電力電子技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇電力電子技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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通常情況下，電力電子得理論教學都是按照教科書的章節順序進行，難免枯燥乏味，高深難懂。電力電子學科涉及面比較廣，如果將電力電子學科理論劃分為多個部分會起到更好的效果。比如劃分為四大變換電路部分、器件與控制部分以及電力電子前沿技術等三部分進行教學，三部分既可以先后進行也可以同時穿行。

1.分析電路盡量使用多媒體。

電力電子技術的核心就是整流、逆變、斬波和交交變換四大基本電路，在電路工作過程的分析中，通常一個電路都有多個工作狀態，不同的工作狀態又分別對應著不同的電壓電流波形，也就是說電路的工作過程往往都是動態的過程，而傳統的書本上的文字和原理圖是無法很好地展現動態過程的。這時，如果采用幻燈片等多媒體形式，可以將電路工作的動態過程很好地展現給學生們觀看，把書本上靜態的電路以及波形圖動起來，這樣就能夠讓學生們更好地理解電力電子電路的工作過程。與此同時，結合書本上的理論，再將不同電路的特點進行總結，使同學們復習時結合著書中的理論，頭腦中聯想著多媒體演示動畫，便會在學習中事半功倍，容易記憶，提高學生的分析計算和實際解題的能力。

2.器件與控制部分應注重練習。

電力電子器件及控制部分具有覆蓋面大、定性與定量相結合的特點，學好這一部分，就必須將概念的理解與相關的計算進行練習，在習題式的教學中，不斷提高分析問題和解決問題的能力。研究生階段，各高校幾乎很少帶領學生做與課程相關的習題，多數學生也只有在考試的時候才有機會在試卷中解答一些問題，雖說現在不提倡傳統針對考試的題海戰術，但是平時適當做一些典型的練習還是有必要的，電力電子器件種類多、特點各不相同，而控制方法也有很多，甚至與自動控制原理等其他學科相關聯，在教學中適當找一些典型例題進行講解，可以讓同學們在繁雜的知識中抓住重點內容進行突破，最終掌握這部分知識要點。

3.學生自主參與新技術教學。

電力電子技術具有發展速度快的特點，新的技術和應用領域不斷出現，加強電力電子新技術的教學可以擴展學生知識面，掌握電力電子技術發展新方向。這一部分的特點是沒有定量計算、難度不大、但對于資料的收集工作量比較大，根據這些特點，在教學中，可以將這部分安排給每個學生進行講解，在講解前每個同學查找相關資料，然后對資料進行分類總結，加入自己的理解，在講解過程中既可以使用多媒體也可使用板書的形式，講解后學生之間可以相互提出問題，相互討論，形成良好的研究氛圍。在這種學生自主教學的過程中，既提高了學生查找資料的能力，也能提高學生的概括的創新能力，還為研究生畢業學術論文的撰寫提供了相關的經驗。

二、實驗教學應進行分類

電力電子技術是一個應用性很強的一門學科，在理論教學的同時一定要有相應的實驗來配合和補充，開設實驗課是對理論課的延伸和補充，更能夠突出應用型學科的特色。在實驗教學上，應分為驗證實驗、探究實驗、拓展實習三個部分進行教學。

1.驗證實驗應緊密結合課本。

驗證性實驗的特點是對已經有的理論進行實驗驗證，與學生的理論教學緊密銜接，通過書上的理論來指導實驗的操作，同時實驗的結果又可以加深學生對于書本理論的深度理解。在理論課程之后，應當有相應的實驗課程相跟進，在實驗開始前，老師帶領學生對課本知識點進行回顧，確定實驗目的和實驗步驟，同學們按照實驗要求完成相應的實驗操作，并能夠運用書本上的知識來解釋實驗中的現象，最后通過實驗報告的形式進行總結，得出驗證性的結論。

2.鼓勵開展探究性試驗。

電力電子技術是一門正在快速發展的學科，在實驗教學中，應當鼓勵學生進行自主探究，通過對已有知識的學習讓學生們充分發揮想象力，制作一些相關的小制作、小發明，在探究性試驗的過程中培養學生的創新能力。學生根據自己掌握的知識，結合當今電力電子發展的前沿技術，加上自己的想象力和創造力，獨立設計出屬于自己的電子作品，而在探究的過程中難免會遇到一些問題，這時老師應進行適當指導，給出一些方案，讓學生自主解決實際問題。平時盡可能地開放實驗室，使學生增加動手操作機會。此外還應當鼓勵學生參加“挑戰杯”等科技比賽，增加在創新方面的交流合作，從而學會更多解決問題的新方法。

3.拓展實習應突出實際應用。

在傳統的教學環節之外，對于電力電子技術這種應用型很強的學科，應適當組織學生到某個單位進行參觀學習。學習的目的是為了應用，當今電力電子技術已經應用在了許多領域之中，在實驗教學中可以聯系某個具體單位進行參觀，在實際的生產過程中，讓學生們更加具體地了解電力電子技術的應用。除了參觀之外，也可由老師或者學生找一些與電力電子技術應用相關的視頻資料，分享給大家進行觀看，也可以起到非常好的效果。實習結束之后，學生以報告的形式寫出自己學到了什么或者是心得體會。這樣，理論聯系實際，對于理工科的教學是有很大幫助的。

三、總結

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現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1、整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,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)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,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與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-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體廠家就是那時的產物。

2、逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

3、變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

二、電力電子技術的應用

1、一般工業

工業中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術的迅速發展，使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美，交流調速技術大量應用并占據主導地位。大至數千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調速技術。一些對調速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節能的目的。還有些不調速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。

2、交通運輸

電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調速系統，而近年來交流變頻調速已成為主流。3、電力系統

電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。據估計，發達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統在通向現代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。可以毫不夸張地說，如果離開電力電子技術，電力系統的現代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現的。無功補償和諧波抑制對電力系統有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補償裝置。近年來出現的靜止無功發生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。在配電網系統，電力電子裝置還可用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，改善供電質量。

在變電所中，給操作系統提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。

4、電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源現在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。

5、家用電器

照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發光效率高、可節省大量能源，通常被稱為“節能燈”，它正在逐步取代傳統的白熾燈和日光燈。變頻空調器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。

