基于模型设计的数字单相Boost APFC变换器研究的任务书.docx

基于模型设计的数字单相BoostAPFC变换器研究的任务书
一、任务背景
APFC(ActivePowerFactorCorrection)变换器是实现交流电网电能转换为有源电能的一种电力电子装置，促进了电能的可控性和使用效率。数字化技术的不断发展为APFC变换器的设计带来了新的机遇和挑战，使得变换器的控制算法更加高效、稳定、可靠。因此，本研究旨在基于模型设计的数字单相BoostAPFC变换器进行研究，构建高效、可靠的控制算法，并实现数字化设计。
二、研究内容
1、BoostAPFC变换器的工作原理及数学模型的建立
分析BoostAPFC变换器的基本结构及其工作原理，建立数学模型。研究BoostAPFC变换器的直流端电压和电流关系，以及交流端电压和电流关系，为控制算法设计提供基础。
2、数字化控制算法的设计与实现
基于BoostAPFC变换器的数学模型，构建数字化控制算法，设计高效、稳定、可靠的控制系统。研究数字控制器的选择及参数设定，确保系统的精度和稳定性。设计合适的反馈环节，实现APFC变换器的主动功率因数校正及输入电流谐波抑制。
3、数字化控制系统的仿真与实验验证
采用数值仿真和实验验证相结合的方式，比较分析控制算法功能和性能，验证设计算法的正确性和有效性。在仿真和实验中针对控制算法的速度、精度、稳定性等参数进行评价和改进。
三、预期成果
1、基于模型设计的数字单相BoostAPFC变换器数学模型的建立；
2、基于模型设计的数字单相BoostAPFC变换器数字化控制算法的设计与实现；
3、数字化控制系统的仿真与实验验证；
4、论文发表及技术报告制作。
四、研究意义
1、研究成果可在工业领域中应用，提高电能利用效率、降低能量损耗和成本；
2、研究所采用的数字控制策略，相对于传统的模拟控制策略具有调试方便、可重用、运动可编程等优势；
3、该研究可为APFC变换器的数字化设计提供一种新的思路和方法，同时也为数字控制系统的开发提供实现意义；
4、研究成果可推动我国数字化电力电子技术的发展，提升我国在新能源领域的技术水平。
五、研究计划
1、第一季度
L1-2：学习APFC变换器的基本知识、结构和工作原理。
L3-4：分析APFC变换器的数学模型，并建立数字化控制框架。
2、第二季度
L1-2：深入研究数字化控制算法设计与实现方法。
L3-4：完成数字化控制算法的编程设计与仿真分析。
3、第三季度
L1-2：采用仿真软件验证数字化控制算法的有效性。
L3-4：构建数字化控制系统原型，验证数字化控制算法的可行性。
4、第四季度
L1-2：进行实验对比分析仿真结果和实验结果。
L3-4：总结研究成果，撰写论文，进行论文的修改和完善。
六、预期资金和设备
1、预计经费：50万元。
2、所需设备：储能电容、升压变压器、交流稳压电源、数字控制器、实验台。
七、参考文献
[1]王福华,姚维峰.交流电源中应用APFC技术研究[J].计算机与数字工程,2014,42(02):260-262.
[2]任道新,李建华,王超.带有APFC的直流/直流变换器[J].电工技术杂志,2014,30(08):50-56.
[3]李晖,王婷.基于改进型启发式算法的风力发电系统有源电力因数校正研究[J].沈阳理工大学学报(自然科学版),2016(01):129-133.
[4]JointResearchCentreoftheEuropeanCommission.EnergySavingsReportofStandardizationofOn-boardChargerandPlug-inElectricVehicleChargingInfrastructureforConductiveConnection[J],RenewSustainEnergyRev,2018(94):891-901.
[5]朱克昌,杨念行,江晓芸,陈景松.基于补偿电容电流的BL-CSC电网扰动抑制研究[J].电工技术杂志,2019,10(03):372-378.