導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機(jī)電技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

我國對先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的開發(fā)有法律保障，在《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》中明確規(guī)定：在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，大力支持節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業(yè)用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動(dòng)機(jī)、窯爐、泵類等工業(yè)設(shè)備，爭取開創(chuàng)更加先進(jìn)的工業(yè)檢測和工業(yè)控制技術(shù)。然而，在具體實(shí)施過程中我們需要了解面臨的挑戰(zhàn)：

1.1對機(jī)械設(shè)備的危害與干擾

從機(jī)器自身結(jié)構(gòu)來看，大部分空壓機(jī)生產(chǎn)簡單有明顯的技術(shù)缺陷：輸入的壓力數(shù)大于一定值時(shí)，變頻空壓機(jī)會自動(dòng)打開導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)電力資源并且損害機(jī)器本身，繼而導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)和頻繁暫停，降低電動(dòng)機(jī)的使用壽命。變頻空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要很大的電流，對電網(wǎng)沖擊較大，而且嚴(yán)重磨損了電器本身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承設(shè)備。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候會產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪音污染，電動(dòng)機(jī)周圍的工作環(huán)境比較惡劣，也對工作人員的健康產(chǎn)生不利影響，且以人為調(diào)節(jié)法來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出壓力，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，嚴(yán)重浪費(fèi)人力資源。

1.2對機(jī)械設(shè)備相關(guān)電器的危害

對變壓器的危害表現(xiàn)在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動(dòng)機(jī)附加零件的發(fā)熱，引發(fā)機(jī)器本身溫度的額外升高；導(dǎo)致電容器組溫度過熱，增加中介電質(zhì)的感應(yīng)能力，嚴(yán)重的情況下可以損壞電力電容器組；對開關(guān)設(shè)備的危害，啟動(dòng)瞬間開關(guān)將會產(chǎn)生較大的電流變化，達(dá)到電壓保險(xiǎn)值直至絕緣體的破壞；在保護(hù)電氣的時(shí)候，改變電器固有屬性，引發(fā)電器動(dòng)作紊亂；引發(fā)測量儀表的數(shù)據(jù)顯示誤差，降低數(shù)據(jù)精確度。

2變頻技術(shù)在機(jī)電控制方面的策略

2.1基本思路

在世紀(jì)工業(yè)過程中對變頻技術(shù)進(jìn)行較為尖端的的軟件和硬件設(shè)計(jì)，先根據(jù)傳統(tǒng)空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設(shè)計(jì)出變頻技術(shù)調(diào)速、空氣技術(shù)壓縮、壓力傳感技術(shù)提升等控制方式，根據(jù)控制電路進(jìn)行變頻器的確定以及電器初始化的設(shè)計(jì)，控制方式要用矢量控制，詳細(xì)分析矢量控制原理，對變頻矢量進(jìn)行仿真檢查，科學(xué)地改變變頻器的運(yùn)行參數(shù)。另一方面，變換變頻器的控斜參數(shù)。通過復(fù)合信號控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進(jìn)口處增加電器使用流量信號記錄，容器上增加電器壓力信號，這樣可以減少對機(jī)械設(shè)備的危害。

2.2具體策略

首先在系統(tǒng)線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機(jī)正確接地，接地時(shí)要與其他的動(dòng)力電器設(shè)備接地點(diǎn)分開。然后是對線路進(jìn)行合理布局，電動(dòng)機(jī)設(shè)備的信號線和電源線應(yīng)該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設(shè)備的電源線和信號線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進(jìn)行平行鋪設(shè)。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯(lián)電路減弱了輸入電路中電流對變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設(shè)置之前，電動(dòng)機(jī)電網(wǎng)中的高次諧波含量已達(dá)到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)含量值了。在變頻器選擇方面，需要學(xué)會優(yōu)先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，控制信號電纜和本身的動(dòng)力電纜要有屬于各自的架構(gòu)線路的電纜結(jié)構(gòu)，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構(gòu)紊亂，安裝時(shí)兩者要保持距離以及設(shè)立必要的防護(hù)措施，綜合達(dá)到既發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)又節(jié)能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國際上針對變頻空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)重新設(shè)計(jì)了空壓機(jī)，將電機(jī)由傳統(tǒng)意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調(diào)速性能。我國目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)，如果要持續(xù)發(fā)展就必須要開發(fā)出單相電機(jī)的變頻器。最后對改造之后的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算，并進(jìn)行成本分析，驗(yàn)證是否能夠讓改造后的空壓機(jī)更加有效地節(jié)省能源。

