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1、北京工业大学全日制专业学位研究生开题报告学位级别： 博士 研究生 学 号： S083 研究生姓名: 李小祥 指引教师姓名： 刘嘉 专业类别： 机械工程 工程领域: 所在学院: 机电学院 开题报告时间： 1221 北京工业大学研究生院制表注意：本表基本状况及报告正文由研究生本人填写,研究生不少于300字,博士不少于000字。格式规定:正文文字部分为号宋体、单倍行间距排版，4纸双面打印装订。开题报告评价部分分别由指引教师及专家组书写。开题报告会结束后一周之内将报告原件交院（所)研究生教学秘书处。一、基本状况研究生姓名李小祥学 号S学 院机电学院校内指引教师姓名及职称刘嘉 副专家类别、领域校外指引教
2、师姓名及职称入年月.0填表日期.2.11、 研究方向、论文选题范畴:对大容量电容充电过程PFC控制2、 拟定论文题目：基于大容量电容储能螺柱焊充电过程PC算法优化与DSP实现3、 论文科研课题属于哪一级科研或工程项目,经费来源及金额（课题来源选项分为国家计委、科委项目、国家经贸委项目、国家自然科学基金项目、国务院其她部门项目、主管部门(部委级)项目、省、市、自治区项目、国际合伙项目、学校级项目、自选项目、其他):4、 论文类型（基本研究、应用研究、产品研发、工程设计、工程或项目管理、调研报告、其他)摘要选题研究内容和意义简介（限40字）：研究内容:本课题是基于对大容量储能螺柱焊机充电过程F控制
3、与DSP实现。一方面，通过PSIM搭建主电路与逻辑电路仿真出初级电感电流波形;另一方面,分析产生缺陷的因素并采用合理的措施改善逻辑电路或主电路以得到近似正弦的电感电流;最后，用SP实现数字化的控制。研究意义: 通过优化FC算法，得到较好的电感电流波形,实现较高的功率因数减少谐波分量减少对电网的污染。核心词(用分号隔开 最多5个)大电容;PC;DSP报 告 正文(一)选题根据与研究内容1、选题根据(专业类别或领域的研究意义、国内外研究现状等)1.课题背景老式对电容充电的措施是先通过整流桥整流，然后通过反激变换器并变压整流后给电容充电。由于整个过程没有功率因数校正环节，导致电网侧输入电流导通角很小
4、电流波形畸变严重，产生大量谐波分量,导致功率因数很低并对电网侧导致很大污染。本课题研究对电容充电电源不同于一般电源。一般电源的目的电容容值很小,对电容充电时电压上升不久。当用反激变换器作为主拓扑构造并采用固定的开关周期给电容充电时,次级电感电压(电容端电压和二极管电压之和)能不久等于初级电感电压。这时就满足了伏秒平衡的条件,使变压器工作在稳定的状态。本课题研究对电容充电过程PFC的目的电容容值很大,使变压器稳定状态建立过程很长。当次级电感电流还没有把能量完全传递给电容,就会在开关管打开的时候将这一部分能量传递给初级，初级的能量就会在此基本上上升。如此循环,初级的能量会越积累越多。达到一定限度就
5、会使变压器或开关器件损坏。能量以电流的形式表达出来就是在次级把能量传给初级时电感时，初级电感的电流就会有一种突变并在此突变上继续线性上升。从宏观上看就会形成电流的突尖。为了不使电流突尖损坏开关器件,必须要压低电感电流，并保证电流在突尖顶峰时还不会损坏变压器或开关管。这样又会导致充电功率的局限性,不能保证在很短的时间内将电容布满。较长的充电周期使这种措施不能应用到实际的焊接作业中。鉴于模拟控制的缺陷:进行复杂解决的能力有限,元器件数量多，控制器的参数由电阻电容等分离元器件参数决定,控制器调试复杂,灵活性差,电阻电容的参数分布影响控制器的一致性,参数不稳定并存在温漂等缺陷。本课题决定采用SPPLD
6、数字方式实现P控制。本课题研究的储能螺柱焊机负载容量大,进行一次焊接过程，电容储能就会完全释放,新一次的焊接过程会再次对电容充电且充电初始电压为零，这种工艺特点对电容充电过程的功率因数校正需求更为迫切。 1.2 研究意义本课题的研究意义是通过优化C控制算法使变压器初级电感电流波形近似正弦以得到较好的功率因数,减少谐波对电网的污染。用DSP实现数字化控制，使稳定性提高、调试简朴富有灵活性等长处。.3 国内外研究现状通过调研发现，对电容充电过程功率因数校正的研究中奥本大学获得了较好的控制效果。奥本大学刊登的一篇文章讲述了在反激变换器作为拓扑电路的基本上搭建逻辑电路,通过3个信号:定期器,电感电流与
7、正弦基准比较后信号，电容电压与目的电压比较后信号等来控制开关管。实现了电感电流近似正弦,获得了较好的功率因数。 、选题的研究内容、研究目的以及拟解决的核心问题等.1课题的研究内容本课题的研究内容重要如下几种方面：一方面通过SIM软件仿真出电感电流波形；另一方面具体分析波形缺陷因素,重要是电感电流突尖问题和正弦缺陷问题；然后改善逻辑控制电路,重要是采用措施使次级电感电流降为零时再打开开关管;最后在S上实现控制算法。2.2 研究目的本课题的研究目的重要涉及：在PSIM中搭建逻辑电路与主电路并对波形图缺陷进行分析;提出改善措施。优化逻辑电路或主电路使电感电流波形没有突尖或缺陷 ； 在D平台上实现优化
