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

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我國對先進工業(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、電動機、窯爐、泵類等工業(yè)設(shè)備，爭取開創(chuàng)更加先進的工業(yè)檢測和工業(yè)控制技術(shù)。然而，在具體實施過程中我們需要了解面臨的挑戰(zhàn)：

1.1對機械設(shè)備的危害與干擾

從機器自身結(jié)構(gòu)來看，大部分空壓機生產(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，變頻空壓機會自動打開導(dǎo)致電動機空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費電力資源并且損害機器本身，繼而導(dǎo)致異步電動機的頻繁啟動和頻繁暫停，降低電動機的使用壽命。變頻空壓機啟動時需要很大的電流，對電網(wǎng)沖擊較大，而且嚴(yán)重磨損了電器本身的轉(zhuǎn)動軸承設(shè)備。電動機在運作的時候會產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪音污染，電動機周圍的工作環(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)電動機的輸出壓力，運轉(zhuǎn)效率低，嚴(yán)重浪費人力資源。

1.2對機械設(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；引起電動機附加零件的發(fā)熱，引發(fā)機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，啟動瞬間開關(guān)將會產(chǎn)生較大的電流變化，達(dá)到電壓保險值直至絕緣體的破壞；在保護電氣的時候，改變電器固有屬性，引發(fā)電器動作紊亂；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)進行較為尖端的的軟件和硬件設(shè)計，先根據(jù)傳統(tǒng)空壓機電動機的特點，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設(shè)計出變頻技術(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)控制電路進行變頻器的確定以及電器初始化的設(shè)計，控制方式要用矢量控制，詳細(xì)分析矢量控制原理，對變頻矢量進行仿真檢查，科學(xué)地改變變頻器的運行參數(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。再次是將電機正確接地，接地時要與其他的動力電器設(shè)備接地點分開。然后是對線路進行合理布局，電動機設(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，電動機電網(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。變壓機電動機安裝時，控制信號電纜和本身的動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，安裝時兩者要保持距離以及設(shè)立必要的防護措施，綜合達(dá)到既發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟又節(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電動機重新設(shè)計了空壓機，將電機由傳統(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)用的空壓機電動機，如果要持續(xù)發(fā)展就必須要開發(fā)出單相電機的變頻器。最后對改造之后的空壓機電動機進行相關(guān)的數(shù)據(jù)計算，并進行成本分析，驗證是否能夠讓改造后的空壓機更加有效地節(jié)省能源。

3結(jié)束語

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發(fā)電機提供磁場功能的就是勵磁系統(tǒng)，它可以有效的同步發(fā)電機與電力系統(tǒng)，發(fā)電子轉(zhuǎn)子繞組可以直接從勵磁系統(tǒng)獲取直流電。勵磁系統(tǒng)的交直流轉(zhuǎn)換變壓器為勵磁系統(tǒng)生成直流電，這個變壓器連接著發(fā)電機的出口，交流電轉(zhuǎn)換為直流電時，電勢產(chǎn)生，有效的支持變壓器的啟動，由此可見，發(fā)電機同步的維持以及發(fā)電機或輸出無功率都深受勵磁系統(tǒng)的。勵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。

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

2發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性

發(fā)電機靜態(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)荷中心這兩個電壓向量之間的夾角達(dá)到90b或以上時，系統(tǒng)間會降低傳輸?shù)碾娔芸赡苄?，震蕩也會出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，并可能有幾個孤網(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，兩點之間的電抗就會增加到一個能夠提供傳輸卻不能維持同步的最大電能點。發(fā)電機一系列的不同部會在震蕩的狀態(tài)下因刺激的跳動而引起。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

各個系統(tǒng)按部就班，共同協(xié)調(diào)合作才能使發(fā)電機的保護和控制協(xié)調(diào)得以實現(xiàn)，失磁保護的完成需要與電機容量、靜態(tài)穩(wěn)定和欠勵限制相協(xié)調(diào)。發(fā)電機在欠勵工況下運行需要經(jīng)由失磁保護將狀態(tài)設(shè)為允許。要及時對發(fā)電機的失磁現(xiàn)象進行檢測，以避免因失磁或部分失磁給發(fā)電機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)電機磁場繞組的直流供電短路、磁場繞組短或勵磁系統(tǒng)的斷路器斷開都可能引發(fā)發(fā)電機失磁。目前，較常用來檢測發(fā)電機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)字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：第一、結(jié)構(gòu)簡單，能夠進行集成化、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、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。第三、在處理功能方面較強，除了能實現(xiàn)數(shù)值的運算，還實現(xiàn)邏輯運算和判斷。第四、能夠進行編程數(shù)字電路，很好地實現(xiàn)在各種運算方面的靈活性。第五、通過數(shù)字信號的應(yīng)用，更方便進行存儲、加密、壓縮、傳輸。

