2026电赛A题复现先导课PLECS仿真、PFC控制方案与硬件联调路线做电源类赛题需要把题目要求、电路结构、控制算法和测量结果对应起来。模型中的反馈信号要能对应实际采样点控制器要能按固定周期在单片机上执行调参后的变化也要能通过波形解释。2026电赛A题复现系列的先导课主要介绍了这套学习路线并展示了仿真模型、控制方案对比及实物接线教学片段。本文整理其中的技术重点补充几个便于理解的关系式并给出一套按模块推进的学习与调试顺序。1. 从赛题要求建立系统与测试的对应关系读题时建议同时整理“需要实现什么”和“怎样验证”。整理内容要记录的信息对后续设计的作用功能要求工作模式、输入输出及操作要求确定系统结构与程序流程性能指标数值、单位、适用工况确定设计目标与比较条件测试条件电源、负载、测量点与仪器设置让仿真和实测可以对照测试结果波形、数据与对应的运行条件判断是否满足要求帮助定位问题先导课涉及前级PFC整流、后级逆变及相关控制内容。学习时应分别追踪每个环节的功率路径与反馈路径明确各项指标由哪些硬件和程序共同实现。2. 模块化仿真与离散化仿真分别解决什么问题课程展示了两种PLECS模型组织方式。2.1 模块化模型理解环路和信号关系模块化模型把电路、采样、控制器和调制环节拆开便于观察各部分的作用。先导课展示了PI、PR以及调制相关模块。阅读模型时可以从一个反馈量开始追踪它从哪个测量点取得经过哪些处理与哪个参考值比较控制器输出最终送到哪个调制环节。图1 模块化仿真按信号路径理解控制环路2.2 离散化模型对应单片机程序实现离散化模型进一步把控制计算与C语言代码对应起来。学习重点包括采样周期、历史状态、计算顺序以及各个控制函数之间的数据传递。可以给每个控制模块整理一张对应表模型中的内容程序中需要确认的内容输入信号变量的来源、单位、比例及极性控制器参数系数的含义与采样周期历史状态上一拍输入、输出及其他需要保留的状态输出信号输出范围以及与PWM计算的对应关系执行时序调用位置、调用周期与状态更新顺序图2 离散化模型控制框图到采样周期程序的对应先导课也展示了控制代码与头文件内容涉及PFC、PR、不同调制方式及离散化实现。对照两种模型学习有助于理解一个控制框图怎样变成每个采样周期执行的程序。3. 相位参考获取幅值归一化与SOGI锁相环前级PFC部分提出了两种方式的比较瞬时值除以有效值以及SOGI锁相环。3.1 先明确“瞬时值除以有效值”的幅值为便于理解先考虑理想正弦电压u ( t ) 2 U r m s sin ( ω t φ ) u(t)\sqrt{2}U_{\mathrm{rms}}\sin(\omega t\varphi)u(t)2Urmssin(ωtφ)于是u ( t ) U r m s 2 sin ( ω t φ ) \frac{u(t)}{U_{\mathrm{rms}}}\sqrt{2}\sin(\omega t\varphi)Urmsu(t)2sin(ωtφ)如果希望得到峰值为1的正弦参考应采用u n o r m ( t ) u ( t ) 2 U r m s u_{\mathrm{norm}}(t)\frac{u(t)}{\sqrt{2}U_{\mathrm{rms}}}unorm(t)2Urmsu(t)因此看模型与代码时要同时检查分母采用有效值还是峰值以及后续是否还有幅值缩放。幅值归一化后的瞬时波形也需要结合输入波形质量来理解。先导课展示了输入波形存在畸变时的参考波形对比。后续比较应关注波形畸变如何进入参考信号以及这种变化怎样影响电流控制。图3 瞬时值除以有效值输入畸变进入参考信号课件把这张图标注为“瞬时值除有效值”方案。红框指出了参考波形的局部起伏。阅读时可以对照输入波形与参考波形在同一时间位置的变化理解输入畸变进入参考信号后的表现。