電源技術(shù)發(fā)展論文精品(七篇)

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篇(1)

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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。

1.1整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

1.2逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(jī)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(jī)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(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)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(jī)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(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)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(jì)算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(duì)環(huán)境無害的個(gè)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(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)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(dòng)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(jī)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(shí)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(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)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(hù),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(duì)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(gè)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(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)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(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

國(guó)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(diǎn)。國(guó)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(diǎn)。預(yù)計(jì)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(jī)電機(jī)。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(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(duì)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(duì)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(guó)外逆變焊機(jī)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(jī)和CT機(jī)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(guó)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(guó)內(nèi)對(duì)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(yùn)時(shí),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(shí)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(shí),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(dòng)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)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)?？刂萍呻娐纷骰静考?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(qiáng)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(duì)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(dòng)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(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、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(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shì)

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(duì)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(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)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(dòng)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(jī)、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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),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(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)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(shí)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(dòng)保護(hù)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(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(duì)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(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(jī)械方面的設(shè)計(jì),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(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)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(jī)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(gè)獨(dú)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(gè)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(duì)整個(gè)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(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)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(hào)來設(shè)計(jì)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(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí),但是對(duì)于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),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(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)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(bǔ)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)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對(duì)開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。

參考文獻(xiàn)

(l)林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學(xué),384-390,1992

(2)季幼章:迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用,電源技術(shù)應(yīng)用,N0.2,l998

篇(2)

案例教學(xué)法的可行性

案例教學(xué)法是一種先進(jìn)的教學(xué)方式，教師根據(jù)工程生產(chǎn)實(shí)際給出若干案例，學(xué)生分成若干研究小組，在教師地引導(dǎo)下組織文獻(xiàn)查閱、研究和討論，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成案例的設(shè)計(jì)后，通過報(bào)告的形式匯報(bào)研究成果，匯報(bào)完成后由教師和學(xué)生共同進(jìn)行對(duì)相關(guān)問題的討論。在這種教學(xué)方式下，學(xué)生由被動(dòng)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的發(fā)掘者，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生間的互動(dòng)。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，案例教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)十分突出，大大改善了教學(xué)效果，因此已經(jīng)在我國(guó)高校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。[6，7]電力電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民生活中應(yīng)用廣泛，同時(shí)也綜合了電子技術(shù)、電路、自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科，因此具有很強(qiáng)的工程性和綜合性。同時(shí)，“電力電子技術(shù)”強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，因此必須重視實(shí)踐性教學(xué)。在“電力電子技術(shù)”的教學(xué)中引入案例教學(xué)法，對(duì)于達(dá)到課程的實(shí)踐性和綜合性要求，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性，提高學(xué)生自學(xué)能力和實(shí)踐能力，改善教學(xué)效果，大有裨益。

案例教學(xué)法的實(shí)施過程

新型教學(xué)法的實(shí)施步驟為：1.提出課題（案例）將全班學(xué)生分為5個(gè)課題小組，小組可由教師劃定，學(xué)生也可以自由組合。根據(jù)“電力電子技術(shù)”教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)要求，選取實(shí)踐性較強(qiáng)的5個(gè)案例，分配給5個(gè)課題小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)1個(gè)課題，課題的選擇由各組自行協(xié)商。由于學(xué)生剛剛接觸“電力電子技術(shù)”，因此教師在選擇案例時(shí)需注意案例的難度，案例不能過于簡(jiǎn)單，需具有挑戰(zhàn)性，但也不能難度過大，占用學(xué)生過多的時(shí)間，甚至令學(xué)生失去興趣。經(jīng)過實(shí)踐，筆者給出的第一批5個(gè)案例為：級(jí)聯(lián)式晶閘管整流器的設(shè)計(jì)、高功率因數(shù)PWM整流器的設(shè)計(jì)、SPWM逆變電源的設(shè)計(jì)、矩形波交流電源的設(shè)計(jì)、高頻高壓脈沖電源的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，案例的選擇并不是一成不變的，為了防止部分學(xué)生向上一屆學(xué)生索要案例設(shè)計(jì)結(jié)果，同時(shí)考慮到電力電子技術(shù)發(fā)展迅速，每一屆教學(xué)中都將對(duì)案例進(jìn)行修改或更換.2.研究學(xué)習(xí)各課題小組根據(jù)案例的要求，進(jìn)行分工合作，首先要充分理解教材，判斷案例涉及教材中的哪部分章節(jié)的內(nèi)容，深入閱讀教材，然后根據(jù)教師提供的文獻(xiàn)資料及學(xué)習(xí)方法，通過圖書館、期刊網(wǎng)等文獻(xiàn)檢索工具的幫助，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)課題進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。由于課題涉及的電路、自動(dòng)控制等方面的理論較多，需要學(xué)生閱讀較多的文獻(xiàn)。小組成員之間需要經(jīng)常溝通和討論，并進(jìn)行材料的整合并為報(bào)告做準(zhǔn)備。3.仿真研究由于學(xué)時(shí)以及實(shí)驗(yàn)條件所限，學(xué)生無法對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)出的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，可采用仿真驗(yàn)證的方法。目前，有多種仿真軟件可以仿真電力電子電路，其中最常用的是Matlab/Simulink和PSIM。這兩種軟件已被許多教師用于課堂教學(xué)中，但學(xué)生動(dòng)手使用的并不多，實(shí)際上，這兩種軟件易學(xué)易用，學(xué)生無需在學(xué)習(xí)軟件的使用方法上花費(fèi)太多的時(shí)間。在案例設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生可以隨時(shí)用設(shè)計(jì)的仿真程序驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性；設(shè)計(jì)完成后，要給出不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同控制策略、不同電路參數(shù)和控制參數(shù)下的主要波形，并由此確定最佳拓?fù)浜蛥?shù)。在第二和第三階段，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)與教師交流。4.報(bào)告討論報(bào)告和討論是案例教學(xué)法的重要環(huán)節(jié)，一般安排在課程結(jié)尾階段進(jìn)行。由于學(xué)時(shí)的限制，為每個(gè)案例分配的時(shí)間為20分鐘～30分鐘。課題組推舉一位報(bào)告人，報(bào)告人應(yīng)在報(bào)告前做好PowerPoint講稿，報(bào)告時(shí)用5分鐘的時(shí)間介紹案例的要求和設(shè)計(jì)結(jié)果。余下時(shí)間由全體學(xué)生討論設(shè)計(jì)的合理性，學(xué)生也可以提出各種問題，由報(bào)告人進(jìn)行解答，報(bào)告人解答不了的，由該課題組的其他成員解答。教師在此過程中應(yīng)對(duì)討論的深度和廣度加以把握，最后對(duì)案例設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并記錄學(xué)生在報(bào)告和討論過程中的表現(xiàn)，作為考核的依據(jù)。5.撰寫小論文通過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，每個(gè)學(xué)生提交一份與案例相關(guān)的研究性小論文，教師應(yīng)要求每個(gè)課題組內(nèi)各成員間的小論文內(nèi)容有區(qū)別，即應(yīng)側(cè)重于自己所研究的那一部分。6.期末考核期末考核的成績(jī)由三部分組成：報(bào)告和討論過程中的表現(xiàn)以及小論文的質(zhì)量。為了保證考核的公平性，教師在布置任務(wù)時(shí)要為課題組的每個(gè)成員分配不同的工作。以“SPWM逆變電源的設(shè)計(jì)”為例，可將案例拆分為若干子課題，如：?jiǎn)蜗嗄孀冸娫吹脑O(shè)計(jì)、三相逆變電源的設(shè)計(jì)、常規(guī)SPWM調(diào)制方法研究、梯形波SPWM調(diào)制方法研究、鞍形波SPWM調(diào)制方法研究等幾個(gè)子課題。在小組成員較多的情況下，可令其中一部分同學(xué)用Matlab/Simulink仿真，其余同學(xué)用PSIM仿真，這樣不僅使每個(gè)學(xué)生都有相互獨(dú)立的任務(wù)，還可將不同仿真軟件得到的結(jié)果進(jìn)行相互驗(yàn)證。

