移动床离子交换器是指交换器中的离子交换树脂层在运行中是周期性移动的，即定期排出一部分已失效的树脂和补充等量再生好的树脂，被排出已失效的树脂在另一设备中进行再生。成床后进行离子交换，处理后的水从出水管排出，并自动关闭浮球阀。与此同时，交换塔浮球阀自动打开，上部漏斗中新鲜树脂落入交换塔树脂层上面，同时排水过程中将失效树脂排出塔底部。两次落床之间交换塔运行时间，称为移动床的一个大周期。......
2025-09-29
双向DC-DC变换器的应用及原理解析
【摘要】：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500 g。制作时应合理设置测试点，以方便测试；为方便测重，应能较方便地将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
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A-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2 000～3 000 mAh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A-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=30 V条件下，实现对电池恒流充电。充电电流I1在1～2 A范围内步进可调，步进值不大于0.1 A，电流控制精度不低于5%。
(2)设定I1=2 A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24～36 V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=2 A，在U2=30 V条件下，变换器的效率η1≥90%。
(4)测量并显示充电电流I1，在I1=1～2 A范围内测量精度不低于2%。
(5)具有过充保护功能：设定I1=2 A，当U1超过阈值U1th=(24±0.5)V时，停止充电。
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=(30±0.5)V，此时变换器效率η2≥95%。
(2)接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使US在32～38 V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=(30±0.5)V。
(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500 g。
(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。
图A-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=30 V条件下，实现对电池恒流充电。充电电流I1在1～2 A范围内步进可调，步进值不大于0.1 A，电流控制精度不低于5%。
(2)设定I1=2 A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24～36 V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=2 A，在U2=30 V条件下，变换器的效率η1≥90%。
(4)测量并显示充电电流I1，在I1=1～2 A范围内测量精度不低于2%。
(5)具有过充保护功能：设定I1=2 A，当U1超过阈值U1th=(24±0.5)V时，停止充电。
2.发挥部分(https://www.chuimin.cn)
(1)断开S1、接通S2，将装置设定为放电模式，保持U2=(30±0.5)V，此时变换器效率η2≥95%。
(2)接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使US在32～38 V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=(30±0.5)V。
(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500 g。
(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。(3)基本要求(1)中的电流控制精度定义为
，其中I1为实际电流、I10为设定值。
(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。(3)基本要求(1)中的电流控制精度定义为
，其中I1为实际电流、I10为设定值。
(4)基本要求(2)电流变化率的计算方法：设U2=36 V时，充电电流值为I11；U2=30 V时，充电电流值为I1；U2=24 V时，充电电流值为I12，则
。
(4)基本要求(2)电流变化率的计算方法：设U2=36 V时，充电电流值为I11；U2=30 V时，充电电流值为I1；U2=24 V时，充电电流值为I12，则
。
(5)DC-DC变换器效率
，其中P1=U1·I1，P2=U2·I2。
(6)基本要求(5)的测试方法：在图A-1的A、B点之间串入滑线变阻器，使U1增加。
(7)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(220 V)为其供电。
(8)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。
(9)制作时应合理设置测试点(参考图A-1)，以方便测试；为方便测重，应能较方便地将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
(10)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。
四、评分标准
(5)DC-DC变换器效率
，其中P1=U1·I1，P2=U2·I2。
(6)基本要求(5)的测试方法：在图A-1的A、B点之间串入滑线变阻器，使U1增加。
(7)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(220 V)为其供电。
(8)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。
(9)制作时应合理设置测试点(参考图A-1)，以方便测试；为方便测重，应能较方便地将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
(10)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。
四、评分标准
续表
续表
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