6、其他

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1.1電力電子技術的重要性分析

隨著我國的科技不斷進步，電力電子技術的重要性也愈來愈得到了顯著體現，電力電子技術能夠對電能的使用加以優化，在其作用下可以將電能的應用得以高效節約，這樣就能夠對電能的使用達到優化的目標。另外就是對傳統相關產業和機電一體化發展有著改造作用，再者就是電力電子技術的智能化可將信息化和功率處理進行統一，進而將微電子技術與之相結合，推動電子技術的改革發展。

1.2電力電子技術的發展分析

電力電子技術的發展經過了幾個重要階段，首先就是在20世紀50年代末時，第一個晶閘管問世，在這一階段屬于晶閘管整流時代。大功率的工業用電通過工頻交流發電機來提供，在實際的應用過程當中，大約有百分之二十電能是通過直流形式進行消費的，到了60年代及70年代，大功率硅整流管與晶閘管的開發應用比較迅速，這一階段就是電力電子技術的晶閘管時期。從70年代開始，在自關斷器件發展中就是的電力電子技術進入到了逆變時代，在這一時期由于能源危機就讓交流電機變頻調速因節能效果明顯而有了很大程度上的發展，雖然已經實現了逆變以及整流，但在作的頻率方面還不高。到了80年代，集成電路技術開始從大規模和超大規模的方向得到了迅猛發展，一些以MOSFET和IGBT作為代表的大電流以及高頻和高壓功率的半導體復合器出現以來，電力電子技術在這一階段已經進入到了發展的重要時期，多樣化的新型器件都已經應用在了電路技術當中，同時向著復合化和模塊化的方向進行發展，在性能上更加的完善可靠，為用電的設備高效節能等提供了重要基礎。

2電力電子技術在現階段的實際應用探究

2.1電力電子技術在交通運輸中的實際應用

在我國的電力電子技術得到了迅速發展過程中，已經在諸多的領域有了應用，其中在電氣化的鐵道交通當中就對電力電子技術有了廣泛應用，在電氣機車當中的直流機車就是對整流裝置進行的應用，而交流機車方面就是對變頻裝置進行的應用。另外，在磁懸浮列車當中的電力電子技術的應用比較關鍵，有著諸多的地方需要電力電子技術的支持才能夠使得磁懸浮列車得以順利的運行，不僅在牽引電機傳動方面，在各種的輔助電源方面也需要這一技術的支持。而在電動汽車的電機方面也是需要電子裝置對電力進行轉換才能夠起到控制驅動的作用。在船舶以及飛機等對電源的使用也有著很大的不同，所以在對電力電子技術的應用上也比較的關鍵。

2.2電力電子技術在家用電器中的實際應用

電力電子技術在人們日常生活中的家用電器方面的應用也比較的廣泛，這對人們的生活提供了很大的方便，其中洗衣機是生活中常用的家用電器，在電力電子技術的應用下能夠代替人工工作，只需要將衣服放進洗衣機按下按鈕，就能夠通過電力電子技術的功能支持完成整整個洗衣的過程。還有就是在廚房洗碗機家用電器的電力電子技術的應用上和洗衣機的原理類似，在空調器的電力電子技術的應用上能夠起到節能作用，實踐證明能夠節約30%的電能，而電頻熒光燈在工作效率上要比普通的能的效率高很多。

2.3電力節能中的電力電子技術的實際應用

在我國的經濟得到迅速發展的過程中，也在能源的消耗上付出了很大的代價，尤其是在電力能源的消耗上比較嚴重。當前的工業和電力的結合已經成了發展的必需條件，所以在電力能源的消耗上逐漸的增加，主要就是由于電力能源而對穩定以及利用率高等諸多優點。從我國整體的工業發展情況來看，在工業的用電方面還存在著一些不合理的情況，尤其是在用電的效率上得不到有效提高，從而造成了嚴重浪費的現象，在當前的可持續發展理念深化背景下節約電力能源是可持續發展理念實踐的一個內容，通過對電力電子技術的實際應用能夠有效的將電源的消耗程度有效的降低，在電力電子技術的作用下，能夠對電力設備得到性能上的優化以及節約原材料的使用，這樣就能夠最大化的對電力能源進行節約。

2.4電力電子技術在發電環節中的實際應用

隨著我國對新能源的開發利用，例如風力發電以及水力發電等，這其中就涉及到發電機的電流頻率的變換，水力發電功率要取決于水頭壓力以及流量，而這對機組的最佳轉速變化也會產生影響，為能夠將最大的有效功率得以實現，就需要通過調整轉子勵磁電流頻率促進機組的變速運行。另外在大型的發電機相對靜止勵磁控制方面正是采用的晶閘管整流自并勵的方式，省去了勵磁機中間的慣性環節。

3結語

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結合幾年教學實踐和CDIO工程教育的特點，對原有的教學模式進行了改革，將授課內容中規律和特點并加以靈活利用，引導學生采用發現學習和掌握學習等創造性學習方法、加強理論聯系實際;從系統角度、實踐角度出發建立了一套適合于“電力電子技術”課程教學的教學體系。

教學思路

在明確教學目標的基礎上，首先，教師一定要意識到，興趣是最好的老師，興趣是學習的動力和源泉。只要通過有效的興趣培養和教學方式，就可以讓這些學生達到甚至超過自己的水平。以科研的態度和精神貫穿于教學之中，讓學生在“學生做”和“做中學”激發課程學習熱情。鼓勵學生走上講臺，敢于大膽走進實驗室;敢于向老師發難，以“我”為中心，全然不顧“名家顏面。

其次在教學理念上，以發展學生思考能力為本，結合課程實驗和教師現有的課題進行實踐，建立系統設計理念，通過對主電路和控制電路、保護電路、檢測電路同時分組進行設計。CDIO強調以熟悉產品研發的生命周期為工程背景的

“做中學”的學習方式，這不是對教師主導作用的弱化，相反對教師在整個教學活動過程中的掌控能力、自身的知識水平提出了更高的高求。“教師”兼為“導師”，實現學生在知識獲取過程中的地位由“被動”到“主動”的角色轉變:學生在教師指導下積極、主動地參與實踐，從獨立學習轉向合作學習;從深層次角度講，就是大學中“物質教育”與“自由教育”的轉變。在探索、實驗和應用中行動上給與相當的靈活性，這樣可以喚起學生的好奇心，使其熱切地尋求有助于解決問題的知識，同時又具備相當的實行工具。學生所具有的創造性的和富有想象力的遠見都將發揮作用，并能控制其沖動和習慣。他自己的目的就能指導他的行動。

