2021年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)11月4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)11月7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。 三端口DC-DC变换器(C题) 【本科组】 任务 设计并制作三端口DC-DC变换器，其结构框图如图1所示。变换器有两种工作模式： 模式I,模拟光伏电池向负载供电的同时为电池组充电(>0)；模式Ⅱ，模拟光伏电池和电 池组同时为负载供电(B<0)。根据模拟光照(Us的大小)和负载情况，变换器可以工作 在模式I或模式Ⅱ，并可实现工作模式的自动转换，在各种情况下均应保证输出电压Uo稳定 在30V. D R=102 流 输 输 1入 三端口 压 Us ↓端 U 变换电路 端 电 O 模拟光伏电池 UB IB1储能端口 电池组 图1三端口DC-DC变换器结构框图 二 要求 1.基本要求 (1)U=50V、1Io=1.2A条件下，变换器工作在模式I,Uo=30V±0.1V,I≥0.1A。 (2)1o=1.2A、Us由45V增加至55V,电压调整率Su≤0.5%。 C.113
C - 1 / 3 2021年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）11月 4 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）11 月 7 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。 三端口 DC-DC 变换器（C 题） 【本科组】 一 任务 设计并制作三端口 DC-DC 变换器，其结构框图如图 1 所示。变换器有两种工作模式： 模式 I，模拟光伏电池向负载供电的同时为电池组充电（IB>0）；模式 II，模拟光伏电池和电 池组同时为负载供电（IB<0）。根据模拟光照（US 的 大小）和负载情况，变换器可以工作 在模式 I或模式 II，并可实现工作模式的自动转换，在各种情况下均应保证输出电压 UO稳定 在 30V。 图 1 三端口 DC-DC 变换器结构框图 二 要求 1. 基本要求 （1）US=50V、IO=1.2A 条件下，变换器工作在模式 I，UO=30V±0.1V，IB≥0.1A。 （2）IO=1.2A、US由 45V 增加至 55V ，电压调整率 SU ≤ 0.5%
(3)Us=50V、1o由1.2A减小至0.6A,负载调整率S≤0.5%. (4)Us=50V、1o=1.2A条件下，变换器效率7，≥90%。 2.发挥部分 (1)1o=1.2A、Us由55V减小至25V,要求：变换器能够从模式I自动转换到模式ⅡI; 在5全范围实现最大功率点跟踪，偏差6，-女，-号50V:电压调整率S01%, (2)Us=35V、1o=1.2A条件下，变换器工作在模式Ⅱ，Uo=30V±0.1V,效率7m≥95%。 (3)Us=35V、Io由1.2A减小至0.6A,变换器能够从模式Ⅱ自动转换到模式I,负载调 整率S≤0.1%。 (4)其他。 三 说明 (1)图1中直流稳压电源、二极管D、电阻Rs构成模拟光伏电池。直流稳压电源建议 使用输出电压不小于60V(可两路串联获得)，额定电流不小于3A的成品电源，使用过程 中应注意安全、避免触电伤害，测试时直流稳压电源由赛区提供：二极管D、电阻s的选用 应注意电流、功率等指标，必要时加装散热装置，注意避免烫伤。 (2)图1中电池组由4节容量2000-3000mAh的18650型锂离子电池串联组成，要求采 用自带管理功能（或自带保护板）的电池。电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测 试场地，测试过程中不允许更换电池。 (3)参赛队应认真阅读所用电池的技术资料，能够正确估算或检测电池的荷电状态， 测试前自行合理设定电池的初始状态，保证测试过程中电池能正常充、放电。 (4)基本要求(2)中Su= Uoss-Uo4s ×100%,其中Uo45为Us=45V时的输出电压， Uo55为Us=55V时的输出电压；类似地，发挥部分(1)中Su= Uoss -Uo2s ×100%,基本要 求(3)和发挥部分(3)中的S= Uoos-U012 ×100%。 (5)变换器效率7= P。+Pa×100%、m= ×100%,其中B=U14、B=U。l6 P+PR P=UB·IB。变换器的所有电路（包括测控电路）均由模拟光伏电池供电，即从输入端口 (U处)取电。赛区测试时不再接入其他任何交、直流电源。 (6)制作时应合理设置测试点，具体可参考图2。 C.2/3