3.2 SOGI锁相环观察相位输出与动态过程SOGI指二阶广义积分器。基于SOGI的单相锁相环通过正交信号生成等环节获取输入电压的相位信息并可输出相位对应的正弦、余弦参考。相关实现可参考TI的SPLL_1PH_SOGI官方文档。图4 SOGI锁相环相位输出与动态过程在课件展示的SOGI方案中红框内的参考曲线较平滑。这个例子帮助观察两种方案对输入畸变的不同表现后续还需要结合相位误差、动态响应与执行时间进行比较。课程会结合波形、控制效果和单片机运算情况比较两种方式。建议把比较条件固定下来包括输入电压、负载、采样周期以及参数调整方式再记录相位参考、实际电流和动态变化。计算开销也应定义清楚。若算法执行时间为t a l g t_{\mathrm{alg}}talg中断周期为T I S R T_{\mathrm{ISR}}TISR则可用下式记录该算法对中断周期的时间占比ρ a l g t a l g T I S R × 100 % \rho_{\mathrm{alg}}\frac{t_{\mathrm{alg}}}{T_{\mathrm{ISR}}}\times100\%ρalgTISRtalg×100%这个数值对应被计时的算法。统计CPU总负载时还需要计入其他任务内存占用则应另外记录。测试时应注明计时范围、主频、编译优化设置与执行条件。4. 电感电流与负载电流反馈为什么需要分别看先导课展示了逆变桥、串联电感、并联滤波电容和负载的结构并比较不同电流采样位置的控制效果。在这个结构中若电感电流流向输出节点负载电流与电容电流从该节点流出则有i L i o i C i_Li_oi_CiLioiC对理想电容还可以写成i C C d v o d t i_CC\frac{\mathrm{d}v_o}{\mathrm{d}t}iCCdtdvo这说明两个测量点包含的电流成分不同。更换反馈点时需要同时核对控制目标、控制结构和采样定义并重新观察系统响应。图5 负载电流反馈波形区与测量栏对照上图在课件中对应负载电流反馈。波形区与测量栏共同保留了电压、电流及功率相关信息可用来追踪该采样位置下的实际表现。图6 电感电流反馈波形区与测量栏对照上图在课件中对应电感电流反馈。对照两张图时应一起读取通道量程、波形形状、相位关系及测量栏再结合运行条件分析差异。先导课提出的比较维度包括动态性能、带宽、波形与THD等也展示了示波器上的相关测量结果。整理实验时可以记录以下项目比较项目建议保留的记录稳态表现电压与电流波形、有效值及运行条件动态响应变化前后的工况、响应过程与恢复时间波形质量THD结果、测量对象及测量设置功率因数对应工况下的测量值与测量位置控制实现采样位置、环路参数与调制方式有了这些条件才能判断波形差异来自反馈位置、参数配置还是运行工况的变化。5. 软启动把启动波形与程序过程对应起来先导课展示了PFC软启动相关的仿真与实测波形后续也会讲解代码实现。学习这部分时可以沿着时间轴同时观察母线电压、输入电流和参考值的变化。需要弄清参考值怎样建立、控制输出怎样变化以及启动结束后如何进入正常运行。5.1 仿真观察直流量与交流量的建立图7 软启动仿真绿色曲线(母线电压逐步抬升并进入平台绿色曲线逐步抬升并进入平台体现了先导课中母线电压建立的过程。可围绕启动时刻、上升过程和进入平台后的变化进一步检查控制参考与反馈的对应关系。图8 软启动仿真电流波形的幅值逐渐增加蓝色波形的幅值逐渐增加课程用这一段展示电流建立的过程。对照代码时可以跟踪启动参考、控制计算与实际电流变化之间的关系。图9 启动相关仿真直流量母线电压与交流量三相逆变电压输出的变化这组图中上方直流量维持在工作点附近下方交流量逐步建立。观察多条曲线时要对应各自的物理量、量程与时间范围分别判断它们的变化。5.2 实测观察启动相关波形的变化下面三张图沿用课件的展示顺序分别保留各自的时间轴和测量栏。