再次，就教學方法而言，堅持把工程科學基礎和工程專業知識緊密地揉合在一起進行教學，學生仍然需要堅實的科學基礎。在講述定理、結論時，要注意理論基礎與專業知識的結合。除了應用高等數學和大學物理分析內容的機理之外，還要講定理、結論的提出背景、前提條件以及應用情況和近展狀況等等。在教學手段上注意應用現代信息技術，如多媒體動畫和系統仿真技術。熟練的、精心的準備過的課堂講授仍然是最有效的學習和教授經驗。

最后，在重點和難點教學模式上，采用項目或者案例教學模式，基于問題解決模式的模式;教師引導學生效仿教師、專家學者做項目的方法，如專題研討、方案和技術設計、仿真模擬和實驗操作等，探索并解決課程內容相關工程應用中的現實問題;培養學生發現問題與綜合分析問題的能力。因此恰當地設計題目是項目教學法運用成功的保證，既不能太難，讓學生望而卻步，又不能太簡單，沒有挑戰性。這要求教師平時有一定知識積累。“電力電子技術”實力較強的幾個院校的積極嘗試為我們提供了較好的參考。浙江大學將“功率因數校正實驗”等部分實驗項目列為創新設計型實驗，由學生自主設計實驗內容和方法，提高學生創新能力。哈爾濱工業大學以直流脈寬調速系統驅動電源的設計為課程設計的主要內容。南京航空航天大學開發了“軟開關逆變電源實驗裝置”課程設計教學平臺，以此設計若干個課程設計題目。中國石油大學選擇反激式開關電源為課程設計題目。這些題目既緊密聯系書本知識，又有創新的空間，值得借鑒。

實驗教學在方式上注重啟發，引導學生積極參與實驗設計的同時;在時間和內容安排上注意了驗證實驗、仿真實驗和綜合設計實驗的循序漸進。在實踐平臺裝置的設計上，注意

“先進性、實用性、開放性、安全性”的特點，滿足基礎型和綜合設計型的實驗教學和實踐活動的要求。使學生既動手又動腦，豐富工程實踐知識，培養學生的創新能力和綜合能力。同時學生小組成員之間密切協作和互相配合，鍛煉學生的責任感和協作、互助的團隊精神。

教學案例

以“電力電子技術”內容直流一直流變流技術為例。首先，教師備課時要把自己想象成學生，想象二下學生的已知與未知，研究學生認知與情感發展的需求，要想到學生在課堂教學過程中可能有的變化，從而使備課活動不再是琢磨怎么講能講得清楚、透徹、到位，讓學生聽得懂、記得牢，要注重的是課堂上學生怎么學、怎么動以及為了實踐活動的有效開展，激發學生的學習興趣，如何點起學生創新的火花，促使學生生動活潑地參與，使課堂教學豐富多樣，把課堂真正還給學生。引言部分如講到buck變換器時，先介紹變換器的背景。授課時，按照“識電路”“畫波形”“會計算”“輸出（電壓或電流）控制”四部曲進行。顯然，第四部曲是壓軸大戲。buck變換器的電路原理圖如圖1所示，先講每一個功率器件的工作原理。再從有源開關V導通，到無源開關VD因反偏而截止，再到輸出濾波電感儲能（或勵磁），并向負載提供能量；反過來從有源開關V截止，到電感電流不能突變。故使無源開關VD正偏而導通，此時電感電流經二極管續流，其儲存的能量繼續供向負載，并由輸出電壓對其進行去磁。輸出濾波電容作用：主要用來限制輸出電壓上的開關頻率紋波分量，使之遠小于穩態的直流輸出電壓。內容強調講穩態關系和特征。buck變換器的特征公式如式1所示，讓學生對比以前學過的理想變壓器的特征公式，說明為什么buck也叫“直流變壓器”。第二部曲是利用多媒體動畫技術演示功率器件開通和關斷時電路的電流流經路徑和主要物理量的波形變化情況。采用MATLAB仿真時所得的波形與課本的波形進行對比，反映了理論知識的現實性。同時對比圖1（b）、（c）圖，對電流下降及上升的原因及“斷續”和“連續”概念結合高等數學中“連續”的概念不一樣的地方進行辨析。當改變參數使得仿真結果變化時，也能通過理論分析與仿真調試，使輸出達到理想狀態。第三部曲講授在已知輸入電壓范圍、負載電流范圍和給定的輸出電壓下，利用獲得的穩態關系，可以方便計算buck變換器的開關占空比范圍，從而來計算buck變換器中的元器件電壓穩態應力、電流峰值、電流平均值和電流有效值。在講第四部曲即“輸出（電壓或電流）控制”時，學生不易明白也看不到。有些內容理解不夠具體，如何控制實現的疑問產生。此時重要的是培養學生有精細、認真、窮追不舍的態度和敢于提出問題、勇于解決問題的創新精神。學生參與設計教師的100V/600A大功率開關斬波恒流源科研項目，共分四組，每一組完成一個功能設計調試或仿真。第一組學生設計不控整流部分的電路結構如圖2所示，具體參數：濾波電抗為1200A/0.71mH，整流二極管600A/1600V，鋁電解電容0.3F/400V。第二組學生參與斬波電路設計，設計的斬波電路圖如圖3所示。通過計算得出電抗器1200A/300μH，C2電容大小190μF/400V。阻容吸收單元選擇電容C3為80μF/450V，選取電阻R1為10Ω。IGBT模塊2MBI1200U4G-120，驅動模塊在教師的指導下選用瑞士CONCEPT公司的IGBT驅動模塊2SD315A，該驅動模塊集成智能驅動、自檢、狀態反饋、隔離等功能于一身，能夠驅動1200A/1200V的IGBT。有的學生還畫了驅動電路圖。第三組學生設計了基于TMS320F28335DSP作為控制回路的核心的數字PI調節器。學生在CCS集成開發環境下編寫的數字PI調節器，在軟仿真下可以明顯看到給定變化引起PWM脈寬的變化。第四組學生負責基于MATLAB下仿真。在實際設計中，學生體會到了控制環節如何閉環、控制量如何檢測，控制算法如何實現，控制信號如何發出，能量流動必須要有電動勢以及流經通路等等。學生們主動、積極利用老師的科研項目，構思、設計、調試以及實驗。教師注意發揮激勵和導向作用，注重肯定、贊賞學生的點滴進步，讓學生感受到成功的歡樂，心中喚起自豪感和自尊感。當設計或實驗受到目的的指引，進行時還有措施和方法時，試驗就變成合理的了。此外注意事實的分析和重組是增進知識、增長解釋能力和正確分類的能力所不可缺少的。總之，“CDIOInitiative”是一個資源開放、寬松自由、包容性強的改革計劃。

