2021电赛C题解析 | 大连理工的小哥哥们教你拿国一

“养兵千日，用兵一时”

辛苦备战几百个日夜

只为这“四天三夜”的全力以赴

拿到赛题后该如何分析？

硬件部分如何设计？

软件编写思路是？

如何搭建电路？

单片机该怎么选？

怎样分工效率最高？

每一个问题

都需要最佳解决方案

才能获得好成绩

✦ 特别感谢：

大连理工大学机电创新学院： 曲德健、陈震霆、郝智贤

指导老师：李胜铭

解题思路

硬件设计思路

通过题目可知，C题是一个典型的DC-DC变换系统，其主要实现功能为：输出电压稳定，能够自动切换模式，最大功率点追踪，在这些功能基础上，题目还要求了一个较高的效率指标。

首先看功能实现。在基本要求部分要求电路能够实现稳定输出30V电压，并且能在输入电压，负载变化的情况下保持稳定。从题目的要求中可知，储能元件是4节18650锂电池串联组成的，按照额定电压计算为14.8V，因此，想要输出30V必须要有一个升压电路，所以最后一级可以定下是一个电压稳定精度高的boost。

再看模式自动切换。题目要求的模式I和模式II，是在不同的负载以及输入条件下自动调整时给电池充电还是从电池放电。所以，模式自动切换的实现只取决于三端口的功率分配情况，如果输入端口输入功率大于输出功率则工作在模式I，反之输入端口输入功率小于输出功率工作在模式II。所以现在最重要的就是输入端口额电压变换。

从要求可以看到Us变化范围是25V-55V，如果能实现最大功率点追踪，则输入电压UI变化范围为12.5V-27.5V，输入端口电压变换后与电池连接，那么变换输出电压范围就被限制在了14.8V-17V左右，这就决定了输入端口的电压变换时一个升降压电路，那么此部分电路使用buck-boost全桥进行电压变换。最大功率点追踪就是检测输入功率并进行调整，是软件部分的任务。

软件编写思路

▲程序流程图

首先使用mppt扰动观察算法，通过ADC进行采集输入电压和电流， 然后对采下的数据进行FFT计算，滤去采集到的高频信号，从而根据采集得到电压及电流计算出功率。依据功率计算得到功率对电压的导数，然后依据mppt算法，改变互补PWM的占空比，从而实现最大功率点的追踪。

备战电赛

备战电赛的关键在于准备。

在赛前，我们要做好充分的准备，有足够多的模块，学习相关的理论知识、电路基础、模电、数电，还要熟悉单片机、程序设计、各种仪器的使用方法，以及如何去调试电路。

一定要做往期真题，而且要实地去把各种系统都搭建出来，尽可能地实现题目要求的各项指标，得到更多的分数。注意，一定要每个都做。

撰写报告时要介绍软件、硬件这几个部分，最后要强调数据是电路跑完之后的结果，并分享电路实际电路图以及PCB的画法。

三人要分工明确，每个人有各自的事情。在开始比赛时，进行好方案设计之后就要分好各自的任务，多路同时开工，防止最后拖垮了进度。当初期准备充足时，遇到突发情况就不会慌，前期要准备好充足的替换器件和替代方案。