導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電力電子技術(shù)研究，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

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；電力電子；化學(xué)工業(yè)

化學(xué)行業(yè)的發(fā)展對人類的生活，學(xué)習(xí)，工作乃至國家的發(fā)展來說，影響是非常大的。同時它也是把雙刃劍，化學(xué)行業(yè)的發(fā)展是給人類的生活帶來了極大便利與舒適空間，但是也給我們環(huán)境造成了巨大的破壞。通常在污染都很難被看見，只有當(dāng)它破壞我們周圍的環(huán)境，開始影響到了人類的生活時，我們才會發(fā)現(xiàn)，污染地問題原來如此嚴(yán)重。因此，為了避免產(chǎn)生污染，人類必須要懂得如何發(fā)展“綠色化學(xué)”，在保證污染問題的條件下發(fā)展國家經(jīng)濟(jì)。

1.綠色化學(xué)的基本概念

何為綠色化學(xué)，通常來講主要是運用化學(xué)的技術(shù)、原理和方法消除對人體健康，食品安全與生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，所以，我們也可以叫它也可以叫做環(huán)境友好化學(xué)或潔凈化學(xué)。事實上，綠色化學(xué)早已不是一門全新的科學(xué)綠色化學(xué)課，它不但有占有著舉足輕重的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，同時化學(xué)工業(yè)帶來的負(fù)面作用可以在一定程度上減到最小，以此來顯現(xiàn)對化學(xué)人的能動性。綠色化學(xué)結(jié)合了化學(xué)科學(xué)、技術(shù)與社會的用，三者之間存在著一定的相互聯(lián)系與相互作用，它也是迄今為止化學(xué)科學(xué)的高度發(fā)展，以及社會對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要產(chǎn)物，這對化學(xué)來說是一個新階段。我們作為新世紀(jì)的主人，應(yīng)該要有能力去發(fā)展全新的、對環(huán)境更和諧的化學(xué)工業(yè)，以防止化學(xué)污染環(huán)境;同時也要讓年輕的一代了解什么是綠色化學(xué)，同時也要接受綠色化學(xué)，我們一起為綠色化學(xué)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)[1]。

2.將“綠色化學(xué)”的概念引入高中課程教學(xué)

我國的化學(xué)課程教育最早是從初三開始教學(xué)的，但是初三的化學(xué)教學(xué)相對來說比較簡單，只是讓初中學(xué)生對化學(xué)學(xué)科做一個基本的概念了解，當(dāng)然，這也是為高中的化學(xué)教育進(jìn)行鋪墊。所以說高中的化學(xué)才是我國化學(xué)課程教育的開始，高中生在剛接觸化學(xué)這門課程的時候，在這個時候引入“綠色化學(xué)”的概念很容易被高中生所汲取所吸收的，如果在課堂的教學(xué)過程中可以進(jìn)行舉一反三的說明，并且用以往化學(xué)物質(zhì)帶來的環(huán)境污染作為教材，是能高中學(xué)生更了解“綠色化學(xué)”的重要性。也會讓高中生加深對“綠色化學(xué)”的概念更加明確、更加容易被接受，讓高中學(xué)生在思考環(huán)境的問題的時候首先就能想到要保護(hù)環(huán)境的概念，只有這樣才能將“綠色化學(xué)”的思想貫徹落實在高中生的腦海中。

3.綠色化學(xué)思想在高中教學(xué)過程中的案例分析

3.1酸雨對牧漁業(yè)產(chǎn)生的破壞

不管是怎樣的課程教學(xué)，我們都應(yīng)該貼近結(jié)合實際問題進(jìn)行教育教學(xué)。特別是“化學(xué)”這門這種到處都是方式，符號的課程，假如不運用實際案例對其進(jìn)行分析教學(xué)，高中學(xué)生對化學(xué)的了解基本就是抽象的，沒有辦法在生活中運用到在化學(xué)課堂上學(xué)習(xí)到化學(xué)的知識，因此，這樣的教學(xué)就沒有絲毫的意義了。所以為了能夠讓學(xué)生充分理解“綠色化學(xué)”的重要性，而且還能將知識運用到生活中去，在課堂上教師們應(yīng)該多舉例子，讓學(xué)生充分了解到化學(xué)污染對環(huán)境、對生活的嚴(yán)重性[2]。比如我國近些年來頻繁降落的酸雨問題，酸雨是如何產(chǎn)生的呢，就是由于化學(xué)工業(yè)的污染導(dǎo)致的。酸雨的產(chǎn)生對于我國的牧漁業(yè)來說是及其重大自然災(zāi)害，其帶來較大的破壞不言而喻。酸雨不僅影響種子萌發(fā)、還會導(dǎo)致葉植物出現(xiàn)看得見得傷害、同時生物量減少、生長也會受到抑制，一般來說酸雨能夠使葉綠素減少、胞膜透性增、光合作用下降，而且酸雨能夠讓葉綠素減少、葉植物的細(xì)胞膜透性增加、它的光合作用下降、而且落花落果的現(xiàn)象增加，從而最終導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。而酸雨對漁業(yè)資源的破壞更為嚴(yán)重，由于在酸性水體中，魚類的繁殖能力會逐漸衰退甚至說喪失,而酸雨酸化水體與金屬離子濃度增加在酸性水中同樣會導(dǎo)致魚類的性腺發(fā)生變異，所以繁殖能力大大衰退,也是由于在酸性水中魚類的性腺發(fā)生了變異,精卵的產(chǎn)生減少了，從而導(dǎo)致仔稚魚大量死亡于對魚卵孵化的重要破壞,直接影響了魚類群體的數(shù)量。從魚類死亡、繁殖能力衰退水產(chǎn)減少等問題也讓高中生學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)污染帶來的問題嚴(yán)重性。從而引導(dǎo)學(xué)生思考酸雨的分子結(jié)構(gòu)于其形成的基本原因，通過相互探討，共同思索，一起尋求一個完美的“綠色化學(xué)”的解決方法。

3.2在化學(xué)實驗中存在的實際問題

在通?；瘜W(xué)的教學(xué)過程中，高中生們經(jīng)常有很多的化學(xué)實驗要做，我們在實驗過程中的一些東西常常會被高中生們所忽略，其實在實驗的過程中，我們不經(jīng)意間就已經(jīng)制造了化學(xué)污染。打個比方，在制取乙烯的實驗過程中會產(chǎn)生化學(xué)的副反應(yīng)物SO2，強(qiáng)烈的氣味會引發(fā)學(xué)生咳嗽等問題，進(jìn)而直接影響了高中學(xué)生的身體健康[3]。

3.3應(yīng)當(dāng)選取無污染的實驗材料

通常在剛了解化學(xué)這門課程時我們就應(yīng)當(dāng)做的一個實驗“自燃”，這個實驗其實也是具有污染性的，它實驗材料是白磷和二硫化碳，兩者都具有毒性，在燃燒時所產(chǎn)生的五氧化二磷也會直接對自然環(huán)境進(jìn)行污染，而為了解決這個實驗帶來的污染問題，通常最為直接了當(dāng)?shù)霓k法就是更改實驗的材料，比如說采用無毒的鎂粉和石英粉末,可以先制取Mg2Si,然后將其投入水中,Mg2Si水解產(chǎn)生SiH4,與空氣接觸即可自燃，從而進(jìn)行無毒的自然實驗。

4.結(jié)束語

化學(xué)行業(yè)的發(fā)展對人類的生活，學(xué)習(xí)，工作乃至國家的發(fā)展來說，影響是非常大的,同時它也是把雙刃劍。雖然它能給人來的生活帶來許多便利的地方，但卻也給也給人類的生活環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的破壞，而為了減少化學(xué)對環(huán)境的污染，我們應(yīng)當(dāng)積極發(fā)展“綠色化學(xué)”教育，致力將“綠色化學(xué)”這一概念傳達(dá)到每一代的高中學(xué)生思想中，以這樣的方式讓大家愛護(hù)環(huán)境。

作者:周文揚 單位:河南省開封高級中學(xué)

參考文獻(xiàn)：

[1]謝秦歡.新能源在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].中國校外教育,2014(2):232-232.