3結(jié)束語

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發(fā)電機(jī)提供磁場功能的就是勵(lì)磁系統(tǒng)，它可以有效的同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)，發(fā)電子轉(zhuǎn)子繞組可以直接從勵(lì)磁系統(tǒng)獲取直流電。勵(lì)磁系統(tǒng)的交直流轉(zhuǎn)換變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)生成直流電，這個(gè)變壓器連接著發(fā)電機(jī)的出口，交流電轉(zhuǎn)換為直流電時(shí)，電勢產(chǎn)生，有效的支持變壓器的啟動(dòng)，由此可見，發(fā)電機(jī)同步的維持以及發(fā)電機(jī)或輸出無功率都深受勵(lì)磁系統(tǒng)的。勵(lì)磁電流的突變會有很多的連鎖反應(yīng)，無功功率輸出會變高，然后導(dǎo)致過高的工作電壓；反之，工作電壓降低，甚至?xí)霈F(xiàn)不同步的情況。

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)的方式中，勵(lì)磁系統(tǒng)會在輸出吸收電力系統(tǒng)中的無功功率的同時(shí)將電壓始終保持在最正常的范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)的保護(hù)者就是勵(lì)磁控制，它排除發(fā)電機(jī)不允許的工況，從而控制不穩(wěn)定運(yùn)行在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生，對發(fā)電機(jī)起到相應(yīng)的保護(hù)功能。

2發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性

發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性會在某些情況下受到一定的影響，例如：線路在電廠輸電到負(fù)荷中心之間過少，當(dāng)遠(yuǎn)端發(fā)電廠和負(fù)荷中心這兩個(gè)電壓向量之間的夾角達(dá)到90b或以上時(shí)，系統(tǒng)間會降低傳輸?shù)碾娔芸赡苄裕鹗幰矔霈F(xiàn)在電力系統(tǒng)中，并可能有幾個(gè)孤網(wǎng)被解列。

如果故障導(dǎo)致發(fā)電廠或者負(fù)荷中心之間的線路斷開，兩點(diǎn)之間的電抗就會增加到一個(gè)能夠提供傳輸卻不能維持同步的最大電能點(diǎn)。發(fā)電機(jī)一系列的不同部會在震蕩的狀態(tài)下因刺激的跳動(dòng)而引起。負(fù)荷中心同遠(yuǎn)端的電廠之間的輸電線路的電抗會因系統(tǒng)間的斷路而增加，這就導(dǎo)致同時(shí)出現(xiàn)電勢衰減、與靜態(tài)穩(wěn)定、不穩(wěn)定等種種現(xiàn)象。

3失磁保護(hù)

各個(gè)系統(tǒng)按部就班，共同協(xié)調(diào)合作才能使發(fā)電機(jī)的保護(hù)和控制協(xié)調(diào)得以實(shí)現(xiàn)，失磁保護(hù)的完成需要與電機(jī)容量、靜態(tài)穩(wěn)定和欠勵(lì)限制相協(xié)調(diào)。發(fā)電機(jī)在欠勵(lì)工況下運(yùn)行需要經(jīng)由失磁保護(hù)將狀態(tài)設(shè)為允許。要及時(shí)對發(fā)電機(jī)的失磁現(xiàn)象進(jìn)行檢測，以避免因失磁或部分失磁給發(fā)電機(jī)或其他電力部分帶來嚴(yán)重的損失。電磁失磁之后，會引起轉(zhuǎn)子、阻尼提高溫度，也大大提高了故障發(fā)生的概率。供給發(fā)電機(jī)磁場繞組的直流供電短路、磁場繞組短或勵(lì)磁系統(tǒng)的斷路器斷開都可能引發(fā)發(fā)電機(jī)失磁。目前，較常用來檢測發(fā)電機(jī)失磁的是阻抗繼電器。

4結(jié)束語

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和模擬電路比較，其數(shù)字電路特點(diǎn)比較突出，從以下幾個(gè)方面來說：第一、結(jié)構(gòu)簡單，能夠進(jìn)行集成化、系列化生產(chǎn)，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。第三、在處理功能方面較強(qiáng)，除了能實(shí)現(xiàn)數(shù)值的運(yùn)算，還實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和判斷。第四、能夠進(jìn)行編程數(shù)字電路，很好地實(shí)現(xiàn)在各種運(yùn)算方面的靈活性。第五、通過數(shù)字信號的應(yīng)用，更方便進(jìn)行存儲、加密、壓縮、傳輸。

