導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源技術(shù)發(fā)展論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計算機高效率綠色電源

篇2

關(guān)鍵詞：智能風(fēng)冷控制 變壓器 IEC61850 控制IED設(shè)計 智能變電站

中圖分類號：TM401.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0032-02

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展與推進(jìn)，變壓器智能化的研究與設(shè)計將是變壓器技術(shù)發(fā)展的方向，風(fēng)冷控制系統(tǒng)作為變壓器不可或缺的重要組成部分[1-2]，必需滿足變壓器智能化發(fā)展的要求。目前我國的220kV及以上電壓等級的變壓器大多采用強油風(fēng)冷冷卻方式[3-5]，控制部分大多采用PLC或單片機完成，系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，控制功能簡單且控制模式基本固定，整個控制系統(tǒng)比較獨立和封閉，基本不與其他設(shè)備信息交互[6-7]，在智能電網(wǎng)通訊及信息共享的要求下，傳統(tǒng)風(fēng)冷控制系統(tǒng)已不能適應(yīng)智能變壓器發(fā)展的要求。

本文詳細(xì)介紹了變壓器智能風(fēng)冷控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括系統(tǒng)構(gòu)成及配置情況、控制原理、功能實現(xiàn)以及控制IED軟硬件設(shè)計等。

1、系統(tǒng)構(gòu)成及配置

1.1　系統(tǒng)構(gòu)成

智能變電站自動化系統(tǒng)基于IEC61850通訊及信息共享要求，變壓器風(fēng)冷控制作為過程層設(shè)備應(yīng)接入過程層網(wǎng)絡(luò)，信息通過過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸，包括控制所需的測量數(shù)據(jù)、控制指令以及監(jiān)測結(jié)果等，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

1.2　系統(tǒng)配置

變壓器智能風(fēng)冷控制器包括冷卻控制IED以及就地控制柜組成，根據(jù)目前運行的情況，控制器配置分為如下三種情況：（1）對于無特需要求情況，冷卻控制IED作為控制主體安裝在就地控制柜上，配置必要的輔助執(zhí)行單元和電路，完成所有控制及信息傳輸功能；（2）對于就地控制柜已有簡單智能控制器的情況，如PLC、單片機等控制執(zhí)行單元，冷卻控制系統(tǒng)由冷卻控制IED與智能控制設(shè)備及輔助電路組成，完成控制及信息傳輸功能；（3）對于就地控制柜采用了特殊控制方式的情況，如風(fēng)機控制采用變頻器控制方式，冷卻控制系統(tǒng)由冷卻控制IED與變頻器及輔助電路組成，完成控制及信息傳輸功能。

2、工作原理

2.1　基于IEC61850網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)傳輸

冷卻控制IED所需測量數(shù)據(jù)主要來自測量IED，包括主變本體相關(guān)的油溫、繞組溫度、主變負(fù)荷等，來自其他監(jiān)測IED數(shù)據(jù)包括鐵芯監(jiān)測電流、主變油中氣體分析數(shù)據(jù)等，來自智能終端數(shù)據(jù)包括主變運行信息等，通過過程層網(wǎng)絡(luò)GOOSE傳輸方式接收。

控制指令包括來自后臺的遠(yuǎn)方控制指令經(jīng)測控裝置的控制信息、冷卻控制IED發(fā)給智能終端跳閘信息等，均通過GOOSE傳輸機制，高效、快速的通過過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.2　控制IED運行方式

傳統(tǒng)風(fēng)冷控制系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)采集的局限性，一般采用固定的“運行”、“輔助”、“備用”模式對風(fēng)機組的控制，或采用奇偶數(shù)組控制模式控制風(fēng)機組的啟停，控制模式固定單一，不利于節(jié)能和設(shè)備的有效利用。變壓器智能風(fēng)冷控制設(shè)計運行方式分為手動和自動，其中手動方式又分為就地手動和遠(yuǎn)方手動控制方式。自動運行方式下，控制IED根據(jù)油溫、繞組溫度、變壓器運行負(fù)荷情況以及變化趨勢或者異常情況如主變鐵芯電流的增大、油中氣體反映出的熱故障等，綜合判斷出需要運行的風(fēng)機組數(shù)，發(fā)出控制指令啟停風(fēng)機組，完成主變的冷卻控制要求。當(dāng)處于手動就地控制方式時，與傳統(tǒng)就地控制手動方式基本一致，運行人員在控制柜就地通過把手或按鈕控制風(fēng)機組的啟停；當(dāng)處于手動遠(yuǎn)方控制時，通過后臺或調(diào)度等將控制風(fēng)機組啟停命令下發(fā)給測控單元，由測控轉(zhuǎn)發(fā)控制指令到冷卻控制IED，完成風(fēng)機組的控制。

2.3　控制IED控制執(zhí)行

根據(jù)1.2節(jié)介紹的配置情況，風(fēng)冷控制IED的控制執(zhí)行分為：（1）冷卻控制IED直接控制輔助電路，如接觸器和繼電器等，完成風(fēng)機組和油泵的啟停，冷卻控制IED需要有開出回路設(shè)計要求；（2）采用冷卻控制IED與智能控制設(shè)備及輔助電路組成的配置系統(tǒng)，冷卻控制IED采用通訊的方式與智能控制器信息交互，完成控制及信息傳輸功能；（3）采用冷卻控制IED與變頻器及輔助電路組成的配置系統(tǒng)，冷卻控制IED采用通訊或模擬量輸入輸出方式，完成控制及信息傳輸功能。

3、功能實現(xiàn)

3.1　控制電源熱備用

電源控制設(shè)置自動手動切換，在自動模式下，控制電源自動完成雙電源的互為備用，且具備自鎖功能，即當(dāng)一路電源工作時，另一路電源可靠斷開。在手動模式下，支持遠(yuǎn)方手動切換。

3.2　數(shù)據(jù)采集

支持GOOSE方式從過程層網(wǎng)絡(luò)接收與風(fēng)冷控制相關(guān)的測量量，完成控制所需的數(shù)據(jù)采集功能。

3.3　控制

控制策略根據(jù)綜合數(shù)據(jù)分析，合理配置風(fēng)機運行組數(shù)，滿足變壓器運行要求的同時兼顧節(jié)能、循環(huán)啟停風(fēng)機組以及風(fēng)機組先啟先停運行等原則。

3.4　切換

切換功能完成遠(yuǎn)方、就地以及手動、自動等控制方式的切換，滿足不同運行方式要求。

3.5　通信

風(fēng)冷控制IED具有過程層網(wǎng)絡(luò)IEC61850通信功能，支持GOOSE方式數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集以及控制命令、控制結(jié)果和監(jiān)測等數(shù)據(jù)的發(fā)送。

3.6　自檢及告警

風(fēng)冷控制系統(tǒng)的控制IED以及其他智能設(shè)備具有自檢以及異常告警功能，實現(xiàn)自身狀態(tài)檢修。

3.7　對時

控制IED滿足智能變電站所要求的對時精度和對時方式。

4、控制IED軟硬件設(shè)計

4.1　硬件構(gòu)成

硬件組成包括CPU、FPGA控制器、通信模塊、開出控制器、開入采集單元等組成。硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖2　所示：

系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)均通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取，設(shè)置開入插件滿足就地信號的便捷接入，當(dāng)就地控制柜配置有智能控制設(shè)備時，開出插件可不配置。

4.2　軟件設(shè)計

根據(jù)變壓器智能風(fēng)冷控制功能要求以及控制策略設(shè)計，其主程序設(shè)計流程如圖3。

5、結(jié)語

變壓器智能風(fēng)冷控制系統(tǒng)設(shè)計對變壓器的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，該風(fēng)冷控制系統(tǒng)的設(shè)計符合智能變電站通訊要求，滿足變壓器安全穩(wěn)定運行要求，智能化程度高，節(jié)能且風(fēng)機組運行效率及使用壽命等方面都得到了很大提高，運行方式靈活，適應(yīng)性強，符合風(fēng)冷控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[5]楊凱，等.新型智能變壓器風(fēng)冷控制系統(tǒng)[J].電工技術(shù)，2003年第9期.YANG　Kai.　The　Transformer　Air　Cooling　System　Based　On　MCU　Control[J].　Electric　Engineering，，　2003　09.