篇2

論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術(shù)的發(fā)展過程，以及變頻技術(shù)在家用電器的應(yīng)用，分析了變頻技術(shù)的應(yīng)用也帶來了諧波、電磁干擾和電源系統(tǒng)功率因數(shù)下降等問題。提出了相關(guān)的諧波抑制方法及提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的措施。

引言

隨著電力電子、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻技術(shù)是交流調(diào)速的核心技術(shù)，電力電子和計算機(jī)技術(shù)又是變頻技術(shù)的核心，而電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、電機(jī)傳動、航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術(shù)。專家預(yù)言，在21世紀(jì)高度發(fā)展的自動控制領(lǐng)域內(nèi)，計算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)是兩項最重要的技術(shù)。

一、電力電子器件的發(fā)展過程

上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)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(jié)能技術(shù)在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應(yīng)管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)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(dāng)前，IGBT以其優(yōu)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(fā)大容量器件，國外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integrated gate eommutated thyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達(dá)4500一 6000V，3000一 3500A。MCT因進(jìn)展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)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(fā)展?？梢韵嘈?，采用GaAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實現(xiàn)人們對“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)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(shù)發(fā)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(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、變頻技術(shù)的發(fā)展過程

變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)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(shù)的不斷發(fā)展。起初，變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時移相PWM技術(shù)等。

VVVF變頻器的控制相對簡單，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(zhuǎn)矩減小。

矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)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(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl，然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。

直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機(jī)化成等效直流電動機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算;它不需要模仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)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(shù)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(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。

三、變頻技術(shù)與家用電器

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

20世紀(jì)末期期，家用電器則依托變頻技術(shù)，主要瞄準(zhǔn)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(jī)始終處在低速運行狀態(tài)，可以徹底消除因壓縮機(jī)起動引的噪聲，節(jié)能效果更加明顯。其次，空調(diào)器使用變頻后，擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍，不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制，達(dá)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(xiàn)靜音化，而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。

在洗衣機(jī)方面，過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制，提高洗凈性能，新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)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(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋子直接發(fā)熱，沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠郑虼瞬坏踩?，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。

轉(zhuǎn)貼于

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(fā)生嚴(yán)重畸變，不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，還引起了嚴(yán)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(yīng)力，并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1)，而且情況日趨嚴(yán)重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)，國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)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(chǎn)生的諧波，一種方法是進(jìn)行諧波補(bǔ)償，即設(shè)置諧波補(bǔ)償裝置，使輸入電流成為正弦波[3]。

傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器，它既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無功功率。其缺點是，補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，效果也不夠理想。

電力電子器件普及應(yīng)用之后，運用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償成為重要方向。其原理是，從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，然后產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)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(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)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(shù):將多個方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波，從而得到接近正弦的階梯波。重數(shù)越多，波形越接近正弦，但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù)，一般采用二極管整流加PWM斬波，常稱之為功率因數(shù)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(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時出現(xiàn)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(guān)(ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)電路。方法是:

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

(2)開關(guān)器件上并聯(lián)電容，當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升，器件上不存在電壓、電流重疊區(qū)，減少了開關(guān)損耗;

(3)器件上反并聯(lián)二極管，在二極管導(dǎo)通期間，開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài)，此時驅(qū)動器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實現(xiàn)ZVS、ZCS動作。

目前較常用的軟件開關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。

（二）功率因數(shù)補(bǔ)償

早期的方法是采用同步調(diào)相機(jī)，它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī)，利用過勵磁和欠勵磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而，由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，噪聲和損耗都較大，運行維護(hù)也復(fù)雜，響應(yīng)速度慢。因此，在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點，但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，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(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)載的不平衡，所以未能占據(jù)靜止無功補(bǔ)償裝置的主流。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補(bǔ)償裝置得到了長足發(fā)展，其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點，而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后，可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。更重要的是，靜止無功發(fā)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(fā)生器代表著動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。

五、結(jié)束語

我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化及我國加人世界貿(mào)易組織，我國電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

參考文獻(xiàn):

[1] 周明寶.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)制工業(yè)出版社，1985.

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

[3]王兆安 黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

篇3

關(guān)鍵詞：電力電子設(shè)備；電路故障；智能診斷；研究

中圖分類號：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

隨著我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛的被人們所應(yīng)用。然而，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展越來越先進(jìn)，其設(shè)備本身的復(fù)雜性也越來越高，使得對電力電子設(shè)備電路故障的診斷與修護(hù)、替換等工作也越發(fā)困難。定期對電力電子設(shè)備的電路進(jìn)行診斷與維護(hù)，對減少電力電子設(shè)備的故障發(fā)生頻率、降低企業(yè)對電力電子設(shè)備的維護(hù)成本方面都是較為有利的。本文在對電力電子設(shè)備電路故障診斷的現(xiàn)狀與存在問題進(jìn)行具體的了解與分析的基礎(chǔ)上，將對電力電子電路設(shè)備的智能診斷技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究。

一、電力電子設(shè)備中電路的主要故障模式

電力電子設(shè)備的電路故障主要分為結(jié)構(gòu)性故障與參數(shù)性故障兩種。電力電子電路的結(jié)構(gòu)性故障主要指電路中的電容、電阻、電感與各種開關(guān)等電路器件的短路與開路，由于功率器件的損壞而導(dǎo)致電力電子設(shè)備的主電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變是這一故障最為主要的表現(xiàn)形式。而電力電子電路的參數(shù)性故障主要是指電阻、電感、電容等器件參數(shù)由于發(fā)生了偏移或者開關(guān)的性能較為劣化，而導(dǎo)致了電力電子設(shè)備的電路裝置特性與它的正常特性產(chǎn)生了嚴(yán)重的偏離[1]。

對于電力電子設(shè)備的電器原件來說，主要分為兩種故障模式，即硬故障和軟故障。電器元件的硬故障主要是指電器元件發(fā)生了開路或短路的現(xiàn)象，而電器元件的軟故障則主要是指電器元件雖沒有發(fā)生開路，但是電器元件的大小卻與它的正常范圍，由此導(dǎo)致了電路的特性也發(fā)生偏離。

作為能夠影響整個電力電子系統(tǒng)性能的電容器，是造成電路發(fā)生故障的最主要因素。開路、短路、硬故障偏小、軟故障偏大這四種情況是致使電容器發(fā)生故障的主要模式。其中開路故障主要發(fā)生在陶瓷或者鋁制電容中，短路故障主要發(fā)生在鉭電容中。

開關(guān)器件作為電力電子設(shè)備中變化器的基本單元和關(guān)鍵部件，具有較強(qiáng)的可靠性，它主要有開路和短路兩種故障模式。

二、電力電子電路故障診斷的難點

由于電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，電力電子設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造越來越復(fù)雜，這造成了對電力電子設(shè)備的電路故障難以進(jìn)行診斷的現(xiàn)狀。再加上對電路的在線診斷本身就具有較高的要求，而且測試激勵不好選用，使得對電力電子電路故障的診斷難上加難。

首先，電力電子設(shè)備的電路存在著非線性故障診斷問題。由于電力電子設(shè)備的非線性電路較強(qiáng)，所以很難對其建立起精確的數(shù)學(xué)模型。其次，常用的電力電子電路測試節(jié)點只負(fù)責(zé)輸出負(fù)載電壓，而僅靠設(shè)備的輸出電壓難以對電路故障做出具體的診斷或是根本不能診斷。而如果增加電力電子電路的測試節(jié)點又會提高電路的復(fù)雜性，并對負(fù)載輸出的電壓產(chǎn)生交叉影響，進(jìn)一步加大了故障診斷的難度[2]。第三，由于電力電子電路的故障診斷信息只在故障發(fā)生后與停電前的幾十毫秒內(nèi)存在，因此對其需要進(jìn)行在線診斷與動態(tài)監(jiān)聽。而要完成電路的在線診斷就需要在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上再增加新的部件，而這往往會導(dǎo)致企業(yè)成本的大幅上升。

由于這些難點的存在，使得電子電力電路設(shè)備的診斷變得十分困難而復(fù)雜。

三、智能技術(shù)在電力電子電路故障診斷中的應(yīng)用

從世界上第一支晶閘管出現(xiàn)開始，電力電子技術(shù)已經(jīng)走過了將近五十年的發(fā)展歷程。由于現(xiàn)在的電力電子電路故障診斷技術(shù)中存在著許多亟待解決的難題，為電力電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展帶來了十分不利的影響。而將人工智能技術(shù)引入到對電力電子電路故障診斷中來已經(jīng)成為了必然的發(fā)展趨勢。

（一）智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力電子電路故障診斷中的應(yīng)用。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有非線性、并行性、容錯性和良好的泛化能力的特點，因此它在故障診斷的許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。并且由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)π鲁霈F(xiàn)的故障模式進(jìn)行學(xué)習(xí)、記憶與儲存，還可以有效的在未來的運行中對發(fā)生過的故障模式進(jìn)行識別，因此對電力電子電路故障診斷中的符號推理與知識獲取方面的困難具有較好的克服能力[3]。對于在電力電子電路故障診斷中經(jīng)常出現(xiàn)的容差問題，智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也能夠相應(yīng)的做出很好的解決，這使得原始的電力電子電路故障診斷水平上升了一個很大的臺階，對推動電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