2單片機(jī)技術(shù)

2.1單片機(jī)的定義對于單片機(jī)的定義，往往是指把計(jì)算機(jī)的一個(gè)個(gè)部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個(gè)微型的系統(tǒng)。而單片機(jī)的設(shè)計(jì)，是為了控制其應(yīng)用而設(shè)計(jì)的、以及制造其固有的構(gòu)造，在國際上，也叫微控制器。

2.2基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)在單片機(jī)芯片內(nèi)，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時(shí)器計(jì)數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時(shí)鐘部分、A/D即模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分和D/A即數(shù)模轉(zhuǎn)換器部分、以及WDT監(jiān)視定時(shí)器等部分。對于單片機(jī)，其特點(diǎn)為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統(tǒng)所需器件少。對于單片機(jī)的應(yīng)用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業(yè)方面進(jìn)行測控的；第三類：在民用方面的是一個(gè)具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)外設(shè)及通信的設(shè)備。

3結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例

3.1數(shù)字電子鐘20世紀(jì)末，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在社會的各個(gè)地方，這樣就帶動(dòng)了社會的發(fā)展，即社會變得信息化，以及提高了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能化。目前，隨著單片機(jī)的發(fā)展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉(zhuǎn)化為CMOS，最終實(shí)現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價(jià)格特別低的設(shè)備，在電路方面，其具有了內(nèi)裝片的設(shè)備。這種技術(shù)屬于微控的一個(gè)技術(shù)。而在單片機(jī)模塊中，最普邊的是數(shù)字鐘的使用。對于數(shù)字鐘，是利用數(shù)字電子技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，即能進(jìn)行分秒來計(jì)時(shí)的裝置，這與機(jī)械式時(shí)鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來進(jìn)行的，用時(shí)、分、秒的數(shù)字來顯示，屬于一個(gè)計(jì)時(shí)的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個(gè)家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個(gè)必須的、具備的產(chǎn)品。對于數(shù)字鐘及其擴(kuò)大應(yīng)用的研究，這是具有很重要的意義。

3.2由數(shù)字電子鐘組成的單片機(jī)的選擇在電子時(shí)鐘里，對于單片機(jī)的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個(gè)電子時(shí)鐘的硬件部分。在AT89C52片內(nèi)，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運(yùn)行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時(shí)可以進(jìn)行擦除，也不會對芯片產(chǎn)生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產(chǎn)生傷害。

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1.1在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復(fù)性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強(qiáng)調(diào)資源的有效利用，以低成本獲得高質(zhì)量和高效率，其生產(chǎn)盈利是靠機(jī)器取代人力，靠復(fù)雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo)，采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理形式的全新的機(jī)械制造業(yè)，其特征是全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造?，F(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，充分利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，使制造技術(shù)提高到新的高度。近年來，制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生，如計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。

1.2在飲料行業(yè)中的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快、應(yīng)用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機(jī)電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機(jī)械的開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造過程中的應(yīng)用。不僅使單機(jī)的自動(dòng)化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高，使其競爭能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的機(jī)械控制的同類設(shè)備?？梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量，提高其國內(nèi)、國際競爭能力。

1.3在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用

1.3.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。

1.3.2現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)現(xiàn)場總線技術(shù)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。

1.3.3交流傳動(dòng)技術(shù)隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。

1.3.4開放式控制系統(tǒng)“開放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。

1.3.5分布式控制系統(tǒng)(DCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1智能化智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

2.2數(shù)字化微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程控制操作、診斷和修復(fù)。

2.3模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。從而避免利益的沖突，并能使之標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。

2.4網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給社會各個(gè)領(lǐng)域帶來了巨大變革。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2.5自源化自源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。

2.6人性化人性化是各類產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說更自然，更接近生活習(xí)慣。

2.7微型化微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

2.8綠色化工業(yè)發(fā)達(dá)給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果，所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。

3結(jié)束語

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，有利實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時(shí)，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益與社會效益。

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)日益走向整體化、交叉化和數(shù)字化以及微電子技術(shù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述，并對其發(fā)展進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化應(yīng)用發(fā)展

參考文獻(xiàn)：

[1]袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社.2006.

