一、2025年赛题清单分析与精准押题 

电源题相关的关键仪器/元件	潜在信息
直流稳压电源	\
功率分析仪	测试效率
单片机、FPGA、DSP、嵌入式开发系统	\
三相可变电阻器（50Ω/3A）	三相逆变（离网模式）、测试负载调整率
滑线变阻器（20Ω/5A）	测试负载调整率、直流或单相
单相变压器（100VA，220V/24V）	单相并网/单相整流

图1 推测2025年多端口能量管理系统的结构拓扑

根据以上清单分析，极有可能出现题型为：多端口能量管理系统（包含单相PWM整流、DC/DC变换器、三相逆变器）。

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二、系统深度分析与控制框架

图2 推测2025年多端口能量管理系统的结构拓扑

1、关键挑战

维持直流母线电压 Udc 的稳定是整个多端口能量管理系统控制的关键。其本质在于实现系统内部的有功功率平衡：

P1=P2+P3

• P1：单相PWM整流器的输入有功功率（电网侧）

• P2：DC/DC变换器的传输功率

• P3：三相逆变器的输出有功功率（负载侧）

2、单相PWM整流器关键参数

为保证连续导通模式（CCM）和能量传输稳定，其输出电压 Udc 通常设置为输入电压峰值的 1.2~1.5倍：

3、核心控制模式详解（题目可能存在以下两种工作模式）

模式1：电网供电模式 （P1>0，P2>0，P3>0）

能量流向：电网 → 单相PWM整流 → DC/DC变换器 (接负载) 与 三相逆变器 (接负载)。

关键调节：调节滑线变阻器 (影响P2) 或三相可变电阻器 (影响P3) 会改变负载需求。需闭环调节单相PWM整流器的输入电流 (即调节P1)，以维持 Udc 稳定。

电网供电模式的控制框架图见图2，详细如下：

• 单相PWM整流器：

a)电压外环：控制直流母线电压 Udc。

b)电流内环：控制网侧电流有效值。

c)结合锁相环(PLL)相位信息生成SPWM波。

• 三相逆变器：

a)电压闭环：控制输出线电压有效值。

b)调制方式：SPWM 或 SVPWM。

• DC/DC变换器：

  电压闭环：控制输出侧电压 (此模式输出接可调电阻负载)。

图3 电网供电模式的控制框架

模式2：光伏并网模式 (P1 < 0, P2 < 0, P3 > 0)

能量流向： 模拟光伏的直流源 → DC/DC变换器 (MPPT) → 三相逆变器 (供电) 与 单相PWM整流器 (并网馈电)。

关键调节： DC/DC变换器需实现最大功率点跟踪(MPPT)，使模拟光伏源工作在最佳状态。P1 为负值表示向电网馈送能量。

光伏并网模式的控制框架图见图3，详细如下：

A）单相PWM整流器： (同模式1) 控制 Udc 及并网电流。

B）三相逆变器： (同模式1) 控制输出电压。

C）DC/DC变换器：采用 MPPT控制算法 (参考2021年C题)。

图3 光伏并网模式的控制框架

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 三、仿真效果展示

1、电网供电模式仿真结果

图4 模式1仿真截图（电网供电）

图5 单相PWM整流仿真波形（电压电流相位相同，整流模式，pf=1.0）

图6 三相逆变器仿真波形（闭环控线电压的有效值，控制至24V）

图7 DCDC变换器仿真波形（闭环控输出电压，控制至20V） 

2、光伏并网模式仿真结果

图8 模式2仿真截图（光伏并网）

图9 单相PWM整流仿真波形 （电压电流相位相反，并网模式）

图10 三相逆变器仿真波形（闭环控线电压的有效值，控制至24V）

图11 DCDC变换器仿真波形

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四、部分实物展示 

图12 三相逆变器闭环控制系统的整体实物图

图13 三相逆变器的实物图

图14 三相逆变器输出线电压波形（交流采样板输出，有直流偏置）

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本次押题仅供参考，建议各位参赛同学重点准备以上相关知识点与技术方案，以争取取得优异成绩。

祝愿各参赛队伍顺利备赛，勇夺佳绩！