1、双向 DC-DC 变换器(A 题)【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 20003000mAh 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%。双向DC-DC变换电路U1I1+-RL电池组U2+-直流稳压电源I2+-S1S2US=30RS=5测控电路辅助电源S3DAB 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
2、条件下,实现对电池恒流充电。充电电流 I1在 12A 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 2436V 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%。(4)测量并显示充电电流 I1,在 I1=12A 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=240.5V 时,停止充电。A-2/3 2发挥部分(1)断开 S1、接通 S2,将装置设定为放电模式,保持 U2=300.5V,此时
3、变换器效率295%。(2)接通 S1、S2,断开 S3,调整直流稳压电源输出电压,使 Us在 3238V 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 U2=300.5V。(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
4、ic10100%IIeI,其中 I1为实际电流、I10为设定值。3.基本要求(2)电流变化率的计算方法:设 U2=36V 时,充电电流值为 I11;U2=30V 时,充电电流值为 I1;U2=24V 时,充电电流值为 I12,则111211100%IIISI。4.DC-DC 变换器效率112100%PP、221100%PP,其中111PUI,222PUI。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 U1增加。6辅助电源需自制或自备,可由直流稳压电源(Us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
5、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。.A-3/3 四、评分标准 项 目 主要内容 满 分 设计报告 方案论证 比较与选择;方案描述。2 电路与 程序设计 双向 DC-DC 主回路与器件选择;测量控制电路、控制程序。5 理论分析 与计算 主回路主要器件参数选择及计算;控制方法与参数计算;提高效率的方法。5 测试方案 与测试结果 测试
6、方案及测试条件;测试结果及其完整性;测试结果分析。5 结构及 规范性 摘要的规范性;设计报告正文的结构;图表的规范性。3 小 计 20 基本要求 完成第(1)项 16 完成第(2)项 10 完成第(3)项 10 完成第(4)项 8 完成第(5)项 6 小 计 50 发挥部分 完成第(1)项 20 完成第(2)项 20 完成第(3)项 5 其他 5 小计 50 总分 120 B-1/3 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:风力摆控制系统风力摆控制系统(B B 题)题)【本科组】【本科组】一、任务 一长约 60cm70cm 的细管上端用万向节固定在支架上
7、,下方悬挂一组(24 只)直流风机,构成一风力摆,如图 1 所示。风力摆上安装一向下的激光笔,静止时,激光笔的下端距地面不超过 20cm。设计一测控系统,控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动,激光笔在地面画出要求的轨迹。二、要求 1.基本基本要求要求(1)从静止开始,15s 内控制风力摆做类似自由摆运动,使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于 50cm 的直线段,其线性度偏差不大于2.5cm,并且具有较好的重复性;(2)从静止开始,15s 内完成幅度可控的摆动,画出长度在 3060cm 间可设置,长度偏差不大于2.5cm 的直线段,并且具有较好的重复性;(3)可设定摆动方向,风力摆从静止开始
8、,15s 内按照设置的方向(角度)摆动,画出不短于 20cm 的直线段;(4)将风力摆拉起一定角度(3045)放开,5s 内使风力摆制动达到静止状态。图 1 风力摆结构示意 B-2/3 2发挥部分发挥部分(1)以风力摆静止时激光笔的光点为圆心,驱动风力摆用激光笔在地面画圆,30s 内需重复 3 次;圆半径可在 1535cm 范围内设置,激光笔画出的轨迹应落在指定半径2.5cm 的圆环内;(2)在发挥部分(1)后继续作圆周运动,在距离风力摆 12m 距离内用一台 5060W 台扇在水平方向吹向风力摆,台扇吹 5s 后停止,风力摆能够在 5s 内恢复发挥部分(1)规定的圆周运动,激光笔画出符合要求
9、的轨迹;(3)其他。三、说明 1.任务中各项要求,均要考察完成时间及准确性。2.风力摆的制作方法建议:方案 1:如 2 图所示,一组直流风机用细管或棒(如碳素纤维管、PVC 管等)通过万向节固定在一支架上;方案 2:用粗单股导线(减少自旋)将风力摆吊挂在支架上。3.参赛队可以自行选定一方向为 0,以此为起始,顺时针依次为 90、180、270等,详见图 3,测试现场将提供此图。4.直流风机是驱动风力摆的唯一动力,不得以任何其它方式影响风力摆的运动;启动后,不得以任何形式人为影响风力摆运动。5.各项目中,运动到达要求时需有明显声或光提示,以便开始测试及记录。6.发挥部分施加干扰的方式是在12m
10、的距离,用 5060W 台扇在水 平 方 向 吹 风 力 摆,风 速 在1.02.0m/s 范围内。7.风力摆在圆周运动时的旋转方向不限;测试时考察在 6 个均匀分布点上激光轨迹是否落在圆环内,见图 3。2-4只轴流风机万向节硬质管棒图 2 风力摆实现方案示意 9018020021015022023010003060405070801020110120130140160170190250240260270280290300310320330340350图 3 方向角度示意 B-3/3 8.各项要求中,长度均以厘米(cm)为单位,角度以 10为最小单位。9.赛题中要求的各项动作完成时间越短越好,
11、超过规定时间 1 倍时不计成绩。四、评分标准 设计设计 报告报告 项项 目目 分数分数 方案论证 系统结构及风力摆运动控制方案论证 4 测控方法 风力摆状态测量及运动控制 6 系统设计 系统结构,电路设计 4 系统测试 测试方法及测试数据 3 格式规范 摘要 设计报告内容完整性 公式、图表的规范性 3 小计 20 基本基本 要求要求 完成第(1)项 15 完成第(2)项 15 完成第(3)项 10 完成第(4)项 10 小计 50 发挥发挥 部分部分 完成第(1)项 20 完成第(2)项 20 完成第(3)项 10 小计 50 总分 120 C 1/4 2015 年全国大学生电子设计竞赛试题
12、参赛注意事项(1)8 月 12 日 8:多多旋翼旋翼自主自主飞行飞行器器(C C 题)题)【本科【本科组组】一、任务一、任务 设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1 和图 2 所示。图 1 飞行区域俯视图(图中长度单位:cm)500 100 A 区 B 区 75 75 75 75 75 指示线 75 75 5 100 指示线 指示线 20 20 示高线 h1、h2 100 C D E F 100 400 C 2/4 图 2 飞行区域立体示意图(图中长度单位:cm)二、要求二、要求 1.1.基本要求基本要求 (1)多旋翼自主飞行器(下简称飞行器)摆放在图
13、1 所示的 A 区,开启航拍,一键式启动,飞行器起飞;飞向 B 区,在 B 区中心降落并停机;航拍数据记录于飞行器自带的存储卡中,飞行结束后可通过 PC 回放。飞行高度不低于 30cm;飞行时间不大于 30s。(2)飞行器摆放在图 1 所示的 A 区,一键式启动,飞行器起飞;沿矩形 CDEF逆时针飞行一圈,在 A 区中心降落并停机;飞行时间不大于 45s。(3)制作一个简易电子示高装置,产生示高线 h1、h2(如激光等),h1、h2位于同一垂直平面,飞行器触碰 h1、h2线时该装置可产生声光报警。示高线 h1、h2的高度在测试现场可以调整。调整范围为 30cm120cm。2.2.发挥部分发挥部分 (1)飞行器摆放在 A 区,飞行器下面摆放一小铁板 M1,一键式启动,飞行器拾取小铁板 M1并起飞。飞行器携带小铁板 M1从示高线 h1、h2间飞向B 区,并在空中将小铁板