;4.具体方案和器件不设限制。三、参赛思路项目设计方案可能包含器件选型、磁性器件详细设计、控制方式、损耗计算报告、电路仿真报告等内容。复赛中提交的设计方案报告中,除基本设计指标外,若体现出热设计和并联特性,会更容易脱颖而出。另外,复赛时能提供样机为佳。决赛中,要求完成样机调试,按照要求完成所有测试,并给出预测试报告,标定样机指标,包括各工况下的效率,功率密度(单位体积或单位重量)等。决赛应提供BOM清单,及主要磁性器件规格书,并提供预估成本。此外,项目中考虑经济性原则进行设计者更佳。决赛现场还鼓励参赛团队完成现场评委随机提问、随机调整测试条件、考虑赛题要求之外的其他额外补充测试。决赛时会对测试项目进行分类排序。为保证公平,所有决赛作品会按照相同流程进行测试,每个测试项目会设置不同分数,并根据现场测试结果计分,最终完成所有测试项目后根据总分进行排名。选手可以选择性的测试。若担心某测试项目会损坏作品,可以选择放弃此测试项目进入下一测试环节。