（二）聚類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力電子電路故障診斷中的應(yīng)用。當(dāng)電力電子電路的故障模式相對建立的網(wǎng)絡(luò)較多、訓(xùn)練較為頻繁時，原有的電力電子電路的故障診斷模式需要每一次診斷都要輸入全部的小網(wǎng)絡(luò)，致使診斷時間過于漫長，并且這種故障模式的網(wǎng)絡(luò)收斂性與泛化能力也相對較差，因此大大降低了電力電子電路故障診斷的精確度[4]。

四、結(jié)束語

電力電子電路的故障診斷理論發(fā)展了近五十年，但是在如今的電路故障診斷領(lǐng)域還是存在著對強(qiáng)非線性電路與容差電路故障診斷的很多問題。而人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對電力電子電路故障診斷具有非線性并行性與容差性的特點，因此能夠很好的解決原本的電力電子電路故障診斷中存在的問題。這對進(jìn)一步推動電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

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一、電力電子技術(shù)應(yīng)用

用電領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)，電動機(jī)的優(yōu)化運行。全世界的用電量中約有60％左右是通過電動機(jī)來消耗的。高能量密度的電源應(yīng)用，電化學(xué)電源廣泛應(yīng)用在作為國民經(jīng)濟(jì)的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產(chǎn)業(yè)中；體積小、重量輕、效率高的各種開關(guān)電源應(yīng)用也是十分廣泛；信息領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)為信息技術(shù)提供先進(jìn)的電源和運動控制系統(tǒng)，日益成為信息產(chǎn)品中不可缺少的一部分；發(fā)電領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)，發(fā)電機(jī)的直流勵磁。常規(guī)發(fā)電機(jī)中勵磁的建立已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流磁勵機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍蓄l交流勵磁機(jī)加電力電子整流的方法，并已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，可靠性較高。水輪發(fā)電機(jī)的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用了電力電子技術(shù)后，將水輪發(fā)電機(jī)直流勵磁轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當(dāng)水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發(fā)電頻率補(bǔ)償?shù)筋~定，延長水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電周期，解決了水力發(fā)電中發(fā)電機(jī)工作時間受季節(jié)性水流量影響而導(dǎo)致的頻率無法調(diào)節(jié)、浪費較多水能的問題；環(huán)保型能源發(fā)電，利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿刃履茉窗l(fā)電，是解決一次能源危機(jī)（煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏）的重要途徑，它們是可再生的綠色能源。

二、電力電子器件發(fā)展趨勢

縱觀幾十年的發(fā)展歷史，半導(dǎo)體器件起到了推動電子技術(shù)發(fā)展的作用，晶閘管等電力半導(dǎo)體器件扮演了電力電子發(fā)展中的主要角色。電力電子技術(shù)的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝，己成為世界各國工業(yè)自動化控制和機(jī)電一體化領(lǐng)域競爭最激烈的陣地，各發(fā)達(dá)國家均在這一領(lǐng)域注入極大的人力，物力和財力，使之進(jìn)入高科技行業(yè)，就電力電子技術(shù)的理論研究言，目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進(jìn)，在這些國家各種先進(jìn)的電力電子功率量不斷開發(fā)完善，促進(jìn)電力電子技術(shù)向著高頻化邁進(jìn)，實現(xiàn)用電設(shè)備的高效節(jié)能，為真正實現(xiàn)工控設(shè)備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，也為21世紀(jì)電力電子技術(shù)的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景。

1.全球范圍內(nèi)石油儲量、煤儲量逐漸在減少，生態(tài)平衡也嚴(yán)重受到破壞，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,現(xiàn)在世界各國普遍關(guān)注新能源的應(yīng)用..新能源發(fā)電中的電力電子技術(shù)應(yīng)用特點如下：一次能源供給隨機(jī)性大，風(fēng)能、太陽能都隨天氣情況而有很大變化;并網(wǎng)發(fā)電要求高，電網(wǎng)側(cè)要求輸入電能波動小，電能質(zhì)量高等。

2.電力牽引（electrictraction）是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電力機(jī)車或動車的牽引電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通電動車輛組運行。因此，在以后的發(fā)展中，要不斷應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來扼殺電力牽引的缺點，達(dá)到盡量完美。

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關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電路仿真；波形分析法

“電力電子技術(shù)”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是連接弱電和強(qiáng)電的紐帶，且電力電子技術(shù)深入應(yīng)用到國防軍事、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、工業(yè)及交通各個領(lǐng)域。這門課程的特點是理論性、實踐性、綜合性、應(yīng)用性較強(qiáng)。電力電子技術(shù)的研究對象就是各種電源，主要介紹典型電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，主要參數(shù)以及應(yīng)用特性，重點研究各種電力電子電路，包括四種基本電力電子電路和組合電力電子電路的原理、特性、分析計算以及其應(yīng)用，使學(xué)生掌握典型電力電子器件和典型電力電子電路的基本理論、基本計算方法，具有分析一般運行問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定必要的理論基礎(chǔ)。學(xué)生除了要具備扎實的高等數(shù)學(xué)、電路和模擬、數(shù)字電子技術(shù)知識，在學(xué)習(xí)的過程中，還要面對以下兩個難點：復(fù)雜電力電子電路的波形分析（尤其是工程實際中應(yīng)用較為廣泛的阻感負(fù)載，如直流電機(jī)、交流電機(jī)等）；電力電子電路功能的具體實現(xiàn)（工程實際中如何實現(xiàn)）。

PWM逆變電路是學(xué)生公認(rèn)的“較難學(xué)”的內(nèi)容之一。逆變電路是將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的電力電子電路，將PWM控制技術(shù)應(yīng)用于逆變電路中可以有效地減小輸出電能（電壓或電流）的諧波，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM控制技術(shù)。分析電路時，學(xué)生不僅要掌握逆變電路的工作過程，還要了解PWM控制技術(shù)的工作原理；而電力電子電路可以帶不同負(fù)載（如電阻性，電感性和電容性或者混合負(fù)載），分析的思路和方法也有所區(qū)別。如阻感性負(fù)載（典型的如直流電機(jī)，交流電機(jī)等），其特點就是流過負(fù)載的電流滯后于負(fù)載兩端的電壓某一個角度（負(fù)載阻抗角），另外，一般在講解電路時，只注重工作原理的分析，忽略了電路功能的實現(xiàn)。通過采用不同的教學(xué)方法如波形分析法、仿真分析法和試講法等，解決上述難點，希拋磚引玉，達(dá)到解決本門課程或者類似課程中其他難點問題的目的。

一、波形分析法

單相電壓型橋式PWM逆變電路如圖1所示，信號波和載波經(jīng)調(diào)制電路，采用雙極性SPWM控制方式，輸出4個觸發(fā)脈沖信號。由4個IGBT管V1～V4構(gòu)成H橋，反并聯(lián)電力二極管VD1～VD4，負(fù)載為阻感性負(fù)載。

針對上述兩個難點，首先采用波形分析法。波形分析法就是對照電路原理圖，根據(jù)電路給定條件，繪制出電路中的參考點，特別是流過負(fù)載的電流和負(fù)載兩端電壓隨時間變化的波形和規(guī)律的一種方法，波形分析法不僅可以分析電路的工作原理，還可進(jìn)行定量計算。圖2是雙極性SPWM控制方式驅(qū)動信號生成電路，可讓學(xué)生自己分析驅(qū)動信號的工作過程。通過這個電路，學(xué)生就可以了解雙極性SPWM控制方式下，開關(guān)器件的脈沖信號是如何產(chǎn)生的。雖然這個電路比較簡單，但實際觸發(fā)電路就是按照這種思路設(shè)計的。

圖3是在給出正弦波（調(diào)制波）和三角波（載波）后，通過SPWM控制負(fù)載側(cè)的電壓波形。講解時，對照電路原理圖、驅(qū)動信號生成電路，給定正弦波和三角波，按照時間節(jié)點，分析出輸出電壓波形。特別注意分析回路中電流的流通路徑（由阻感負(fù)載的性質(zhì)決定），比如說，給V1和V4施加觸發(fā)信號，究竟是V1和V4導(dǎo)通，還是VD1和VD4導(dǎo)通？這兩對開關(guān)器件能不能同時導(dǎo)通？導(dǎo)通后，加在負(fù)載上的電壓是否有所不同？先讓學(xué)生有感性認(rèn)識。

可見，雙極性SPWM控制方式時，三角波載波有正極性，有負(fù)極性，所得到的電壓PWM波也是有正有負(fù)。

二、仿真分析法

圖2畢竟只是一種簡單的信號生成電路，工程實際中又是如何按照此種思路實現(xiàn)功能的呢？用波形分析法分析電路的工作原理后，可采用仿真分析法繼續(xù)深入研究電路的工作過程。另外，電氣工程專業(yè)的學(xué)生日后不管是走向相應(yīng)的工作崗位，還是繼續(xù)深造，都必須掌握一些應(yīng)用軟件。因此，在授課過程中，引入仿真分析法，從實用的角度考慮，用仿真軟件將理論分析直觀化，還可為學(xué)生日后逐步走向研究領(lǐng)域奠定扎實的基礎(chǔ)，實現(xiàn)從理想電路到真實電路的順利過渡，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力從理論學(xué)習(xí)到仿真實踐的順利提升。