篇5

1.1維持生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

機(jī)電設(shè)備在煤礦生產(chǎn)過程中是一個(gè)不可缺少的設(shè)備，如果機(jī)電設(shè)備不能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，會使得整個(gè)煤礦企業(yè)都無法正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在工作的過程中，保證設(shè)備維修和管理的質(zhì)量，才能更好的提高生產(chǎn)系統(tǒng)的性能，使得整個(gè)生產(chǎn)過程都更加的順暢。

1.2保證煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。

煤礦生產(chǎn)的過程中面臨著比較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果在這一過程中不能對設(shè)備進(jìn)行有效的管理，就有可能會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的安全事故，這樣一來不僅會給企業(yè)造成十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。所以，加強(qiáng)設(shè)備維修和管理能夠很好的減少安全隱患，進(jìn)而也就減少了安全事故的數(shù)量，同時(shí)也保證了煤礦企業(yè)自身的發(fā)展水平，使得生產(chǎn)的安全性大大提升。

1.3提高煤礦企業(yè)的綜合效益。

在煤礦企業(yè)運(yùn)行的過程中，不斷的提高設(shè)備維修的質(zhì)量和水平可以有效的減少安全事故發(fā)生的概率，這樣也就使得企業(yè)不需要為安全事故買單，在保證了煤礦企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行的同時(shí)，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會聲譽(yù)。

2煤礦機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)管理的現(xiàn)狀

盡管煤礦企業(yè)都認(rèn)識到加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)管理的重要作用，并采取相關(guān)的策略加強(qiáng)這方面的工作，然而由于受到多方面因素的影響，維修技術(shù)管理工作中仍然存在著一些問題，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1信息反映不及時(shí)。

針對這一問題，其表現(xiàn)也是比較多樣的，在設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、維修和管理上并沒有形成一個(gè)聯(lián)動(dòng)的機(jī)制，在設(shè)備運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了問題也采取消極對待的態(tài)度，出現(xiàn)了問題也不及時(shí)的向領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行匯報(bào)，這樣設(shè)備就遲遲的得不到維修，設(shè)備有可能完全無法使用，影響了企業(yè)正常的生產(chǎn)流程。

2.2過剩檢修的存在。

機(jī)電設(shè)備定期進(jìn)行檢修可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障，但是在檢修的過程中也是存在這一定問題的，因?yàn)樵O(shè)備磨損的狀況一直都處在變化的環(huán)境當(dāng)中，所以和運(yùn)行的時(shí)間和檢修的時(shí)間也有一定的沖突，在檢修中也存在著頻率較高的情況，這種情況不僅耗費(fèi)大量的資金和精力，同時(shí)設(shè)備頻繁拆卸對其自身的性能也不是很好。

2.3事后維修不徹底。

機(jī)電設(shè)備在運(yùn)用一段時(shí)間之后就會出現(xiàn)一些故障，但是現(xiàn)在所掌握的技術(shù)還不能對故障起到有效的預(yù)防作用，只能在問題出現(xiàn)之后對其進(jìn)行維修和處理，這種措施顯得過于被動(dòng)，這樣也就使得相關(guān)的措施是很難得到完善和補(bǔ)充的。

2.4監(jiān)控設(shè)備控制不力。

在一些煤礦生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)建立起了設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，但是在實(shí)際的生產(chǎn)中，關(guān)注的重點(diǎn)一直都是旋轉(zhuǎn)設(shè)備的監(jiān)測和控制，但是疏于對其他設(shè)備的管理，這樣一來，技術(shù)人員就無法對設(shè)備進(jìn)行有效的維修，這樣一來也使得很多設(shè)備都得不到及時(shí)的維修和處理。

2.5組織結(jié)構(gòu)不合理。

在機(jī)電設(shè)備維修和管理的過程中，監(jiān)控部門和維修部門完全是處在兩個(gè)層次當(dāng)中的，同時(shí)二者之間并沒有建立一個(gè)非常有效的聯(lián)系，再加上其在實(shí)際的工作中，信息誤發(fā)實(shí)現(xiàn)共享和交流，這樣也就使得設(shè)備維修不足或者是設(shè)備維修過于頻繁的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3煤礦機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)管理的對策

為了應(yīng)對當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)管理存在的問題與不足，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，提高煤礦企業(yè)的綜合效益，筆者認(rèn)為將來在實(shí)際工作中可以采取以下相關(guān)策略。

3.1建立完善的設(shè)備維修體系。

在設(shè)備維修過程中，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障的種類來選擇合適的維修方式，維修方式不同，所使用的成本、產(chǎn)生的效益往往不同，因此，應(yīng)該在同一個(gè)煤礦企業(yè)當(dāng)中實(shí)行多種維修方式，不斷完善設(shè)備維修體系。對于故障的類型不同才，采用的維修方式也往往不同，這樣更有利于對故障和排除和維修效率的提高。