2單片機技術(shù)

2.1單片機的定義對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統(tǒng)。而單片機的設(shè)計，是為了控制其應(yīng)用而設(shè)計的、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)及特點在單片機芯片內(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、定時器計數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時鐘部分、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)視定時器等部分。對于單片機，其特點為：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)方面進行測控的；第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計算機的一個外設(shè)及通信的設(shè)備。

3結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)與單片機的應(yīng)用實例

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)在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發(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，最終實現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設(shè)備，在電路方面，其具有了內(nèi)裝片的設(shè)備。這種技術(shù)屬于微控的一個技術(shù)。而在單片機模塊中，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)而實現(xiàn)的，即能進行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來進行的，用時、分、秒的數(shù)字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產(chǎn)品。對于數(shù)字鐘及其擴大應(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的選擇在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內(nèi)，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時可以進行擦除，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)代機械制造業(yè)中的應(yīng)用傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎(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。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo)，采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術(shù)和先進組織管理形式的全新的機械制造業(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。現(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，充分利用電子計算機技術(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，如計算機數(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。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、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)的機械控制的同類設(shè)備。可以大大改善食品飲料包裝生產(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計算機集成制造系統(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，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(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行雙向傳送。

1.3.3交流傳動技術(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。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(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)計的系統(tǒng)，可以實現(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、管理計算機互聯(lián)，實現(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)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(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，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2機電一體化技術(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)控機床上增加人機對話功能，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)和混沌動力學(xué)等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(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)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程控制操作、診斷和修復(fù)。

2.3模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，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算機為中心的計算機集成家用電器系統(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，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。

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微型化微型化是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，集微型機構(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)。微機電系統(tǒng)產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，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、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

3結(jié)束語

隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利實現(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，有利推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，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，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用進行闡述，并對其發(fā)展進行探究。

關(guān)鍵詞：機電一體化應(yīng)用發(fā)展

參考文獻(xiàn)：

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

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1.1維持生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。

機電設(shè)備在煤礦生產(chǎn)過程中是一個不可缺少的設(shè)備，如果機電設(shè)備不能保持良好的運行狀態(tài)，會使得整個煤礦企業(yè)都無法正常的運轉(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，如果在這一過程中不能對設(shè)備進行有效的管理，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)濟損失，還有可能造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。所以，加強設(shè)備維修和管理能夠很好的減少安全隱患，進而也就減少了安全事故的數(shù)量，同時也保證了煤礦企業(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)順利進行的同時，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會聲譽。

2煤礦機電設(shè)備維修技術(shù)管理的現(xiàn)狀

盡管煤礦企業(yè)都認(rèn)識到加強機電設(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，主要包括以下幾個方面：

2.1信息反映不及時。

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、制造、維修和管理上并沒有形成一個聯(lián)動的機制，在設(shè)備運行的過程中出現(xiàn)了問題也采取消極對待的態(tài)度，出現(xiàn)了問題也不及時的向領(lǐng)導(dǎo)進行匯報，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。

機電設(shè)備定期進行檢修可以及時的發(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，因為設(shè)備磨損的狀況一直都處在變化的環(huán)境當(dāng)中，所以和運行的時間和檢修的時間也有一定的沖突，在檢修中也存在著頻率較高的情況，這種情況不僅耗費大量的資金和精力，同時設(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。

機電設(shè)備在運用一段時間之后就會出現(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)之后對其進行維修和處理，這種措施顯得過于被動，這樣也就使得相關(guān)的措施是很難得到完善和補充的。

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)，但是在實際的生產(chǎn)中，關(guān)注的重點一直都是旋轉(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)備進行有效的維修，這樣一來也使得很多設(shè)備都得不到及時的維修和處理。

2.5組織結(jié)構(gòu)不合理。

在機電設(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層次當(dāng)中的，同時二者之間并沒有建立一個非常有效的聯(lián)系，再加上其在實際的工作中，信息誤發(fā)實現(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)象時有發(fā)生。

3煤礦機電設(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)備的正常運行，提高煤礦企業(yè)的綜合效益，筆者認(rèn)為將來在實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)該在同一個煤礦企業(yè)當(dāng)中實行多種維修方式，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促進維修管理工作信息化。