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上世紀50年代末晶閘管在美國問世，標志著電力電子技術就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節能技術在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導通而不能控制關斷的半控型開關器件，在交流傳動和變頻電源的應用中受到限制。70年代以后陸續發明的功率晶體管(GTR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)和靜電感應晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷，是全控型開關器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當前，IGBT以其優異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

許多國家都在努力開發大容量器件，國外已生產6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優點結合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎上采用緩沖層和透明發射極，它開通時相當于晶閘管，關斷時相當于晶體管，從而有效地協調了通態電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經推出的IGCT可達4500一6000V，3000一3500A。MCT因進展不大而引退而IGCT的發展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發達國家相比，我國在器件制造方面比在應用方面有更大的差距。高功率溝柵結構IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半導體材料制成功率器件，實現人們對“理想器件”的追求，將是21世紀電力電子器件發展的主要趨勢。

高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術發展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀世界電力電子新技術和變頻技術的發展帶來更多的機遇和挑戰。

二、變頻技術的發展過程

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換

技術的不斷發展。起初,變頻技術只局限于變頻不能變壓。20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代,作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優化模式,如:調制波縱向分割法、同相位載波PWM技術、移相載波PWM技術、載波調制波同時移相PWM技術等。

VVVF變頻器的控制相對簡單,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉矩減小。

矢量控制變頻調速的做法是:將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,實現對異步電動機的控制。

直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機,因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低,諧波電流大,直流回路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網,即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應運而生。

三、變頻技術與家用電器

20世紀70年代,家用電器開始逐步變頻化,出現了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應加熱)飯堡、變頻洗衣機等[4]。

20世紀末期期,家用電器則依托變頻技術,主要瞄準高功能和省電。

首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機始終處在低速運行狀態,可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲,節能效果更加明顯。其次,空調器使用變頻后,擴大了壓縮機的工作范圍,不需要壓縮機在斷續狀態下運行就可實現冷、暖控制,達到降低電力消耗,消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來,新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現靜音化,而且利用高速運行能實現快速冷凍。

在洗衣機方面,過去使用變頻實現可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機除了節能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內容;電磁烹任器利用高頻感應加熱使鍋子直接發熱,沒有燃氣和電加熱的熾熱部分,因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。

四、電力電子裝置帶來的危害及對策

電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發生嚴重畸變,不但大大降低了系統的功率因數,還引起了嚴重的諧波污染。

另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應力,并給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標準,國際電氣電子工程師協會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標準。我國政府也制定了限制諧波的有關規定[5]。

（一）諧波與電磁干擾的對策

1、諧波抑制

為了抑制電力電子裝置產生的諧波,一種方法是進行諧波補償,即設置諧波補償裝置,使輸入電流成為正弦波[3]。

傳統的諧波補償裝置是采用IC調諧濾波器,它既可補償諧波,又可補償無功功率。其缺點是,補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,效果也不夠理想。

電力電子器件普及應用之后,運用有源電力濾波器進行諧波補償成為重要方向。其原理是,從補償對象中檢測出諧波電流,然后產生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流,從而使電網電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。

大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術:將多個方波疊加以消除次數較低的諧波,從而得到接近正弦的階梯波。重數越多,波形越接近正弦,但電路結構越復雜。小容量變流器為了實現低諧波和高功率因數,一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。

2、電磁干擾抑制

解決EMI的措施是克服開關器件導通和關斷時出現過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt,目前比較引入注目的是零電流開關(ZCS)和零電壓開關(ZVS)電路。方法是:

(1)開關器件上串聯電感,這樣可抑制開關器件導通時的di/dt,使器件上不存在電壓、電流重疊區,減少了正關損耗;

(2)開關器件上并聯電容,當器件關斷后抑制du/dt上升,器件上不存在電壓、電流重疊區,減少了開關損耗;

(3)器件上反并聯二極管,在二極管導通期間,開關器件呈零電壓、零電流狀態,此時驅動器件導通或關斷能實現ZVS、ZCS動作。

目前較常用的軟件開關技術有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。

（二）功率因數補償

早期的方法是采用同步調相機,它是專門用來產生無功功率的同步電機,利用過勵磁和欠勵磁分別發出不同大小的容性或感性無功功率。然而,由于它是旋轉電機,噪聲和損耗都較大,運行維護也復雜,響應速度慢。因此,在很多情況下已無法適應快速無功功率補償的要求。

另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補償裝置。它具有靜止型和響應速度快的優點,但由于其鐵心需磁化到飽和狀態,損耗和噪聲都很大,而且存在非線性電路的一些特殊問題,又不能分相調節以補償負載的不平衡,所以未能占據靜止無功補償裝置的主流。

隨著電力電子技術的不斷發展,使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補償裝置得到了長足發展,其中以靜止無功發生器最為優越。它具有調節速度快、運行范圍寬的優點,而且在采取多重化、多電平或PWM技術等措施后,可大大減少補償電流中諧波含量。更重要的是,靜止無功發生器使用的抗器和電容元件小,大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發生器代表著動態無功補償裝置的發展方向。

五、結束語

我們相信，電力電子技術將成為21世紀重要的支柱技術之一，變頻技術在電力電子技術領域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調速和電力牽引領域中的發展引人注目。隨著全球經濟一體化及我國加人世界貿易組織，我國電力電子技術及變頻技術產業將出現前所未有的發展機遇。

參考文獻:

[1]周明寶.電力電子技術[M].北京:機制工業出版社,1985.

[2]陳堅.電力電子學－電力電子變換和控制技術.北京：高等教育出版社,2002.

[3]王兆安黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社,2003.

[4]陳國呈,周勤利.變頻技術研究[J].上海大學自動化學院學報,1995(6):23-26.