案例舉例

篇(3)

[論文關(guān)鍵詞]工學(xué)結(jié)合　立體化教學(xué)　促進(jìn)就業(yè)　實(shí)現(xiàn)共贏

[論文摘要]工學(xué)結(jié)合、校企合作的教學(xué)模式是通信電源高職教學(xué)改革的需要，本文從多個(gè)角度闡述了工學(xué)結(jié)合的實(shí)踐內(nèi)容，提出了工學(xué)結(jié)合的教學(xué)方法及思路。工學(xué)結(jié)合把以課堂為主傳授知識(shí)的教學(xué)環(huán)境與直接獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和能力為主的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來，極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，有利于培養(yǎng)適合行業(yè)、企業(yè)需要的應(yīng)用型人才。

一、工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式是高職教育改革的必然趨勢(shì)

教高［2006］14號(hào)文件《關(guān)于實(shí)施國(guó)家示范性高等院校建設(shè)計(jì)劃、加快高等職業(yè)院校改革與發(fā)展意見》明確指出，高職教育要堅(jiān)持以“服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展道路”的辦學(xué)方針。工學(xué)結(jié)合、校企合作可以充分利用學(xué)校、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的教育資源和教育環(huán)境，以培養(yǎng)適合行業(yè)、企業(yè)需要的應(yīng)用型人才為目的的教育模式，把以課堂傳授知識(shí)為主的教學(xué)環(huán)境與直接獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和能力為主的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來。實(shí)踐和推廣工學(xué)結(jié)合、校企合作的教學(xué)的新模式，集中體現(xiàn)出以社會(huì)需求為導(dǎo)向、以專業(yè)特色求發(fā)展、以教學(xué)質(zhì)量為基礎(chǔ)的高職教育特色。

通信電源是移動(dòng)通信設(shè)施的“心臟”，對(duì)通信事業(yè)發(fā)展起著舉足輕重的作用。隨著通信事業(yè)發(fā)展，移動(dòng)通信已進(jìn)入千家萬戶。聯(lián)通、移動(dòng)等通信行業(yè)企業(yè)新增建設(shè)了大量基站，目前通信基站大量使用了小容量的開關(guān)電源、小容量的蓄電池以及小容量的UPS等設(shè)備，而電源系統(tǒng)的維護(hù)在安全保障、可靠性等方面的有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求與規(guī)范，一旦通信電源發(fā)生故障而停止供電，必將導(dǎo)致通信中斷。因此各大通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)通信電源越來越重視，對(duì)高技能、高質(zhì)量、高素質(zhì)的電源專業(yè)人才有迫切需求。通信電源專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生有很多畢業(yè)后從事基站代維的工作，但基站電源的維護(hù)是一個(gè)將所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用的過程，既需要有較扎實(shí)的理論知識(shí)，又要有很強(qiáng)的動(dòng)手操作能力。然而，現(xiàn)實(shí)情況是，有些學(xué)生就業(yè)后一開始工作顯得無所適從，上不了手，而很多通信運(yùn)行企業(yè)難以招到合適的人才。

產(chǎn)生這一矛盾的原因，主要是我們的教育與企業(yè)實(shí)際仍然脫節(jié)，學(xué)院專業(yè)教學(xué)的就業(yè)針對(duì)性不強(qiáng)，學(xué)生實(shí)踐能力和就業(yè)能力較弱。由于學(xué)校不甚了解社會(huì)對(duì)職業(yè)崗位的要求，專業(yè)知識(shí)教學(xué)與日新月異的通信新技術(shù)的發(fā)展不相適應(yīng)，難于解決實(shí)訓(xùn)實(shí)施設(shè)備，缺乏職業(yè)技能培訓(xùn)手段，行業(yè)企業(yè)在職業(yè)教育尤其是職前教育中參與力度欠缺，校企結(jié)合緊密程度不足。因此，工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式是高職教育改革的必然趨勢(shì)