3.2促進(jìn)維修管理工作信息化。

在煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備維修中，其信息類型多種多樣，信息統(tǒng)計(jì)量大，并且處理比較困難。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)模式在煤礦企業(yè)當(dāng)中的運(yùn)用，傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)不能適應(yīng)煤炭企業(yè)的實(shí)際，限制了管理水平的提高，因此必須實(shí)現(xiàn)維修技術(shù)管理工作的信息化，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)提高維修技術(shù)管理水平。3.3改進(jìn)維修技術(shù)管理的方式。在實(shí)際工作中，要更加注重對設(shè)備使用和設(shè)備維修的管理，保證設(shè)備處于良好的性能，提高設(shè)備的使用效率。煤礦企業(yè)應(yīng)該高度重視設(shè)備的使用和維修，提高維修管理人員的素質(zhì)，做好保養(yǎng)和維護(hù)工作。并根據(jù)相關(guān)的維修理論、機(jī)電設(shè)備的特征、工作環(huán)境等等，做出正確的維修決策，健全相關(guān)制度，督促維修管理人員積極履行自己的職責(zé)，形成完善的維修技術(shù)管理方式，促進(jìn)各項(xiàng)工作有序進(jìn)行。

3.4積極推行綠色的維修方式。

綠色維修是現(xiàn)代設(shè)備維修的新方式，它有利于提高資源利用效率，增強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)。這就要求在維修實(shí)際工作中，不僅要做好對設(shè)備的維修，保證其處于良好的性能，還應(yīng)該盡可能減少維修過程中產(chǎn)生的廢棄物，降低對環(huán)境的損害，提高資源的利用效率，以達(dá)到最佳的維修效果。

3.5重視對使用和維護(hù)的管理。

在煤礦開采實(shí)踐中，勞動(dòng)者的素質(zhì)還相對比較低，業(yè)務(wù)技能不高，這不僅影響了對機(jī)電設(shè)備的使用，也給設(shè)備的維修帶來了困難。此外，如果對設(shè)備的管理和維護(hù)不善，往往會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，留下安全隱患。因此，必須重視對使用和維護(hù)的管理工作，減少設(shè)備的故障，保證設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)。

3.6完善維修技術(shù)管理責(zé)任制。

篇6

數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)是基于數(shù)學(xué)知識發(fā)展而來的診斷技術(shù)，同時(shí)，融合了動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)及傳感器技術(shù)。通過分析與處理采集的機(jī)電設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對故障的診斷。該種技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于能夠建立科學(xué)、合理的數(shù)學(xué)模型，才能確保故障診斷的高效性與有效性。

2智能診斷技術(shù)

智能診斷技術(shù)從本質(zhì)上來講屬于特征比較技術(shù)，通過對人腦的模擬，對故障信息進(jìn)行采集、分析與處理。該種技術(shù)的重點(diǎn)在于建立完善的機(jī)電設(shè)備故障特征數(shù)據(jù)庫，當(dāng)機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障后，將其與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行對比以實(shí)現(xiàn)對故障的診斷。目前來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及專家系統(tǒng)是比較常用的機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)。

3礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

僅僅掌握礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)，還不能確保機(jī)電設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)，最重要的還應(yīng)能夠注意應(yīng)用時(shí)的事項(xiàng)，以充分發(fā)揮不同診斷技術(shù)優(yōu)勢，完成對機(jī)電設(shè)備故障的診斷與分析，為提高故障排除效率提供有力的支撐。那么礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用應(yīng)注意哪些問題呢？接下來進(jìn)行詳細(xì)的探討。