图10 启动相关实测片段一观察电流尖峰及局部畸变片段一中粉色电流波形存在较明显的尖峰及局部畸变。可以围绕这些时间位置检查启动状态、控制输出与采样信号。图11 启动相关实测片段二观察电流波形的变化过程片段二展示了波形变化的另一段过程粉色电流曲线逐渐呈现更连续的周期形状。阅读时把时间轴上的变化与程序中的启动过程对应起来。图12 启动相关实测片段三观察后段的周期波形片段三保留了后段的周期波形可用来观察电流形状、与电压的相位关系及底部有效值读数。建议在仿真与实测中保留相同类型的记录启动前的状态、启动时刻、参考值变化过程、母线电压上升过程及电流波形。发现差异后再检查模型假设、实际采样与程序时序。先导课中的电压数值对应所展示的示例工况。复现实验时应按照实际模型与硬件配置确认参考值和运行条件。6. 硬件学习要覆盖接口、供电与测量配套课件按模块规划了后续实操内容模块学习与检查重点主功率电路功率路径、开关状态、滤波及波形隔离驱动驱动供电、输入输出对应关系、栅极时序与死区采样电路测量点、参考端、比例、偏置、极性与量程辅助电源各路输出、负载对应关系及空载、带载表现主控与人机交互PWM、ADC、程序运行、显示与按键响应上位机通信配置、数据含义、参数发送与测试记录课件中的隔离驱动方案使用UCC21520。该器件支持可编程死区相关配置应对照实际电路和TI官方数据手册确认。视频特别强调了做线与接线连接器如何制作各路供电如何连接PWM与采样接口如何对应信号线与功率线如何布置。测试工具的连接包括电压探头和下载器也会结合实物演示。图13 实物与仪表联调现场图14 配套实操系统硬件模块介绍先对照模块总览确认板卡分工再检查每块板的供电、控制与采样接口。实操时也可以按这张图建立自己的模块清单。图15 配套实操辅助电源接线与输出电压测试辅助电源部分从线束与输出测量开始逐路确认供电关系及测量结果再接入对应模块。图16 配套实操主控PWM输出与ADC采样接线主控接线需要把PWM输出与ADC采样分别对应到实际接口并在工程中核对通道配置。图17 配套实操示波器、差分探头与下载器接线示波器、差分探头与下载器也是联调链路的一部分。课程会结合实物说明连接方式让仪器读数与程序状态能够相互核对。7. 按模块推进软件调试与整机联调先导课展示了STM32F407相关支持包、代码工程说明以及上位机软件的安装与使用资料。学习时可以按下面的顺序推进。确认开发环境。打开工程核对目标器件、支持包与下载器配置完成编译和下载。检查基础功能。确认程序运行、显示与按键响应并核对PWM和采样相关接口。核对采样数据。将程序中的电压、电流变量与仪表读数对照检查偏置、比例和极性。验证通信。确认上位机显示的数据与发送的参数含义正确记录单位与更新方式。观察控制变化。在明确的测试条件下调整参数保存修改前后的数据和波形。完成整机测试。对照题目要求逐项记录结果再结合硬件测量与程序数据定位差异。每次调试都可以保留一条简短记录测试条件输入、负载、工作模式。程序版本本次使用的工程。修改内容参数或配置。观察结果波形与数据。下一步需要验证的问题。这类记录能把一次调参变成可以回看、可以比较的实验也能帮助区分接线、采样、程序和控制参数方面的问题。8. 系列课程的学习入口先导课已经给出了后续的学习路线先拆解赛题再对照模型理解控制接着完成硬件接线与程序调试最后进入整机联调。可以先画一张自己的系统连接图再对照仿真追踪每个反馈变量逐步建立模型、代码与实物之间的对应关系。后续课程会继续展开各模块的原理与操作过程。本篇作为2026电赛A题复现系列的学习入口后续将围绕仿真搭建、控制代码与硬件调试继续展开。欢迎结合自己的复现过程交流具体问题。仿真资料在w_x_gzh电源宝典给阁回复“仿真” 
