朱孝祥《北京工业大学研究生科技基金申请书》.doc

基金编号： ykj-2014-11409 北京工业大学第13届研究生科技基金项 目 申 请 书项目名称： 对大电容充电初期电感电流冲击过大的解决方法 负责人姓名： 朱孝祥 项目指导教师： 刘嘉 申请日期： 2014-10-15 申报类别： 申报层级：哲学社会科学类 R一般项目自然科学类 重点项目 R科技发明制作类项目是否依托平台实训室 是 R否（实训室名称 ）填 写 说 明一、 填写申请书前请认真阅读北京工业大学研究生科技基金章程二、本申请书所列内容必须实事求是，逐项认真填写，表达明确严谨。对于填写内容含糊不清的申请书，不予受理。三、表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。四、上报的申请书应用 A4纸正反面打印，交学院研究生工作组。五、研究年限原则上不超过一年。一般项目每项研究经费一般不超过二千元，重点项目每项研究经费一般不超过六千元。六、指导教师为本项目的指导教师，需填写对本课题的研究意义、特色、创新性及课题成员完成课题的能力等进行评价；七、申请书中的导师推荐意见请项目负责人的导师填写，内容包括本课题与导师在研课题是否重复，申请人能否有时间和精力完成本课题。八、如有疑问，请向研究生工作部咨询（67392531）。一、 申报者情况项 目名 称电感电流峰值断续控制模式（变频与定频）的PSIM电路仿真起止时间自2014年10月 到2015年10月项目负责人姓 名朱孝祥学 院机电学院 出生年月1989年1月移动电话本人签 号S201401074E专业、年级机械工程 研一导师刘嘉研究生类别R学术学位研究生 专业学位研究生 博士生项目组其他主要成员姓 名学院学 号年 级导 师移动电话本人签字李小祥机电S201301183研二刘云峄机电S201301088研二刘明宇机电S201301083研二刘珍珍机电S201301080研二刘导教师姓 名学院职 称研究方向Email刘嘉机电副教授数字控制弧焊逆变电源的研究二、立论依据关键词冲击电流；断续控制；变频；定频；PSIM 项目摘要对大电容充电初期电感电流冲击过大的问题，本文采用基于PSIM 的电路仿真，搭建单管反激电路及数字逻辑控制电路的仿真模型。在电流断续控制模式中进行了变频峰值电流断续和定频峰值电流断续的电路仿真对比有效的避免了充电初期冲击电流过大的问题；进行了不同充电频率下的电感电流波形仿真对比，采用定频峰值电流断续的控制策略，电容充电过程的电流得到有效控制，仿真结果取得了良好的功率因数，并通过改变成定频控制方式有效避免了大电容充电初期电感电流冲击过大的问题。最后购买元器件，完成定频模式下的电感电流断续模式的制板。硬件部分：主电路与逻辑电路的设计与制板，并完成相关实验。立项背景及研究意义电容充电在很多领域都有需求。如在变频空调等家电中，往往用几百甚至几千微法的大容量电解电容，作为储能器件。超级电容器在电动汽车中替代蓄电池作为储能元件,在光伏发电领域作为光伏发电的储能装置。储能螺柱焊机上用到的电容容量一般在20mF以上，焊机通过控制电容充电获得电压完成后续的焊接过程。在这些领域中电容的应用都面临一个共同的问题：充电过程功率因数低下。本文基于反激变换器的电容充电拓扑结构进行了PSIM仿真研究，研究大容量电容充电过程功率因数校正的控制策略，提出了采用峰值电感电流断续控制模式来解决充电初期冲击电流大的问题，迫使电感电流在每个开关周期内自动跟随输入正弦电压基准，达到功率因数校正的目的。 依托工程实训平台研究情况依托基于储能螺柱焊的电容充电过程的PFC研究的平台，依据其中的电感电流峰值连续和断续模式进行研究设计。最后购买元器件完成主电路与逻辑电路的设计与制板。国内外同类课题现状分析功率因数定义为有功功率和视在功率之比值。其作用是使输入电流与输入电压趋于同相位并且对输入电流进行整形，使其成正弦化。人们最早是采用电感和电容构成的无源网络来进行功率因数校正，但是采用这种技术的电路体积庞大，对输入电流的谐波抑制效果也并不理想。到20世纪80年代，有源功率因数校正技术应运而生。20世纪90年代，美国Colorado大学的Erickson教授等人将升压电路和后记DCDC变换器的MOEFET共用，提出了单级APFEC变换器。