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1、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 负责人姓名负责人姓名： 朱孝祥 项目指导教师项目指导教师： 刘嘉 申请日期申请日期： 2014-10-15 申报类别：申报类别： 申报层级：申报层级：哲学社会科学类 一般项目自然科学类 重点项目 科技发明制作类项目是否依托平台实训室项目是否依托平台实训室 是 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
2、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、一、 申报者情况申报者情况名 称电感电流峰值断续控制模式
3、（变频与定频）的 PSIM 电路仿真项 目起止时间自 2014 年 10 月 到 2015 年 10 月移动电话本人签字 姓 名朱孝祥学 院机电学院 出生年月1989年 1 月15650751393学 号S201401074E专业、年级机械工程 研一导师刘嘉项目负责人研究生类别学术学位研究生 专业学位研究生 博士生姓 名学院学 号年 级导 师移动电话本人签字李小祥机电S201301183研二刘嘉18813085030李云峄机电S201301088研二刘嘉13126719715史明宇机电S201301083研二刘嘉13126712815郭珍珍机电S201301080研二刘嘉13126769078
4、项目组其他主要成员姓 名学院职 称研究方向Email指导教师刘嘉机电副教授数字控制弧焊逆变电源的研究二二、立论依据立论依据关键词关键词冲击电流；断续控制；变频；定频；PSIM 项目摘要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
5、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。立项背景立项背景及及研究意义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
6、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。依托工程依托工程实训平台实训平台研究情况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。国内外国内外同类课题同类课题现状分析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
7、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
8、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、研究方案三、研究方案研究内容、研究内容、方法、技方法、技术路线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
9、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。拟解决的拟解决的关键问题关键问题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。项目特色项目特色与与创新点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
10、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。中期考核成果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
11、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 电路的搭建预期成果预期成果形式、内形式、内容容及简介及简介简介： 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、项目进度安排四、项目进度安排项目进度项目进度安排及安排及小组分工小组分工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；
12、 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、经费预算五、经费预算申请金额申请金额2000支出款项支出款项金额（元）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资金预算清资金预算清单单总计总计20
13、00六、研究生科技基金立项承诺书六、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
14、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：项目申请人签字：年年 月月 日日七、审批意见七、审批意见项目指导教师项目指导教师意见意见指导教师签字： 年 月 日项目负责人项目负责人导师推荐意见导师推荐意见导师签字： 年 月 日平台实训室平台实训室负责人意见负责人意见（依托平台实训室项目课题，需填写此项，否则可略过）实训室负责人签字： 年 月 日院级研究生院级研究生科技基金评审科技基金评审小组意见小组意见结论：准予立项 不准予立项评审组组长签字： 学院盖章：年 月 日 一般项目一般项目准予立项不准予立项重点项目重点项目准予按重点项目立项准予按一般项目立项不准予立项学院意见学院意见（盖章）（盖章）学院副书记签字： 学院盖章：年 月 日学校意见学校意见（盖章）（盖章）准予立项 不准予立项一般项目 重点项目年 月 日