长河君 · 2026/10/15 19:29:42 · 阅读 1.2k 2026电赛A题复现先导课：PLECS仿真、PFC控制方案与硬件联调路线
2026电赛A题复现先导课PLECS仿真、PFC控制方案与硬件联调路线做电源类赛题需要把题目要求、电路结构、控制算法和测量结果对应起来。模型中的反馈信号要能对应实际采样点控制器要能按固定周期在单片机上执行调参后的变化也要能通过波形解释。2026电赛A题复现系列的先导课主要介绍了这套学习路线并展示了仿真模型、控制方案对比及实物接线教学片段。本文整理其中的技术重点补充几个便于理解的关系式并给出一套按模块推进的学习与调试顺序。1. 从赛题要求建立系统与测试的对应关系读题时建议同时整理“需要实现什么”和“怎样验证”。整理内容要记录的信息对后续设计的作用功能要求工作模式、输入输出及操作要求确定系统结构与程序流程性能指标数值、单位、适用工况确定设计目标与比较条件测试条件电源、负载、测量点与仪器设置让仿真和实测可以对照测试结果波形、数据与对应的运行条件判断是否满足要求帮助定位问题先导课涉及前级PFC整流、后级逆变及相关控制内容。学习时应分别追踪每个环节的功率路径与反馈路径明确各项指标由哪些硬件和程序共同实现。2. 模块化仿真与离散化仿真分别解决什么问题课程展示了两种PLECS模型组织方式。2.1 模块化模型理解环路和信号关系模块化模型把电路、采样、控制器和调制环节拆开便于观察各部分的作用。先导课展示了PI、PR以及调制相关模块。阅读模型时可以从一个反馈量开始追踪它从哪个测量点取得经过哪些处理与哪个参考值比较控制器输出最终送到哪个调制环节。图1 模块化仿真按信号路径理解控制环路2.2 离散化模型对应单片机程序实现离散化模型进一步把控制计算与C语言代码对应起来。学习重点包括采样周期、历史状态、计算顺序以及各个控制函数之间的数据传递。可以给每个控制模块整理一张对应表模型中的内容程序中需要确认的内容输入信号变量的来源、单位、比例及极性控制器参数系数的含义与采样周期历史状态上一拍输入、输出及其他需要保留的状态输出信号输出范围以及与PWM计算的对应关系执行时序调用位置、调用周期与状态更新顺序图2 离散化模型控制框图到采样周期程序的对应先导课也展示了控制代码与头文件内容涉及PFC、PR、不同调制方式及离散化实现。对照两种模型学习有助于理解一个控制框图怎样变成每个采样周期执行的程序。3. 相位参考获取幅值归一化与SOGI锁相环前级PFC部分提出了两种方式的比较瞬时值除以有效值以及SOGI锁相环。3.1 先明确“瞬时值除以有效值”的幅值为便于理解先考虑理想正弦电压u ( t ) 2 U r m s sin ( ω t φ ) u(t)\sqrt{2}U_{\mathrm{rms}}\sin(\omega t\varphi)u(t)2Urmssin(ωtφ)于是u ( t ) U r m s 2 sin ( ω t φ ) \frac{u(t)}{U_{\mathrm{rms}}}\sqrt{2}\sin(\omega t\varphi)Urmsu(t)2sin(ωtφ)如果希望得到峰值为1的正弦参考应采用u n o r m ( t ) u ( t ) 2 U r m s u_{\mathrm{norm}}(t)\frac{u(t)}{\sqrt{2}U_{\mathrm{rms}}}unorm(t)2Urmsu(t)因此看模型与代码时要同时检查分母采用有效值还是峰值以及后续是否还有幅值缩放。幅值归一化后的瞬时波形也需要结合输入波形质量来理解。先导课展示了输入波形存在畸变时的参考波形对比。后续比较应关注波形畸变如何进入参考信号以及这种变化怎样影响电流控制。图3 瞬时值除以有效值输入畸变进入参考信号课件把这张图标注为“瞬时值除有效值”方案。红框指出了参考波形的局部起伏。