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篇3

PLC是可編程控制器的簡稱，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的新型工業(yè)控制裝置。PLC的特點是可靠性高，抗干擾能力強，有豐富的I/O接口模塊，可實現(xiàn)接口功能擴展。PLC的編程采用類似于繼電器控制線路的梯形圖語言，簡單易學(xué)，可用來實現(xiàn)多種控制，如邏輯控制，定時控制，計數(shù)控制，步進(jìn)控制，模擬量處理與PID控制，數(shù)據(jù)處理，通信和聯(lián)網(wǎng)等，因此，用PLC控制交通信號燈，工作可靠，得到了廣泛的應(yīng)用。

一、PLC交通信號燈的控制要求

1.交通信號燈受兩個按鈕控制，當(dāng)啟動按鈕動作時，信號燈系統(tǒng)開始工作。當(dāng)停止按鈕動作時，所有信號燈都熄滅。2.按下啟動按鈕后，東西向綠燈亮5秒后閃3秒滅，黃燈亮2秒滅，紅燈亮10秒滅，綠燈亮5秒后閃3秒滅……循環(huán)往復(fù)；對應(yīng)東西向綠燈、黃燈亮?xí)r，南北向紅燈亮10秒滅，接著綠燈亮5秒后閃3秒滅，黃燈亮2秒滅，紅燈亮10秒滅……循環(huán)往復(fù)。

二、PLC交通信號燈硬件系統(tǒng)的設(shè)計

1、交通信號燈的I/O分配表。按照交通燈的控制要求，PLC要滿足兩個信號輸入（分別起系統(tǒng)啟動、停止作用）；六個信號輸出，即十字路口有十二個交通信號燈，但南北向、東西向兩個為一組，用一個輸出信號控制，也就是六個輸出信號。

2、交通燈硬件接線圖。隨著PLC技術(shù)發(fā)展，PLC種類越來越多，不同型號的PLC其性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式各有不同。因此，合理選用PLC對于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)有重要意義。PLC的選擇應(yīng)從PLC機型、容量、I/O點數(shù)、電源模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面綜合考慮。從以上分析可以知道，交通燈控制系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點兩個，開關(guān)量輸出點六個，即I/O點數(shù)為八個，采用松下FP1-C24很合適，不需要擴展模塊。另外，F(xiàn)P1-C24型PLC帶有24伏直流電源，供PLC輸入點使用，24伏DC極性可任意選擇，每組輸出COM端獨立。

二、交通燈軟件系統(tǒng)設(shè)計

1、FPWINGR軟件簡介。松下FP1-C24PLC編程軟件是FPWINGR軟件，操作系統(tǒng)是中文WINDOWS95/98/2000/NT，F(xiàn)PWINGR軟件采用典型的WINDOWS界面，菜單界面、編程界面、監(jiān)控界面等可同時以窗口形式重疊或平鋪顯示，甚至可以把兩個不同程序在一個屏幕上同時顯示，各種功能和指令輸入可用鼠標(biāo)單擊圖標(biāo)操作，使用很方便，特別是在軟件“幫助”菜單中增加了軟件操作方法，指令列表，特殊內(nèi)部繼電器和數(shù)據(jù)寄存器一覽表等。

2、梯形圖設(shè)計。本設(shè)計采用SR移位指令，移位信號采用內(nèi)部1秒時鐘脈沖繼電器R901C，每來一個脈沖，內(nèi)部字繼電器WR0中每一位向右移動一位，復(fù)位信號采用停止按鈕X1，當(dāng)X1閉合時，WR0清零，交通燈熄滅。SR指令的數(shù)據(jù)輸入信號采用內(nèi)部繼電器R9的通斷狀態(tài)，10秒為一個周期，用WR0的內(nèi)部位繼電器R0～R9的通斷來控制東西向和南北向的紅燈、綠燈和黃燈Y0～Y5。

3、程序的輸入與運行。程序檢查無誤后輸入電腦，進(jìn)行程序轉(zhuǎn)換，并通過PLC數(shù)據(jù)線下載到PLC，通過程序下載到PLC，可以清楚形象地模擬十字路口的交通燈的運行。下載完成，如果遇到程序錯誤，可將PLC由RUN模式轉(zhuǎn)變?yōu)镻ROG模式，進(jìn)行調(diào)試。

篇4

【關(guān)鍵詞】中高頻X線主電路 維修技術(shù) 設(shè)備

中高頻X線技術(shù)隨著近些年的發(fā)展已曰趨成熟，但是研制大功率、高性能的開關(guān)電源仍是人們不斷努力和追求的目標(biāo)。軟開關(guān)PWM技術(shù)和并聯(lián)均流技術(shù)都是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的重點，二者結(jié)合可以很好的滿足大功率電源在性能、重量、體積、效率和可靠性等方面的要求。本論文主要結(jié)合一項工程實際項目來對大功率中高頻X線電路進(jìn)行研究。具體工作如下所示。

1 中高lX線主電路面臨的技術(shù)難題

目前，阻礙中高頻X線主電路在高壓大功率交流傳動中推廣應(yīng)用的主要問題有兩個：

一開始要考慮的是，中國目前的就大容量（超過200kW）電動機的供電電壓較高（6kV、10kV），但是缺乏必要的功率的變頻器，導(dǎo)致電壓匹配存在很大的問題；其次就是缺乏完善的功率變頻技術(shù)，具體實施起來難度較大，需要較高的成本，同時普通的水泵與風(fēng)機等改造階段都有著高回報、少投資的要求，所以在形成經(jīng)濟效益的階段存在較大的難度。這兩個世界上普遍存在的問題造成高壓大容量變頻調(diào)速技術(shù)得不到更好的推廣應(yīng)用，所以目前全世界范圍都在重視針對處理高壓供電和用高技術(shù)生產(chǎn)出低成本高可靠性的變頻調(diào)速裝置存在的問題。