Simulink是美國MathWorks公司推出的Matlab軟件包中最重要的功能模塊之一，是交互式、模塊化的建模和仿真的動態(tài)分析系統(tǒng)。在電力電子領(lǐng)域，通常利用專用模塊集SimPowerSystems，該模塊集包含電氣網(wǎng)絡(luò)中常見的元器件和設(shè)備，直觀易用的圖形方式對電氣系統(tǒng)進(jìn)行模型描述。模型可與其他Simulink模塊相連接，包含電源、電流回路元器件、電力機(jī)械、電子元器件、控制和測量模塊和三相網(wǎng)絡(luò)元器件等6個子模塊庫，同標(biāo)準(zhǔn)的Simulink模塊一起使用建立包含電氣系統(tǒng)和控制回路的模型。用戶可以修改系統(tǒng)的初始狀態(tài)以便從任意的初始條件進(jìn)行仿真，圖形用戶界面能夠顯示測量的電流值和電壓值以及所有的狀態(tài)變量（電感電流和電容電壓）。

為此，建立單相電壓型橋式PWM逆變電路的仿真模型，帶阻感負(fù)載，如圖4所示。仿真模型由直流電源，通用橋模塊（選擇橋臂數(shù)為2），雙極性SPWM封裝模塊，負(fù)載，電壓、電流測量模塊和示波器6個部分組成。圖5是雙極性SPWM信號生成電路封裝模塊，模塊由正弦函數(shù)、三角波函數(shù)、增益模塊、常數(shù)模塊、乘法模塊和邏輯模塊等6個部分組成，輸出信號是給逆變電路中的4個開關(guān)管V1～V4所施加得觸發(fā)脈沖。

電路參數(shù)如下：直流電壓300V；負(fù)載電阻r=1Ω，負(fù)載電感L=2mH；m為調(diào)制深度，正弦波頻率為50Hz，fc為載波頻率。設(shè)置好各個模塊的參數(shù)后，仿真結(jié)果分別如圖6所示。

從圖中可見，負(fù)載電流連續(xù)，輸出電壓是SPWM電壓波，脈沖寬度符合正弦變化規(guī)律。m=0.5，fc=750Hz與m=1，fc=1500Hz相比，m=1時輸出電壓的中心部分明顯變寬，而fc=1500Hz時輸出交流電流的正弦度更好。若進(jìn)一步提高載波頻率，則輸出電流會更加接近正弦波（講到此處，可以讓學(xué)生分析原因）。講解時，不僅注重電路功能的實現(xiàn)，還要強(qiáng)調(diào)負(fù)載電流的變化規(guī)律和流通路徑，深化在波形分析法中已有的感性認(rèn)識。學(xué)生還可自己建模（如單極性SPWM控制）、仿真，觀察電路更為詳細(xì)的工作過程，進(jìn)而對比兩種控制方式的優(yōu)劣，從而更加牢固掌握電路工作原理。通過波形分析法和仿真分析法，學(xué)生不僅可以了解電路的工作過程，而且可以更深刻的掌握電路的具體工程實現(xiàn)過程，可為以后從事類似設(shè)計和工作奠定扎實的理論基礎(chǔ)。

三、試講法

為了檢驗學(xué)生是否已經(jīng)掌握了電路的工作過程，講解完后，將學(xué)生分組，每組派出一個代表。試講內(nèi)容是雙極性和單極性SPWM逆變電路工作過程，不僅將雙極性SPWM逆變電路的工作過程進(jìn)行分析，而且將自學(xué)的單極性SPWM逆變電路進(jìn)行講解。最后，通過學(xué)生自己組織的評審團(tuán)打分，分出名次。試講法不僅可以促使學(xué)生深入領(lǐng)會教學(xué)內(nèi)容，考查學(xué)生對于知識的掌握程度，還可以培養(yǎng)其自學(xué)能力、口頭表達(dá)能力和應(yīng)變能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

四、總結(jié)

綜上所述，“電力電子技術(shù)”這門課有很多的難點，學(xué)生掌握起來比較困難，只要把握好課程的難點和教學(xué)關(guān)鍵，在課堂教學(xué)中采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，如波形分析法、仿真分析法和試講法等，并及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的問題，設(shè)法加以解決，實踐證明會使廣大學(xué)生取得較好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；電氣自動化；監(jiān)控

【中圖分類號】TM 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1007-4309（2013）01-0133-1.5

一、電氣自動化控制系統(tǒng)

1.集中監(jiān)控方式這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控方式最早研發(fā)的自動化系統(tǒng)主要是遠(yuǎn)程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件組成。這一階段的自動控制系統(tǒng)不涉及軟件。主要由硬件來完成數(shù)據(jù)收集和判斷，無法完成自動控制和遠(yuǎn)程調(diào)解。它們對提高變電站的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒有故障診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。

3.現(xiàn)場總線監(jiān)控方式現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

二、綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

1.集中模式。集中模式也就是傳統(tǒng)的硬接線方式，將強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘枺捎每战狱c方式和4mA-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號，通過電纜硬接線將電氣模擬量和開關(guān)量信號一對一接至DCS的I/O模件柜，進(jìn)入DCS進(jìn)行組態(tài)，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的監(jiān)控。這種模式又分為直接I/O接入方式和遠(yuǎn)程I/0接入方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，后者是在數(shù)據(jù)較集中且離主控室較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備現(xiàn)場設(shè)立遠(yuǎn)程I/0采集柜，然后通過通信方式與DCS控制主機(jī)相連，兩者具有相同的實現(xiàn)技術(shù)，本質(zhì)上沒有區(qū)別。電氣量的采集集中組屏，便于管理，設(shè)備運行環(huán)境好；硬接線方式成熟，響應(yīng)速度快。缺點主要有：電纜數(shù)量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進(jìn)的干擾也可能影響DCS的可靠性；DCS系統(tǒng)按“點”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進(jìn)入DCS，系統(tǒng)監(jiān)測的電氣信息不完整；所有信息量均要集中匯總至DCS系統(tǒng)，風(fēng)險集中，影響系統(tǒng)可靠性；由于DCS調(diào)試一般是最后進(jìn)行，采用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求；沒有獨立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，無法完成較復(fù)雜的電氣運行管理工作（如防誤、事故追憶、繼電保護(hù)運行與故障信息自動化管理、錄波分析等高級應(yīng)用功能），不能實現(xiàn)電氣的“綜合自動化”。

2.分層分布式模式。分層分布式模式從邏輯上將ECS劃分為三層，即站級監(jiān)控層、通信層和間隔層（間隔單元）。間隔層由終端保護(hù)測控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進(jìn)行設(shè)計，將測控單元和保護(hù)單元就地分布安裝在各個開關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近。網(wǎng)絡(luò)層由通信管理機(jī)、光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，利用現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)和傳控制命令的功能。站級監(jiān)控層通過通信網(wǎng)絡(luò)，對間隔層進(jìn)行管理和交換信息。間隔層測控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨立，組態(tài)靈活，可靠性高。模擬量采用交流采樣，節(jié)省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強(qiáng)，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度大大提高。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量提高，監(jiān)控信息完整，能實現(xiàn)在遠(yuǎn)方對保護(hù)定值的修改及信號復(fù)歸，運行維護(hù)方便。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運行。設(shè)置獨立的電氣監(jiān)控主站，便于分步調(diào)試和投運，滿足倒送電的要求。同時有利于廠用電系統(tǒng)的運行、維護(hù)和檢修。

三、綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

由于我國電力系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)起步較晚，在很多方面與國外技術(shù)水平還有很大差距，所以需要我們在學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的同時，結(jié)合我國的實際情況，研究和開發(fā)更加符合我國國情的綜合自動化系統(tǒng)。

1.保護(hù)、控制、測量一體化鑒于目前的運行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國的自動化系統(tǒng)主要采用站內(nèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)而保護(hù)相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術(shù)合理性、減少設(shè)備重復(fù)配置、簡化維護(hù)工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護(hù)與控制、測量結(jié)合在一起會更有優(yōu)勢。

2.國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用近年來，IED電力自動化方面有了廣泛應(yīng)用。為了實現(xiàn)不同廠家IED設(shè)備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國際電工委員會制定了IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)。為了與國際接軌，國內(nèi)已經(jīng)開始了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)，相信這將是未來自動化系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。

3.以太網(wǎng)技術(shù)的興起隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來越多，對通訊的實時性要求越來越高，以速度快、傳輸數(shù)據(jù)量大為特點的以太網(wǎng)滿足了這一要求。以太網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP。未來的發(fā)展應(yīng)該是在繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)過程應(yīng)用，產(chǎn)生新一代以以太網(wǎng)為核心的現(xiàn)場總線技術(shù)。