篇6

應用最近幾年，我國經濟水平的提高促使電力系統獲得了較快的發展。電工電子技術在電力系統中的廣泛應用，能夠為其提供更多的推動力。電工電子技術在電力系統發電中的應用能夠保證發電系統為其提供穩定、功率適用的電源。

1.1電工電子技術對靜止勵磁的控制

電力系統中的發電部分對電工電子技術的應用最主要是體現在大型發電機的靜止勵磁的控制。對靜止勵磁的有效控制，能夠促使發電輸送穩定的電源。如，在非火力發電中，通過對變頻電源轉自勵磁的頻率進行調整，促使發電系統的最大功率在一定范圍內。這樣就可以保證發電系統具備較強的控制能力。同時，在傳統的火力發電系統中，應用電工電子技術針對風機水泵耗電量大的問題采用變頻調速裝置進行調整，提高發電的效率。

1.2電工電子技術對發電頻率的控制

在輸送電能的過程中，如果電力公司應用水力進行發電，其中水流速度以及水源頭的壓力都是影響發電頻率的重要因素。并且這些因素都是人為所不能控制的。但是在電力系統輸送電能的過程中需要保持穩定的發電頻率。在尚未應用電工電子技術之前，這始終是困擾電力公司有效輸送電能的一個難題。但是應用電工電子技術就能夠有效解決此項問題。應用電工電子技術就可以運用一些其他的非火力發電。如，可以采用風力發電和太陽能發電。電工電子技術是電力系統應用新能源進行發電的主要技術。

1.3能源轉換對電工電子技術的應用

太陽能、風能的使用與發展，促使我國電力資源進一步擴充。同時，新能源都屬于清潔型的能源。無論是太陽能還是風能在電力資源發展中具有較廣闊的發展前景。但是，新能源在使用的過程中，應用電工電子技術就能夠解決新能源在發電系統中能源轉換的問題。太陽能和風能轉化需要較大的功率。通過電工電子技術就能夠將風能和太陽穩定、有效的輸出去。

2.電工電子技術在電力系統輸電中的應用

輸電過程中運用電工電子技術能夠體現出其重要的作用。電工電子技術在輸電中的應用能夠有效保證電能運輸的穩定性與安全性。電工電子技術在輸電中的應用主要體現在這么幾點。

2.1高壓直流電中電工電子技術的應用

直流輸電技術能夠獲得廣泛的應用，與晶閘管換流閥在電力系統中的應用具有緊密的聯系。同時這也在一定程度上充分體現電力系統的快速發展。當前，全國各地電力系統將晶閘管進行廣泛的應用，可以說是電力系統快速發展的一種體現。與此同時，電力輸電系統正朝著易操作、易控制的方向不斷發展。將電工電子技術應用于其中，使得該技術的應用領域進一步擴充。這樣不僅有效的減少了直流轉換變壓器在輸電中的使用，有效降低成本，同時還使得電流轉換設備具有更強的移動性，設備使用的靈活性進一步增強。

2.2靜止無功補償中電工電子技術的應用

電工電子技術在輸電系統中的重要應用表現在靜止無功補償方面。即使當前我國大多數電力系統并未采用這種輸變電系統，但是有部分國家已經開始應用。將這種技術應用于其中有效的改變了傳統電氣開關，利用晶閘管作為全新的開關設備。有效準確、迅速的控制設備，提高電力輸送的控制效果。這也充分體現電工電子技術在輸電系統中的重要作用。

3.電子電子技術在變負荷電動機中的應用

在世界能源使用情況不允樂觀的情況下，節能已經成為一項世界性的活動。針對此種情況，電力公司在輸送電能的過程中應當更多的節約電能。如果電力公司要想更好、更多的節約電能，就應當從發電環節就開始節能。電力公司在為人們日常的生產生活提供穩定電能的過程中，電力系統自身也會消耗一定的能量。無論采用何種新型的發電模式，都是將其自身的能量轉化為電能。電力系統在輸送電能的過程中，可以通過這兩方面進行考量。一方面是減少其他能源的消耗，促使能量最大限度的轉化為電能；而另一方面則是電力系統在發電的過程中盡可能減少對自身造成的損害。節約能源無論從哪方面著手，就應當在負荷方面對轉動的速度進行調整。這項技術要想使用的更為精準，其中就必須應用到電工電子技術。電工電子技術的應用能夠取到良好的節能效果。

4.結語

篇7

1.1單片集成

單片集成是指在一片硅片內,使用統一的加工技能將所有需要集成的元器件進行集成。現今制造類工藝、隔離及散熱技術的不成熟、不完善,致使單片集成技術一般只適用于集成一些較小功率的電力電子電路。當然不可否認的是,電力電子集成技術的發展在今后極有可能以單片集成為主。

1.2混合集成

混合集成的方法能夠有效幫助解決電路之間由于工藝差異所造成的高電壓隔離問題,混合集成的集成程度偏高。但是混合集成也存在著部分難度偏高的技術性弊端、問題,如分布參數、傳熱等,且成本無法降到最低。因此,與單片集成不同的是,混合集成一般應用于中等功率的電力電子電路,未來可能會向大功率電路方面發展。混合集成作為當前電力電子集成技術的重要方式,其現實意義偏強。

1.3系統集成

系統集成是指將已有的元器件及部件進行集合拼裝,組成一個整體的系統。系統集成屬于功能集成,難度性與集成度都相對偏低,在當今工程技術領域應用廣泛。但是系統集成的集成度偏低,無法較好地使其體積及重量減小、降低,且構造復雜,集成優勢無法明確體現。系統集成常用于大功率及結構復雜的電力系統。

2主要研究內容及現狀

2.1MCM封裝技術

MCM主要有三種類型:采用片狀多層基板的稱為MCM一L;采用多層陶瓷基板的稱為MCM一C;采用薄膜技術的稱為MCM一D。MCM的三種類型在應用中各有自身的優缺點。MCM封裝能夠有效幫助增強系統的EMC、減小投資風險等。

2.2倒裝芯片技術

倒裝芯片技術是一種封裝技術,主要是指將晶片與基板直接接觸進行粘接。與傳統技術相比較,倒裝芯片技術的引腳位置將不再受局限,能夠隨意放置在位于晶粒正下方的所有位置,而不像以往一般,只能排列在晶粒下方的四周位置。倒裝芯片技術有利于大大縮短信號傳輸所用時間、弱化所受串擾,使電性能得到提高。倒裝芯片技術能夠使芯片尺寸封裝CPS得到實現。

2.3嵌人式封裝

嵌人式封裝是指將功率芯片放置在陶瓷框架被刻蝕出的空洞內,接著再利用光刻、絲網漏印等技術使涂覆的金屬膜圖形化,最后將集成模塊的大小主要部件粘附在功率芯片最表面。嵌人式封裝可以通過縮小模塊體積,將模塊功率密度有效地提高。

