双向DC-DC变换器(A题)2015电子设计大赛

2015年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
(1)8月12日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。
(2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
(3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。
(4)每队严格限制3人,开赛后不得中途更换队员。
(5)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违纪参赛队
取消评审资格。
(6)8月15日20:00竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。
【本科组】
一、任务
设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器,实现电池的充放电功能,功能可由按键设定,亦可自动转换。系统结构如图1所示,图中除直流稳压电源外,其他器件均需自备。电池组由5节18650型、容量2000~3000mAh的锂离子电池串联组成。所用电阻阻值误差的绝对值不大于5%。
图1 电池储能装置结构框图
二、要求
1.基本要求
接通S1、S3,断开S2,将装置设定为充电模式。
(1)U2=30V条件下,实现对电池恒流充电。充电电流I1在1~2A范围内步进可调,步进值不大于0.1A,电流控制精度不低于5%。
(2)设定I1=2A,调整直流稳压电源输出电压,使U2在24~36V范围内变化时,要求充电电流I1的变化率不大于1%。
(3)设定I1=2A,在U2=30V条件下,变换器的效率
190%
η≥。
(4)测量并显示充电电流I1,在I1=1~2A范围内测量精度不低于2%。
(5)具有过充保护功能:设定I1=2A,当U1超过阈值U1th=24±0.5V时,停止充电。
2.发挥部分
(1)断开S 1、接通S 2,将装置设定为放电模式,保持U 2=30±0.5V ,此时变换器效率
295%η≥。
(2)接通S 1、S 2,断开S 3,调整直流稳压电源输出电压,使U s 在32~38V 范围内变化
时,双向DC-DC 电路能够自动转换工作模式并保持U 2=30±0.5V 。
(3)在满足要求的前提下简化结构、减轻重量,使双向DC-DC 变换器、测控电路与辅
助电源三部分的总重量不大于500g 。  (4)其他。
三、说明
1.要求采用带保护板的电池,使用前认真阅读所用电池的技术资料,学会估算电池的荷
电状态,保证电池全过程的使用安全。
2.电池组不需封装在作品内,测试时自行携带至测试场地;测试前电池初始状态由参赛
队员自定,测试过程中不允许更换电池。 2.基本要求(1)中的电流控制精度定义为110
ic 10
100%I I e I -=
⨯,其中I 1为实际电流、I 10
为设定值。
3. 基本要求(2)电流变化率的计算方法:设U 2=36V 时,充电电流值为I 11;U 2=30V 时,
充电电流值为I 1;U 2=24V 时,充电电流值为I 12,则1112
11
100%I I I S I -=
⨯。 4. DC-DC 变换器效率1
12100%P P η=
⨯、221
100%P P η=⨯,其中111P U I =⋅,222P U I =⋅。 5. 基本要求(5)的测试方法:在图1的A 、B 点之间串入滑线变阻器,使U 1增加。 6.辅助电源需自制或自备,可由直流稳压电源(U s 处)或工频电源(220V )为其供电。 7.作品应能连续安全工作足够长时间,测试期间不能出现过热等故障。
8.制作时应合理设置测试点(参考图1),以方便测试;为方便测重,应能较方便的将
双向DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
9.设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结
果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出,在附件中提供作品较清晰的照片。.
2015电子设计大赛

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