四、結(jié)語

自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。新技術(shù)、新理論的應(yīng)用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術(shù)界線逐漸模糊，各種原來看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會彼此融合和滲透，這些推動著電力自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；虛擬交互；教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0067-02

“電力電子技術(shù)”既是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門實用性和實踐性較強(qiáng)的課程。教學(xué)內(nèi)容以電力電子電路為主線，以波形與相位分析方法（波形分析法）貫穿始終，通過分析各類電力電子器件的通斷情況來理解整流、逆變、斬波等典型電路的工作原理，從而繪制出電路在不同負(fù)載作用下各參考點的電流、電壓波形?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程的內(nèi)容較為抽象，理解起來比較困難。教學(xué)過程中，理論講解、實驗驗證是兩個必經(jīng)環(huán)節(jié)。理論講解中，由于電路類型多，不管是晶閘管觸發(fā)控制角變化控制（相控），還是全控型器件高頻率通斷控制（斬控），單相電路比較容易，對于三相電路，學(xué)員普遍認(rèn)為較難理解。而實驗可以驗證理論，加深學(xué)員的理解，因此應(yīng)開設(shè)一些相關(guān)的實驗課程。做實驗時，幾乎所有的電路和系統(tǒng)都是封閉式的，多數(shù)僅用掛件或?qū)嶒炏鋪硗瓿蓪嶒?。實驗過程中，學(xué)員幾乎是機(jī)械式連線、讀取實驗數(shù)據(jù)，記錄實驗數(shù)據(jù)和波形，即使不了解電路的工作原理，只要連線正確、實驗儀器完好即可完成實驗，但是如果設(shè)備或連線有問題，就會使實驗結(jié)果與理論分析不符甚至出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)員不能獨立分析、解決問題，排除故障。

針對“電力電子技術(shù)”課程在教學(xué)和實驗中出現(xiàn)的問題，設(shè)計了一個電機(jī)類課程虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠變抽象為具體，變枯燥為生動，形象直觀地進(jìn)行教學(xué)，有助于激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。該系統(tǒng)基于VB和MATLAB的接口編程，可以通過友好的系統(tǒng)界面，運行相應(yīng)的Simulink仿真模型。該系統(tǒng)不僅可以實時觀察電路中任意參考點的電壓、電流波形，還可以實現(xiàn)交互操作，實時改變電路參數(shù)，從而加深學(xué)員對電路的理解；對于學(xué)員日后提高工程應(yīng)用和科研水平，掌握現(xiàn)代工程設(shè)計和實驗方法――計算機(jī)仿真技術(shù)很有幫助。該系統(tǒng)不僅可以用于輔助教員進(jìn)行理論講解，加深學(xué)員理解，還可以用于學(xué)員做實驗前熟悉實驗項目，掌握實驗原理。實踐證明，采用該系統(tǒng)可以較好地適應(yīng)教員教學(xué)和學(xué)員學(xué)習(xí)的需要。

一、虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的思路是：利用MATLAB構(gòu)建仿真模型，使用VB搭建界面，VB調(diào)用仿真模型，實現(xiàn)一個可以調(diào)用仿真模型的虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)。

1.MATLAB/Simulink簡介

MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱。其除具備卓越的數(shù)值計算能力外，還具備專業(yè)水平的符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制等功能。Simulink是MATLAB軟件下的一個附加組件，是用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的MATLAB軟件包，為用戶提供了一個圖形化的用戶界面（GUI）。建立系統(tǒng)模型時依托圖形界面，利用鼠標(biāo)單擊和拖拉方式構(gòu)建仿真模型，像用鉛筆在紙上繪制系統(tǒng)的方框圖一樣簡單。

2.常用電力電子電路模塊庫

（1）電力電子元件庫（POWER ELECTRONICS）。電力電子元件庫是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模塊庫中重要的元件庫，包括IDEAL SWITCH功能模塊和IGBT功能模塊，涵蓋了絕大多數(shù)電路所需的開關(guān)元件，如晶體二極管，IGBT，MOSFET，THYRISTOR，理想開關(guān)，THREE-LEVEL BRIDGE和UNIVERSAL BRIDGE等。

（2）線路元件庫（ELEMENTS）。線路元件庫也是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模塊庫中重要的元件庫，包括BREAKER功能模塊和LINEAR TRANSFORMER功能模塊，涵蓋了絕大多數(shù)電路所需的元器件，如電阻器、電容器、輸電線、變壓器、斷路器等。

3.電力電子電路仿真

（1）建立仿真模型。以三相橋式全控整流電路為例，建立仿真模型，使用模型庫的三相橋（Universal Bridge）和同步6脈沖觸發(fā)器（Synchronized 6-Pulse Generator）集成模塊，如圖1所示。

（2）設(shè)置模型參數(shù)。以阻感負(fù)載為例，設(shè)置模型參數(shù)。一是三相電壓源參數(shù)設(shè)置：電壓峰值為100V，頻率為50Hz。二是三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。三是RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R的值為45Ω，L的值為1，C的值為inf。四是6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為50Hz，脈沖寬度取1°，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。將其第五個輸入端（Block）置“0”，此時有脈沖輸出。如果置“1”，則沒有脈沖輸出。五是觸發(fā)角設(shè)置：α設(shè)為30°。

（3）仿真結(jié)果。圖2為三相橋式全控整流電路仿真結(jié)果，可觀察輸出電壓、輸出電流、晶閘管兩端電壓等多個波形，并且可以通過改變α角，觀察以上波形，由此加深對于電路的理解。

4.VB簡介及應(yīng)用

（1）VB簡介。Visual Basic（簡稱VB）是美國微軟公司推出的Microsoft Visual Studio可視化開發(fā)工具套件中的一個組件，是在Quick BASIC基礎(chǔ)上，為開發(fā)Windows應(yīng)用程序而提供的強(qiáng)有力的開發(fā)工具，是一種具有良好的圖形用戶界面（Graphic User Interface，簡稱GUI）的程序設(shè)計語言。該系統(tǒng)采用VB和MATLAB的接口編程，通過友好的系統(tǒng)界面，運行相應(yīng)的Simulink仿真模型。

（2）界面制作。用VB開發(fā)的“實驗內(nèi)容和步驟”窗體中包含多個運行按鈕，這些按鈕是根據(jù)電路帶不同類型的負(fù)載而設(shè)置的，當(dāng)單擊任一個運行按鈕時，都會調(diào)用相應(yīng)的Simulink模型窗口進(jìn)行仿真。要實現(xiàn)這一功能，就需要在運行按鈕的單擊事件中輸入相應(yīng)的代碼。以第一個運行按鈕（Commandl）為例，介紹代碼的編寫過程即VB和MATLAB的接口編程的實現(xiàn)。雙擊Commandl，進(jìn)入代碼編寫窗口，在PrivateSub Commandl―Click0中寫入如下代碼：

其中，fz是一個后綴為mdl的模型文件，就是仿真模型的名稱。該文件路徑是可以指定的，但須在MATLAB中將該文件路徑設(shè)置為搜索路徑，否則無法調(diào)用該文件。

輸入以上代碼，即可調(diào)用程序。但是在VB調(diào)用仿真模型時，只是彈出一下，馬上就結(jié)束。因此，為了使調(diào)用的程序不結(jié)束，可使用如下代碼：

以上兩行代碼，第一行代表可以開始運行仿真，第二行代表暫停仿真。當(dāng)程序運行至第二行時，仿真界面將停住，此時即可對模型進(jìn)行相應(yīng)的操作，與在MATLAB中操作方法類似。圖3是編程截圖。

二、虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)

為了使整個虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)正常運行，必須把用VB完成的界面設(shè)計和用MATLAB實現(xiàn)的仿真模型連接起來，也就是VB和MATLAB的接口編程。本交互系統(tǒng)中VB和MATLAB的動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）采用的是客戶端/服務(wù)器（c/s）模式，VB作為客戶端，MATLAB作為服務(wù)器。而接口編程方法中的ActiveX技術(shù)正適合于這種模式，并且實現(xiàn)起來比較方便，因此采用ActiveX技術(shù)實現(xiàn)VB和MATLAB的接口編程。系統(tǒng)主要包括主界面和調(diào)用界面，進(jìn)入調(diào)用界面后，就相當(dāng)于在MATLAB環(huán)境中操作。

1.主界面

虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)標(biāo)題為“電機(jī)類課程虛擬交互系統(tǒng)”，主界面有兩個按鈕，即“進(jìn)入系統(tǒng)”和“退出系統(tǒng)”，如圖4所示。