2.4新型的互連方式

2.4.1原有的互聯工藝方式

原有的互聯工藝方式主要分為鍵合與壓接兩種。壓接方式對零件的平整度要求較高,如若零件的平整度達不到要求,則會極易出現造成芯片損傷甚至碎裂的情況;而引線鍵合技術則存在著高頻電磁應力及局部寄生電感偏大等問題,嚴重影響鍵合壽命。因此,現人們已提出新的互聯技術方式。

2.4.2以焊接技術為基礎的互連工藝

以焊接技術為基礎的互連工藝采用層疊型三維封裝結構。三維封裝結構的工藝簡單,成本偏低,能夠有效解決層次間的垂直互連問題。焊接互連工藝分為焊料凸點互連技術和金屬柱互連平行板結構。焊料凸點互連技術能夠將引線之間的間距有效縮短。焊料凸點互連技術的接觸面積偏大、封裝密度偏高;金屬柱互連平行板結構是指通過金屬柱實現硅片之間的互連。

2.4.3以沉積金屬膜為基礎的互連工藝

以沉積金屬膜為基礎的互連工藝所采用的三維封裝結構為埋置型,能夠有效減少焊點及寄生參數。

3電力電子集成技術的發展趨勢

隨著現今的加工工藝及半導體材料的不斷改善及發展,單片集成及混合集成依舊具有一定的前景。將電力電子集成模塊的技術方面進行改善,能夠有效提高電路性能,減小其損耗。未來的電力電子集成技術一定會朝著將功率元件、電路元件、控制器以及動作開關等有效集成,形成系列完整、智能的電力電子標準模塊的方向發展。電力電子元件內部的集成度將會越來越高且成本逐步降低,且能滿足其生產各方面的需求。現今,電力電子集成技術在電氣設備的集成上已廣泛得到應用,系統集成技術已有較為穩固的基礎,能夠有效幫助綜合電力系統不斷地穩健發展。

4結語

篇8

論文摘要:本文從現有存儲式電子壓力計的技術現狀出發，分析了在井下高溫、高壓、遠距離條件下，實現壓力、溫度數據實時可靠采集、傳輸、分析的壓力計——直讀式電子壓力計的數據傳輸方案和實施，并從技術需求分析、通訊方案選擇、單芯遠距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼的軟硬件設計等方面，對直讀式電子壓力計數據傳輸方案進行了深入研究。試驗數據分析結果表明，本文研究結果解決了直讀式電子壓力計的關鍵技術，增強了電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力。

一、引言

目前存儲式電子壓力計已廣泛應用于國內各大油田高溫井下壓力和溫度的測量。存儲式電子壓力計在工作過程中，儀器內的單片機系統和各種傳感器共同完成井下壓力和溫度的采集，并以數字量形式存儲于電可改寫型存儲器中，待測試過程完成后，再將壓力計返回地面，用專門配套研制的數據回放儀與壓力計連接，通過軟件和硬件接口通訊進行數據的接收、回放和處理，使用很不方便，影響生產。

因此，為克服存儲式電子壓力計的上述缺點，提高油田生產效率，提升電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力，必須研制在井下高溫、高壓、遠距離條件下，實現壓力、溫度數據實時可靠采集、傳輸、分析的壓力計——直讀式電子壓力計。

二、直讀式電子壓力計技術需求分析

（一）功能及主要技術指標要求

直讀式電子壓力計實現井下壓力和溫度參數的測量，并將測量結果通過單芯鎧裝電纜實時傳送至地面解碼控制儀，主要技術指標要求如下所示。

a)壓力測量范圍：（0～30、45、60、80）MPa；壓力測量誤差：0.04%F.S；

b)溫度測量范圍：（-20～+150）℃,測量誤差：±1℃；

c)傳輸距離不小于6000m；通訊誤碼率1.0×10-7。

（二）基本方案及工作原理

直讀式電子壓力計由井下電子壓力計和地面解碼控制儀兩部分組成，其中井下電子壓力計由壓力傳感器、溫度傳感器、信號放大電路、模數轉換電路、單片機系統、編碼電路、數字通訊接口電路和裝載于單片機系統中的相關工作軟件組成，解碼控制儀由解碼電路、通訊接口電路、通用計算機(油田配置)和相關工作軟件組成。

工作過程中，井下電子壓力計由地面解碼控制儀通過單芯鎧裝電纜提供能源，溫度和壓力傳感器分別將環境壓力和溫度轉換為電信號輸出，該電信號經放大和模數轉換后由單片機系統進行數據實時采集和處理，然后按一定周期經數字通訊口輸出。井下電子壓力計和井上解碼控制儀之間通過單芯鎧裝電纜連接，解碼控制儀中通訊接口電路接收井下電子壓力計輸出的壓力和溫度數據，并經解碼后輸入計算機中進行實時分析和處理。

三、數據傳輸方案選擇

設備之間數據通訊通常有并行通訊和串行通訊兩種方案，并行通訊的缺點是傳輸距離短，通訊信道所占點號多，而串行通訊與之相反。根據井下電子壓力計與井上解碼控制儀的數據傳輸特點，需選擇串行數據傳輸方式。

在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區分邏輯1和邏輯0，即用正的電壓跳變表示邏輯0，用負的電壓跳變表示邏輯1。

在油田測井中，井下電子壓力計在井下采集大量信息，并傳送給地面解碼控制儀；但井下電子壓力計到地面解碼控制儀這段信道的傳輸距離較長且環境惡劣，常用的NRZ碼不適合在這樣的信道里傳輸，而且NRZ碼含有豐富的直流分量，容易引起滾筒的磁化。曼徹斯特編碼方式使得信號以串行脈沖碼的調制方式在數據線上傳輸，和最常用的NRZ碼相比，消除了NRZ碼的直流成分，具有時鐘恢復和更好的抗干擾性能，這使它更適合于從井下到井上的信道傳輸，因而在井下電子壓力計和地面解碼控制儀之間選用曼徹斯特編碼使數據傳輸可靠性更高、傳輸距離更遠。