第二點，一般而言，在高壓供電而功率器件耐壓能力受到約束的時候，這時候串聯(lián)功率器件顯然是更加重要的手段。然而在串聯(lián)器件的時候，由于器件存在不同極電容以及動態(tài)電阻的現(xiàn)象。假如僅僅使用并聯(lián)R和RC的均壓并聯(lián)的手段，電路會變得日趨復(fù)雜，損耗也會進(jìn)一步的增加；而且，驅(qū)動電路的器件串聯(lián)也會需要依賴于更加嚴(yán)格的驅(qū)動電路連接，所以要盡可能的保持器件串聯(lián)的同步，否則因為器件的開閉時間存在差異，電壓的承受力也會不均勻，造成器件損耗或者系統(tǒng)的崩潰。其次，諧波問題是變頻器普遍存在的問題，特別是大功率調(diào)頻的問題更是會顯得更加嚴(yán)重。諧波會對電網(wǎng)造成污染，這也會給電網(wǎng)系統(tǒng)的其他用電設(shè)施帶來嚴(yán)重的運行問題。

2 中高頻X線主電路基本的維修技術(shù)

目前X線主電路包括小的牙科X 線機、鉬靶X線機、床位邊移動X線機、小C臂X線機、數(shù)字胃腸機和CT機等都采用中、高頻高壓技術(shù)。中、高頻高壓技術(shù)可使X線高壓發(fā)生器具有體積小 ，產(chǎn)生的高壓波峰小 ，X線強度穩(wěn)定質(zhì)量高等優(yōu)點。但中、高頻高壓技術(shù)X線主電路相對工頻高壓技術(shù)X線電路來講 ，更加復(fù)雜 ，維修更加困難等。主電路的許多故障 ，由于電路結(jié)構(gòu)的原因 ，很難做出故障定位 ，甚至做出錯誤判斷 ，造成很大的經(jīng)濟損失。

其中具體的中高頻X線主電路檢驗維修技術(shù)如下所示：

（1）在維修中高頻X線機電路的階段，一般都不會供電給高壓發(fā)生器，充分發(fā)揮模擬X線的手段的作用，在此基礎(chǔ)上，尤其需要注意下面幾個問題，首先就是X線模擬的手段。采用將高壓初級不向充電電容供電，IGBT不能空載，在充電電容檢測不報錯的情況下，現(xiàn)模擬X線操作的手段就可以得到實現(xiàn)；其次，主電路中主電容在關(guān)電后存有電荷，前期應(yīng)該做好放電工作。避免出現(xiàn)電擊的現(xiàn)象；第三，在拆除完高壓電纜以后，施加高壓是萬萬不可取的，這樣很容易對高壓發(fā)生器造成損壞；第四，不能讓燈絲加熱電路的輸出端保持開路狀態(tài)，避免出現(xiàn)加熱逆變器出現(xiàn)損壞的情況；第五，在IGBT發(fā)生變化的期間，應(yīng)該保持IGBT的種類不發(fā)生變化；針對具體的單片機板而言，通常要提前認(rèn)定電路的正常狀態(tài)，然后在進(jìn)行判斷，假如條件允許的話，最好選擇替換的手段來進(jìn)行研究。

（2）同工頻機也可以被劃分成兩大種類，分別是檢測高壓初級電路與高壓次級電路，這樣能夠?qū)﹄娫摧斎牖芈愤M(jìn)行檢測，初級的電容充電電路在充電過程中變成了電路，中高頻X線機主線路的mA控制回路，充分利用逆變器型控來對燈絲的加熱情況進(jìn)行控制，在改變直流電壓高低的基礎(chǔ)上，達(dá)到讓脈寬控制mA的大小的目的，因此在進(jìn)行檢修的時候，要添加一個虛擬的大功率荷載在逆變器的輸出端，避免出現(xiàn)逆變器過熱的情況。

（3）檢查旋轉(zhuǎn)陽極。主電路一一對應(yīng)的控制回路會存在一個正常運行的陽極，能夠通過高低電平或者短路的判斷陽極電路是否可以正常使用。結(jié)合X線機的自動檢測報錯功能，同時在處理故障代碼的基礎(chǔ)上，對電路板的指示燈進(jìn)行查看，以此來找到故障存在的區(qū)間。在進(jìn)調(diào)整與維修期間，應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)字電路高低電平的作用，利用機器配置的可調(diào)的正負(fù)備用電源，根據(jù)電路點現(xiàn)實上的正負(fù)電平進(jìn)行選擇，除此之外，電路檢修的過程要發(fā)揮電路檢修的系統(tǒng)的關(guān)鍵作用，要把部分點短路到高電子或低電平內(nèi)部，保持機器的正常運行狀態(tài)，方便后期的維修電路工作的順利開展。

（4）通過機器的維修檢測程序，我們能夠調(diào)整與維修部分電路。對DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，能夠進(jìn)入進(jìn)入利用鍵的增減來體現(xiàn)電位器阻值的變化規(guī)律，充分利用數(shù)碼開關(guān)來顯示開關(guān)指數(shù)的功能差異。

3 結(jié)論

總的來說，中高頻X線主電路由于其自身存在一定的問題與不足，所以很多時候會出現(xiàn)一定的電路問題。針對這種情況，我們要定期的進(jìn)行檢查，一旦出現(xiàn)問題，立即著手進(jìn)行維修，本文給出了具體維修過程中需要注意的問題，有利于我們今后開展中高頻X線主電路的維修工作，進(jìn)而給其具體的應(yīng)用提供了有效的保障。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：SPWM；煤礦；變頻調(diào)速裝置；異步電動機

中圖分類號：F270 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0105-02

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由于變頻調(diào)速裝置具有優(yōu)異的節(jié)電效果和方便的電機調(diào)速性能，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代化煤礦的采煤機、皮帶機、風(fēng)機等需要頻繁啟動的大功率電機上。SPWM技術(shù)得到越來越多的關(guān)注，應(yīng)用的范圍越來越廣。

2 異步電動機的SPWM調(diào)速原理

SPWM波形的形成方法也叫三角波調(diào)制法，它采用正弦波調(diào)制信號和三角載波信號通過比較器進(jìn)行比較。正弦調(diào)制波與三角形載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的。SPWM法是一種比較成熟，且目前使用較廣泛的方法。前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。但是，由相電壓合成為線電壓時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。電路有兩種控制方法：相位控制和通斷控制。相控方式具有改變輸出電壓值的作用，但不能變頻，和它對應(yīng)的還有三相調(diào)壓電路，也采用相位控制方式，早期常用于電動機降壓啟動中，但在電源中產(chǎn)生大量諧波，因此可能會影響其他電器設(shè)備的正常使用，通斷控制不是在每個交流電源周期都對輸出電壓波形進(jìn)行控制，而是將負(fù)載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，接通了m個周期，斷開了n個周期，從而改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率，這種控制方式缺點在于電流中雖然不含整數(shù)倍頻率的諧波，但含有非整數(shù)倍頻率的諧波，而且在電源頻率附近，非整數(shù)倍頻率的諧波含量較大。