二、工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式的主要實(shí)踐內(nèi)容

發(fā)展學(xué)校和行業(yè)、企業(yè)之間的多種形式的合作，逐步做到專業(yè)培養(yǎng)過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)和通信企業(yè)電源專業(yè)技術(shù)需求緊密銜接。這樣既有利于實(shí)訓(xùn)教學(xué)和學(xué)生就業(yè)，更重要的是能及時(shí)得到企業(yè)的反饋，促進(jìn)辦學(xué)、提高教育質(zhì)量。工學(xué)結(jié)合教學(xué)新模式，可以從以下幾方面內(nèi)容實(shí)踐：

（一）因時(shí)制宜開展課堂教學(xué)，與時(shí)俱進(jìn)設(shè)置專業(yè)課程

教材的編制和選用既要注重理論性，更要注重實(shí)踐性的分析，每年都要堅(jiān)持修訂和充實(shí)教材內(nèi)容，增添新的課程，提升專業(yè)教學(xué)內(nèi)涵，使學(xué)生的專業(yè)知識(shí)更廣。學(xué)院實(shí)訓(xùn)基地目前已配有空調(diào)實(shí)訓(xùn)室、電力實(shí)訓(xùn)室（包括高低配、開關(guān)電源、UPS、交流配電瓶、通信用蓄電池等）、監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室和油機(jī)實(shí)訓(xùn)室。教學(xué)內(nèi)容方面新增加了基站電源維護(hù)、概預(yù)算、工程設(shè)計(jì)、專業(yè)英語(yǔ)、CAD等課程以及交流電等電工專業(yè)課程，拓寬了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)。有的放矢開展項(xiàng)目式的課程設(shè)計(jì)，在課程設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)際的工程案例，讓學(xué)生了解實(shí)際的開發(fā)工程，了解市場(chǎng)信息及掌握專業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。

（二）加強(qiáng)學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，不斷完善和更新實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備設(shè)施

實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)備設(shè)施與通信行業(yè)企業(yè)相配套，隨著通信電源技術(shù)發(fā)展而不斷更新，保持設(shè)施和設(shè)備的先進(jìn)性，不斷改善學(xué)校實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的環(huán)境。學(xué)生進(jìn)入實(shí)訓(xùn)基地就像置身與企業(yè)工作現(xiàn)場(chǎng)，使整個(gè)教學(xué)過程完全貼近企業(yè)生產(chǎn)第一線，貼近社會(huì)實(shí)際。加強(qiáng)學(xué)生通信電源基本技能訓(xùn)練，傳輸設(shè)備相關(guān)技能訓(xùn)練，交換、軟交換設(shè)備相關(guān)技能訓(xùn)練，基站、天饋設(shè)備相關(guān)技能訓(xùn)練，寬帶、數(shù)據(jù)設(shè)備相關(guān)技能訓(xùn)練，相關(guān)儀表儀器測(cè)量專業(yè)技能訓(xùn)練。通過各種基本技能的實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)功底，以適應(yīng)今后社會(huì)通信事業(yè)發(fā)展的需要。

（三）著力提高教師素質(zhì)

專業(yè)教師不但要在專業(yè)知識(shí)更新和理論上不斷進(jìn)修充電，而且學(xué)院還要利用寒、暑假安排專業(yè)課教師到通信企業(yè)以普通員工身份頂崗實(shí)習(xí)，每年不少于一個(gè)半月，通過教師實(shí)習(xí)，與企業(yè)加深接觸，體驗(yàn)市場(chǎng)和企業(yè)的實(shí)際需求，從而對(duì)我們學(xué)生的培養(yǎng)及適崗培訓(xùn)課程設(shè)置有深刻的體會(huì)。同時(shí)，安排教師參加各種新技術(shù)培訓(xùn)，了解和掌握通信領(lǐng)域前沿科技發(fā)展脈搏，了解企業(yè)所需，收集各種案例，用于教學(xué)。

（四）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)

遵循以學(xué)生就業(yè)、服務(wù)信息產(chǎn)業(yè)的宗旨，學(xué)院與有關(guān)企業(yè)緊密合作，建設(shè)通信職業(yè)技能鑒定站、通信行業(yè)企業(yè)通信電源培訓(xùn)基地，同時(shí)積極推動(dòng)各大運(yùn)營(yíng)商在院校電源培訓(xùn)基地的組建。建立和健全師資庫(kù)，聘請(qǐng)通信行業(yè)專家和企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)骨干來院授課，使通信電源教學(xué)更貼近實(shí)際。學(xué)院每年利用暑假組織和安排通信電源專業(yè)教師到對(duì)口企業(yè)實(shí)習(xí)，從而掌握了大量第一手資料，增強(qiáng)了教學(xué)的針對(duì)性和前瞻性。還邀請(qǐng)浙江臥龍燈塔電源有限公司工程師講授蓄電池活化方面的內(nèi)容，學(xué)生學(xué)到書本上學(xué)不到的知識(shí)。

（五）推進(jìn)“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，推廣案例教學(xué)

鼓勵(lì)學(xué)生自發(fā)組建項(xiàng)目小組，根據(jù)各項(xiàng)目小組的特長(zhǎng)，承接相應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、在指導(dǎo)老師的輔助下，完成從設(shè)計(jì)到施工的整個(gè)過程。讓學(xué)生帶著來源于企業(yè)的“任務(wù)”展開教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列“任務(wù)”，從而得到清晰的思路和熟練的方法，解決問題，得出結(jié)論。同時(shí)積極鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參加電力機(jī)務(wù)員高級(jí)工考試和電工證考試，獲得各種技能。加強(qiáng)對(duì)校外實(shí)習(xí)學(xué)生的走訪，深入企業(yè)調(diào)研，合理分析培養(yǎng)目標(biāo)崗位群體和要求。教學(xué)方法主要有：

1．工學(xué)交替教學(xué)法 及時(shí)開發(fā)與企業(yè)同步的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項(xiàng)目，創(chuàng)造真實(shí)的企業(yè)環(huán)境和工作情境，通過移動(dòng)等通信運(yùn)營(yíng)商，建立通信電源實(shí)訓(xùn)基地和校外實(shí)習(xí)合作伙伴等措施，使得通信電源課程更加完善，設(shè)備更新速度與企業(yè)同步，企業(yè)鍛煉機(jī)會(huì)增多。

