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摘 要 设计并制作单相交流电子负载，其中负载特性模拟单元可模拟电阻性、电感性、电容性负载，能量回馈单元能将尽可能多的能量以50Hz交流电回馈。
关键词：单相，交流，电容性负载，电感性负载，电阻性负载，能量回馈，PWM整流
一、系统方案
本系统主要由单片机控制模块、功率级模块、本地控制器模块、系统控制器模块、键盘模块、显示模块、电压采样模块、辅助电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1、主控制器件的论证与选择
方案一：采用传统的51系列单片机
传统的51单片机为8位机，价格便宜，控制简单，但是运算速度慢，片内资源少，存储容量小，难以存储大体积的程序和实现快速精准的反应控制。并且受时钟限制，计时精度不高，外围电路也增加了系统的不可靠性。
方案二：采用STM32系列单片机
STM32系列基于专门要求高性能、低成本的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核构架，32位CPU。其外围接口丰富，运算速度快，功能强大。
通过比较，我们选择方案二，采用以ARM Cortex-M3内核的STM系列单片机STM32F103RCT6作为控制器。
综合以上两种方案，选择方案二。
2、负载特性模拟电路的论证与选择
方案1：采用二极管搭桥式整流，可以实现整流，但是缺点明显，效率低下并且无法实现阻抗特性变换，以及功率因素调节。
方案2：采用UCC28019芯片进行升压并调节功率因素，电路相对简单，但依然无法调节PFC进行电流移相操作，仅可以使功率因素尽可能接近1。
方案3：采用半桥驱动芯片搭出全桥整流电路，通过倍频SPWM调制信号控制MOS管驱动电路，进而利用全桥拓扑结构进行整流，实现升压输出，程序复杂度较高，理论可以完成题目所有要求。
综合以上三种方案，为了尽可能实现题目所有要求，选择方案三。
3、能量回馈驱动电路的论证与选择
方案一：不隔离型自举驱动电路，使用ir2184等非隔离型半桥驱动芯片驱动MOS构成全桥逆变电路，该方案数字地有危险，控制器容易被功率低损坏，调试相对来说比较简单，但容易出现意外导致系统故障。
方案二：隔离型自举驱动电路，例如SI8273等隔离驱动器控制两个半桥构成全桥逆变器。因为本方案功率与数字隔离，故数字地没有危险，控制器基本不会损坏，但缺点是上管开通的前提是下管必须开通，调试比较麻烦。
方案三：隔离性非自举驱动电路，例如UCC5310等驱动芯片，原边副边隔离，控制单个MOS管，数字地无危险，调试十分简单，但需要使用多个芯片控制。由于没有多余驱动芯片，故舍弃此方案。
综合考虑最终系统选择采用方案一。