3.1重視礦山機(jī)電設(shè)備日常故障檢測

研究發(fā)現(xiàn)，礦山機(jī)電設(shè)備應(yīng)用過程中很多故障的產(chǎn)生多由日常檢測疏忽引起，因此，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障，防止故障的進(jìn)一步蔓延，應(yīng)加強(qiáng)對其日常檢測的重視。首先，制定詳細(xì)的日常檢測工作制度，明確對機(jī)電設(shè)備日常故障檢測的工作細(xì)節(jié)，尤其應(yīng)根據(jù)礦山技術(shù)人員實(shí)際情況，將相關(guān)的日常檢測工作落實(shí)到個(gè)人，確保日常檢測工作的順利實(shí)施；其次，建立科學(xué)的日常故障檢測工作機(jī)制。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分技術(shù)人員依據(jù)相關(guān)工作制度，履行了日常檢測的職責(zé)，但由于工作機(jī)制不科學(xué)，導(dǎo)致故障不能及時(shí)上報(bào)給上級部門，致使機(jī)電設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)的情況較為常見，使機(jī)電設(shè)備發(fā)生重大故障帶的機(jī)率大大提高；最后，加強(qiáng)診斷技術(shù)人員日常故障檢測的思想教育。技術(shù)人員是礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷的主要負(fù)責(zé)者，其職業(yè)素養(yǎng)的高低，會給機(jī)電設(shè)備故障診斷工作產(chǎn)生直接影響。因此，礦山開采單位應(yīng)定期組織技術(shù)人員開展思想教育工作，使每一位技術(shù)人員提高對故障診斷工作重要性的認(rèn)識，不斷提高技術(shù)人員職業(yè)素養(yǎng)，從而能夠在工作中自覺履行職責(zé)，確保礦山機(jī)電設(shè)備日常故障檢測工作的圓滿完成。

3.2注重重要礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷

礦山開采中有很多比較重要的機(jī)電設(shè)備，例如高壓異步電動(dòng)機(jī)、采煤機(jī)、礦井提升機(jī)等，這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，會嚴(yán)重影響礦山開采進(jìn)度及產(chǎn)量，因此，對礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷時(shí)應(yīng)分清主次，借助專門的故障診斷技術(shù)，加強(qiáng)對重要機(jī)電設(shè)備的故障診斷。首先，要求技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)重要機(jī)電設(shè)備的工作原理，總結(jié)重要機(jī)電設(shè)備常見故障，從而采取針對性故障診斷技術(shù)，以提高故障診斷有效率；其次，靈活運(yùn)用多種故障診斷技術(shù)。一些重要的礦山機(jī)電設(shè)備處于較為復(fù)雜的工作環(huán)境中，引發(fā)故障的因素多而復(fù)雜。有時(shí)僅僅采用一種故障診斷技術(shù)很難對故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，這就要求技術(shù)人員能夠熟練應(yīng)用不同機(jī)電設(shè)備故障檢測技術(shù)，以在最短的時(shí)間內(nèi)定位故障；最后，不斷進(jìn)行總結(jié)與反思。技術(shù)人員應(yīng)時(shí)常結(jié)合自身實(shí)踐，不斷總結(jié)與反思機(jī)電設(shè)備故障診斷技巧，總結(jié)出適合自身的一套有效的故障診斷方法，提高自身機(jī)電設(shè)備故障診斷水平。

4結(jié)語

篇7

職業(yè)學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合社會的實(shí)際發(fā)展需求，及時(shí)更新理論教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握最新的專業(yè)理論知識，提高學(xué)生專業(yè)技能。在具體實(shí)踐中，職?？刹扇　罢堖M(jìn)來”與“走出來”的方式推動(dòng)理論教學(xué)改革。對于“請進(jìn)來”而言，職?？善刚堃恍┰诖笮蜋C(jī)械企業(yè)或相關(guān)專業(yè)協(xié)會的工程師、技師，到本校進(jìn)行授課，向?qū)W生傳授最新的理論知識，通過將專業(yè)教學(xué)內(nèi)容與自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于“走出去”而言，職校應(yīng)當(dāng)選派專業(yè)課教師去相關(guān)企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使專業(yè)課教師掌握先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，及時(shí)收集機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的新信息，并將這些新知識和新信息傳授給學(xué)生，拓展學(xué)生的知識面。