在煤礦企業(yè)機電設(shè)備維修中，其信息類型多種多樣，信息統(tǒng)計量大，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)中的運用，傳統(tǒng)的機電設(shè)備維修技術(shù)不能適應(yīng)煤炭企業(yè)的實際，限制了管理水平的提高，因此必須實現(xiàn)維修技術(shù)管理工作的信息化，運用先進的信息技術(shù)提高維修技術(shù)管理水平。3.3改進維修技術(shù)管理的方式。在實際工作中，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)和維護工作。并根據(jù)相關(guān)的維修理論、機電設(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，促進各項工作有序進行。

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，增強對環(huán)境的保護。這就要求在維修實際工作中，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重視對使用和維護的管理。

在煤礦開采實踐中，勞動者的素質(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)備的管理和維護不善，往往會影響設(shè)備的正常運行，留下安全隱患。因此，必須重視對使用和維護的管理工作，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，融合了動態(tài)檢測技術(shù)及傳感器技術(shù)。通過分析與處理采集的機電設(shè)備參數(shù)，實現(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，對故障信息進行采集、分析與處理。該種技術(shù)的重點在于建立完善的機電設(shè)備故障特征數(shù)據(jù)庫，當(dāng)機電設(shè)備出現(xiàn)故障后，將其與數(shù)據(jù)庫中的信息進行對比以實現(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)是比較常用的機電設(shè)備故障診斷技術(shù)。

3礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用注意事項

僅僅掌握礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)，還不能確保機電設(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)用時的事項，以充分發(fā)揮不同診斷技術(shù)優(yōu)勢，完成對機電設(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？接下來進行詳細(xì)的探討。

3.1重視礦山機電設(shè)備日常故障檢測

研究發(fā)現(xiàn)，礦山機電設(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，為及時發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備故障，防止故障的進一步蔓延，應(yīng)加強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)人員實際情況，將相關(guān)的日常檢測工作落實到個人，確保日常檢測工作的順利實施；其次，建立科學(xué)的日常故障檢測工作機制。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)，但由于工作機制不科學(xué)，導(dǎo)致故障不能及時上報給上級部門，致使機電設(shè)備帶病運轉(zhuǎn)的情況較為常見，使機電設(shè)備發(fā)生重大故障帶的機率大大提高；最后，加強診斷技術(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注重重要礦山機電設(shè)備故障診斷

礦山開采中有很多比較重要的機電設(shè)備，例如高壓異步電動機、采煤機、礦井提升機等，這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，會嚴(yán)重影響礦山開采進度及產(chǎn)量，因此，對礦山機電設(shè)備故障診斷時應(yīng)分清主次，借助專門的故障診斷技術(shù)，加強對重要機電設(shè)備的故障診斷。首先，要求技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)重要機電設(shè)備的工作原理，總結(jié)重要機電設(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，靈活運用多種故障診斷技術(shù)。一些重要的礦山機電設(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。有時僅僅采用一種故障診斷技術(shù)很難對故障位置進行準(zhǔn)確定位，這就要求技術(shù)人員能夠熟練應(yīng)用不同機電設(shè)備故障檢測技術(shù)，以在最短的時間內(nèi)定位故障；最后，不斷進行總結(jié)與反思。技術(shù)人員應(yīng)時常結(jié)合自身實踐，不斷總結(jié)與反思機電設(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，提高自身機電設(shè)備故障診斷水平。

4結(jié)語

篇7

職業(yè)學(xué)校機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合社會的實際發(fā)展需求，及時更新理論教學(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。在具體實踐中，職校可采取“請進來”與“走出來”的方式推動理論教學(xué)改革。對于“請進來”而言，職校可聘請一些在大型機械企業(yè)或相關(guān)專業(yè)協(xié)會的工程師、技師，到本校進行授課，向?qū)W生傳授最新的理論知識，通過將專業(yè)教學(xué)內(nèi)容與自身實踐經(jīng)驗相結(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)進行學(xué)習(xí)和實踐，使專業(yè)課教師掌握先進的生產(chǎn)技術(shù)，及時收集機電技術(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)建理實一體化教學(xué)模式

