導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電源技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

2.脈沖電源的組成及結(jié)構(gòu)

脈沖電源是適用于電除塵器的電源，目前在世界各地的電廠、鋼鐵廠及水泥廠的環(huán)保除塵機械設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，除塵效果顯著。它主要由控制柜和高壓輸出變壓器兩部分組成，分別放置于控制室和電除塵器頂部。脈沖電源系統(tǒng)一般由基礎(chǔ)電壓產(chǎn)生部分、脈沖電壓產(chǎn)生部分、控制部分及通訊部分組成。其原理圖如圖2所示。1）基礎(chǔ)電壓Vdc產(chǎn)生部分三相交流電源輸入至三相升壓變壓器，經(jīng)三相整流橋和濾波電路后，產(chǎn)生一個高壓直流電壓，再經(jīng)扼流電感L2和耦合電感L4送至電除塵器中，供應(yīng)電除塵器ESP所需的基礎(chǔ)電壓。2）脈沖電壓產(chǎn)生部分三相交流AC380V輸入至三相升壓變壓器，經(jīng)整流橋、濾波電路后，得到一個高壓直流電壓，經(jīng)扼流電感L1給儲能電容Cs充電。當(dāng)高壓IGBT（SW1）導(dǎo)通時，儲能電容Cs、扼流電感L3、耦合電感L4、電除塵器ESP等效電容形成諧振回路，儲能電容Cs內(nèi)的電量在該回路內(nèi)諧振，在電除塵器ESP兩端形成一個脈沖電壓。該脈沖電壓與基礎(chǔ)電壓疊加，產(chǎn)生最終所需的加至電除塵器ESP上的電壓波形，如圖3所示。諧振后半部分，電量回充給儲能電容Cs，節(jié)約電能。當(dāng)高壓IGBT關(guān)斷時，諧振回路斷開，電源繼續(xù)給儲能電容充電至原電壓，等待下次脈沖的產(chǎn)生，如此循環(huán)。3）控制部分通過一個核心控制器（嵌入式系統(tǒng)），控制基礎(chǔ)電壓、脈沖電壓的產(chǎn)生，并接收脈沖電源的反饋信號、監(jiān)控關(guān)鍵位置的運行狀況，調(diào)整脈沖電源的運行狀態(tài)，使脈沖電源適應(yīng)各種復(fù)雜工況的要求，產(chǎn)生最大的收塵效率及節(jié)能目標(biāo)。同時采用快速、智能的火花響應(yīng)、處理機制，保證火花狀態(tài)下設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。4）通訊部分通過以太網(wǎng)控制器，在通訊協(xié)議，比如Modbus的基礎(chǔ)上搭建整個通訊系統(tǒng)，在上位機界面上監(jiān)控各個脈沖電源的運行情況，并統(tǒng)一控制、調(diào)配，便于運行和管理，提高工作效率。

3.脈沖電源除塵的特點和優(yōu)勢

對于常規(guī)除塵器控制電源，脈沖電源具有如下主要優(yōu)勢：1）脈沖電源具有常規(guī)電源各種特性；2）在基準(zhǔn)電壓的基礎(chǔ)上疊加脈沖電壓，有效抑制高比電阻粉塵的反電暈現(xiàn)象，同時使電場獲得盡可能大的電暈場強，使高比電阻粉塵充分實現(xiàn)電離、吸附、放電等過程；3）在獲得較高場強的狀態(tài)下，使得電耗最大可能的節(jié)省。對于電除塵器本體一類的改造，脈沖電源具有如下主要優(yōu)勢：（1）改造簡便，可在不停爐、短期停電的狀態(tài)下完成改造；（2）改造周期短，見效快；（3）故障時影響小，無需停爐整改；（4）改造成本低；（5）對于原本體小的除塵器有適當(dāng)提效功能。綜合考慮，脈沖電源較其他除塵器技術(shù)具有全面的、可靠的優(yōu)勢，采用脈沖電源對電除塵器進(jìn)行改造是目前適應(yīng)國家新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的最佳改選方案。

篇2

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

篇3

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)取＿@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(hù)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(kuò)大,單機容量己從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(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)?？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(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。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(jì)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(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(ASPM),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(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

