GPT-4o给出的设计方案：

一、硬件设计

1. 直流电源

   • 输入电压：24V直流电压。
   • 额定输出电流：5A。

2. 变流器1（DC-AC）

   • 功能：将直流电转换为交流电，向负载提供所需的50Hz, 25V±0.25V，2A的单相正弦交流电。
   • 调整频率范围：20Hz到100Hz，步进为1Hz。

3. 连接单元

   • 功能：将变流器1输出的交流电信号连接到变流器2，并对信号进行适当的滤波处理，确保信号稳定输入到变流器2。

4. 变流器2（AC-DC整流器）

   • 功能：将输入的交流信号转变为直流信号，再次输入到直流电源，实现能量回馈。
   • 额定输出电流：1A。

二、软件设计

1. 变频控制软件

   • 功能：控制变流器1的输出频率，从20Hz到100Hz可调，步进为1Hz。
   • 实现：
     • 通过PWM控制技术调节输出频率。
     • 编写调频算法，步进为1Hz。

2. 能量回馈控制软件

   • 功能：监控变流器2，将交流信号精确转换为稳定的直流信号。
   • 实现：
     • 实时监控电压和电流，确保电流输入为1A。
     • 提供动态调整机制，保障稳定回馈电流。

三、系统实现

1. 设计步骤

   • 电路设计：

     • 设计直流电源电路，变流器1 DC-AC电路，连接单元电路，变流器2 AC-DC电路。
     • 确保变流器1能够稳定输出50Hz, 25V±0.25V，2A单相正弦交流电。
     • 确保频率可调范围为20Hz~100Hz，步进为1Hz。

   • 软件编写：

     • 开发变频控制算法，步进为1Hz。
     • 开发能量回馈控制算法，确保电流输入为1A，稳定回馈。

2. 系统调试

   • 电子测试仪器：

     • 使用示波器检测变流器1的输出频率和波形。
     • 使用电流电压表检测变流器2的稳定性。

   • 频率调节测试：

     • 调节变流器1输出频率，步进为1Hz，确保频率范围为20Hz至100Hz。

   • 能量回馈测试：

     • 测试连接单元和变流器2的工作状态，确保直流电源的输入与输出稳定。

3. 性能优化

   • 优化控制算法，缩短调频响应时间，提升系统效率。
   • 采用高效散热方案，提升设备的稳定性和可靠性。

这个题目考察的知识点：

1. 变流器技术：了解DC-AC（直流-交流）和AC-DC（交流-直流）转换原理，掌握变流器的设计和控制方法。
2. 能量回馈系统：理解能量回馈的概念和应用场景，设计并实现能量回馈路径，确保系统的节能效果。
3. 信号控制与调节：掌握PWM（脉宽调制）技术，通过调节占空比和频率实现对交流输出的精确控制。
4. 电源管理：设计稳定可靠的直流电源供应电路，并确保在能量回馈过程中维持电源的稳定性和效率。
5. 测量与调试：通过测试与调试手段，测量变流器输出的电压、电流和频率，验证性能指标。
6. 电路系统的集成与优化：综合考虑系统的整体能效，设计优化电路结构，确保在不同工作条件下系统的稳定性和高效性。