所謂SPWM，就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用于直流-交流（DC-AC）逆變器等，比如高級一些的UPS就是一個例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領(lǐng)域被廣泛的采用。近幾年來，由于場控自關(guān)斷器件的不斷涌現(xiàn)，相應(yīng)的高頻SPWM技術(shù)在電機調(diào)速中得到了廣泛應(yīng)用。SA8281是MITEL公司推出的一種用于三相SPWM波發(fā)生和控制的集成電路，它與微處理器接口方便，內(nèi)置波形ROM及相應(yīng)的控制邏輯，設(shè)置完成后可以獨立產(chǎn)生三相PWM波形，只有當(dāng)輸出頻率或幅值等需要改變時才需微處理器的干預(yù)，微處理器只用很少的時間控制它，因而有能力進(jìn)行整個系統(tǒng)的檢測、保護和控制等?；赟A8281和89C52的變頻器具有電路簡單、功能齊全、性能價格比高、可靠性好等優(yōu)點，但在整個周期內(nèi)處于交替互補導(dǎo)通狀態(tài)，輸出波形在任何T/2內(nèi)均會出現(xiàn)正負(fù)交替的情況。根據(jù)調(diào)制脈沖極性又可分為單極性型和雙極性型。

3 煤礦中的調(diào)速

變頻器是精密的電子設(shè)備，其內(nèi)部的電子器件的性能與溫度密切相關(guān)。為了保證器件正常運行，必須規(guī)定最高允許溫度。溫度過高，器件特性與參數(shù)將會發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致器件產(chǎn)生永久性的燒壞現(xiàn)象，并且井下環(huán)境惡劣、散熱條件差，因此散熱問題是井下變頻器遇到的最大難題。本論文要從變頻器的結(jié)構(gòu)及基本工作原理出發(fā)：

（1）提升機提升和下降的行程控制分為兩個過程：一個為正向提升行程，另一個為反向下降行程。行程控制主要將提升機的升降過程劃分成不同的行程區(qū)間，根據(jù)每一行程區(qū)間的實際情況，可以用不同的變頻調(diào)速控制提升機的升降速度。行程控制不僅控制提升機整個升降行程過程中的變頻調(diào)速，而且控制提升機的停車和制動過程。行程控制可以很好地防止提升機過卷、過放、脫軌和翻車等事故發(fā)生，特別適合具有彎道和叉道的特殊斜井。

（2）煤礦提升機的運行特點是在特定的環(huán)境條件下，以設(shè)定的速度做往復(fù)運動，完成人員和物料的升降運輸任務(wù)“為確保提升機能夠安全、高效、可靠地連續(xù)作業(yè)，整個裝備應(yīng)具備良好的機械操控性能，優(yōu)良的電氣控制設(shè)備和可靠的安全保護裝置”。鑒于提升機在煤礦安全生產(chǎn)中所處的重要地位，要求其電力傳動系統(tǒng)具備運行可靠、節(jié)能高效、靈活操控和準(zhǔn)確定位的性能特征，以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要。

（3）采用變頻技術(shù)不僅縮小了驅(qū)動裝置的布置空間，而且可以實現(xiàn)軟啟動。在帶式輸送機中裝入皮帶秤動態(tài)稱重反饋控制，還可以實現(xiàn)帶式輸送機隨物料多少進(jìn)行的變速運輸、重載加速、輕載減速、空載時停機。這樣不僅提高了運輸效率而且還節(jié)省了寶貴的電能資源，且使帶式輸送機橫向尺寸大大減小，結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，方便與現(xiàn)場設(shè)備配置，適用于機頭位置狹小的場合，因而不需要許多齒輪降速，也節(jié)省了許多成本。

（4）用變頻調(diào)速裝置配合鼠籠電機驅(qū)動粘彈塑性體的帶式輸送機，延遲特性嚴(yán)重，并且隨輸送距離、輸送量的增大變得更為明顯。帶式輸送機的旋轉(zhuǎn)部件（托輥、滾筒）較多，由于加工、安裝、維修等的差別以及輸送量的隨機變化，都會產(chǎn)生大量的隨機干擾。因此，帶式輸送機的帶速與變頻器的輸入頻率之間的關(guān)系就具有很大的模

糊性。

4 結(jié)語

交流調(diào)壓電源在當(dāng)今的國民生活生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，比如：電動機軟啟動、風(fēng)機和水泵的速度控制等領(lǐng)域。隨著工業(yè)的發(fā)展，人們要求交流調(diào)壓電源必須安全可靠、節(jié)能環(huán)保等特點，與此同時電力電子技術(shù)和微控制器的發(fā)展為設(shè)備小型化、輕量化提供了可靠的保證。以傳統(tǒng)的SPWM逆變器為基礎(chǔ)，全面探討新型的逆變調(diào)壓電路，并在煤礦中得到應(yīng)用。通過改進(jìn)算法實現(xiàn)新型的交流調(diào)壓電源，系統(tǒng)輸出電壓可調(diào)范圍寬，安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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出版社，2009.

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關(guān)鍵詞：傳感器，電調(diào)制，非分光紅外技術(shù)，朗伯-比爾定律

 

1、引言

眾所周知二氧化碳（CO2）是大氣重要組成成分之一,與人們的生產(chǎn)生活密不可分。其含量過高不但會危害人類的健康,還會產(chǎn)生溫室效應(yīng)等不良影響；同時它在動植物的生長環(huán)境中也扮演著極其重要的角色。論文格式。目前國內(nèi)生產(chǎn)和使用的CO2氣體傳感器主要是固體電解質(zhì)式、鈦酸鋇復(fù)合氧化物電容式、電導(dǎo)變化型厚膜式等,這些傳感器存在許多不足之處:對氣體的選擇性差、易出現(xiàn)誤報,系統(tǒng)需要頻繁校準(zhǔn),使用壽命也較短。紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器新技術(shù)國內(nèi)尚處于起步階段，于2005年才取得一定進(jìn)展實現(xiàn)了電調(diào)制，但關(guān)鍵元件仍需要進(jìn)口。而現(xiàn)行紅外二氧化碳分析儀多半存在著不僅價格昂貴，而且體積大、質(zhì)量大等缺點。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高以及人們對環(huán)境保護的日益重視，在空調(diào)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、汽車及環(huán)保等方面,對CO2氣體的濃度進(jìn)行定量監(jiān)測與控制成為日益增長的需求,開發(fā)出靈敏度高、選擇性和穩(wěn)定性好、小型化、便攜式的CO2 氣體傳感器必是大勢所趨?；谶@一理念作為一種嘗試，提出一種紅外吸收型便攜式CO2氣體傳感器并給出其軟硬件設(shè)計方案。

2、非分光紅外吸收型氣體傳感器工作原理

任何物質(zhì)都有其特征明線光譜，相應(yīng)的也會有吸收光譜，二氧化碳?xì)怏w分子亦然。二氧化碳在紅外區(qū)有三個比較明顯的吸收譜線，一個吸收中心波長位于近紅外1.573μm處（適用于光纖二氧化碳傳感器）、一個位于中紅外4.26μm處，還有一個位于14～20μm波段[1]。我們選擇中心波長4.26μm處的吸收譜線作為檢測依據(jù)，因為此波段的吸收最為強烈，衰減最劇烈。根據(jù)氣體選擇性吸收理論可知，當(dāng)光源的發(fā)射波長與氣體的吸收波長相吻合時，就會發(fā)生共振吸收，其吸收強度與該氣體的濃度有關(guān)，通過測量光的吸收強度就可測量氣體的濃度。具體是，當(dāng)一束光強為I0 的輸入平行光通過待測氣體時，如果光源光譜覆蓋一個或多個氣體的吸收譜線，則光通過氣體時發(fā)生衰減。根據(jù)Beer－Lambert定律，出射光強I 與入射光強I0和氣體的濃度之間的關(guān)系為