篇4

基本的拓?fù)浒˙UCK、BOOST、BUCK－BOOST、CUK、正激變換器、反激、半橋、全橋、推挽變換器。在課堂教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)生熟練掌握其工作原理、應(yīng)用場所、電流連續(xù)和電流斷續(xù)的工作波形、拓?fù)渲械年P(guān)鍵參數(shù)的計算，為學(xué)生設(shè)計基本的開關(guān)電源電路打下堅實的基礎(chǔ)，這是第一層次，要求學(xué)生必須熟練掌握。尤其要著重講解基本拓?fù)銪UCK變換器，因為很多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)甚至是基本拓?fù)涠伎梢杂葿UCK變換器變換得來。如果能在課堂上重點講解BUCK變換器，使學(xué)生完全掌握BUCK變換器的原理和波形，對學(xué)生后期的開關(guān)電源學(xué)習(xí)將會大有助益。第二層次是以基本拓?fù)錇楹诵牟糠值闹鞴β孰娐犯鞑糠謪?shù)計算，相當(dāng)于電源工程師的項目計算書部分，這也是電源工程師必須掌握的基本技能。由于課上時間有限，教師在課上會把拓?fù)渲嘘P(guān)鍵器件主要參數(shù)的計算方法給出，不可能把所有的參數(shù)計算一遍，所以導(dǎo)致有些學(xué)生就停滯在這個層次上，沒有在課下把所有的參數(shù)，尤其是關(guān)系到器件選型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，為了解決這個問題，在課程中后期安排學(xué)生團(tuán)隊制作實物開關(guān)電源，在這個過程中就必須要對每個計算參數(shù)都要反復(fù)核算，這個教學(xué)環(huán)節(jié)取得了較好的效果。第三層次是主功率電路器件選型和調(diào)試，基本上只有參加過實物制作、電子設(shè)計大賽、實習(xí)項目的學(xué)生有機會達(dá)到這一步，通過實際存在的問題，就問題去解決，才會在實踐當(dāng)中結(jié)合他們上課學(xué)習(xí)的電源理論切實地體會調(diào)試電路的樂趣。

1．2PWM和PFC控制芯片

這部分會通過調(diào)研報告的形式讓學(xué)生先去搜集相關(guān)PWM和PFC控制芯片的最新信息，先讓學(xué)生去感知、去了解現(xiàn)在出來最新的控制芯片已經(jīng)可以做到哪些功能了，此外重要的是積累總結(jié)每一個拓?fù)淇梢杂心男┛刂菩酒瑏砜刂?。讓他們自己去發(fā)現(xiàn)問題，感知問題，帶著問題和好奇，在課堂上授課教師會深入講解PWM控制芯片的基本控制原理，通過工程項目詳細(xì)講解如何快速掌握一個新的控制芯片每個引腳的功能，電路的設(shè)計方法、元器件參數(shù)計算方法，使學(xué)生掌握如何用控制芯片來控制變換器實現(xiàn)電能的變換，學(xué)會設(shè)計控制芯片與變換器的連接電路，即檢測電路和功率管的驅(qū)動電路。在課堂上教會學(xué)生使用PWM控制芯片數(shù)據(jù)說明書設(shè)計控制電路達(dá)到層次一，在課程學(xué)時中專門安排學(xué)生學(xué)習(xí)控制芯片電路的設(shè)計方法和參數(shù)計算方法達(dá)到層次二，不僅讓學(xué)生掌握一種控制芯片的電路設(shè)計方法，更重要的是舉一反三，在以后的設(shè)計和工作崗位上面對新的平臺和控制芯片依然可以設(shè)計出符合要求的電路。

1．3變壓器和電感設(shè)計

授課教師在課堂教學(xué)中依據(jù)教學(xué)改革培養(yǎng)電源工程師為目標(biāo)不僅要介紹變壓器和電感的各個參數(shù)的計算方法，還會結(jié)合實際項目講授變壓器同名端和異名端在實際電源制作時的注意事項，變壓器的制作方法，掌握電壓器參數(shù)的測試方法和測試工具，掌握用示波器和信號發(fā)生器測試變壓器的匝比和同名端的方法。變壓器和電感的設(shè)計直接關(guān)系到隔離型變換器的性能，很多學(xué)生對變壓器和電感磁路設(shè)計部分學(xué)習(xí)起來會有些困難，所以這部分將作為課程的難點來重點講解。