四、曼徹斯特碼編碼軟硬件設計

每一周期井下電子壓力計需將采集到的壓力和溫度兩個參數分別進行曼徹斯特編碼方式輸出，井下電子壓力計與地面解碼控制儀之間按如下通訊協議進行。

a)壓力與溫度均以字為單位進行傳送，先發送壓力字，后發送溫度字，一個壓力字和一個溫度字的組合稱為一個消息；

b)每一個字由20位組成，第1～3位為3個起始位，第4～19位為16個數據位，第20位為奇偶校驗位；

c)壓力字3個起始位電平為先高后低，溫度字起始位為先低后高，高低電平均各占一位半，壓力字與溫度字校驗位均采用奇校驗；

d)傳輸的波特率：5.7292kbps（175μs/位），傳輸一個消息共耗時3.5ms。為保證數據傳輸可靠性，井下電子壓力計同一消息在一個采樣周期內重復發送兩次，地面解碼控制儀根據校驗位判斷每個字的正確性。

由單片機編程輸出兩路I/O控制信號，經過濾波電路、運放電路、整型電路后，產生曼徹斯特編碼雙相電平信號，并經單芯鎧裝電纜送至地面解碼控制儀。為滿足曼徹斯特編碼格式及井下電子壓力計與地面解碼控制儀之間的通訊協議，井下電子壓力計軟件采用如下的編程方式輸出波形。

a）壓力字同步頭為262.5μs高電平后跟隨262.5μs低電平，溫度字同步頭為262.5μs低電平后跟隨262.5μs高電平；

b）若數據位為邏輯0，則在87.5μs低電平后跟隨87.5μs高電平；

c）若數據位為邏輯1，則在87.5μs高電平后跟隨87.5μs低電平；

d）校驗位的波形產生方式與數據位相同。

五、曼徹斯特碼解碼軟硬件設計

地面解碼控制儀需將井下電子壓力計輸出的曼徹斯特碼進行解碼，并按通訊協議用軟件將接收到的曼徹斯特碼數據轉換為井下電子壓力計測得的壓力和溫度數據，即地面解碼控制儀中的解碼過程為井下電子壓力計編碼過程的逆過程。曼徹斯特碼解碼過程可分為如下三部分：

a)同步字頭檢測，并辨別其為溫度數據還是壓力數據。

b)對曼碼形式的數據進行解碼，從曼徹斯特碼波形中分離出同步時鐘，并將時鐘和數據進行處理使曼碼數據轉化為非歸零二進制數據。

c)將串行數據轉化為并行數據，并進行奇偶校驗，以檢驗數據傳輸的正確性。

經過幾千米鎧裝電纜傳輸上來的數據，幅度衰減到毫伏級，因此井上需要精密的解碼電路，才能保證數據傳輸無誤碼率。井下傳輸上來的數據經過濾波電路、精密運算放大器、雙D觸發器輸出曼碼波形給單片機，經過單片機的程序轉化為井下的壓力與溫度數字量。

六、試驗結果

直讀式電子壓力計首臺產品完成廠內試驗后，到油田用8000m的鎧裝電纜連接井下電子壓力計和地面解碼控制儀，將電子壓力計下放到井下6500m的深度，在溫度高達150℃、壓力為30～60MPa的油井中測試壓力和溫度。在三次連續5個小時的測試過程中，數據傳輸準確可靠，沒有出現丟點現象，誤碼率為零。

七、結束語

試驗數據統計分析結果表明，本文研究結果解決了直讀式電子壓力計通訊方案、通訊協議、單芯遠距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼軟硬件設計等關鍵技術，增強了電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力。

參考文獻：

篇9

關鍵詞：電力系統；自動化技術；安全管理

電力系統自動化主要包括地區調度實時監控、變電站自動化和負荷控制等三個方面，隨著我國電力系統自動化技術的發展完善，關于電力系統自動化技術安全管理也越來越被人們所重視。

1當前我國電力系統自動化技術存在的問題

（1）設計不合理。設計不合理是目前我國電力系統自動化技術存在的主要問題之一。首先，我國面積廣大、幅員遼闊，這就導致了我國的電網建設的覆蓋面相較于大部分國家來說都比較大，如此龐大的電網建設中難免存在著一些設計不合理的現象，這就導致不同地區的電網建設沒有得到統一，而且用于電網建設的設備的型號和功能也各不相同，這就給國家電網的管理工作帶來了較大的困難，也給電力系統的安全帶來不穩定的因素。其次，我國的電力系統自動化技術設計也存在不合理的現象，在設計過程中沒有充分考慮到各種因素，這樣就會使電力系統自動化技術設計達不到相應的安全、穩定的標準，這樣在電力系統自動化技術的運行過程中，很容易會發生一些安全問題。（2）技術水平低。對比西方發達國家，就會發現我國的電力事業發展還存在著一些問題沒有解決。首先，我國的電力系統自動化技術起步較晚，而且我國與其他西方國家之間的差距，導致我國的電力系統自動化技術沒有西方國家那樣發展迅速，這就使得我國的電力系統自動化技術越來越落后，逐漸造成了現在技術水平的狀況。其次，近年來我國的電力系統自動化技術雖然也在不斷發展，但是由于社會發展和人民生活的需要，我國電力系統的運作負荷較高，為我國的電力系統自動化的正常運行增添了不安全的因素。然后，由于我國的一些偏遠地區的經濟比較落后，有些地區的自然、社會環境也相對比較惡劣，使得這些地區的技術水平相對比較落后，這就嚴重影響了電力系統自動化技術的建設和發展，有時還會影響電力資源的正常輸送，甚至導致安全事件的發生。（3）設備問題。在電力系統自動化技術的運行過程中，相關的電力設備起著至關重要的做用，但從我國的目前情況來看，相關的電力設備的問題也是影響我國電力系統自動化技術發展和電力系統自動化技術安全管理的一個重要因素。由于我國電力系統自動化技術長時間處于高負荷的運行狀態下，相關的電力設備的老化、損壞等問題時常發生，不僅影響著電力系統自動化技術的正常運行，而且嚴重的時候還會導致安全事件的發生。此外，在電力系統自動化技術安全管理過程中，相關技術人員的維護和修理不及時，還會導致事件問題的加重。而且在我國還存在著相應的技術人員的技術水平低的問題，對于一些故障不能做到及時有效的解決，這也會影響到電力系統自動化技術的運行和安全管理。