I = I0exp（－αCL）（1）

式中α為氣體吸收系數(shù)； L 為吸收路徑的長度；C 為氣體的濃度。

對式（1） 進(jìn)行變換得到，

C = ln( I0/ I) / (αL)（2）

從式（2）可知，如果L、α 已知，那么，通過檢測 I 和 I0 就可以得到氣體的濃度C。這就是利用光譜吸收檢測氣體濃度的原理。

事實上，上述理論沒有考慮到光路干擾系數(shù)，這是一個隨機變量，采用非分光技術(shù)可有效地消除光路干擾這一因素。其原理框圖如下圖1所示。

圖1 非分光紅外測量光路系統(tǒng)原理圖

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計方案及其實現(xiàn)

3.1核心技術(shù)及低功耗系統(tǒng)方案

電調(diào)制非分光紅外（NDIR）技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用的前沿技術(shù)，也是系統(tǒng)的核心技術(shù)所在。論文格式。采用非分光紅外測量技術(shù)，在實際操作中可以采用單光束雙波長實現(xiàn)，即通過選用兩種窄帶濾光片，它們的中心波長相近但一個允許待測氣體對應(yīng)的吸收波長通過，而另一片則完全阻止其通過，如圖1所示，以此實現(xiàn)調(diào)制和提取濃度信號。同時，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定和測量的精度以及真正實現(xiàn)手持型便攜式，我們采用了電調(diào)制、低功耗設(shè)計方案，利用脈沖控制光源。而且在實現(xiàn)低功耗的同時也增強了光源的輻射特性和延長了光源的壽命。電調(diào)制與非分光技術(shù)的實現(xiàn)，從根本上克服了機械調(diào)制所帶來的種種缺陷：有可動部件，需要專門的馬達(dá)驅(qū)動，調(diào)制盤容易損壞，體積大不易于集成化等等。為了實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，選用專用的電源驅(qū)動芯片和微功耗光源，再利用微控制器實現(xiàn)脈沖調(diào)制，整個系統(tǒng)由＋5V單電源供電即可很好地實現(xiàn)手持型便攜式。

國外NDIR 儀器占有率在70 %左右,國內(nèi)NDIR 氣體分析儀的主要廠家大都采用國際上20 世紀(jì)80 年代初的紅外氣體分析方法,如采用鎳锘絲作為紅外光源、電機機械調(diào)制紅外光、采用薄膜電容微音器或InSb 等作為傳感器等。因此，在國內(nèi)非分光紅外（NDIR）二氧化碳檢測技術(shù)研究可以說才剛剛起步。發(fā)光光源以及濾光片鍍膜工藝是必須攻克的難關(guān)，本文不作詳細(xì)介紹，而將重點放在如何選擇和應(yīng)用上。

非分光紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)成主要包括：光源及探測接收模塊(傳感頭)、信號放大模塊、低通濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換以及由微控制器控制的人機控制和信號顯示輸出等模塊。其具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。選擇恰當(dāng)?shù)墓庠春蜑V光片以及相應(yīng)的探測器是非常關(guān)鍵的一步。從傳感器出來的信號是極其微弱的，必須對其進(jìn)行放大和濾波，在獲得較強的信號的同時保證盡可能地消除噪聲，達(dá)到較高的信噪比，為后續(xù)的信號處理提供真實有效的數(shù)據(jù)。微控制器負(fù)責(zé)信號的運算和濃度的換算、自動標(biāo)定、實時的顯示跟蹤以及實現(xiàn)與計算機的數(shù)據(jù)通信等等。

圖2 二氧化碳?xì)怏w測量系統(tǒng)原理圖

3.1.1 光源及其調(diào)制技術(shù)

設(shè)計中選用了PerkinElmer® 紅外光源IRL715，可以實現(xiàn)低頻電調(diào)制。由于其低壓低功耗，體積小巧，而且經(jīng)濟實用符合我們的設(shè)計要求。

1）該光源具有的性能指標(biāo)

n工作電壓為5V，

n電流為115mA±10％，

n功率為0.575±10％W，時間常數(shù)為290ms，

n輻射強度為0.15±10％MSCP；

n時間常數(shù)為290ms。

n工作壽命長，可達(dá)40，000hs。論文格式。

2）光源的調(diào)制深度特性與工作模式的選擇

光源IRL715的在5V可調(diào)方波信號驅(qū)動條件下，4um紅外波長處的調(diào)制深度特性曲線表明，調(diào)制頻率越高，調(diào)制深度越低。圖3[2]是光源在連續(xù)工作模式和間歇性工作模式下的輻射強度特性曲線，即老化特性。在連續(xù)工作模式，1500小時后，其輻射強度降到初始值的95％左右，之后基本保持并略有回升。而在間歇性工作模式（工作1秒，停5秒），其輻射強度則呈上升趨勢。因此，利用脈沖控制有利于增強光源的輻射特性，減緩其老化速度，同時也可提高測量的精度。對光源進(jìn)行電調(diào)制脈沖驅(qū)動時，充分考慮了該因素。此外，驅(qū)動電壓的大小一方面會影響到輻射強度，一方面也會影響到光源的功耗和壽命。恒流驅(qū)動是設(shè)計的最佳選擇，選用恰當(dāng)?shù)碾娫葱酒陵P(guān)重要。

3）氣室設(shè)計要求

傳感器的光路系統(tǒng)因為采用了非分光紅外（NDIR）電調(diào)制而變得簡單，只要設(shè)置一個標(biāo)準(zhǔn)的氣室即可。原理圖如圖4所示。此外，如果需要進(jìn)一步減小傳感頭的體積，可以采用專用的光學(xué)鏡面系統(tǒng)，利用多次反射以加長光程，并且可以同時加強輻射到探測器上的光強強度。光源的穩(wěn)定對測量的精度具有非常重要的影響，因此選用高精度穩(wěn)定性好的調(diào)整管對光源供電，再結(jié)合脈沖控制驅(qū)動或者選用可PWM驅(qū)動IC設(shè)計驅(qū)動電路。這樣做的目的有二：一是實現(xiàn)電調(diào)制；二是為了充分發(fā)揮光源的功效和提高發(fā)光強度，使光源的性能達(dá)到最佳。

圖4 光源電路及光路系統(tǒng)原理圖

3.1.2 檢測放大

紅外探測器也是該系統(tǒng)的核心元件，它在很大程度上決定了系統(tǒng)的測量精度與性能。選用PerkinElmer®配套的TPS2534作為探測元件。該熱電堆傳感器為雙元傳感，配備了兩片不同的濾光片，一片中心波長為4.0um，半波帶寬為90nm，作為參考濾光片，一片中心波長為4.26um，半波帶寬為180nm，作為氣體選擇濾光片，提取參考信號和氣體信號。結(jié)合光源設(shè)計光路實現(xiàn)了非分光紅外（NDIR）電調(diào)制。由探測器出來的電信號極其微弱，前置放大電路的作用舉足輕重，因此選用了低噪聲、高精度、低溫度飄移的運放作為電路的主要部件。有效提高電路的信噪比，提高測量靈敏度。