2．案例教學(xué)法 在社會(huì)越來越重視創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才的背景下，利用行業(yè)背景收集大量真實(shí)企業(yè)案例，經(jīng)過課程組教師精心設(shè)計(jì)，開設(shè)案例討論課，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，加深對(duì)課程的理解，有利于理論知識(shí)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合和轉(zhuǎn)化。

3．體驗(yàn)式教學(xué)法 利用行業(yè)背景和校企之間的良好合作，在大量的企業(yè)培訓(xùn)課程中使其與學(xué)校教學(xué)有機(jī)融合，使學(xué)生接受企業(yè)文化熏陶、獲得一線一手培訓(xùn)內(nèi)容，同時(shí)讓企業(yè)員工更多了解學(xué)生，增強(qiáng)社會(huì)影響力。

4．互動(dòng)式教學(xué)法 倡導(dǎo)教師與學(xué)生之間進(jìn)行平等的對(duì)話和討論。教師和學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)獲得的感受和體會(huì)相互交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)成共識(shí)，共同提高。不同的教學(xué)內(nèi)容和教師所采取的互動(dòng)式教學(xué)方法的具體形式可以有所不同。

三、工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式的理論意義及應(yīng)用價(jià)值

工學(xué)結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)不同于以往一般的課堂授課——實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)——企業(yè)實(shí)習(xí)模式，是高職教育一種新的教學(xué)改革思路。新教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)四性：即增強(qiáng)專業(yè)設(shè)置的針對(duì)性、增強(qiáng)課程內(nèi)容的實(shí)用性、增強(qiáng)教學(xué)過程的實(shí)踐性、增強(qiáng)學(xué)校和企業(yè)的伙伴合作性。以學(xué)生獲得知識(shí)技能為切入點(diǎn)，聯(lián)合企業(yè)專家遴選出本課程所對(duì)應(yīng)的崗位典型工作任務(wù)，結(jié)合校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地的條件，以學(xué)生認(rèn)知和技能的獲取為依據(jù)進(jìn)行。在綜合機(jī)務(wù)員技能鑒定大綱的指導(dǎo)下，通過設(shè)計(jì)典型工作任務(wù)，創(chuàng)造虛擬的企業(yè)環(huán)境和工作情境，靈活施行“校內(nèi)——校外——校內(nèi)——校外”的教學(xué)方式，結(jié)合企業(yè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，形成立體化教學(xué)內(nèi)容。建立校外通信能源實(shí)訓(xùn)基地，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課比例，設(shè)備更新與企業(yè)同步，學(xué)生到企業(yè)鍛煉機(jī)會(huì)增多，增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、加強(qiáng)實(shí)踐和理論的反復(fù)驗(yàn)證。開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)特色鮮明的學(xué)生。通過完善電源實(shí)訓(xùn)中心功能，包含系統(tǒng)維護(hù)功能，系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程施工等實(shí)踐功能，增加學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐感知能力，提升了其可持續(xù)發(fā)展的能力，較好解決了通信電源專業(yè)培養(yǎng)生員緊貼社會(huì)和企業(yè)需求，對(duì)社會(huì)、企業(yè)、學(xué)院、學(xué)生是多贏的教學(xué)改革成果。

通信電源專業(yè)是浙江郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院在1958年建校之初創(chuàng)辦的專業(yè)，是學(xué)院乃至全國(guó)的重點(diǎn)基礎(chǔ)專業(yè)。學(xué)院2004年升格為高職院校以后，通信電源專業(yè)成為學(xué)院首批重點(diǎn)專業(yè)之一。學(xué)院除了每年向社會(huì)輸送通信電源高職學(xué)生90人左右，還承擔(dān)大量的浙江省移動(dòng)、電信等各大通信運(yùn)營(yíng)商及代維公司電力機(jī)務(wù)人員的培訓(xùn)、鑒定、競(jìng)賽等任務(wù)。近年來，學(xué)院緊貼社會(huì)和企業(yè)需求，圍繞工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式，探索教學(xué)改革，取得了顯著效果。

（一）創(chuàng)造了真實(shí)的企業(yè)情境，設(shè)計(jì)全面的實(shí)踐項(xiàng)目，把以課堂為主傳授知識(shí)的教學(xué)環(huán)境與直接獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和能力為主的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來，極大的提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，有利于培養(yǎng)適合行業(yè)、企業(yè)需要的應(yīng)用型人才。

（二）積極開展校企合作，在雙贏、互利基礎(chǔ)上為通信企業(yè)搭建培訓(xùn)平臺(tái)?；貫閷W(xué)校提供了科研項(xiàng)目、簽“訂單”培養(yǎng)學(xué)生，提供教學(xué)實(shí)習(xí)等，學(xué)校為基地提供培訓(xùn)業(yè)務(wù)，開展科研，輸送優(yōu)秀畢業(yè)生等，以此促使教學(xué)、科研全面提升，帶動(dòng)招生、就業(yè)良性循環(huán)。由于企業(yè)培訓(xùn)與日常教學(xué)有機(jī)融合，推行體驗(yàn)式的企業(yè)案例教學(xué)，開設(shè)案例討論課，感受企業(yè)文化，加深課程理解，有利于理論經(jīng)驗(yàn)向?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化。

（三）以工學(xué)結(jié)合為切入點(diǎn)，采用工學(xué)交替教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)目的性、能動(dòng)性，進(jìn)一步培養(yǎng)其實(shí)踐技能和職業(yè)能力，及早自我規(guī)劃職業(yè)生涯，有利于學(xué)生實(shí)踐能力的錘煉、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，以及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，最終培養(yǎng)出真正符合社會(huì)需要的高素質(zhì)技能型人才。