8、后的算法。23 拟解决的核心问题 本课题拟解决的核心问题涉及如下的方面：精确仿真出电感电流波形并分析因素;优化控制算法使电感电流波形良好并在D上实现。3、拟采用的研究方案(研究思路、技术路线或研究措施)及可行性分析3 研究平台的选择本课题是针对大容量储能螺柱焊充电过程PF算法的优化，因此焊机平台选的是储能螺柱焊机。又由于要实现数字化控制,因此要选择一款合理的芯片。I公司的C系列专门应用于工业控制,结合本课题需要的PM控制精度、计算速度、外设接口丰富度等,本课题最后选用了T公司的主控芯片M320F253.2 技术路线本课题的技术路线大体分为如下几种部分: 通过PM精确仿真出初级电感电流波形。重要
9、是主电路与逻辑电路的搭建 通过对波形图的观测分析出产生突尖与正弦缺陷的因素。通过度析因素优化逻辑电路与主电路，目的都是为了保证次级电感电流可以完全释放。并在SP中实现算法。3.3 可行性分析 本课题重要解决的问题是通过SM仿真出电感电流初级波形并分析产生突尖与缺陷的因素,突尖产生的因素是由于次级电感电流没有将能量完全释放又返还给初级成果就导致初级电感电流有一种突变产生突尖。TMS32023主频150MZ,完全满足本课题对WM精度与速度的规定。、本课题的特色及创新之处（限博士论文开题,研究生可根据课题取舍)、论文研究进度筹划(含研究进度筹划安排、研究经费预算及解决措施)、预期研究成果研究成果5.
10、论文研究进度筹划第一阶段:9.1 查阅资料，初步拟定课题设计方案,对D控制原理与编程有了一定的理解。第二阶段:.1.0 进一步优化逻辑电路或主电路，使电感电流波形良好。 第三阶段:03.10 拟定优化方案并初步编程。第四阶段：.10.01 根据优化后的需要改原理图并画CB,焊板子,测试成果。第五阶段：.05 研究总结，撰写论文 5.2 预期研究成果 1.优化逻辑电路或主电路实现电感电流无突变无缺陷波形良好;2通过编程在SP和CPL的平台上实现优化后的算法。5.3 目前已完毕工作1.查看资料,理解DP构架与原理,初步编程。 通过SM仿真,初步分析突尖因素是次级电感电流没下降为零又将这部分能量传递
11、给初级。 (二）论文研究工作基本及条件保障1、工作基本(含入学以来获得研究成果、参与或承当的科研项目状况等） 学习DSP，能在DS平台上初步实现一定的功能。 学习了PSM仿真软件，能初步仿真出电路波形。、工作条件(设备条件、实验场地条件、也许遇到的困难及应对措施） 储能螺柱焊焊机、DS开发平台、PC机（三)参照文献（参照文献目录取原则规范格式,在正文引用处须标注)1 顾卫钢.手把手教你学DSP,北京航空航天大学出版社。,42 符晓,朱洪顺.TMS2023XDSP应用开发与实践,北京航空航天大学出版社。，73 Abrah IPressmn.开关电源优化设计,电子工业出版社。,64 郎芸萍. Bo
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13、 整流器的弧焊逆变电源的 PF技术J. 电力电子技术, ， (2):8013 谢小珊 基于os型数字PFC控制器的研究与设计D 复旦大学, . 14 张国伟 基于 DSP 的单相半桥 PC电路的研究D 燕山大学， .15 刘淼.基于 SP 的单相功率因数校正控制器研究.长安大学, .16 王喆,宋斌,陈宗祥. 无大容量电解电容式单相光伏并网系统J. 安徽工业大学学报:自然科学版, , 2(3）: 233236.17 吴钟华. 基于 L3751的高压电容充电系统设计J 机电技术, ,5(5): 99-11.18 袁建国，蒋华山. 电容螺柱焊放电过程对焊接质量的影响J 电焊机, ,36(1): 3
14、1-32.19 邓超平, 凌志斌，杨喜军, 等. 新型的单相Buck 电路实现功率因数校正J. 上海交通大学学报,，3(）：196-129.20 刘孙东, 韩玉琦，陈志伟 国产高频逆变螺柱焊机及其技术性能.电焊机， ,39(1)： 9496.21 熊杰. 通信电源功率因数校正技术的研究D. 武汉： 武汉理工大学, .22 韦福永， 张淑英. 电容储能螺柱焊焊接工艺因素与焊接接头强度J. 焊接技术,95 (6）: 6-23 柳咏枝.螺柱焊焊接工艺J. 焊接技术， , 31(): 2-2.24 孙松岭, 黄贤聪.单片机控制的电弧螺柱焊机J. 电焊机，, 3(1）: 33-25 王晓东, 撒昱, 张贵忠， 等. 基于 GB 斩波电路的 “母子” 式电容充电电源的研