阅读时可以对照输入波形与参考波形在同一时间位置的变化理解输入畸变进入参考信号后的表现。3.2 SOGI锁相环观察相位输出与动态过程SOGI指二阶广义积分器。基于SOGI的单相锁相环通过正交信号生成等环节获取输入电压的相位信息并可输出相位对应的正弦、余弦参考。相关实现可参考TI的SPLL_1PH_SOGI官方文档。图4 SOGI锁相环相位输出与动态过程在课件展示的SOGI方案中红框内的参考曲线较平滑。这个例子帮助观察两种方案对输入畸变的不同表现后续还需要结合相位误差、动态响应与执行时间进行比较。课程会结合波形、控制效果和单片机运算情况比较两种方式。建议把比较条件固定下来包括输入电压、负载、采样周期以及参数调整方式再记录相位参考、实际电流和动态变化。计算开销也应定义清楚。若算法执行时间为t a l g t_{\mathrm{alg}}talg中断周期为T I S R T_{\mathrm{ISR}}TISR则可用下式记录该算法对中断周期的时间占比ρ a l g t a l g T I S R × 100 % \rho_{\mathrm{alg}}\frac{t_{\mathrm{alg}}}{T_{\mathrm{ISR}}}\times100\%ρalgTISRtalg×100%这个数值对应被计时的算法。统计CPU总负载时还需要计入其他任务内存占用则应另外记录。测试时应注明计时范围、主频、编译优化设置与执行条件。4. 电感电流与负载电流反馈为什么需要分别看先导课展示了逆变桥、串联电感、并联滤波电容和负载的结构并比较不同电流采样位置的控制效果。在这个结构中若电感电流流向输出节点负载电流与电容电流从该节点流出则有i L i o i C i_Li_oi_CiLioiC对理想电容还可以写成i C C d v o d t i_CC\frac{\mathrm{d}v_o}{\mathrm{d}t}iCCdtdvo这说明两个测量点包含的电流成分不同。更换反馈点时需要同时核对控制目标、控制结构和采样定义并重新观察系统响应。图5 负载电流反馈波形区与测量栏对照上图在课件中对应负载电流反馈。波形区与测量栏共同保留了电压、电流及功率相关信息可用来追踪该采样位置下的实际表现。图6 电感电流反馈波形区与测量栏对照上图在课件中对应电感电流反馈。对照两张图时应一起读取通道量程、波形形状、相位关系及测量栏再结合运行条件分析差异。先导课提出的比较维度包括动态性能、带宽、波形与THD等也展示了示波器上的相关测量结果。整理实验时可以记录以下项目比较项目建议保留的记录稳态表现电压与电流波形、有效值及运行条件动态响应变化前后的工况、响应过程与恢复时间波形质量THD结果、测量对象及测量设置功率因数对应工况下的测量值与测量位置控制实现采样位置、环路参数与调制方式有了这些条件才能判断波形差异来自反馈位置、参数配置还是运行工况的变化。5. 软启动把启动波形与程序过程对应起来先导课展示了PFC软启动相关的仿真与实测波形后续也会讲解代码实现。学习这部分时可以沿着时间轴同时观察母线电压、输入电流和参考值的变化。需要弄清参考值怎样建立、控制输出怎样变化以及启动结束后如何进入正常运行。5.1 仿真观察直流量与交流量的建立图7 软启动仿真绿色曲线(母线电压逐步抬升并进入平台绿色曲线逐步抬升并进入平台体现了先导课中母线电压建立的过程。可围绕启动时刻、上升过程和进入平台后的变化进一步检查控制参考与反馈的对应关系。图8 软启动仿真电流波形的幅值逐渐增加蓝色波形的幅值逐渐增加课程用这一段展示电流建立的过程。对照代码时可以跟踪启动参考、控制计算与实际电流变化之间的关系。图9 启动相关仿真直流量母线电压与交流量三相逆变电压输出的变化这组图中上方直流量维持在工作点附近下方交流量逐步建立。观察多条曲线时要对应各自的物理量、量程与时间范围分别判断它们的变化。