3.1.3 濾波電路

濾波電路，選擇了專用高階開關(guān)電容低通濾波IC電路分別對參考信號和氣體信號進(jìn)行放大濾波，采用8階BUTTERWORTH低通濾波實現(xiàn)，以有效的提高系統(tǒng)的信噪比。

3.1.4 前向通道、微控制器和后向通道

經(jīng)信號調(diào)理得到的模擬信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入微控制器，完成前向通道的設(shè)計。因為本系統(tǒng)對采樣的速度要求不是很高，再考慮到測量精度的需要和為了節(jié)省單片機的口線以及跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，選用了串行16位ADC。

微控制器則選用了常用的AT89C52作為核心處理器，負(fù)責(zé)信號的處理和后向通道的顯示以及數(shù)據(jù)通信。由于智能化和網(wǎng)絡(luò)化將是傳感器發(fā)展的趨勢，可增加與上位機的通信口。

3.2系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)，主要需要完成數(shù)據(jù)采集、顯示、通信、探測器溫度監(jiān)控以及光源調(diào)制和驅(qū)動等幾大模塊的功能。

基于上述有關(guān)電源的特性的論述和要求，軟件流程如圖5：

圖5 軟件設(shè)計流程圖

4、結(jié)束語

該系統(tǒng)采用單＋5V電源供電，可大大減輕系統(tǒng)的質(zhì)量和減小系統(tǒng)的體積，實現(xiàn)真正意義上的便攜式，也可以作為分布式傳感系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)化的傳感器，用于實時、遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時可大大降低成本。系統(tǒng)的缺點由于光源特性的限制，而不能實現(xiàn)高頻調(diào)制,可以通過選用可高頻調(diào)制的光源實現(xiàn)。

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篇7

1修改人才培養(yǎng)方案人才培養(yǎng)方案制定得是否合理，關(guān)系到本專業(yè)的生存和發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電類的各專業(yè)的界線越來越模糊，各學(xué)科相互交叉、相互滲透，電氣專業(yè)傳統(tǒng)的“發(fā)電、輸電、用電”知識結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今人才培養(yǎng)要求。因此，對人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計劃要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮驼{(diào)整。由于電氣工程及其自動化專業(yè)是一個強電和弱電相結(jié)合的寬口徑專業(yè)，而電力電子技術(shù)是諸多學(xué)科相互交集的學(xué)科，是由基礎(chǔ)課到專業(yè)課過渡的橋梁和紐帶，是強電和弱電的有機結(jié)合。因此，在修改和調(diào)整人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計劃時，要體現(xiàn)出電氣專業(yè)的“以強電為主、弱電為輔、強弱協(xié)調(diào)”的主導(dǎo)思想，加大教學(xué)力度，要意識到“電力電子技術(shù)”課程在電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)中重要性和必要性，以拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力以及擴大學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)面。

2教材內(nèi)容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術(shù)課程教材作為主教材，再參考其他的輔助教材，取長補短，主講教師應(yīng)具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經(jīng)驗，注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。教材的內(nèi)容既有豐富的理論知識，還要注重工程實際的應(yīng)用，要體現(xiàn)電力電子技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)，也要體現(xiàn)出“電力電子技術(shù)”課程是基礎(chǔ)課到專業(yè)課平穩(wěn)過渡的橋梁，使教材內(nèi)容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)的要求。主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外，還要聯(lián)系當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用情況，注重電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)及其他工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，注重主電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計、保護電路設(shè)計、參數(shù)計算及元器件選擇，還應(yīng)該適當(dāng)介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關(guān)電源、UPS電源、感應(yīng)加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應(yīng)用情況，以適應(yīng)電氣工程及其自動化專業(yè)寬口徑就業(yè)要求。

3課堂教學(xué)方式改革教學(xué)過程中應(yīng)以學(xué)生為主，教師為輔，避免一人堂和填鴨式教學(xué)方法，針對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的具體情況組織安排教學(xué)內(nèi)容。由于“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容繁多，課堂教學(xué)中需要繪制大量的電路圖和波形圖，以及諸多公式推導(dǎo)及各種參數(shù)計算等。由于課程學(xué)時少而教學(xué)內(nèi)容又多,僅僅依靠傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)方式顯然是達(dá)不到教學(xué)效果的，所以多媒體技術(shù)逐漸走進(jìn)了“電力電子技術(shù)”的課堂教學(xué)，大大地提高了課堂教學(xué)效果。這里需要強調(diào)的是，多媒體教學(xué)的引進(jìn)并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學(xué)方式，二者應(yīng)該相互協(xié)調(diào)、相輔相成，各有各的長處。對于復(fù)雜的電路及波形的繪制和分析，可以充分利用多媒體的音容并茂的特點，使學(xué)生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程，如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關(guān)斷過程、過電流和過電壓的產(chǎn)生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等，使學(xué)生感到生動而有趣，使學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)不再枯燥無味；而對于簡單電路的分析以及例題習(xí)題的講解，還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷，更具親和力，加強了教師與學(xué)生間的互動和情感交流。總之，課堂教學(xué)十分重要，教師要根據(jù)自身的特點、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的素質(zhì)，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段及互聯(lián)網(wǎng)資源，在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，最大程度地使學(xué)生理解和吸收所學(xué)的知識。

4改革實驗教學(xué)環(huán)節(jié)為了提高學(xué)生的工程實踐能力，對原有的電力電子實驗室設(shè)備進(jìn)行了更新和改造，引進(jìn)近幾年內(nèi)較為先進(jìn)的電力電子實驗設(shè)備，對原有的驗內(nèi)容和實驗計劃進(jìn)行了修改和調(diào)整，盡量減少簡單的驗證性實驗，增大設(shè)計性和綜合性實驗的比例，根據(jù)專業(yè)的特點和理論教學(xué)情況組織實驗教學(xué)。我院現(xiàn)有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗，囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗，如整流及有源逆變實驗、交流調(diào)壓及交流調(diào)功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識，還增設(shè)了開放性實驗和創(chuàng)新性實驗，加強了教師與學(xué)生間的知識交流，也使電力電子課程的實驗教學(xué)延伸到課外，對教學(xué)時間的不足起了一定程度的彌補作用；同時，在我院的大學(xué)生電子挑戰(zhàn)杯大賽中，部分學(xué)生的競賽題目與電力電子技術(shù)有關(guān)，提高了學(xué)生的電力電子技能。另外，我院每個學(xué)期舉行教師實踐技能大賽，有相當(dāng)一部分競賽題目與電力電子技術(shù)有關(guān)，大大提高了教師的電力電子技術(shù)實踐能力和實驗教學(xué)水平。

5將Matlab仿真軟件引進(jìn)課堂教學(xué)和實驗教學(xué)Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程，將Matlab仿真軟件與電力電子技術(shù)課程相結(jié)合，在課堂上，利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面，使學(xué)生更直觀地掌握所學(xué)的知識，也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費；將Matlab仿真軟件與電力電子技術(shù)課程實驗相結(jié)合，是原有的實驗操作的有益補充，同時又具備原有實驗裝置不具備的優(yōu)點，如解決設(shè)備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學(xué)工具代替實際元件在計算機上進(jìn)行仿真，既不擔(dān)心元器件損壞，也沒有任何危險，學(xué)生完全可以在無人指導(dǎo)的情況下，在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼鎸嵭詫嶒?，這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實際動手的能力，會收到事半功倍的實訓(xùn)效果。