近三年來，有效的教學(xué)手段和完善的教學(xué)實(shí)踐環(huán)境大大促進(jìn)了課程的建設(shè)。其中，通信電源課程榮獲浙江省“精品課程”，用人單位對(duì)本專業(yè)學(xué)生的綜合職業(yè)能力的認(rèn)可度大幅提升，通信電源專業(yè)畢業(yè)生一次就業(yè)率達(dá)到95%以上，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生、社會(huì)、學(xué)校多方共贏的良好局面。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 國(guó)家教育部，財(cái)政部教高．關(guān)于實(shí)施國(guó)家示范性高等院校建設(shè)計(jì)劃、加快高等職業(yè)院校改革與發(fā)展意見［Z］，2006．

篇(4)

論文關(guān)鍵詞：通信行業(yè)通信電源管理

論文摘要：在通信行業(yè)中，人們通常把電源比喻為通信系統(tǒng)的心臟。近年來，電信網(wǎng)全方位快速發(fā)展，同時(shí)也給從事電源維護(hù)管理工作的人員提出了許多新的問題。由于電源設(shè)備正處在新老并存、逐步更新?lián)Q代的時(shí)期?；诖耍疚木屯ㄐ烹娫吹木S護(hù)和管理方面談幾點(diǎn)想法。

0引言

由于歷史發(fā)展的原因，當(dāng)前通信電源供電體制基本上是以集中放置、集中供電方式為主，有人值守、故障維修為主。而電源的負(fù)載，如傳輸、交換、數(shù)據(jù)、移動(dòng)等專業(yè)的維護(hù)方式正朝著集中監(jiān)控、集中維護(hù)、少人或無人值守方向發(fā)展。通信基站是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分，保證任何情況下的正常供電，是保證通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。為此各通信基站內(nèi)均配備了較先進(jìn)的電力電源供電系統(tǒng)，包括開關(guān)整流設(shè)備、免維護(hù)蓄電池、油機(jī)等。這些設(shè)備是保障供電穩(wěn)定和連續(xù)性的重要設(shè)備，對(duì)這些設(shè)備維護(hù)的好壞，不僅影響電源系統(tǒng)設(shè)備的壽命和故障率，而且直接涉及通信網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1通信電源概述

從遠(yuǎn)古時(shí)代以來，陽(yáng)光、空氣、食物和水一直是人們賴以生存的必需品，而今在科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時(shí)代，電也已成為人們的必需品。因?yàn)橛辛穗?，我們的生活才有了歡樂。正是由于通信系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，無處不在的通信電源則是堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和根本保障。實(shí)施集中監(jiān)控管理是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是現(xiàn)代通信網(wǎng)的要求，也是企業(yè)減員增效的有效措施。各種電源設(shè)備要智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合開放式通信協(xié)議。若電源系統(tǒng)不能輸出規(guī)定電流，電壓超出允許波動(dòng)范圍，雜音電壓高于允許值時(shí)間并持續(xù)10s以上者均判定為系統(tǒng)故障。原交流系統(tǒng)中的電壓、頻率或波形畸變超出規(guī)定范圍持續(xù)時(shí)間大于60s者均判定為故障。為此，要保證通信電源系統(tǒng)的可靠性，有條件的通信部門應(yīng)盡量從兩個(gè)不同的地方引入2路市電輸入，并設(shè)置2路市電電能自動(dòng)倒換裝置；所用設(shè)備要選用可靠性高的高頻開關(guān)整流設(shè)備，采用模塊化、熱插拔式結(jié)構(gòu)以便于更換，并合理配置備份設(shè)備。任何新技術(shù)、新設(shè)備未經(jīng)充分驗(yàn)證、試運(yùn)行前均不得進(jìn)入供電系統(tǒng)。供電方式要大力推廣分散供電，使用同一種直流電壓的通信設(shè)備采用兩個(gè)以上的獨(dú)立供電系統(tǒng)，這也是今后通信網(wǎng)絡(luò)容量和規(guī)模不斷擴(kuò)大、各種新業(yè)引入的新要求。為了盡量縮短設(shè)備的平均故障修復(fù)時(shí)間，要經(jīng)常分析運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測(cè)故障發(fā)生的時(shí)間并及時(shí)排除。還要提高技術(shù)維護(hù)水平，采用集中維護(hù)、遠(yuǎn)程遙信、遙測(cè)維護(hù)。在實(shí)施過程中，三遙點(diǎn)的設(shè)置要合理，絕不是越多越好，要以可靠性、實(shí)用性為基本原則，宜簡(jiǎn)勿繁。

2電源系統(tǒng)使用中應(yīng)重視的問題

電源系統(tǒng)目前廣泛使用高頻開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)備，其智能化程度高，電池采用了免維護(hù)蓄電池，這雖給用戶帶來了許多便利，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，確保使用安全。

2.1按電源系統(tǒng)的使用要求和功率余量大小來分，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行。工作性質(zhì)決定了電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載或在基本滿載狀態(tài)下工作，都會(huì)造成整流模塊出故障，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。自備發(fā)電機(jī)的輸出電壓、波形、頻率和幅度應(yīng)滿足電源系統(tǒng)對(duì)輸入電壓的要求，另外發(fā)電機(jī)的功率要大于開關(guān)電源設(shè)備的額定輸入功率，否則，將會(huì)造成電源系統(tǒng)設(shè)備工作異?；驌p壞。

2.2電池應(yīng)避免大電流充放電，理論上充電時(shí)可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大且溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。在任何情況下都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)或放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30％－50％就可以了。2.3鉛酸蓄電池的容量和電解液的比重是線性關(guān)系，通過測(cè)量比重可以了解電池的存儲(chǔ)能量情況。閥控式密封蓄電池是貧液電池，且無法進(jìn)行電解液比重測(cè)量，所以如何判定它的好壞，預(yù)測(cè)貯備容量已成為當(dāng)今業(yè)界的一大難題。用電導(dǎo)儀測(cè)電池的內(nèi)阻是判定蓄電池好壞的一種有參考價(jià)值的方法，但尚不能準(zhǔn)確測(cè)定電池的好壞程度。目前，最可靠的方法還是放電法。在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可使用性、維護(hù)性等方面綜合比較，應(yīng)選用四沖程油機(jī)為原動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組。四沖程油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用多缸均衡做功、增壓等一系列成熟技術(shù)適合于大容量機(jī)組的要求。其噪音小、污染小、性價(jià)比高。使用中把機(jī)組產(chǎn)生的熱量排到室外，保證機(jī)組周圍環(huán)境濕度不超過指標(biāo)要求。

