高频数字化APFC变换器研究与设计的开题报告.docx

高频数字化APFC变换器研究与设计的开题报告
一、选题背景和意义
随着现代电子技术的不断发展，电能质量问题越来越突出。在电力系统中，由于电压波动、电流谐波、电能损耗等原因导致的不稳定电能输入，会给电气设备的稳定性和寿命造成严重影响。因此需要一种高效、可靠、节能的电力因数校正技术，即APFC（ActivePowerFactorCorrection，有源功率因数校正）技术。
目前，市面上大部分APFC变换器的工作频率在几十kHz左右，这种频率的变换器具有结构简单、控制方便等优点，但是会存在开关损耗大、磁性元件损耗大的问题。而高频数字化APFC变换器则能在百kHz或以上的高频范围内工作，其优点是体积小、效率高、稳定性强等，在电力系统中有着广泛的应用前景。
因此，本文选取高频数字化APFC变换器作为课题研究，对其进行研究与设计，以此推进电力因数校正技术的发展，提高电能质量。
二、研究现状
在目前的APFC变换器研究领域，大多数研究者主要关注于变换器的控制策略、拓扑结构和损耗分析等方面。比如，G.Spiazzi等人研究了基于SMPS框架下的多级功率电子型APFC变换器；L.Rollinde等人提出了使主电容器二极管反向恢复失真最小化的拓扑结构；李文等人则基于小波分析和神经网络提出了一种APFC变换器的单片机控制策略。
但是，对于高频数字化APFC变换器的研究报道相对较少。目前国内外主要的研究工作主要集中在拓扑结构和控制器设计上，如针对600kHz左右工作频率的转换电路提出了分层式微型APFC变换器结构；基于数字信号处理器的控制策略能够有效地提高其变换器的控制精度等。
综上所述，高频数字化APFC变换器是一种非常有前景的研究方向，并且研究的空间还有很大。因此，本课题的研究意义和价值十分显著。
三、研究内容
本课题的研究内容主要包括以下几个方面：
1.高频数字化APFC变换器的各种拓扑结构及其特点分析，研究各种结构在不同工作条件下的应用性能。通过对各种拓扑结构的分析和比较，选择合适的拓扑结构作为研究对象。
2.研究高频数字化APFC变换器的控制策略，以提高其控制精度、防止震荡和提高变换器的效率。
3.研究高频数字化APFC变换器在实际工程应用中的可行性和实用性。通过实验分析来验证该研究成果在电气设备中的实际应用效果，为其工程应用提供理论依据和技术参考。
四、研究方法和步骤
1.收集和整理国内外高频数字化APFC变换器方面的文献和资料，对各种拓扑结构、控制技术进行分析。
2.基于MATLAB和PLECS等软件，建立高频数字化APFC变换器的控制模型；利用模拟仿真指导该变换器的控制和拓扑的选取。
3.对设计的高频数字化APFC变换器进行实验验证，并进行数据分析和结论的推断。
五、预期成果
本课题的预期成果如下：
1.对高频数字化APFC变换器的各种拓扑结构进行分析和比较，选出适合本课题研究的结构；
2.对高频数字化APFC变换器的控制策略进行研究和探索，提高其控制精度和变换器的效率；
3.完成高频数字化APFC变换器的设计和制作，并进行实验验证，得到设计参数和实验数据；
4.撰写学位论文并完成答辩，汇报高频数字化APFC变换器的研究过程和成果。
六、时间安排
本课题的研究周期为1年，时间安排如下：
1.第1-2月：文献查阅和调研、拓扑结构设计和仿真
2.第3-4月：控制策略研究、系统建模和仿真
3.第5-7月：电路设计和实验搭建
4.第8-9月：实验数据统计和分析
5.第10-11月：学位论文撰写和修改
6.第12月：论文答辩和评审
七、参考文献
1.G.Spiazzi,A.Tosi,M.Pavesi.DesignandexperimentalvalidationofseveralpassiveandactivepowerfactorcorrectortopologiesembeddedinSMPSframeworks.ElectricalPowerandEnergySystems,2008,30(4):250-259.
2.L.Rollinde,J.Chen,P.A.Besse,etal.Newtopologyforactivepowerfactorcorrection:theplustransformer.IEEETransactionsonPowerElectronics,2002,17(6):904-913.
3.H.Li,R.Wang,C.C.Mi,etal.APFCtechnologybasedonwaveletanalysisandneuralnetworkcontrol.JournalofPowerSupply,2013,11(4):302-308.