1．4保護(hù)電路設(shè)計

課堂教學(xué)中一部分學(xué)時將用來著重講解各種保護(hù)電路，包括輸入輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)等。將采用調(diào)研報告、啟發(fā)式和討論式等教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生去積累這些保護(hù)電路，學(xué)會在不同平臺、不同應(yīng)用場合使用不同的保護(hù)電路。

1．5閉環(huán)電路調(diào)試

結(jié)合自動控制原理課程的相關(guān)知識，著重講解開關(guān)電源閉環(huán)電路的設(shè)計和分析，尤其是PID調(diào)節(jié)器的調(diào)試方法，結(jié)合實際項目演示電源工程師閉環(huán)電路調(diào)試過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)開關(guān)電源的學(xué)習(xí)興趣，通過實物和仿真軟件讓學(xué)生體驗調(diào)試的樂趣，這部分是開關(guān)電源課程重點講解的內(nèi)容，要聯(lián)系實際項目，是課程的核心內(nèi)容。以上5個部分是課程的主要教學(xué)內(nèi)容塊，完全按照培養(yǎng)電源工程師的目標(biāo)下制定的教學(xué)計劃，可以做到較好地給學(xué)生從課堂到就業(yè)的過渡，而不再是到了工作崗位上感覺課堂學(xué)習(xí)的東西和實際工作聯(lián)系不緊密，什么知識什么技能都要工作之后學(xué)習(xí)。在課堂上，保證學(xué)生完全掌握第一個層次，通過課后作業(yè)、課堂實際項目案例、電源制作等形式的教學(xué)方法使大部分學(xué)生掌握層次二，在平時的教學(xué)中注意動手能力強或者電路設(shè)計能力強的學(xué)生，通過帶學(xué)生電子設(shè)計大賽、創(chuàng)新大賽，或者學(xué)生在項目中輔助教師擔(dān)任研發(fā)助理的工作等，使一部分學(xué)生研發(fā)能力可以快速提高，培養(yǎng)成具有基本技能的初級電源工程師。

2課程考核方式改革

考慮到開關(guān)電源課程的實踐性強的特點，著重考核學(xué)生掌握所學(xué)的基本電路拓?fù)淅碚摵图寄?，能綜合運用所學(xué)知識和技能去分析電路、調(diào)試和測試電路、分析電路故障及排除電路故障的能力。

2．1制作電源實物

基于課堂系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，獨立制作75W單管正激變換器實物的能力考核，該正激變換器采用何種磁復(fù)位技術(shù)不限，根據(jù)班級人數(shù)，3～4名同學(xué)為一個小組，明確不同分工，共同制作出一款正激變換器。同時培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識，考核的內(nèi)容也要增加當(dāng)該團(tuán)隊遇到分歧和困難的時候，是如何解決的。

2．2課堂表現(xiàn)

主要是包括回答問題的情況，對問題分析的程度，出勤率，在平時小組討論時的表現(xiàn)和活躍程度。

2．3科研報告、口頭匯報

通過讓學(xué)生搜索近3年國內(nèi)外開關(guān)電源、尤其是通信電源技術(shù)和產(chǎn)品的最新發(fā)展概況，增強學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，在以后的學(xué)習(xí)和工作中掌握更新自己開關(guān)電源知識體系的能力，這是我們教學(xué)的重點，不只是教會學(xué)生電源的基本知識，還要教學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)探索開關(guān)電源領(lǐng)域的學(xué)習(xí)方法。選取部分優(yōu)秀學(xué)生的科研報告由學(xué)生濃縮成5分鐘的口頭匯報結(jié)合PPT、實物動畫等多媒體展示方法在上課前5分鐘做口頭匯報分享給學(xué)生們。不僅較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)開關(guān)電源的興趣也能夠充分鍛煉學(xué)生的公開演講能力。

2．4作業(yè)

作業(yè)著重在學(xué)生是否是自己獨立完成的電路設(shè)計，而不是應(yīng)付了事。哪怕學(xué)生的設(shè)計內(nèi)容很少，但是只要是他們自己經(jīng)過思考得來的就要比其參考其他人的作業(yè)效果要好很多。