6課程設(shè)計環(huán)節(jié)的改革“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革后，在課程教學(xué)的后期,增加了課程設(shè)計環(huán)節(jié)，由主講教師布置該課程的設(shè)計任務(wù),為避免雷同，每人一題，主要以電力電子技術(shù)的四大電力變換為核心，結(jié)合工程實際，根據(jù)給出的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，要求學(xué)生綜合運用所學(xué)的相關(guān)知識,設(shè)計出總體方案、主電路圖、驅(qū)動電路、保護電路等，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計算及元器件選擇。較簡單的題目，要求制作電路板和元器件焊接，并使用實驗室的儀器和工具進(jìn)行調(diào)試；較復(fù)雜的題目要求用實驗室的實驗設(shè)備驗證或進(jìn)行matlab仿真，最終以論文的形式完成課程設(shè)計，并進(jìn)行課程設(shè)計答辯。課程設(shè)計環(huán)節(jié)的增加，拓寬了學(xué)生的知識面，提高了學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力，是理論與實踐相結(jié)合的有益補充，同時為后期的畢業(yè)設(shè)計、就業(yè)及將來打下基礎(chǔ)。

7畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的改革為了提高電氣專業(yè)學(xué)生的電力電子技術(shù)理論知識和工程實踐能力，近幾年來，在電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)實習(xí)過程中，除了到發(fā)電廠、變電所參觀實習(xí)外，有相當(dāng)一部分學(xué)生到電力電子裝置的廠家實習(xí)；有時也請電力電子產(chǎn)品的專家學(xué)者做專題報告。在畢業(yè)設(shè)計選題方面，除了發(fā)電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統(tǒng)設(shè)計題目外，許多教師在本科畢業(yè)設(shè)計中也增加了許多有關(guān)電力電子技術(shù)方面的設(shè)計課目，如感應(yīng)加熱電源、大功率開關(guān)電源、UPS電源、光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設(shè)計題目還獲得了省級或校級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文。

二、結(jié)束語

篇8

當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng) 濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1. 電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1 整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2 逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3 變頻器時代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2. 現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品,綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2 通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3 直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源), 同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4 不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,

另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。 現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5 變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6 高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當(dāng)今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合, 整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7 大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8 電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9 分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展,各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3. 高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中,開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù),通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1 高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的 5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合 閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造, 成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2 模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊,它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、 機械方面的設(shè)計,達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微

電子中的用戶專用集成電路。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求, 而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。 3.3 數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC) 問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

3.4 綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電, 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

篇9

[論文摘要]汽車是當(dāng)前重要的交通工具，汽車的發(fā)明和汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員的流通。

隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合催生出汽車電子技術(shù)概念。電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用加快了電子汽車的發(fā)展趨勢，推動了汽車功能的多元化和便捷化。

一、汽車電子技術(shù)

現(xiàn)代電子技術(shù)與汽車工業(yè)的結(jié)合促成了電子汽車概念的誕生和實現(xiàn)，概括地來說當(dāng)前的汽車電子技術(shù)主要包括：智能化集成傳感器：提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作坊大處理。同時，他還能自動進(jìn)行時漂、溫漂和非線性的自動校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響；嵌入式微處理機已廣泛地應(yīng)用與安全、環(huán)保、發(fā)動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術(shù)：隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也相應(yīng)增加，并可能要求進(jìn)一步計算機聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種語言，并開發(fā)出通用的高水平軟件，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件；多通道傳輸技術(shù)，多通道傳輸技術(shù)的采用，對電子控制集成化的實現(xiàn)是十分必要和有效的。采用這種技術(shù)后，使各個數(shù)據(jù)線成為一個網(wǎng)絡(luò)，以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)：汽車電子設(shè)備發(fā)展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。為了進(jìn)一步提高行使的經(jīng)濟性，溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。集成化技術(shù)：汽車電子技術(shù)的一個發(fā)展趨向是功能集成化，從而實現(xiàn)更經(jīng)濟、更有效以及可診斷的數(shù)據(jù)中心。光導(dǎo)纖維：汽車電子技術(shù)的進(jìn)步，已使各系統(tǒng)控制走向集中，形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外，甚至包括多達(dá)23個微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件，組成一個龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)等。

二、國內(nèi)汽車電子技術(shù)發(fā)展

電子技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用加快了汽車技術(shù)的升級和突破，自20世紀(jì)80年代以來，汽車工業(yè)的長足發(fā)展，也是以電子技術(shù)（特別是計算機、集成電路技術(shù)）為動力而實現(xiàn)的。采用電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問題的最佳方案。因此一國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平及其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況決定了其在未來軌跡汽車行業(yè)競爭中的地位和影響力。目前，國產(chǎn)汽車的電子技術(shù)應(yīng)用多數(shù)還處于初級階段。只有少數(shù)廠家，主要集中在一些中外合資和國內(nèi)較為先進(jìn)的汽車生產(chǎn)廠家，開始將電子控制裝置應(yīng)用在汽車工業(yè)中。國內(nèi)現(xiàn)在采用的電子裝置主要包括發(fā)動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊，ABS等領(lǐng)域，而且多數(shù)為直接引進(jìn)國外產(chǎn)品組裝，國內(nèi)科研院所目前有關(guān)汽車電子技術(shù)應(yīng)用的研究也主要集中在發(fā)動機控制、電控懸架、ABS系統(tǒng)等幾個方面，在汽車的電子網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、GPRS導(dǎo)航及智能交通系統(tǒng)的研究等方面與國外還有一定差距。

三、現(xiàn)代電子技術(shù)促進(jìn)汽車智能管理的發(fā)展

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民群眾對汽車工業(yè)要求的逐步提高，當(dāng)前的電子技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域里得到了很好較快較好的應(yīng)用。汽車智能管理系統(tǒng)就是這一應(yīng)用的重要體現(xiàn)。車輛智能管理儀（以下簡稱管理儀）硬件構(gòu)成主要由CPU，數(shù)據(jù)存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數(shù)碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛(wèi)星的信號，經(jīng)過計算后可得出車輛所處的經(jīng)緯度、行駛速度、行駛方向等參數(shù)。管理儀還能夠采集與司機操作有關(guān)的數(shù)據(jù)，如剎車、遠(yuǎn)光燈、近光燈、左右轉(zhuǎn)向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關(guān)等參數(shù)。管理儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間間隔和特殊事件的觸發(fā)，將有關(guān)數(shù)據(jù)保存入IC（Intelligent Card）卡中。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進(jìn)行檢查、管理，以確定車輛是否按照規(guī)定的要求運行。管理儀還能夠?qū)ψ罱?5次停車前，每次停車前50秒的所有信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，GPS數(shù)據(jù)的采集速度受GPS系統(tǒng)的限制，每秒鐘記錄1次，其他參數(shù)每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數(shù)碼照相機的控制接口，可以根據(jù)外部觸發(fā)信號，對車內(nèi)的情景拍照。 轉(zhuǎn)貼于

汽車工業(yè)是高科技工業(yè)，汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術(shù)、新工藝的運用。電子技術(shù)是21世紀(jì)推動經(jīng)濟發(fā)展和社會變革的重要技術(shù)之一，電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將有效提升汽車工業(yè)的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：GSM；室內(nèi)覆蓋；高層樓宇；優(yōu)化；解決方案