2.調(diào)用界面

進(jìn)入系統(tǒng)后，出現(xiàn)調(diào)用界面。本界面主要是進(jìn)入相應(yīng)仿真模型，共有9個仿真模型。本界面具有可添加性，可以根據(jù)自己的需要制作仿真模型并添加到系統(tǒng)中，對系統(tǒng)進(jìn)行完善。

三、結(jié)論

本虛擬交互教學(xué)系統(tǒng)具有界面友好性和開放性兩個特點。友好性體現(xiàn)為交互系統(tǒng)界面友好，可以完成對仿真模型的調(diào)用。調(diào)用仿真模型后，環(huán)境與在MATLAB中相同，可以對模型進(jìn)行仿真操作。開放性體現(xiàn)為可實時修改模塊中的參數(shù)，甚至根據(jù)需要可以添加模塊和模型。教員在完成理論講解后，可使用本系統(tǒng)對所講解的電路進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以實時觀察電力電子電路中任意參考點的電壓、電流波形，還可以實現(xiàn)交互操作，實時改變電路參數(shù)，加深學(xué)員對電路的理解。另外，將該系統(tǒng)進(jìn)行適度開放后，學(xué)員不僅可以親自對教員所講電路進(jìn)行仿真，還可以自己構(gòu)造仿真模型（添加代碼只需要改動模型文件名稱即可）并添加到系統(tǒng)中，完善整個系統(tǒng)。由于時間關(guān)系，系統(tǒng)中僅僅囊括了“電力電子技術(shù)”課程部分電路的仿真，未包含其他復(fù)雜的電路和“電力電子技術(shù)”課程中電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容。希望日后可以依靠教員和學(xué)員的努力完善此系統(tǒng)，從而更有利于教員的教學(xué)和學(xué)員的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：電力電子：技術(shù)：智能電網(wǎng)：應(yīng)用：研究：

中圖分類號： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言：在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對用電的需求越來越大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送電能是保障我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件，這對我國電力企業(yè)的發(fā)展提出了很高的要求。因此，電力企業(yè)要逐漸采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，保障我國電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

一、 我國智能電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r分析

智能電網(wǎng)研究概念各國的研究不一樣，沒有統(tǒng)一的概念，簡而言之，智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，即信息技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，具有提高能源效率、減少對環(huán)境影響、提高供電安全和可靠性、減少輸電網(wǎng)電能損耗等特點。在新世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，美國電網(wǎng)是世界最為成熟的體系，但也不能滿足本國生產(chǎn)與使用。日本和歐洲聯(lián)盟也在將光纖技術(shù)和可再生能源運用到智能電網(wǎng)中。相較于國外智能電網(wǎng)的研究，我國的智能電網(wǎng)體系研究稍晚，但是在智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域開展了大量的研究和實踐。國家電網(wǎng)在數(shù)字化變電站、大電網(wǎng)運行控制、電網(wǎng)環(huán)保與節(jié)能等方面的研究，培育出了一批具有國際先進(jìn)水平、引領(lǐng)電網(wǎng)發(fā)展的科技成果。例如靈活交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、定制電力技術(shù)和能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等先進(jìn)的電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國的智能電網(wǎng)中。這些先進(jìn)的電力電子技術(shù)組成建設(shè)統(tǒng)一智能化電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和手段。

二、我國智能電網(wǎng)的特點和技術(shù)要求

根據(jù)經(jīng)濟(jì)和社會在未來對電網(wǎng)需求的發(fā)展，我們國家的智能電網(wǎng)應(yīng)該具備以下基本特點： 第一，低污染性，大規(guī)模的可再生資源可被用于電網(wǎng)中，以減少對環(huán)境的潛在影響； 堅固性，可以經(jīng)受各種氣候情況和電網(wǎng)中的干擾。第二，自愈性，能自動診斷，自動調(diào)節(jié)的，自動故障隔離，自動恢復(fù)。第三，優(yōu)化性，優(yōu)化資源，提高

資源利用率和電網(wǎng)的運營效率。第四，交互性，對能源市場和用戶

實現(xiàn)相互交流和實時響應(yīng)，通過這些提高服務(wù)水平。第五，經(jīng)濟(jì)性，在最佳的成本前提下，為社會提供最高質(zhì)量的能源。為了獲得跨區(qū)域的電訊，優(yōu)化資源配置，有強(qiáng)大的反干擾能力和快速的自愈能力，保證多變的供給和有不同特點的電力用戶之間的交流的可靠性，滿足發(fā)電用戶和電力用戶持續(xù)增長的多樣化的服務(wù)要求，智能網(wǎng)的核心技術(shù)。與其對應(yīng)設(shè)備需要進(jìn)一步的探索與發(fā)展。各項技術(shù)，例

如，網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元之間的雙面交互式自動控制技術(shù)，可再生資源

的網(wǎng)絡(luò)連接運營技術(shù)，能源供給通路和能源儲備設(shè)備技術(shù)，和充電

站技術(shù)將成為對智能電網(wǎng)而言很重要的工程項目。

三、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

（一）、 電力電子技術(shù)主要研究的內(nèi)容

先進(jìn)電力電子技術(shù)主要是分為電力器件裝備的制造技術(shù)和電力電子電路的變流技術(shù)。研發(fā)的電力電子器件主要是用在變換電能和控制電路，一般分為不可控制性、半控制性和全控制性三種類型。半控制性器件優(yōu)勢在于承受電壓和電流容量最高，全控型器件在可靠性比較高；電力電子電路的控制用電力電子器件來變換和控制，利用信號發(fā)送來調(diào)節(jié)，運用在工業(yè)電能，能夠最大限度的提高能源的使用率。變換器主電路對不同電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用不同控制方式運用的是電力電子變換器技術(shù)，實現(xiàn)對電能的變換和控制，提高了整個電網(wǎng)頻率、功率，降低變換過程中的損耗。

（二）、 電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、科技信息化水平提高，全球日益突出的問題之一就是能源和資源可持續(xù)利用，也帶了我國電網(wǎng)發(fā)展中需要解決的新問題和新挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)就要利用像是風(fēng)能、水能、太陽能等清潔能源發(fā)電。為使提高能源的利用率就要不斷地改進(jìn)發(fā)電技術(shù)，比如可再生能源能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，安全、可靠

并網(wǎng)接入設(shè)備以及儲能設(shè)備。例如，在風(fēng)力發(fā)電中，為使風(fēng)電機(jī)組變速運行，要將雙饋風(fēng)電機(jī)組的定子直接并入電網(wǎng)，控制

蓄電池組雙向充放電，使系統(tǒng)平穩(wěn)供電。

（三）風(fēng)能、光電能、存儲混合的應(yīng)用。

根據(jù)智能電網(wǎng)在我國的發(fā)展新藍(lán)圖，風(fēng)能和光電能一代的系統(tǒng)應(yīng)該滿足大型的存取在自適應(yīng)的需求。由于風(fēng)能和電能的不穩(wěn)定性，所以生產(chǎn)電力與電力負(fù)載之間的協(xié)調(diào)是很重要的?？稍偕Y源一代的系統(tǒng)是（ 那些由風(fēng)能和太陽能再生產(chǎn)的能量） 連接電力系統(tǒng)的大功率變換器。雖然，變換器可以實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，能源質(zhì)量改進(jìn)，無功功率解耦控制，并且可以與電網(wǎng)完美連接，但是，它們不能保持?jǐn)鄶嗬m(xù)續(xù)的電力波動平穩(wěn)或者提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能量的存儲可以扮演減少峰值功率和補(bǔ)償谷值功率的角色，如此增長對風(fēng)能和光電能的利用。在高功率電壓源和大容量存儲設(shè)備建立連接，不僅使斷斷續(xù)續(xù)的電力保持平穩(wěn)，而且滿足能量存儲的要求。同時提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和加強(qiáng)電力資源的質(zhì)量，而且實現(xiàn)了可再生資源與電力系統(tǒng)的靈活連接。

（三）、 電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

輸電環(huán)節(jié)主要是有高壓直流輸電、柔性直流輸電和柔流輸電。直流輸電的輸電量大、穩(wěn)性高，使得在智能電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，目前的柔流輸電是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠靈活的適時控制電力系統(tǒng)的主要參數(shù)。將電子技術(shù)、電力技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)融合在一起，在高壓輸變電的過程中，大量的清潔能源應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，完成對能源的隔離等過程，電力技術(shù)

和控制技術(shù)結(jié)合在一起調(diào)控智能電網(wǎng)，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，輸電中降低電力損耗，提升輸送電力能力。

（四）、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

隨著傳統(tǒng)變電站的到數(shù)字變電站的發(fā)展，實現(xiàn)信息互用、建立大的交流信息平臺是未來變電站要實現(xiàn)的，逐漸實現(xiàn)智能電網(wǎng)的諸多強(qiáng)大功能，智能化變電站在數(shù)字變電站基礎(chǔ)上發(fā)展而來，不僅僅是簡單數(shù)字采集和展示，更具有一定智能意義的分析功能。用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計一次設(shè)備被檢信號回路和操控驅(qū)動，變電