2構(gòu)建理實(shí)一體化教學(xué)模式

以“機(jī)床故障檢測與維修”專業(yè)課程為例，教師可采取項(xiàng)目教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法、仿真教學(xué)法、案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法，使教、學(xué)、做融為一體，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，構(gòu)建理實(shí)一體化教學(xué)模式，積極推動(dòng)理論教學(xué)改革。教師可根據(jù)專業(yè)課程的特點(diǎn)，將其劃分為四個(gè)項(xiàng)目及若干個(gè)任務(wù)，具體如下：項(xiàng)目一：機(jī)床的管理與維護(hù)。主要任務(wù)為車間的6S管理與機(jī)床的檢查、機(jī)床精度測量與驗(yàn)收；項(xiàng)目二：機(jī)床機(jī)械部件的調(diào)整與維修。主要任務(wù)為進(jìn)給部件的調(diào)整與維修、主軸部件的調(diào)整與維修、重要輔助部件的調(diào)整與維修；項(xiàng)目三：機(jī)床典型故障的診斷與維修。主要任務(wù)為螺紋車削誤差故障維修、機(jī)床系統(tǒng)故障維修、軸類零件加工誤差故障維修、機(jī)械手換刀故障維修、輔助裝置故障維修等；項(xiàng)目四：數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修。主要任務(wù)為數(shù)控機(jī)床方式選擇功能的故障維修、通信功能故障維修、冷卻功能故障維修、進(jìn)給倍率功能故障維修等。通過進(jìn)行基于工作過程的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，既能夠使學(xué)生在實(shí)際操作中掌握機(jī)床故障檢測與維修的相關(guān)理論知識，又能夠使學(xué)生具備拆裝調(diào)整機(jī)床機(jī)械部件與診斷排除機(jī)床機(jī)械故障的技能，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。

3運(yùn)用多樣化的教學(xué)手段

在機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的理論教學(xué)中，教師必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式，靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，將專業(yè)課程中涉及到的原理圖、零件圖、裝配圖、程序圖、電路圖等內(nèi)容制作成多媒體課件，以供課堂教學(xué)使用。通過運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，節(jié)省課堂板書時(shí)間，使枯燥、抽象的理論知識易于理解和記憶，從而提高學(xué)生對專業(yè)課程理論知識的學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，職校還可以利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，將專業(yè)課程的相關(guān)教學(xué)資料上傳到校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平臺上，使學(xué)生能夠利用課下時(shí)間復(fù)習(xí)和鞏固已學(xué)的理論知識，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道。

4結(jié)束語

篇8

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師一般只借助口述與板書的形式來展示所要傳授的內(nèi)容，而隨著時(shí)代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，信息技術(shù)觸發(fā)了教育方法的不斷革新，課堂教學(xué)變得更加方便與豐富，知識呈現(xiàn)變得容易。如課下教師可以借助網(wǎng)絡(luò)開設(shè)討論組，或者以創(chuàng)設(shè)留言板、網(wǎng)頁的形式，就學(xué)生感興趣的話題展開討論，學(xué)生也可以對不熟悉的問題進(jìn)行詢問，教師將課上收集的問題統(tǒng)一回答與講解。例如，《機(jī)電一體化檢測系統(tǒng)》一節(jié)的相關(guān)知識比較復(fù)雜，為引導(dǎo)學(xué)生形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，教師可采用專題探究的教學(xué)形式，借助信息技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生展開系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與分析。關(guān)于位移、速度、加速度、力、扭矩、流體壓強(qiáng)等方面的檢測存在多種檢測方法、檢測流程與檢測曲線，教師可運(yùn)用信息技術(shù)結(jié)合實(shí)例展示在學(xué)生面前。同時(shí)，本章節(jié)的重難點(diǎn)內(nèi)容，可借助校園網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)施遠(yuǎn)程授課，或者教師和學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上溝通，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時(shí)間與空間的限制，切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量。

二、拓寬時(shí)空范圍，提升教學(xué)效率

信息技術(shù)能夠打破時(shí)空限制，把豐富的文字、圖片、音頻、視頻等資料集中起來，變微觀、抽象與遠(yuǎn)程的知識為鮮活、生動(dòng)、可感受的信息技術(shù)環(huán)境下的知識，從而節(jié)約了教學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間，提升了教學(xué)效率。例如，講授《電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)》一節(jié)的相關(guān)知識時(shí)，教師可借助信息技術(shù)，將電氣設(shè)計(jì)基本任務(wù)、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)原理、中心環(huán)節(jié)，借助設(shè)計(jì)的實(shí)例展開分析與講解，使學(xué)生形成系統(tǒng)化的印象。還可以打造模擬的電氣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，模擬特定條件下的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生展開設(shè)計(jì)原件的選定、安裝方式與接線方式的實(shí)踐、組件裝配的設(shè)計(jì)等。從而促進(jìn)學(xué)生將理論與實(shí)際結(jié)合，打破時(shí)空限制，強(qiáng)化學(xué)生的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的形成。

三、總結(jié)