中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、高層樓宇GSM網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋現(xiàn)狀

全球移動通信系統(tǒng)Global System for Mobile Communication就是眾所周知的GSM，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過200個國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。GSM標(biāo)準(zhǔn)的無處不在使得在移動電話運營商之間簽署"漫游協(xié)定"后用戶的國際漫游變得很平常。 GSM 較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代 (2G)移動電話系統(tǒng)。 這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。GSM是一個當(dāng)前由3GPP開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。

隨著社會的日益發(fā)展，城市對土地的需求越來越大，高層建筑作為滿足人們對生存空間擴展的手段，越來越多地出現(xiàn)。隨之而來，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的需求也越來越高，據(jù)統(tǒng)計，目前已有超過10億的用戶使用GSM電話，因此GSM網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定至關(guān)重要。而在高層建筑中，室內(nèi)GSM網(wǎng)絡(luò)信號卻極為雜亂，存在較為嚴(yán)重的干擾，最終導(dǎo)致通話質(zhì)量差，根本不能滿足人們對通信網(wǎng)絡(luò)的需求。主要的原因是高層建筑物的低層，基站信號通常較弱，加之樓房結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致信號的屏蔽甚為嚴(yán)重，致使一些區(qū)域覆蓋較弱甚至沒有覆蓋到。而在許多城市的中心區(qū)域 ，基站密度通常都比較大，平均站距小于 400m，致使高層建筑的中、高部分的室內(nèi)的信號非常雜亂，尤其是臨窗的位置，基站的信號通過直射、折射、反射等方式進(jìn)入室內(nèi)，信號極不穩(wěn)定，同頻、鄰頻干擾嚴(yán)重。在這種環(huán)境下使用手機，使得信號極不穩(wěn)定，手機的通話質(zhì)量受到極大的影響，使得通話效果差甚至是通話中斷的現(xiàn)象。

二、GSM網(wǎng)絡(luò)高層樓宇室內(nèi)覆蓋解決方案

針對GSM網(wǎng)絡(luò)在高層樓宇室內(nèi)覆蓋中存在的問題，本文從兩方面進(jìn)行解答。

（一）GSM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

1.信號源的提取

高層建筑的GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對此，建議以獨立小區(qū)作為室分信源小區(qū)，這樣有利于頻率的規(guī)劃、室分信號強度調(diào)整和參數(shù)的優(yōu)化，同時有利于室分系統(tǒng)的“減負(fù)”，因此，將室分系統(tǒng)改造成獨立信源小區(qū)意義十分重大。而對于高層建筑（高于20層），盡可能地采用多個獨立信號源，每個獨立信源只負(fù)責(zé)幾層樓，這樣臨窗區(qū)域的電平值和載干比就能進(jìn)一步提高。

2.分布方式的選取

信號的分布方式有4種，分別為：

第一，無源天饋分布：其優(yōu)點很多，主要是造價低，易安裝，寬頻帶，故障率低，產(chǎn)生噪聲小且無源器件、無需供電?？梢哉f效率高且環(huán)保。但是其明顯的缺點是系統(tǒng)上設(shè)計復(fù)雜且當(dāng)信號的損耗較大時需要加上干放。

第二，有源分布：與無源天饋分布相反，其明顯的優(yōu)點即是系統(tǒng)易于設(shè)計，場強均勻，在布線上較為靈活。其缺點也很明顯，成本交高，易產(chǎn)生噪聲積累，需要供電，易發(fā)生故障，頻段較窄。

第三，光線分布：光纖分布方式具有布線靈活、傳輸效果好和傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點，但是造價較高。

第四：泄漏電纜分布：泄漏電纜分布方式具有頻段寬可兼容多個系統(tǒng)、場強分布均勻可控性高的優(yōu)點，其缺點是成本高且傳輸距離近。

通過以上論述克制，不同的信號分布方式有不同的優(yōu)缺點，要想獲得最佳的GSM網(wǎng)絡(luò)信號，就必須做到了解各種分布方式的特點，在不同的情況下選取合適的信號分布方式。

3.減少室外信號的干擾

高層樓宇臨窗位置易受室外雜亂信號的干擾，從而致使高層樓宇的信號不穩(wěn)定，因而需要減弱室外信號的干擾才能保障高宇信號得到優(yōu)化。解決的辦法是抑制越區(qū)信號的覆蓋，使之難以向越區(qū)基站切換。

（二）建立室分覆蓋體系

除了以上措施，保障高層樓宇室內(nèi)覆蓋的解決方案還需要建立室分覆蓋體系，建立室分覆蓋體系，首先要明確其基本流程，包括

準(zhǔn)備市場協(xié)商設(shè)計安裝驗收運行維護

1.準(zhǔn)備工作是整個工程的起點，總而言之便是技術(shù)人員通過對建筑內(nèi)的無線信號進(jìn)行測試并依據(jù)信號強弱和人流量進(jìn)行選點，一般選點的對象為室內(nèi)信號不好但是人流量又多的地方。如高層寫字樓或城市內(nèi)知名高層建筑，或者是商場、酒樓 、賓館等。

2. 市場工作則是指促成與業(yè)主的合作，最終達(dá)到覆蓋網(wǎng)絡(luò)的目的。

3.協(xié)商工作是指與業(yè)主簽訂相關(guān)協(xié)議書，明確相關(guān)責(zé)任，如物業(yè)管理等。

4.當(dāng)雙方協(xié)定完成，則開始進(jìn)行設(shè)計工作，設(shè)計工作是指室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計， 包括微蜂窩系統(tǒng) 、 傳輸系統(tǒng) 、室內(nèi)分布系統(tǒng) 、 電源系統(tǒng)四大模塊。設(shè)計中需要重點考慮的是信號源、場強分布、成本、傳輸及損耗等因素。

5.安裝工作指根據(jù)設(shè)計的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行施工和安裝。安裝過后即可進(jìn)行工程的驗收和運行維護。

室分覆蓋體系的建立，對GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義，一個完善的體系使得GSM網(wǎng)絡(luò)的推廣和覆蓋過程中得到許多便利。

三、結(jié)語

從用戶觀點出發(fā)，GSM的主要優(yōu)勢在于用戶可以從更高的數(shù)字語音質(zhì)量和低費用的短信之間作出選擇。網(wǎng)絡(luò)運營商的優(yōu)勢是他們可以根據(jù)不同的客戶定制他們的設(shè)備配置，因為GSM作為開放標(biāo)準(zhǔn)提供了更容易的互操作性。這樣，標(biāo)準(zhǔn)就允許網(wǎng)絡(luò)運營商提供漫游服務(wù)，用戶就可以在全球使用他們的移動電話了。正如文中所分析，目前在高層建筑中，室內(nèi)GSM 網(wǎng)絡(luò)受到較為嚴(yán)重的干擾，為了使GSM網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化，本文也提出了一些解決方案，包括兩方面，其一是從GSM網(wǎng)絡(luò)本身來考慮，著重從設(shè)計和技術(shù)方面對其進(jìn)行優(yōu)化改良，另一方面是從室分覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行考慮，著重加強對GSM 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率。希望兩者在日后GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中能夠得到并使之得到更好的發(fā)展。

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