站二次回路中可編程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器及其邏輯回路，光電數(shù)字和光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜。標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計制造二次設(shè)備，高速網(wǎng)絡(luò)通信連接不同設(shè)備，使二次設(shè)備中常規(guī)的功能裝置具有邏輯功能模塊。

（五）、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

實現(xiàn)用戶互動是在用電部分環(huán)節(jié)重要的目標(biāo)并促進(jìn)電力市場的完全競爭。供電方和用戶方各自獲取所需信息，這部分主要用到的智能電力設(shè)備包括：智能表計、高度自動化、即插即用式智能電力設(shè)備、智能保護(hù)裝置、測量監(jiān)視設(shè)備、儲能電池、家庭自動化設(shè)備、海量數(shù)據(jù)處理設(shè)備和可視化設(shè)備等。首先是智能表計，其次是數(shù)據(jù)量測設(shè)備，再者是通訊設(shè)備，各類通訊設(shè)備更廣范圍的實現(xiàn)數(shù)據(jù)在發(fā)電、輸電、配電和用戶之間的高速傳遞。

（六）、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)中，提出了“用戶電力技術(shù)”的概念，是以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，將大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合起來，為用戶提供其特定要求的電力供應(yīng)技術(shù)，解決即時發(fā)生的需要馬上解決的重要問題。智能配電網(wǎng)要依賴于先進(jìn)的傳感測量技術(shù)對數(shù)據(jù)的采集，通過通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)融合傳輸，實

現(xiàn)對配電的監(jiān)視和協(xié)調(diào)控制，目前光纖傳感測量技術(shù)是我國配電網(wǎng)的傳感測量運用較多的技術(shù)，預(yù)計智能電網(wǎng)未來的構(gòu)建也將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸。提高電能質(zhì)量是配電過程中重要的目標(biāo)，一般是有有源電力濾波器、動力電壓調(diào)節(jié)器、配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器等，建立電能質(zhì)量評估方法和等級劃分體系，保障用戶用電質(zhì)量。

結(jié)語

在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對用電的需求越來越大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送電能是保障我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件，這對我國電力企業(yè)的發(fā)展提出了很高的要求。因此，電力企業(yè)要逐漸采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，保障我國電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，賀之淵. 先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報，2010，04

[2]周海波. 電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J]. 電子制作，2014，16

篇9

【關(guān)鍵詞】電力工程；電力自動化；應(yīng)用技術(shù)

電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)就是在提高生產(chǎn)效率、降低運營成本的同時，保證電力系統(tǒng)在生產(chǎn)以及供應(yīng)等各個環(huán)節(jié)都能夠正常的運行，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動一體化管理。電力自動化技術(shù)的出現(xiàn)和產(chǎn)生滿足了現(xiàn)代社會生產(chǎn)的需要。電力系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)，它的地域分布特別廣、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，變電站、最終端用戶群和輸配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成了電力系統(tǒng)，但電力系統(tǒng)必須實現(xiàn)統(tǒng)一的運作和調(diào)節(jié)控制。電力自動化技術(shù)的出現(xiàn)，就能很好地處理電能在傳送運輸中的問題， 推動和促進(jìn)了電力工程的發(fā)展。

1 電力自動化技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域

1.1 電網(wǎng)的自動化調(diào)度

電力系統(tǒng)的自動化主要是通過電網(wǎng)調(diào)度的自動化來實現(xiàn)的，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的控制中心與下級電網(wǎng)的控制中心之間數(shù)據(jù)信息的及時傳遞與分享，并且能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的整體的安全運行做一個全面的分析以及對電力負(fù)荷的程度有所預(yù)測，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對自動發(fā)電以及自動調(diào)節(jié)進(jìn)行有效的控制，能夠基本實現(xiàn)電力系統(tǒng)市場的要求。電力自動化技術(shù)的發(fā)展可以幫助管理人員及時掌握整個網(wǎng)絡(luò)的信息，方便對系統(tǒng)及時地進(jìn)行管理和保護(hù)，及時處理和解決突發(fā)事件，進(jìn)而確保整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

1.2 自動化的變電站系統(tǒng)

自動化的變電站、負(fù)荷控制和實時監(jiān)控地區(qū)調(diào)度是供電系統(tǒng)自動化包括的三個主要方面。小型計算機(jī)通常是構(gòu)成地區(qū)調(diào)度的實時監(jiān)控系統(tǒng)。通信技術(shù)和計算機(jī)的運用是為了實現(xiàn)變電站的自動化， 通過集中運用和處理信息， 實現(xiàn)優(yōu)化組合電力系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到對電力系統(tǒng)實施優(yōu)化和及時的維護(hù)和監(jiān)控。工頻或聲頻控制方式是負(fù)荷式控制經(jīng)常使用的方法， 利用負(fù)荷記錄繪出負(fù)荷曲線，用來達(dá)到對電能使用情況的監(jiān)控。

1.3 自動傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)信息的自動傳輸

電力傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)信息傳輸功能的實現(xiàn)是通過調(diào)度中心與變電站、發(fā)電站之間進(jìn)行信息的積極傳輸。遠(yuǎn)動通道及遠(yuǎn)動裝置兩部分構(gòu)成了自動傳輸系統(tǒng)。遠(yuǎn)動通道形式多種多樣如：微波、載波、高頻、光導(dǎo)以及聲頻通信等，遙測、遙信和遙控三類是遠(yuǎn)動裝置按功能的分類。

2 電力自動化技術(shù)在電力工程中的運用

電力自動化技術(shù)運用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)等把電網(wǎng)用戶的數(shù)據(jù)、在線和離線的數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行整合，從而建立一套完備的自動化管理控制系統(tǒng)，達(dá)到在相關(guān)設(shè)備正常運作的情況下進(jìn)行維護(hù)、控制、監(jiān)測和管理。

2.1 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)的含義是指在電力工程中把自動化的裝置以及儀表監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行銜接，構(gòu)成多站多方向的信息網(wǎng)絡(luò)，并且實現(xiàn)對智能控制、計算機(jī)的設(shè)備以及數(shù)字通信等，從而達(dá)到一體化的綜合性技術(shù)?，F(xiàn)在幾種典型的主要的現(xiàn)場總線有CAN、LONWORKS、HART、PROFIBUS 等等。此類技術(shù)是借助相關(guān)的設(shè)備以及傳感器，把電阻以及電流等信息參數(shù)傳輸?shù)街鳈C(jī)上，工作人員就可以利用這些數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的研究分析以及整理，并且最終能夠把指令傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備上去。這些年來經(jīng)過對級變電站等自動化系統(tǒng)的一系列改造， 現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點突出地表現(xiàn)在能夠節(jié)約硬件的數(shù)量和投資、維修保護(hù)以及安裝等，它的另一個好處還表現(xiàn)在能夠給用戶高度的系統(tǒng)集成的主動權(quán)， 能夠給用戶提供自動選擇品牌的權(quán)利， 具有很大的市場潛力。

2.2 自動化的電力補(bǔ)償技術(shù)

傳統(tǒng)的低壓補(bǔ)償技術(shù)有一定的缺點，其采用的是單一信號和三相電容器，三相互補(bǔ)。當(dāng)這種補(bǔ)償?shù)姆绞接龅絾蜗嘭?fù)荷的用戶，三相負(fù)荷就會出現(xiàn)不平衡的狀況，甚至?xí)霈F(xiàn)補(bǔ)償過多或者補(bǔ)償不足的現(xiàn)象，都會影響到電力設(shè)備的正常運行。此外，傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式對電壓的平衡關(guān)系不予以重視，有的甚至沒有都不具備配電檢測的功能。而自動化的補(bǔ)償技術(shù)則不然，新的智能自動化補(bǔ)償技術(shù)是將固定補(bǔ)償與動態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合、三種共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合、穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速補(bǔ)償相結(jié)合的方法，從根本上對傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式進(jìn)行改善，改變了傳統(tǒng)補(bǔ)償技術(shù)的缺點，對負(fù)載的變化能夠適應(yīng)。并采用先進(jìn)的技術(shù)，如投切開關(guān)與科學(xué)的電壓限制的條件進(jìn)行改進(jìn)，用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)模式，對電容器投切實現(xiàn)智能的控制，對其精確度進(jìn)行補(bǔ)償，同時也具備了傳統(tǒng)模式所欠缺的保護(hù)功能

2.3 主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)