C - 2 / 3 （3）US=50V、IO由 1.2A 减小至 0.6A，负载调整率 SI ≤ 0.5%。 （4）US=50V、IO=1.2A 条件下，变换器效率I ≥90%。 2. 发挥部分 （1）IO=1.2A、US 由 55V 减小至 25V，要求：变换器能够从模式 I 自动转换到模式 II； 在 US全范围实现最大功率点跟踪，偏差 0.1V 2 S I I U U U ；电压调整率 SU ≤0.1%。 （2）US=35V、 IO=1.2A 条件下，变换器工作在模式 II，UO=30V±0.1V，效率II ≥95%。 （3）US=35V、 IO由 1.2A 减小至 0.6A，变换器能够从模式 II 自动转换到模式 I，负载调 整率 SI ≤ 0.1%。 （4）其他。 三 说明 （1）图 1 中直流稳压电源、二极管 D、电阻 RS 构成模拟光伏电池。直流稳压电源建议 使用输出电压不小于 60V（可两路串联获得），额定电流不小于 3A 的成品电源，使用过程 中应注意安全、避免触电伤害，测试时直流稳压电源由赛区提供；二极管 D、电阻 RS的选用 应注意电流、功率等指标，必要时加装散热装置，注意避免烫伤。 （2）图 1 中电池组由 4 节容量 2000~3000mAh 的 18650 型锂离子电池串联组成，要求采 用自带管理功能(或自带保护板）的电池。电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测 试场地，测试过程中不允许更换电池。 （3）参赛队应认真阅读所用电池的技术资料，能够正确估算或检测电池的荷电状态， 测试前自行合理设定电池的初始状态，保证测试过程中电池能正常充、放电。 （4）基本要求（2）中 100% O45 O55 O45 U U U U S ，其中 UO45 为 US=45V 时的输出电压， UO55 为 US=55V 时的输出电压；类似地，发挥部分（1）中 100% O25 O55 O25 U U U U S ，基本要 求（3）和发挥部分（3）中的 100% O1.2 O0.6 O1.2 I U U U S 。 （5）变换器效率 O I I B 100% P P P 、 O II I 100% B P P P ，其中 I I I P U I 、 O O O P U I 、 B B B P U I 。变换器的所有电路（包括测控电路）均由模拟光伏电池供电，即从输入端口 （UI处）取电。赛区测试时不再接入其他任何交、直流电源。 （6）制作时应合理设置测试点，具体可参考图 2
R=102 O(A A 直流稳压电 输 输 三端口 Uo 502 端 )U 变换电路 502 储能端口 模拟光伏电池 电池组 图2三端口DC-DC变换器测试参考接线图 四 评分标准 项目 主要内容 满分 方案论证 比较与选择 方案描述 3 电路与程序设计 主回路与器件选择 测量控制电路、控制程序 6 主回路主要器件参数计算 理论分析与计算 控制方法与参数计算 设计 6 提高效率的方法 报告 测试方案及测试条件 测试方案与测试结果 测试结果及其完整性 3 测试结果分析 设计报告结构 摘要 及规范性 设计报告正文的结构 2 图表的规范性 小计 20 完成第(1)项 14 完成第(2)项 10 基本 完成第(3)项 10 要求 完成第(4)项 16 小计 50 完成第(1)项 20 发挥 完成第(2)项 15 完成第(3)项 10 部分 其他 5 小计 50 总分 120 C.3/3
C - 3 / 3 图 2 三端口 DC-DC 变换器测试参考接线图 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 3 电路与程序设计 主回路与器件选择 测量控制电路、控制程序 6 理论分析与计算 主回路主要器件参数计算 控制方法与参数计算 提高效率的方法 6 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果及其完整性 测试结果分析 3 设计报告结构 及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 2 小计 20 基本 要求 完成第（1）项 14 完成第（2）项 10 完成第（3）项 10 完成第（4）项 16 小计 50 发挥 部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 15 完成第（3）项 10 其他 5 小计 50 总分 120