有源功率因数校正，从控制模式来分，可分为电流连续模式和电流断续模式；电感电流连续模式可分为：峰值电流，平均电流，滞环电流控制法等。但是电流连续模式只能传输一部分能量，传输效率低。DCM控制方法是一种简单而又使用的方法。其分为恒频恒占空比和恒频变占空比控制。但是变频变占空比的控制模式，该模式始终工作在电感电流临界模式，变频的方式依旧存在冲击电流过大的问题，于是，我们侧重于对电感电流峰值断续模式控制定频的研究。三、研究方案研究内容、方法、技术路线为了解决大电容充电初期电感电流冲击过大的问题，提高电源的功率因数，我们基于反激变换器的拓扑结构，采用电感电流断续模式控制下定频模式控制，参考国内外相关文献，针对功率因数校正技术的模拟控制，我们提出运用数字逻辑控制来进行功率因数的校正，使输入电流和输入电压成正弦化，使得其一直能够跟踪输入正弦电压基准，从而实现功率因数校正。最后，运用Psim仿真软件对变频峰值断续控制模式和定频峰值断续控制模式进行仿真，对控制过程进行了详细介绍，对仿真结果进行了分析说明，并购买元器件完成主电路与逻辑电路的设计与制板。拟解决的关键问题1、解决变频峰值断续电流控制模式初期充电电流 冲击过大。2、使电源的功率因数接近于1，迫使电感电流在每个开关周期内自动跟随输入正弦电压基准，达到功率因数校正的目的。项目特色与创新点通过对变频峰值断续电流控制模式的仿真，观察期波形在初期电流输入时电流冲击过大，于是提出用数字逻辑控制的定频峰值断续控制模式来提高电源的功率因数，且通过Psim软件对两种模式进行仿真，观察其波形，进行对比、分析，从而 提高电源的功率因数，进而提高其效率。预期成果形式、内容及简介中期考核成果预期完成时间预期成果名称预期成果表现形式（论文、实物、其它）2015.1变频峰值电流断续控制模式电路的仿真Psim主电路与逻辑电路的搭建2015.7定频峰值电流断续控制模式电路的设计和仿真Psim主电路与逻辑电路的搭建简介：参考国内外相关文献，设计基于反激变换器拓扑结构的变频峰值断续控制模式电路图。根据设计的变频峰值断续控制模式，运用Psim仿真软件进行仿真，观察、分析仿真结果。结题考核成果预期完成时间预期成果名称预期成果表现形式（论文、实物、其它）2015.10运用Psim软件对两种控制模式进行仿真，对比，分析Psim主电路与逻辑电路的搭建简介：根据仿真波形的结果，提出运用数字逻辑控制的定频峰值电流短租模式控制，运用Psim仿真软件对定频峰值电流短租模式控制进行仿真，观察其仿真波形，与变频电流峰值断续控制模式进行比较，分析。本人承诺：本表所填内容真实可靠，本人愿意承担法律责任。项目负责人签字： 年 月 日四、项目进度安排项目进度安排及小组分工2014.102015.1 参考国内外相关文献，设计基于反激变换器拓扑结构的变频峰值断续控制模式电路图；2015.32015.6 根据设计的变频峰值断续控制模式，运用Psim仿真软件进行仿真，观察、分析仿真结果；2015.72015.8 根据仿真波形的结果，提出运用数字逻辑控制的定频峰值电流短租模式控制；2015.82015.10 运用Psim仿真软件对定频峰值电流短租模式控制进行仿真，观察其仿真波形，与变频电流峰值断续控制模式进行比较，分析。五、经费预算申请金额2000资金预算清单支出款项金额（元）材料费400元器件600制板费200差旅费300图书资料费200出版/文献/信息传播/知识产权事务费200其它100总计2000六、研究生科技基金立项承诺书本人保证以上所有填写项目内容属实，并郑重承诺如下：一、严格遵守有关自然科学、哲学社会科学（含调查报告）、科技发明与制作的行为准则和科研道德行为规范；二、恪守诚信原则，保证所有实验数据真实可靠，准确严谨，决不伪造数据，决不抄袭剽窃他人的论文、专利或科研成果；三、自觉遵守科技学术活动自身规律和科技学术界公认的行为准则，遵守正式承诺，履行约定义务。坚决杜绝一切违背科研道德的不良行为、不当行为、失信行为和不良学术风气；四、遵守北京工业大学研究生科技基金章程，按照项目计划进行研究工作，按期实现预期目标；五、严格按照北京工业大学研究生科技基金经费管理办法的规定和要求使用经费，不挪做他用；六、由于本人原因所发生违反学术纪律、科研道德方面的问题，本人愿意承担一切相应后果及法律责任。 项目申请人签字： 年 月 日七、审批意见项目指导教师意见指导教师签字： 年 月 日项目负责人导师推荐意见导师签字： 年 月 日平