篇5

2雙電源車的工作原理

電動自卸卡車采用雙電源供電技術(shù)時，需要安裝架空線。對于露天開采來說，減少發(fā)動機損耗，減少廢氣排放本身就是節(jié)能降耗的有效措施。

1）動力接線：

以該露天礦最早進(jìn)口的UCLED-190型大卡車為例，屬于柴油機電傳動卡車，其基本方式為：柴油機寅同步發(fā)電機寅整流系統(tǒng)寅直流電動機。在此狀態(tài)下可用兩個方案：淤切斷原來的電源輸出端G，將同樣電壓的單相交流電壓通過滑板和受電弓在此輸入。于在直流電動機輸入端切斷，持同樣的支流電源從滑板受電弓在此輸入。如果采用第二方案，需在電動機接入大容量的起制動電阻，要占很大體積，現(xiàn)有大卡車不易容許；所以最好采用第一方案，此時整流系統(tǒng)采用可控硅（SCR）代替硅二極管，就可實現(xiàn)輸出電壓的大范圍調(diào)整。

2）接觸網(wǎng)與受電弓：

電能源大卡車雖應(yīng)使用雙柑式受電弓，但是現(xiàn)在的工礦用自卸式車（自翻車）的后斗在卸載時要向上抬起，故受電弓不宜采用雙柑式受電弓。工礦用電力機車有E弓子和旁弓子兩種受電器：E弓采用檢E接觸網(wǎng)上，旁弓子用于翻車線及稿線的旁架線上?，F(xiàn)在用的工礦自卸車上沒有鐵道，必須有兩根架線，同時要安裝兩個互相絕緣的受電弓。這也是不可能的：淤因為架線不可能在車斗的正上方。于兩個并排放置的E受電弓也是可能的。所以最有可能的是采用工礦電力機車兩臺旁受電弓。在不同的高度稍錯開點位置安放。

3）材料的使用：

淤架空線可采用鋼芯鋁絞線。于受電弓上的接觸滑板可采用電化石墨，這樣就省去了經(jīng)常換銅滑板和銅導(dǎo)線的麻煩。采用這種材料是經(jīng)北京鐵道科學(xué)院（1976年）的磨合實驗的。

4）操作步驟：

雙電源電動大卡車只能跟隨預(yù)定的路線行駛，對于沒有電線的線路，通過切換電源輸出端，可以恢復(fù)柴油動力狀態(tài)。經(jīng)改裝后的大卡車為電柴油混合動力車。鋪設(shè)電線時，要合理規(guī)劃，盡量減少無電線路線的長度；同時使用再生制動，剎車時把動能轉(zhuǎn)化為電能，供其它電車使用，以節(jié)省能源。使用改裝后的大卡車時，應(yīng)按下面流程工作：裝車點裝載剝離下的土方，車輛啟動，由裝車點行駛至主干道。此過程是柴油動力模式工作。當(dāng)至主干道時，受電弓接觸電纜，卡車將自動切換至電動力工作模式，直至卸載點，卡車又將切換至柴油動力模式。需要指出：因裝車點經(jīng)常需要變化，裝載點至主干道的路線也會相應(yīng)變化。因此會經(jīng)常出現(xiàn)拆除電纜架空線和安裝電纜架空線的工作（相似井工煤礦常需搬家倒面一樣），電纜架空線的布置要結(jié)合生產(chǎn)實際情況進(jìn)行優(yōu)化。保證使用的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。所以，該露天礦應(yīng)抽調(diào)熟悉電力牽引與露天采礦的人員組成專業(yè)隊伍，對有關(guān)情況進(jìn)行科研實驗，并與相關(guān)廠家（如湘潭電機廠、華山電機車廠）洽談合作。待設(shè)計完成后，要對現(xiàn)有自卸大卡車的行車路線進(jìn)行一次大修，并安裝防護(hù)網(wǎng)，尤其對路面的硬化要特別加強。

篇6

2雙電源車的工作原理

電動自卸卡車采用雙電源供電技術(shù)時,需要安裝架空線。對于露天開采來說,減少發(fā)動機損耗,減少廢氣排放本身就是節(jié)能降耗的有效措施。

1)動力接線:

以該露天礦最早進(jìn)口的UCLED-190型大卡車為例,屬于柴油機電傳動卡車,其基本方式為:柴油機寅同步發(fā)電機寅整流系統(tǒng)寅直流電動機。在此狀態(tài)下可用兩個方案:淤切斷原來的電源輸出端G,將同樣電壓的單相交流電壓通過滑板和受電弓在此輸入。于在直流電動機輸入端切斷,持同樣的支流電源從滑板受電弓在此輸入。如果采用第二方案,需在電動機接入大容量的起制動電阻,要占很大體積,現(xiàn)有大卡車不易容許;所以最好采用第一方案,此時整流系統(tǒng)采用可控硅(SCR)代替硅二極管,就可實現(xiàn)輸出電壓的大范圍調(diào)整。

2)接觸網(wǎng)與受電弓:

電能源大卡車雖應(yīng)使用雙柑式受電弓,但是現(xiàn)在的工礦用自卸式車(自翻車)的后斗在卸載時要向上抬起,故受電弓不宜采用雙柑式受電弓。工礦用電力機車有E弓子和旁弓子兩種受電器:E弓采用檢E接觸網(wǎng)上,旁弓子用于翻車線及稿線的旁架線上?，F(xiàn)在用的工礦自卸車上沒有鐵道,必須有兩根架線,同時要安裝兩個互相絕緣的受電弓。這也是不可能的:淤因為架線不可能在車斗的正上方。于兩個并排放置的E受電弓也是可能的。所以最有可能的是采用工礦電力機車兩臺旁受電弓。在不同的高度稍錯開點位置安放。

3)材料的使用:

淤架空線可采用鋼芯鋁絞線。于受電弓上的接觸滑板可采用電化石墨,這樣就省去了經(jīng)常換銅滑板和銅導(dǎo)線的麻煩。采用這種材料是經(jīng)北京鐵道科學(xué)院(1976年)的磨合實驗的。

4)操作步驟:

篇7

2改進(jìn)的措施

針對學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，首先強調(diào)《電子技術(shù)》課程的重要性，不必拘泥于教材的知識，以及電路內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，多強調(diào)元件、電路的功能和作用，以及在實踐調(diào)試中的注意事項。有條件的可以進(jìn)行一體化教學(xué)，兩小節(jié)課程，第一小節(jié)理論講解，第二小節(jié)學(xué)生操作訓(xùn)練，增強了學(xué)生對電子元件和電路的感性認(rèn)識，還可以熟練掌握萬用表、示波器、直流穩(wěn)壓電源、信號源等儀器儀表的操作，通過一體化教學(xué)使得教學(xué)目標(biāo)明確，提高了教學(xué)效果。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的狀況，訓(xùn)練其創(chuàng)造性思維能力，根據(jù)電子技術(shù)的發(fā)展方向和學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的安排內(nèi)容。如適當(dāng)引入數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP）、嵌入式技術(shù)（ARM）、電子設(shè)計自動化技術(shù)（EDA）技術(shù)，以及未來電子技術(shù)的發(fā)展方向微電子技術(shù)、納米電子技術(shù)。在當(dāng)今日新月異的世界里，《電子技術(shù)》講授的內(nèi)容也應(yīng)該與時俱進(jìn)，因此教師應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)新理論、新技術(shù)、新方法，使培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后盡快與社會同步接軌。還可以考慮引入PPT、視頻、動畫等教學(xué)方法及手段，突出重點、突出難點，提高教學(xué)效果。在實驗教學(xué)方面，在保證基本的實驗技能和操作能力培養(yǎng)的前提下，適當(dāng)減少基礎(chǔ)性驗證實驗，增加設(shè)計性實驗內(nèi)容。如數(shù)字電路實驗中的智力競賽搶答裝置，它具有公共置0端和公共CP端；F2為雙4輸入與非門74LS20；F3是由74LS00組成的多諧振蕩器；F4是由74LS74組成的四分頻電路，F(xiàn)3、F4組成搶答電路中的CP時鐘脈沖源，搶答開始時，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S，74LS175的輸出Q1～Q4全為0，所有發(fā)光二極管LED均熄滅，當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，首先作出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，同時，通過與非門F2送出信號鎖住其余三個搶答者的電路，不再接受其它信號，直到主持人再次清除信號為止。若學(xué)生掌握的操作技能，則學(xué)生就掌握了觸發(fā)器電路、邏輯門電路、振蕩器電路、分頻電路、時鐘電路、發(fā)光二極管電路等多個電路知識。做好《電子技術(shù)》教學(xué)還要重視師資隊伍建設(shè)，有了好的老師、好的教學(xué)方法、好的教學(xué)理念才能教出好的學(xué)生。應(yīng)該打破傳統(tǒng)的理論教學(xué)教師與實驗教學(xué)隊伍的界限，理論任課教師也應(yīng)該積極參與實驗教學(xué)、實驗項目的改造和實驗室建設(shè)，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)有力地結(jié)合在一起，積極參與科研課題的申報與實施，使理論與實踐教學(xué)與時俱進(jìn)。鼓勵教師參加一些權(quán)威部門組織的教學(xué)改革研討會，利用好假期時間參加一些國培項目，鼓勵教師深造學(xué)習(xí)，深入生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)第一線，及時了解行業(yè)發(fā)展的動態(tài)，結(jié)合實踐教學(xué)開展科研活動，撰寫科研論文，不斷提高教學(xué)水平。教師的教學(xué)效果與考核相掛鉤，可以提高教師學(xué)習(xí)的積極性。近期，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程學(xué)院組織教師積極參與微課的制作與教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。利用仿真軟件教學(xué)可以補充硬件教學(xué)資源的不足，節(jié)約教學(xué)經(jīng)費，使學(xué)生較容易的掌握各種儀器的基本使用方法、電路參數(shù)的測試方法，使每個人都能親自動手接觸電路，進(jìn)行元件接線、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)測量并與理論計算結(jié)果進(jìn)行對照，增強對電子線路的感性認(rèn)識，提高教學(xué)效果?！峨娮泳€路》常用的教學(xué)仿真軟件有EWB、Protrus、Multisim、虛擬儀器等，為Protrus軟件連接的八路彩燈仿真效果圖。Protrus軟件連接的八路彩燈仿真效果圖重視學(xué)生社團(tuán)的建設(shè)與發(fā)展。學(xué)生社團(tuán)的成員們具有相同的興趣和愛好，他們來自不同的專業(yè)、不同的年級，知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)具有交叉性和互補性，可以按照自己的意圖和方案進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新。此外，學(xué)生社團(tuán)活動方式的實踐性與靈活性、自由寬松的氛圍、平等的師生關(guān)系都為實踐創(chuàng)新訓(xùn)練提供了有利的條件。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程學(xué)院電子俱樂部2003年5月成立，是在原來便民服務(wù)小組基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，本著“服務(wù)大家，提高自己”為宗旨，以鍛煉為主導(dǎo)、以求知為目標(biāo)、發(fā)揚雷鋒精神、充實自己、服務(wù)于人的思想，適時開展義務(wù)維修活動，普及電子科普知識。社團(tuán)經(jīng)過12多年的發(fā)展，現(xiàn)擁有創(chuàng)作部、維修部、電腦部、宣傳部、技術(shù)團(tuán)等5個部門，300多名社員。電子俱樂部自成立以來，在學(xué)院、團(tuán)委、電子工程學(xué)院等部門的領(lǐng)導(dǎo)及指導(dǎo)教師的關(guān)懷下，以及全體社員的共同努力下，多次在校園、社區(qū)開展便民電器義務(wù)維修活動，多次進(jìn)行三下鄉(xiāng)電器義務(wù)維修、支教活動；以電子俱樂部成員們多次參見校園、省級、國家級電子技術(shù)類競賽，取得了驕人的成績。2006年電子俱樂部獲得了“省級優(yōu)秀社團(tuán)”的光榮稱號，2007年、2010年電子俱樂部獲得“院級優(yōu)秀社團(tuán)”的光榮稱號。對于課程的考核不應(yīng)該僅僅局限于期末考試筆試的成績，應(yīng)該增加平時成績的比例，老師可以參考學(xué)生平時的作業(yè)、實驗實訓(xùn)操作的情況，電子技術(shù)類競賽獲獎的學(xué)生成績可以適當(dāng)加分，對現(xiàn)在的考核方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性。