篇9

傳統(tǒng)機(jī)電專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)以理論基礎(chǔ)知識教學(xué)為主，隨著“寬基礎(chǔ)、活模塊”課程模式的實(shí)施，課程群相關(guān)教學(xué)內(nèi)容無法滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，使得學(xué)生不能充分適應(yīng)用工市場的需求，擇業(yè)面小；在教學(xué)手段基本采用與教材基本配套的掛圖和不易攜帶的實(shí)物教具，難以滿足教學(xué)上的要求，部分學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)情緒；現(xiàn)有的機(jī)電專業(yè)課程專業(yè)教師大多是從學(xué)校畢業(yè)后任教，教師專業(yè)化程度尚未形成。大部分教師缺乏企業(yè)實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)，無法滿足機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)踐要求。

2信息環(huán)境下教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2.1教學(xué)層次設(shè)計(jì)

本論述以《機(jī)電專業(yè)人才國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，就教材內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等，與現(xiàn)場長期從事培訓(xùn)的人員進(jìn)行研討，分別從教學(xué)信息系統(tǒng)、教學(xué)過程、教學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行分層次設(shè)計(jì)，然后根據(jù)層次結(jié)構(gòu)組織安排相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

2.2教學(xué)模式設(shè)計(jì)

信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)是以多種信息技術(shù)為教學(xué)支撐環(huán)境，形成教師與學(xué)生之間的穩(wěn)定關(guān)系和活動(dòng)進(jìn)程的結(jié)構(gòu)形式。利用信息技術(shù)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，例如將工學(xué)結(jié)合融合在生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境之中，把生產(chǎn)的現(xiàn)場作為教學(xué)的課堂，在現(xiàn)場講解實(shí)際操作和解決疑難問題。一種信息環(huán)境下強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)活動(dòng)形式的教學(xué)新模式設(shè)計(jì)流程。信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)模式最為突出的就是基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)信息系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，突出網(wǎng)絡(luò)在機(jī)電專業(yè)師生教學(xué)活動(dòng)中的重要地位和作用，結(jié)構(gòu)合理的信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)模式不僅可以充分發(fā)揮信息技術(shù)的各種優(yōu)勢，還可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因而信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)模式體現(xiàn)出自身的特征，這主要表現(xiàn)在：教師角色、學(xué)生地位、教學(xué)過程、媒體作用等幾個(gè)方面。例如通過構(gòu)建在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這種教學(xué)模式是利用學(xué)校的優(yōu)質(zhì)師資，依托公眾多媒體通信網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離交互式教學(xué)，這種教學(xué)模式可以打破時(shí)間和地域的限制。這種學(xué)習(xí)模式的實(shí)施依賴于多個(gè)因素，學(xué)校支持、學(xué)習(xí)小組建立以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)等。

2.3教學(xué)內(nèi)容組織

在信息技術(shù)環(huán)境下，機(jī)電專業(yè)課程群教學(xué)內(nèi)容的組織是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，其課程群融合了機(jī)械、電子兩大專業(yè)課程群的知識點(diǎn)。如《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》、《PLC技術(shù)》、《傳感器技術(shù)》等課程，這些基礎(chǔ)課程群既有較強(qiáng)的獨(dú)立性又彼此緊密聯(lián)系，在信息技術(shù)環(huán)境下就可以充分利用技術(shù)上的優(yōu)勢將不同課程群教學(xué)資源進(jìn)行整合，方便學(xué)生能夠更加全面的掌握機(jī)電專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)技能。例如，機(jī)電專業(yè)不少基礎(chǔ)課程都不同深度、層次的講述過螺紋連接的相關(guān)知識點(diǎn)，我們就能從每門課程教學(xué)立足點(diǎn)開發(fā)其多媒體教學(xué)資源，如連接動(dòng)畫、圖例和一些文字資源等。并且，在多媒體信息技術(shù)條件下，這些課程之間的緊密聯(lián)系也可以非常清楚地體現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容中的知識點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)可以綜合到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)環(huán)境中。此外，還需要網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)人員能夠認(rèn)識到機(jī)電專業(yè)課程群具體的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，例如《機(jī)械制圖》側(cè)重于畫法教學(xué)而《機(jī)械基礎(chǔ)》側(cè)重于連接與傳動(dòng)關(guān)系的講述，這就要求多媒體課件在信息資源的制作過程中體現(xiàn)出來。

3結(jié)束語

篇10

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。

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(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(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)取＿@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,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(diǎn)。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(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(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(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(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

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(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(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、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(diǎn):便于計(jì)算機(jī)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(cuò)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(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,但是對于智能化的開關(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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(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,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(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)的國內(nèi)市場正在啟動(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)

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