3電源系統(tǒng)的維護(hù)與檢修

當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是電源系統(tǒng)，是主機(jī)還是電池組。雖說開關(guān)電源系統(tǒng)主機(jī)有故障自檢功能，但它對(duì)面而不對(duì)點(diǎn)，對(duì)更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測(cè)工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。對(duì)主機(jī)出現(xiàn)擊穿、斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng)，否則會(huì)接連發(fā)生相同的故障。再好的設(shè)備也有壽命期，也會(huì)出現(xiàn)各類故障，但維護(hù)工作做得好可以延長(zhǎng)壽命并減少故障的發(fā)生，不要因?yàn)楦咧悄?、免維護(hù)而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作，預(yù)防在任何時(shí)候都是安全運(yùn)行的重要保障。高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機(jī)內(nèi)沉積，當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會(huì)引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警。另大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí)檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。蓄電池除有存儲(chǔ)直流電能的功能外，其等效電容量的大小與蓄能電池容量大小成正比。因此，維護(hù)檢修蓄電池的工作是非常重要的，雖說蓄電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測(cè)比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。但因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變，所以蓄電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí)，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電須先排除落后電池后再放。核對(duì)性放電不是追求放出容量的百分比，而是關(guān)注并發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對(duì)落后電池處理后再作核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。平時(shí)每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對(duì)標(biāo)示電池應(yīng)定期測(cè)量并做好記錄。在日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測(cè)電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動(dòng)腐蝕現(xiàn)象，檢測(cè)連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常等。免維護(hù)電池要做到運(yùn)行、日常管理周到、細(xì)致和規(guī)范，保證設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀況，從而延長(zhǎng)使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這是電池維護(hù)的目的，也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和運(yùn)行規(guī)則。當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對(duì)不能恢復(fù)和修復(fù)的電池要換掉。但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì)對(duì)整組電池帶來不利影響。對(duì)壽命已過期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到電源系統(tǒng)和設(shè)備主機(jī)。參考文獻(xiàn)：

[1]樊勤.通信電源的管理與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)2006(3).

篇(5)

現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。

當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)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(jì)、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

一、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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。

1.1整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

1.2逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī)，交流電機(jī)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(jī)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(jī)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(jì)，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)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(jī)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(shí)現(xiàn)小型輕量化，機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(duì)環(huán)境無害的個(gè)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(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定，桌上型個(gè)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(dòng)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(jī)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(shí)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(kuò)大，單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)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(hù)，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(duì)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(gè)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(dòng)車的無級(jí)變速和控制，同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)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(jī)的變頻調(diào)速，其在電氣傳動(dòng)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

國(guó)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(diǎn)。國(guó)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(diǎn)。預(yù)計(jì)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(jī)電機(jī)。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(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源，代表了當(dāng)今焊機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(duì)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(duì)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(guó)外逆變焊機(jī)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(jī)和CT機(jī)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(guó)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(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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(yùn)時(shí)，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(shí)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(shí)，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(dòng)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)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)?？刂萍呻娐纷骰静考米钚吕碚摵图夹g(shù)成果，組成積木式、智能化的大功率供電電源，從而使強(qiáng)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(duì)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(dòng)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(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn)，論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、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(chǎng)合，如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

三、高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

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(duì)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(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)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(dòng)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(jī)、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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī)，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(jì)效益，更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)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(shí)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(dòng)保護(hù)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(jī)的體積，更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(duì)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(ASPM)，它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(jī)械方面的設(shè)計(jì)，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(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片，再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺(tái)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(jī)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(gè)獨(dú)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(gè)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(duì)整個(gè)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(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時(shí)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(hào)來設(shè)計(jì)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(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào)，也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以，在八、九十年代，對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)，但是對(duì)于智能化的開關(guān)電源，需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，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(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上，許多功率電子節(jié)電設(shè)備，往往會(huì)變成對(duì)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(bǔ)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(6)

【關(guān)鍵詞】 智能 變電站 優(yōu)勢(shì)

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能化變電站是采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、自動(dòng)運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同互動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站，是數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展。智能變電站作為智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制的關(guān)鍵主要表現(xiàn)為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓起著重要作用，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。

1 智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別

智能化變電站與數(shù)字化變電站有密不可分的聯(lián)系。數(shù)字化變電站是智能化變電站的前提和基礎(chǔ)，是智能化變電站的初級(jí)階段，智能化變電站是數(shù)字化變電站的發(fā)展和升級(jí)。智能化變電站與數(shù)字化變電站的差別主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

（1）數(shù)字化變電站主要從滿足變電站自身的需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一、二次設(shè)備的數(shù)字化通信和控制，建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，側(cè)重于在統(tǒng)一通信平臺(tái)的基礎(chǔ)上提高變電站內(nèi)設(shè)備與系統(tǒng)間的互操作性。而智能化變電站則從滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行要求出發(fā)，比數(shù)字化變電站更加注重變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間的信息的統(tǒng)一與功能的層次化。智能變電站在整個(gè)電網(wǎng)中的位置如圖1。

（2）數(shù)字化變電站己經(jīng)具有了一定程度的設(shè)備集成和功能優(yōu)化的概念，要求站內(nèi)應(yīng)用的所有智能電子裝置（IED）滿足統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，擁有統(tǒng)一的接口，以實(shí)現(xiàn)互操作性。IED分布安裝于站內(nèi)，其功能的整合以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，利用網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化變電站在以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，模糊了一、二次設(shè)備的界限，實(shí)現(xiàn)了一、二次設(shè)備的初步融合。而智能化變電站設(shè)備集成化程度更高，可以實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的一體化、智能化整合和集成。