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再設(shè)計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細(xì)的任務(wù)書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標(biāo)，再通過計算電壓需要放大的倍數(shù)、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執(zhí)行流程圖，通過設(shè)計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數(shù)的精度，在提高設(shè)計電路的可靠性、穩(wěn)定性的前提下，盡量簡化設(shè)計電路。

1.2參數(shù)計算

計算參數(shù)是設(shè)計電路必須要進(jìn)行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標(biāo)需要達(dá)到的要求，計算參數(shù)需要電子技術(shù)的相關(guān)知識，單元電路的設(shè)計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數(shù)，同一個電路，可能有很多數(shù)據(jù)，所以要正確的選擇數(shù)據(jù)，注意方法。

1.3繪制電路圖

電路設(shè)計時，需要將單元電路與整機電路相連，設(shè)計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠?qū)?，實現(xiàn)預(yù)定功能。例如，設(shè)計單元電路間的級聯(lián)時，各單元電路設(shè)計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關(guān)系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應(yīng)，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標(biāo)記。其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當(dāng)?shù)恼f明，如符號的標(biāo)注、阻值等。最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應(yīng)為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應(yīng)為水平或者垂直，除非應(yīng)對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現(xiàn)交叉，要將連接點用原點表示。

2幾種典型單元電路的設(shè)計方法

電子電路設(shè)計中，單元電路一定要設(shè)計合理，否則將會影響整個電路的聯(lián)通，所以，電氣工程師在設(shè)計電路時，應(yīng)該更謹(jǐn)慎的致力于單元電路的設(shè)計。

2.1對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計

穩(wěn)壓電源的設(shè)計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進(jìn)行整流，然后經(jīng)過濾波電路，成為穩(wěn)壓電路。設(shè)計單元電路時，串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路可分為幾個部分，調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路等。這樣的設(shè)計能夠使單元電路具有保護(hù)過流、短路電流。

2.2單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計

單元電路設(shè)計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯(lián)問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復(fù)雜，需要對每個單元電路的信號進(jìn)行詳細(xì)的分析，來確定電路時序。

2.3對于運算放大器電路的設(shè)計

運算放大電路在電路設(shè)計中十分常用，它能夠與反饋網(wǎng)絡(luò)連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數(shù)的單元電路。運放電路的設(shè)計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應(yīng)功能的芯片構(gòu)成，設(shè)計時對各種參數(shù)都要整體權(quán)衡，不能盲目的追求某個指標(biāo)的先進(jìn)。其中，要引起重視的是，應(yīng)在消震引腳間接入適當(dāng)?shù)碾娙菹癖M量避免兩級以上的放大級相連。

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起動Matlab軟件，打開Simulink仿真模塊，通過拖拽元件構(gòu)建單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載仿真模型。仿真電路中主要的元件的提取路徑如下所示。

2單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載觸發(fā)角度為450仿真

利用3.1中描述的元件的提取，根據(jù)單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載原理圖，對所選擇的仿真元件進(jìn)行連線，仿真模型如圖1所示。模塊參數(shù)設(shè)置分別針對電源、觸發(fā)脈沖、負(fù)載電阻進(jìn)行設(shè)置。電源電壓為100V，50HZ交流電；VT1、VT4觸發(fā)脈沖設(shè)定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0025S；VT2、VT3觸發(fā)脈沖設(shè)定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0125S；電阻R=2、H=0、F=inf；晶閘管為默認(rèn)值設(shè)定。開始時間設(shè)置為0，終止時間設(shè)置為0.05，算法設(shè)置為ode23tb。參數(shù)設(shè)定完畢后進(jìn)行仿真，仿真波形如圖2所示。

3單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載觸發(fā)角度為45̊仿真

模塊參數(shù)設(shè)置分別針對電源、觸發(fā)脈沖、負(fù)載電阻進(jìn)行設(shè)置。電源電壓為100V，50HZ交流電；VT1、VT4觸發(fā)脈沖設(shè)定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0025S；VT2、VT3觸發(fā)脈沖設(shè)定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0125S；電阻R=2、H=0.1、F=inf；晶閘管為默認(rèn)值設(shè)定。開始時間設(shè)置為0，終止時間設(shè)置為0.05，算法設(shè)置為ode23tb。電感性負(fù)載不帶續(xù)流二極管和帶續(xù)流二極管仿真模型和仿真波形如圖3、4所示。