以“機床故障檢測與維修”專業(yè)課程為例，教師可采取項目教學(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)建理實一體化教學(xué)模式，積極推動理論教學(xué)改革。教師可根據(jù)專業(yè)課程的特點，將其劃分為四個項目及若干個任務(wù)，具體如下：項目一：機床的管理與維護。主要任務(wù)為車間的6S管理與機床的檢查、機床精度測量與驗收；項目二：機床機械部件的調(diào)整與維修。主要任務(wù)為進給部件的調(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；項目三：機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、機床系統(tǒng)故障維修、軸類零件加工誤差故障維修、機械手換刀故障維修、輔助裝置故障維修等；項目四：數(shù)控機床故障診斷與維修。主要任務(wù)為數(shù)控機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、進給倍率功能故障維修等。通過進行基于工作過程的實戰(zhàn)訓(xùn)練，既能夠使學(xué)生在實際操作中掌握機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)整機床機械部件與診斷排除機床機械故障的技能，提高學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。

3運用多樣化的教學(xué)手段

在機電技術(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。通過運用多媒體教學(xué)手段，可以有效彌補傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，節(jié)省課堂板書時間，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，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，而隨著時代的發(fā)展與科技的進步，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行詢問，教師將課上收集的問題統(tǒng)一回答與講解。例如，《機電一體化檢測系統(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，教師可運用信息技術(shù)結(jié)合實例展示在學(xué)生面前。同時，本章節(jié)的重難點內(nèi)容，可借助校園網(wǎng)絡(luò)平臺，實施遠(yuǎn)程授課，或者教師和學(xué)生實時進行網(wǎng)上溝通，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時間與空間的限制，切實提升教學(xué)質(zhì)量。

二、拓寬時空范圍，提升教學(xué)效率

信息技術(shù)能夠打破時空限制，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、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)備時間，提升了教學(xué)效率。例如，講授《電氣系統(tǒng)設(shè)計》一節(jié)的相關(guān)知識時，教師可借助信息技術(shù)，將電氣設(shè)計基本任務(wù)、基本內(nèi)容、設(shè)計原理、中心環(huán)節(jié)，借助設(shè)計的實例展開分析與講解，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)計實驗室系統(tǒng)，模擬特定條件下的設(shè)計環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生展開設(shè)計原件的選定、安裝方式與接線方式的實踐、組件裝配的設(shè)計等。從而促進學(xué)生將理論與實際結(jié)合，打破時空限制，強化學(xué)生的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的形成。

三、總結(jié)

篇9

傳統(tǒng)機電專業(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?。辉诮虒W(xué)手段基本采用與教材基本配套的掛圖和不易攜帶的實物教具，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)實踐工程經(jīng)驗，無法滿足機電類專業(yè)人才培養(yǎng)的實踐要求。

2信息環(huán)境下教學(xué)模式設(shè)計

2.1教學(xué)層次設(shè)計

本論述以《機電專業(yè)人才國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，就教材內(nèi)容、實訓(xùn)項目等，與現(xiàn)場長期從事培訓(xùn)的人員進行研討，分別從教學(xué)信息系統(tǒng)、教學(xué)過程、教學(xué)產(chǎn)品進行分層次設(shè)計，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

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)系和活動進程的結(jié)構(gòu)形式。利用信息技術(shù)能夠彌補傳統(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)場講解實際操作和解決疑難問題。一種信息環(huán)境下強調(diào)自主學(xué)習(xí)活動形式的教學(xué)新模式設(shè)計流程。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)在機電專業(yè)師生教學(xué)活動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)進行遠(yuǎn)距離交互式教學(xué)，這種教學(xué)模式可以打破時間和地域的限制。這種學(xué)習(xí)模式的實施依賴于多個因素，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，機電專業(yè)課程群教學(xué)內(nèi)容的組織是設(shè)計的難點，其課程群融合了機械、電子兩大專業(yè)課程群的知識點。如《機械制圖》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機械制造工藝學(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)課程群既有較強的獨立性又彼此緊密聯(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)資源進行整合，方便學(xué)生能夠更加全面的掌握機電專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)技能。例如，機電專業(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，我們就能從每門課程教學(xué)立足點開發(fā)其多媒體教學(xué)資源，如連接動畫、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、重點、難點可以綜合到一個網(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)識到機電專業(yè)課程群具體的教學(xué)側(cè)重點，例如《機械制圖》側(cè)重于畫法教學(xué)而《機械基礎(chǔ)》側(cè)重于連接與傳動關(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,綜合自動控制、計算機(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、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(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)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(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)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

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

2.2通信用高頻開關(guān)電源

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

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

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

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

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

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠(yuǎn)程維護和遠(yuǎn)程診斷。

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

2.5變頻器電源

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

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,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)域不斷擴大。

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

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

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

3.1高頻化

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

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(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

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

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)將在實際需要的推動下快速發(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、綠色化等的實現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,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)。

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