2 智能變電站的特征

智能化變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿足我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，體現(xiàn)我國(guó)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。智能化變電站應(yīng)當(dāng)具有以下功能特征：

（1）緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的位置和作用看，智能化變電站的建設(shè)，要有利于加強(qiáng)全網(wǎng)范圍各個(gè)環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行事故進(jìn)行預(yù)防和緊急控制，實(shí)現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，成為形成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識(shí)更強(qiáng)，作為電網(wǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。

（2）支撐智能電網(wǎng)。從智能化變電站的自動(dòng)化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運(yùn)行性能的要求。在硬件裝置上實(shí)現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應(yīng)用FACTS技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。

（3）高電壓等級(jí)的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。特高壓輸電線路將構(gòu)成我國(guó)智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對(duì)大容量、高電壓帶來的一系列技術(shù)問題。特高壓變電站應(yīng)能可靠地應(yīng)對(duì)和解決在設(shè)備絕緣、斷路開關(guān)等方面的問題，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。

（4）中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。在未來的智能電網(wǎng)中，一個(gè)重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用端分布式發(fā)電設(shè)備的多源多向模塊化模式轉(zhuǎn)變。與常規(guī)變電站相比，智能化變電站從繼電保護(hù)到運(yùn)行管理都應(yīng)做出調(diào)整和改變，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。

（5）遠(yuǎn)程可視化。智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與操作運(yùn)行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化與自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運(yùn)行水平。

3 智能變電體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)可將智能變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信連接。在整個(gè)通信系統(tǒng)中其通訊網(wǎng)絡(luò)可以分為：站控層和間隔層之間的站控層通訊網(wǎng)以及間隔層和過程層之間的過程層通訊網(wǎng)。這樣使得整個(gè)變電站系統(tǒng)就會(huì)更加緊湊，節(jié)省資源（如圖2）。

4 智能化變電站的問題

目前，智能變電站、數(shù)字化變電站對(duì)JIEC61850與61970標(biāo)準(zhǔn)的綜合協(xié)調(diào)問題解決不充分，智能化的實(shí)施主要局限在自動(dòng)化系統(tǒng)本身，對(duì)于計(jì)量部分沒有充分考慮。變電站沒有形成更多的智能應(yīng)用，缺乏檢驗(yàn)，試驗(yàn)評(píng)估體系，生產(chǎn)上主要依賴設(shè)備生產(chǎn)廠家，總體上處于試驗(yàn)階段。

5 結(jié)語(yǔ)

在智能化技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，智能化的變電站通過電力流、業(yè)務(wù)流、信息流的一體化融合，實(shí)現(xiàn)多元化電源和不同特征電力用戶的靈活接入和方便使用，極大提高電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力，大幅提升電網(wǎng)的服務(wù)能力，帶動(dòng)電力行業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展要求涉及到電網(wǎng)發(fā)、輸、配、售、用的各個(gè)環(huán)節(jié)。在構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中具有巨大的優(yōu)勢(shì)，相信在不遠(yuǎn)的將來，智能變電站的應(yīng)用將有力的加快我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐。

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篇(7)

【關(guān)鍵詞】電火花加工;DDS;AD9851;脈沖電源

引言

電火花加工是利用工作液中的兩極間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，依靠每次放電時(shí)產(chǎn)生的局部、瞬時(shí)高溫把金屬材料逐次微量蝕除下來，從而切割成形的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工[1]。脈沖電源作為電火花加工機(jī)床的主要組成部分，為擊穿加工介質(zhì)提供所需要的電壓，并在間隙擊穿后提供能量以蝕除金屬，其性能的好壞直接決定了加工設(shè)備穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率的高低[2]。傳統(tǒng)的電火花加工脈沖電源有RC式、電子管式和晶體管式等多種形式[3]。弛張式RC脈沖電源是電火花加工中最早使用的脈沖電源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠，特別是能夠產(chǎn)生脈沖寬度很小的窄脈沖，但是在放電過程中脈沖能量不可控。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在開發(fā)的脈沖電源正向著智能化、節(jié)能化、安全化的方向發(fā)展[4]。而在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，DSP芯片的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，因此基于DSP芯片的開關(guān)電源擁有著廣闊的前景，成為今后開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)芯片控制的脈沖電源就是其中之一。本文以AD9851[5]為核心，結(jié)合AT89S52微處理控制器芯片的共同作用，產(chǎn)生高頻可調(diào)的脈沖波形，滿足電火花微細(xì)加工的要求。同時(shí)，為保證加工的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，采用A/D芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，并反饋回單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，調(diào)節(jié)產(chǎn)生的脈沖及控制電極動(dòng)作。

1.脈沖電源的單片機(jī)控制原理

本脈沖電源采用單片機(jī)芯片來控制脈沖的產(chǎn)生，采用晶振和定時(shí)器來形成矩形波。由單片機(jī)控制的脈沖發(fā)生器的硬件電路與軟件編程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，集成度高，而且抗干擾性強(qiáng)，并采用大功率MOSFET器件的斬波電路來獲得高頻脈沖，可顯著地提高電源的獨(dú)立性，改善電火花電源的加工性能。脈沖電源原理圖如圖1所示。

圖1 電火花加工用脈沖電源原理圖

單片機(jī)芯片輸出相應(yīng)的脈沖控制信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)電路，控制功率電子開關(guān)管的開通和關(guān)閉，對(duì)直流電源進(jìn)行斬波形成預(yù)定脈寬和脈間的功率脈沖序列，最后把這種功率脈沖序列加到放電加工間隙，從而實(shí)現(xiàn)電火花加工。在加工的過程中，通過電壓電流傳感器檢測(cè)加工電流的大小來調(diào)整脈沖的頻率和幅值，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的加工。

2.硬件設(shè)計(jì)