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2PLC技術(shù)的優(yōu)點

作為微機技術(shù)和傳統(tǒng)繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，PLC技術(shù)克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機械觸點接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、靈活性差等缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)勢，具體包括以下優(yōu)點。

2.1功能完善

當(dāng)前，PLC產(chǎn)品的規(guī)模和型號非常豐富，可以滿足各種工業(yè)控制的需要，而且具有非常完善的邏輯處理和數(shù)據(jù)運算功能，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。

2.2可靠性高

在PLC的生產(chǎn)過程中，采取了先進(jìn)的內(nèi)部抗干擾技術(shù)，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。同時，PLC具備相應(yīng)的自我檢測能力，一旦發(fā)現(xiàn)硬件故障，可以及時發(fā)出警報信號，提醒相關(guān)人員處理故障，因此，PLC控制系統(tǒng)具備很高的可靠性。

2.3編程語言簡單

作為一種工控計算機，PLC的接口相對簡單，編程容易，其使用的梯形圖語言編程對工作人員的專業(yè)技能要求較低，不需要面對復(fù)雜的匯編語言，即使那些不熟悉計算機的人員也可以輕松上手。

2.4維護(hù)方便

在PLC技術(shù)中，以存儲邏輯代替了接線邏輯，極大地降低了裝置外部的接線數(shù)量，減少了系統(tǒng)的建設(shè)周期，同時，也在一定程度上降低了設(shè)計難度，以便于系統(tǒng)的維護(hù)和管理。不僅如此，PLC可以實現(xiàn)在線編程，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)過程，被廣泛應(yīng)用于多品種、小批量的工業(yè)生產(chǎn)控制中。

3PLC技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

在電力工程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1開關(guān)量控制

開關(guān)量控制包括以下兩方面的內(nèi)容。

3.1.1斷路器控制

在傳統(tǒng)的電力自動化控制系統(tǒng)中，對斷路器的控制多是采用繼電器控制的方式，需要使用大量的電磁繼電器，存在許多觸點和聯(lián)接點，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的可靠性。而PLC技術(shù)的應(yīng)用和普及，使得軟繼電器逐漸代替了繼電元件，極大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性。在PLC控制系統(tǒng)中，操作人員只需要執(zhí)行一些非常簡單的工作，比如分閘、合閘等，系統(tǒng)就會自動根據(jù)實際運行狀況，給出正確的操作信號。同時，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，會自動跳閘，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號。而且，PLC控制系統(tǒng)不需要進(jìn)行復(fù)雜的二次接線，可以有效地降低接線失誤率，大大減少維護(hù)檢修的工作量。

3.1.2備用電源自動投入裝置

備用電源自動投入裝置的主要功能是提高供電系統(tǒng)的可靠性，被廣泛應(yīng)用于大型企業(yè)的供電系統(tǒng)中。在原有的備用電源投入系統(tǒng)中，多采用手動或自動供回電線路的方式供電，在投切過程中，會出現(xiàn)幾秒鐘的斷電時間，影響供電的連續(xù)性和可靠性。而應(yīng)用PLC，可以實現(xiàn)對備用電源自動投入裝置的控制，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行抗干擾，具有可靠性高、操作簡單、接線方便等優(yōu)點。

3.2順序控制

在原有的電力工程中，控制系統(tǒng)一般都是采用繼電器控制，而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，高性能的PLC控制系統(tǒng)逐漸取代了繼電器控制。在實際應(yīng)用中，PLC不僅能夠全面調(diào)節(jié)整個電力工程，也可以控制部分電路。同時，PLC控制器屬于遠(yuǎn)方終端單元，可以利用遠(yuǎn)程控制的方式控制變電站現(xiàn)場的RTU裝置，實現(xiàn)對各種開關(guān)狀態(tài)量的采集和處理，并通過相應(yīng)的反饋環(huán)節(jié)獲得故障信息，以便及時處理和解決其中存在的問題和故障，以保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。