2電力系統自動化技術安全管理

（1）合理設計電力系統自動化技術。針對當前我國電力系統自動化技術運行和管理中存在的問題，面對我國當前設計不合理、設計水平低的狀況，我們首先要做到就是要加強電力系統自動化技術的合理設計。首先，要在當前我國現有的電力系統自動化技術的基礎上對電力系統自動化技術運行和管理進行合理的設計。要充分考慮到電力系統自動化技術運行和管理過程中的各種因素，盡最大可能的保證電力系統自動化技術的運行安全、穩定。在這一過程中，可以將電力系統自動化技術的不同部分拆分開來進行單獨的設計，這樣就減少了設計過程中的不利因素的干擾。其次，可以加強我國的電力系統自動化技術的創新和開發。在引進國內外先進技術的基礎上，針對我國的電網建設的基本情況對相應的技術進行改進、創新，以此來改變我國技術落后的局面，縮小與其他發達國家之間的差距，有技術的改革、創新來推動電力系統自動化技術的合理設計。從而加強我國的電力系統自動化技術的運行和安全管理。（2）建立健全安全管理體系。要想強化電力系統自動化技術的安全管理，相應的電力單位就要建立健全安全管理體系，充分發揮出每一個人都職能作用，來保障電力系統自動化技術的安全運行。首先，可以健全管理制度。各個電力單位可以任用專業的管理人員來進行或指導相關的安全管理工作，而且隨著信息時代的到來，各個電力單位也可以采用智能化的管理方式。這種管理方式依托于先進的互聯網技術，更加科學、高效，在運行過程中可以及時的發現問題、解決問題，有利于保障電力系統自動化技術的安全運行。其次，可以強化電力系統自動化技術的智能化水平。將自動化的信息技術融入到電力系統自動化技術當中去，這樣就可以利用智能化的信息技術來完成電力系統自動化技術的日常維護和管理的工作。通過這樣的方式來健全安全管理體系，保障電力系統自動化技術的正常、平穩、安全的運行。（3）提高技術人員的專業水平。各個電力單位要加強對相關的技術人員的綜合素質的培養。一方面要加強對這些工作人員的技術培訓，提高他們的專業技術水平，這就使他們在日常的檢查維護工作中可以及時的發現問題，消除不安全因素，能在很大程度上夠保證大部分的電力系統自動化技術的安全運行。另一方面，還要加強對他們的安全教育，提高他們的安全意識，避免在設備維護、修理過程中的一些不安全操作，從而保證他們的人身安全和電力系統自動化技術的安全運行。

3結束語

在電力系統自動化技術的運行過程中，加強對電力系統自動化技術安全管理必不可少，針對我國目前電力系統自動化技術管理現狀，各個單位要積極尋找相應的措施，來加強自身的電力系統自動化技術安全管理，為我國的電力系統自動化技術的發展創造一個良好的環境，為社會的人民提供更穩定、更安全的電力資源，為我國的電力事業的發展貢獻一份力量。

作者:彭東濤 單位:尋烏縣天光新能源開發有限公司

參考文獻：

篇10

隨著我國社會經濟的不斷發展，電力企業運用新的信息技術，提高電力工程的自動化水平，促進了電氣自動化的迅猛發展。電氣自動化技術就是運用了具有自動檢測功能與自動控制功能的電氣裝置，可以實時對電力系統進行遠程調節、控制、及監控。在信息化技術大力發展的同時，通過信息監測技術能夠實現對電力工程的遠程控制與管理。電氣自動化技術需要自動化的電網配置、配電網技術協同工作。在電氣自動化技術中，要充分利用網絡對電力工程的各項信息進行統計、收集、分析從而加強電電力系統的穩定運行。減輕了以往電力工作人員的工作強度，充分利用電力工程中的自動化設備進行監督，在面臨突發狀況時，能夠及時采取信息處理技術對電力系統進行有效地處理。而配電網技術可以配合電氣自動化技術改善城鄉配電網，加強城鄉電力網絡運行工作，完善電氣自動化技術在城鄉電網中的運用。電氣自動化技術的應用范圍廣泛，從電氣開關到電力工程都有電氣自動化技術的身影。電氣自動化技術的不斷提高也促進了電力工程的不斷發展。

2電氣自動化技術在電力系統中的應用

2.1變電站及配電自動化的應用

變電站自動化技術是采用現代通信技術、先進的計算機技術、電子技術以及信息處理技術，實現對變電站的二次設備的重新組合和優化設計，從而減少了人力資源的浪費，減低了變電站及配電站工作人員的工作強度，提高變電站及配電站人員的安全性及整個系統運行的有效性。不僅如此，變電站自動化技術還可以多層次、全方位地對多種電氣設備的運行狀況進行安全檢測以達到高效控制的目標。在實際的應用中，主要通過新型的設備代替以往的電磁式裝置從而使得現場的監視操作更加智能化、可視化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。隨著對科學技術的應用以及監控設備的更新，種綜合性的自動化監測系統能夠提高變電站運行的穩定性，降低運行維護的成本，高質量輸電過程，經濟效益提高很多。

2.2在電網調度自動化中的應用

在電力工程中，電網的總調度能夠通過大屏幕顯示器、計算機服務等自動化系統對電網進行遠程監控。根據電力工程中電網的運行情況進行分析，監控電網的實時狀態。通過各個分系統傳送的電力工程中的生產數據、控制發電的數據，對電力工程整個系統進行評估、調配和預測，從而減少了電網在運行過程中出現的電力故障及異常情況，通過電氣自動化技術能夠及時作出判斷，檢測更加及時。從而減少了電力工程中危及人身安全和設備安全的事故。另外，通過電氣自動化技術還能對整個電網進行實時監測和分析，調度從大屏幕上可以清晰的采集信息，找出電氣事故的發生地并提出應對措施，防止事故的擴散，減低影響。

2.3分散測控系統自動化的應用

在電力工程的發電廠分散測控系統中，通過太網、過程控制單元、工程師工作站、高速數據通訊網等對分層對電廠的生產狀況進行測試和控制。經過過程控制單元可以在生產運行的過程中通過接受熱電阻、熱電偶、電氣量等信號，處理運算的結果、參數等，通過這種方式對電網進行監控，從而提高電氣自動化在電力工程中的檢測、保護和控制功能。

2.4計算機自動化的應用

電氣自動化技術在電力工程中的應用主要是引入了計算機操作系統，通過微型計算機讓整個電力系統自動記錄、反饋電氣設施的實際工作情況。同時，對反饋信息進行的誤差判定。加強軟件的查找、分析、測算的應用，從而在電力工程中實現操作技術的使用性，更加便于電力工程的管理。在電氣自動化技術中還要注意對監控方式、現場總線監控進行設計。只有全面加強電氣設備的監控信息及監控方式，才能提高監控系統的效率以及整個系統穩定性、可靠性。

2.5電力自動化技術的發展趨勢