2.1 高頻脈沖信號(hào)的產(chǎn)生

因?yàn)殡娀鸹庸さ木然疽笤谖⒚准?jí)以上，因此必須使控制的單脈沖輸出能量要在10-6～10-7J之間[6]，這就要求每次的脈沖放電的時(shí)間很短，即保證脈沖的頻率足夠高，脈沖寬度需達(dá)到1μs以上。為了在加工零件時(shí)有充足的消電離時(shí)間，同時(shí)防止短路（因放電間隙中有電蝕產(chǎn)物搭接或伺服進(jìn)給系統(tǒng)瞬時(shí)進(jìn)給過多或所致）和電弧放電（因排屑不及時(shí)，集中在某一局部點(diǎn)放電，局部熱量累積，導(dǎo)致溫度升高，惡性循環(huán)），所以要有足夠的脈沖時(shí)間。

本脈沖信號(hào)發(fā)生器選用了AD9851芯片和AT89S52微處理控制器，同時(shí)采用功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）作為高頻功率開關(guān)管。AD9851的脈沖頻率可以調(diào)節(jié)，能夠產(chǎn)生最大的脈沖頻率為180MHZ，為一款高頻高精度脈沖發(fā)生DDS芯片?？梢杂呻娐穪砜刂扑妮敵雒}沖頻率，其電路簡(jiǎn)單，體積較小，可節(jié)省PCB板面積。脈沖信號(hào)產(chǎn)生的原理如圖2。

圖中AT89S52的引腳Pl.0～P1.7連接到AD9851的D0～D7腳，作為AD9851的并/串行數(shù)據(jù)輸入端口。同時(shí)P2.0、P2.1作為I/O口輸出數(shù)據(jù)控制AD9851的FQ_UD、W_CLK。在該設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)AT89S52對(duì)DDS置數(shù)，應(yīng)用并行置數(shù)的方式。選用30M有源晶振為外部時(shí)鐘源，可保證DDS輸出信號(hào)的頻率精度和穩(wěn)定性。

圖2 脈沖信號(hào)產(chǎn)生的原理圖

上電后，單片機(jī)首先對(duì)DDS、LCD等進(jìn)行初始化，設(shè)置完畢后向單片機(jī)發(fā)出應(yīng)答，接著單片機(jī)讀取內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)緩存器的數(shù)據(jù)，把DDS的頻率數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成BCD碼送到LCD顯示，延時(shí)一段時(shí)間后啟動(dòng)DDS芯片，AD9851輸出相應(yīng)頻率的頻譜純凈的正弦信號(hào)。經(jīng)外部無源低通對(duì)輸出濾波后，從引腳VINP寫入AD9851內(nèi)部高速比較器，最后由引腳VOUIP輸出得到精確穩(wěn)定的方波。然后進(jìn)入鍵盤掃描程序，判斷是否有按鍵按下，如有按鍵按下單片機(jī)則執(zhí)行停止動(dòng)作、送顯示、或改變輸出信號(hào)頻率控制字的值等操作。該系統(tǒng)輸出信號(hào)穩(wěn)定性、精度都相當(dāng)高。

因單片機(jī)工作電壓只需+5V，與電火花加工電源都是較高電壓，為提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，加入光耦隔離部分起強(qiáng)弱電隔離作用。在每個(gè)集成芯片的電源輸入端接有電容，把電路板上模擬地與數(shù)字地分開，同時(shí)盡量采用較粗的地線。這些措施可很好地抑制高頻電源對(duì)集成芯片的影響及交流電源的干擾。

2.2 脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)

功率放大器的核心是大功率場(chǎng)效應(yīng)管，其關(guān)鍵是否能把脈沖寬度壓縮到10-6～10-7s量級(jí)。大功率場(chǎng)效應(yīng)管與大功率三極管相比，具有輸入動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗高、抗輻射能力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因AD9851輸出最大只有2.5V的脈沖幅值，無法驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極，所以需外加一脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路來放大脈沖，驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。其工作過程為：在輸入端V是高電平時(shí)，VT1導(dǎo)通，電流經(jīng)三極管VT1，二極管VD1以及電阻R3向場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電容快速充電，柵極電位迅速升高，達(dá)到開啟電壓使漏源端導(dǎo)通，此時(shí)VT2處在截止?fàn)顟B(tài)。相反，當(dāng)輸入端Vi變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，VT2導(dǎo)通而VT1轉(zhuǎn)為截止，充滿電的輸入電容經(jīng)VT2對(duì)地快速放電，使場(chǎng)效應(yīng)管的漏源端迅速關(guān)斷。

圖3 脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路

3.軟件編程

軟件編程主要是依據(jù)AD9851的不同控制字方式，在芯片內(nèi)寫入不同功能的控制字。其重點(diǎn)就是計(jì)算頻率控制字，如AD9851參考時(shí)鐘為30MHz，同時(shí)開啟6倍頻器時(shí)，則輸出頻率f= （32位控制字×180MHz）/232。本系統(tǒng)采用并行輸入方式，軟件流程圖如圖4所示。

圖4 軟件流程圖

上電后先初始化AD9851及微處理器AT89S52，由鍵盤輸入需要信號(hào)的頻率，送入內(nèi)存并將其轉(zhuǎn)換為BCD碼送到LCD顯示，延時(shí)一段時(shí)間，通過將AT89S52的P2.1口置位，使AD9851的寫入信號(hào)端W_CLK有效，連續(xù)5個(gè)W_CLK上升沿后，即完成全部40位控制數(shù)據(jù)的輸入，然后將AT89S52的P2.0口置位，即頻率更新控制信號(hào)端FQ_UD有效，40位數(shù)據(jù)會(huì)從輸入寄存器被寫入頻率和相位控制寄存器，更新DDS的輸出頻率和相位，同時(shí)把地址指針復(fù)位到第一個(gè)輸入寄存器，等待著下一組新數(shù)據(jù)的寫入。

4.結(jié)語(yǔ)

采用DDS芯片來設(shè)計(jì)電火花加工脈沖電源，能大大減小電源體積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，并在一定范圍內(nèi)可以方便地調(diào)節(jié)電火花加工的電參數(shù)。應(yīng)用AD9851芯片和相應(yīng)輔助電路來產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖頻率值得到大大地提高，并可以在線調(diào)節(jié)脈沖寬度與重復(fù)頻率，從而獲得較好的電火花加工精度和可靠性。

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