5.2 实测观察启动相关波形的变化下面三张图沿用课件的展示顺序分别保留各自的时间轴和测量栏。图10 启动相关实测片段一观察电流尖峰及局部畸变片段一中粉色电流波形存在较明显的尖峰及局部畸变。可以围绕这些时间位置检查启动状态、控制输出与采样信号。图11 启动相关实测片段二观察电流波形的变化过程片段二展示了波形变化的另一段过程粉色电流曲线逐渐呈现更连续的周期形状。阅读时把时间轴上的变化与程序中的启动过程对应起来。图12 启动相关实测片段三观察后段的周期波形片段三保留了后段的周期波形可用来观察电流形状、与电压的相位关系及底部有效值读数。建议在仿真与实测中保留相同类型的记录启动前的状态、启动时刻、参考值变化过程、母线电压上升过程及电流波形。发现差异后再检查模型假设、实际采样与程序时序。先导课中的电压数值对应所展示的示例工况。复现实验时应按照实际模型与硬件配置确认参考值和运行条件。6. 硬件学习要覆盖接口、供电与测量配套课件按模块规划了后续实操内容模块学习与检查重点主功率电路功率路径、开关状态、滤波及波形隔离驱动驱动供电、输入输出对应关系、栅极时序与死区采样电路测量点、参考端、比例、偏置、极性与量程辅助电源各路输出、负载对应关系及空载、带载表现主控与人机交互PWM、ADC、程序运行、显示与按键响应上位机通信配置、数据含义、参数发送与测试记录课件中的隔离驱动方案使用UCC21520。该器件支持可编程死区相关配置应对照实际电路和TI官方数据手册确认。视频特别强调了做线与接线连接器如何制作各路供电如何连接PWM与采样接口如何对应信号线与功率线如何布置。测试工具的连接包括电压探头和下载器也会结合实物演示。图13 实物与仪表联调现场图14 配套实操系统硬件模块介绍先对照模块总览确认板卡分工再检查每块板的供电、控制与采样接口。实操时也可以按这张图建立自己的模块清单。图15 配套实操辅助电源接线与输出电压测试辅助电源部分从线束与输出测量开始逐路确认供电关系及测量结果再接入对应模块。图16 配套实操主控PWM输出与ADC采样接线主控接线需要把PWM输出与ADC采样分别对应到实际接口并在工程中核对通道配置。图17 配套实操示波器、差分探头与下载器接线示波器、差分探头与下载器也是联调链路的一部分。课程会结合实物说明连接方式让仪器读数与程序状态能够相互核对。7. 按模块推进软件调试与整机联调先导课展示了STM32F407相关支持包、代码工程说明以及上位机软件的安装与使用资料。学习时可以按下面的顺序推进。确认开发环境。打开工程核对目标器件、支持包与下载器配置完成编译和下载。检查基础功能。确认程序运行、显示与按键响应并核对PWM和采样相关接口。核对采样数据。将程序中的电压、电流变量与仪表读数对照检查偏置、比例和极性。验证通信。确认上位机显示的数据与发送的参数含义正确记录单位与更新方式。观察控制变化。在明确的测试条件下调整参数保存修改前后的数据和波形。完成整机测试。对照题目要求逐项记录结果再结合硬件测量与程序数据定位差异。每次调试都可以保留一条简短记录测试条件输入、负载、工作模式。程序版本本次使用的工程。修改内容参数或配置。观察结果波形与数据。下一步需要验证的问题。这类记录能把一次调参变成可以回看、可以比较的实验也能帮助区分接线、采样、程序和控制参数方面的问题。8. 系列课程的学习入口先导课已经给出了后续的学习路线先拆解赛题再对照模型理解控制接着完成硬件接线与程序调试最后进入整机联调。可以先画一张自己的系统连接图再对照仿真追踪每个反馈变量逐步建立模型、代码与实物之间的对应关系。后续课程会继续展开各模块的原理与操作过程。本篇作为2026电赛A题复现系列的学习入口后续将围绕仿真搭建、控制代码与硬件调试继续展开。欢迎结合自己的复现过程交流具体问题。仿真资料在w_x_gzh电源宝典给阁回复“仿真”