主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生，促進(jìn)軟件工程發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變， 給軟件的開發(fā)、設(shè)計以及封裝等產(chǎn)生了深刻而廣泛的影響。在現(xiàn)在的電力工程中，自動化的監(jiān)控電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地采用主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)， 此類技術(shù)在對象技術(shù)和功能的主動支持方面，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢。因為引入了觸發(fā)機(jī)制以及對象技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫自動監(jiān)測控制，并且數(shù)據(jù)處理后準(zhǔn)確率得到了提高，利用價值也得到了提高、可以為相關(guān)的操作提供一些可信賴的數(shù)據(jù)參考。伴隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷更新和發(fā)展， 同時對監(jiān)控系統(tǒng)中對象函數(shù)的功能和觸發(fā)子功能的深入研究， 有希望達(dá)到對電力系統(tǒng)自動控制和自動監(jiān)視的更為復(fù)雜的功能。通過借鑒國際上比較領(lǐng)先優(yōu)秀的技術(shù)和國內(nèi)專家的完善和研發(fā)，使得主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了進(jìn)一步的提高和發(fā)展，很大程度地滿足了生活和工業(yè)生產(chǎn)的需要。

3 電力自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)的實力的不斷提高，人們的經(jīng)濟(jì)水平逐漸提高，生活質(zhì)量也在逐漸改善，對供電系統(tǒng)的要求也原來越高，但由于電力系統(tǒng)內(nèi)部的職能各不相同，也就很難做到統(tǒng)一，各個部門之間也就很難做到資源的有效共享，也就導(dǎo)致了電力系統(tǒng)中出現(xiàn)很多漏洞。由此，在日后的電力發(fā)展過程中必須對這一現(xiàn)象加以改善，對電力資源內(nèi)部的各個部門加以改善，將電力資源內(nèi)部進(jìn)行統(tǒng)一，使原來分散、成果單一的電力自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒐蚕眢w系，使數(shù)據(jù)和配電體系、監(jiān)測控制體系、辦理體系、高級的應(yīng)用軟件包、通信體系的集合和饋線自動化整合成一個體系完善、信息共享、平臺開放、方便和高效的信息體系。隨著電力自動化的發(fā)展，新的技術(shù)逐步出現(xiàn)，而對其的有效合理管理則成為了日后電力自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，也為電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)利益與社會效應(yīng)。

隨著社會的發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動，電力自動化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。伴隨著電力工程的進(jìn)一步發(fā)展，電力自動化程度將得到不斷提高，新的電力自動化技術(shù)，也就是智能電力自動化技術(shù)得到應(yīng)用。下一步的配電自動化體系增加了智能配電的成果，實現(xiàn)了對電路網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)管理。智能配電體系具有很大的優(yōu)勢，可以在出現(xiàn)妨礙時繼續(xù)工作，而且還能在配電網(wǎng)正常工作時，給電企業(yè)帶去更高的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

根據(jù)上述電力工程的發(fā)展趨勢不難發(fā)現(xiàn)，電力自動化的發(fā)展一定會帶動電力工程的發(fā)展， 隨著工業(yè)生產(chǎn)和生活中電力自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用， 將來的電力自動化技術(shù)將會朝著供電的安全和穩(wěn)定提高、供電設(shè)備得到更好地利用、促進(jìn)運營成本大大降低的方向發(fā)展和推進(jìn)， 此技術(shù)的運用對促進(jìn)電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有舉足輕重的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]全成浩.電網(wǎng)建設(shè)工程中的造價控制與管理[J].價值工程，2012.

篇10

關(guān)鍵詞：光電子技術(shù)基礎(chǔ)；理論教學(xué)；實驗教學(xué)；

一、引言

2013年安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院為適應(yīng)學(xué)?；I建多科性大學(xué)的需要，開設(shè)了光電信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。針對光電專業(yè)特點，安慶師范學(xué)院在2015年新開設(shè)了光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。光電子技術(shù)是研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，主要應(yīng)用于信息領(lǐng)域包括光通信系統(tǒng)、光纖傳感、光電顯示以及光存儲，醫(yī)療，生物科學(xué)，激光加工和軍事等領(lǐng)域。我國已經(jīng)形成了發(fā)展?jié)摿薮蟮墓怆娮赢a(chǎn)業(yè)，掌握光電子技術(shù)有助于提升光電專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和就業(yè)競爭力。針對課程特點，我們對該課程的理論課教學(xué)做了初步的研究并根據(jù)課程特點開設(shè)了配套實驗課，取得了良好的教學(xué)效果。

二、理論教學(xué)

第一，課程設(shè)置。根據(jù)學(xué)校對專業(yè)的定位，為了能夠培養(yǎng)出社會應(yīng)用型人才，我們選擇安毓英主編的《光電子技術(shù)》作為主要參考教材，主要介紹光電子領(lǐng)域中光源、光輻射的傳播、光束的調(diào)制和光探測等關(guān)鍵技術(shù)的基本原理和應(yīng)用實例。針對課程特點重點介紹光電子技術(shù)的實際應(yīng)用，有必要跟蹤反映國內(nèi)外的一些新技術(shù)和新設(shè)備的動態(tài)，充分拓展學(xué)生的視野和知識面[1]。對于基礎(chǔ)原理的把握需要學(xué)生學(xué)習(xí)一些先修課程，包括激光原理與技術(shù)、電磁場與電磁波、半導(dǎo)體物理學(xué)以及物理光學(xué)等。有了這些基礎(chǔ)知識儲備，在教學(xué)過程中可以將更多的課時放在光電子器件及其發(fā)展的介紹上，通過這一門課程的學(xué)習(xí)真正培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)。

第二，教學(xué)方法多樣性。我們在教學(xué)中采取多種教學(xué)方法并存的教學(xué)模式。結(jié)合傳統(tǒng)板書教學(xué)，充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢[2]。首先，內(nèi)容引入。在每一章內(nèi)容的開始，通過剪輯一段與章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的視頻或者圖片集播放展示，用比較直觀的方式讓學(xué)生了解接下來這一章他們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，給學(xué)生留下思考題，讓他們帶著問題開始接下來的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，建立聯(lián)系。根據(jù)“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程偏應(yīng)用型的特點，通過聯(lián)想法將課本學(xué)習(xí)內(nèi)容與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，使教學(xué)內(nèi)容深入淺出。比如介紹光通信系統(tǒng)，就可以聯(lián)想到學(xué)生常用的手機(jī)，通過介紹手機(jī)實現(xiàn)通話的過程：包括信號調(diào)制、信號傳輸、信號接收和信號解調(diào)等，涵蓋了光電子技術(shù)在通信領(lǐng)域應(yīng)用的多個模塊；在講光敏電阻時可以聯(lián)系城市里根據(jù)亮度自動開關(guān)的路燈。通過這些生活中的實例，激發(fā)學(xué)生的求知欲。最后，反轉(zhuǎn)課堂。加強(qiáng)學(xué)生的課堂互動，開設(shè)學(xué)生講堂。將學(xué)生分成若干小組，3-5人一組。老師講授基本原理后，布置課后任務(wù)，每組分別就一個課題準(zhǔn)備10分鐘左右的PPT。每一次課最后留15分鐘時間讓學(xué)生展示他們搜集到的資料以及對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。并采取學(xué)生互評和老師評價相結(jié)合的模式打分，成績計入平時成績。

三、配套實驗教學(xué)

第一，基礎(chǔ)實驗。針對課程特點，我們引入了配套實驗，使所學(xué)理論知識與實驗有機(jī)結(jié)合，提高教學(xué)效果[3]。光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，關(guān)于光調(diào)制和光探測技術(shù)的內(nèi)容介紹了多種調(diào)制原理以及探測器件，在學(xué)習(xí)完相關(guān)理論知識后，我們開設(shè)相應(yīng)的配套實驗課程。包括電光調(diào)制、聲光調(diào)制和磁光調(diào)制的原理演示實驗。以及包含多種探測原件的光電探測器特性測試實驗平臺，該平臺涉及的光電探測器包括光敏電阻、光電二極管、APD光電二極管、PIN光電二極管、光電三級管、硅光電池等，涵蓋了幾乎所有類型的光電探測器。學(xué)生可以測試這些探測器的短路電流、開路電壓、伏安特性、光電特性、頻率響應(yīng)特性、光譜特性和靈敏度等相關(guān)特性，并綜合對比不同類別的探測器性能，幫助學(xué)生理解如何根據(jù)不同場合選用不同的探測器。理論與實驗的結(jié)合使學(xué)生既可以根據(jù)所學(xué)原理知識自己動手做實驗增強(qiáng)動手能力，又可以通過觀察實驗現(xiàn)象對所學(xué)理論知識有更直觀的理解，加深對基本原理的掌握。

第二，創(chuàng)新實驗。除了傳統(tǒng)的驗證式本科實驗教學(xué)，我院還引進(jìn)了光電技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)平臺。提供多種光電器件的應(yīng)用模塊、設(shè)計模塊、各種數(shù)字表頭以及設(shè)計中所需要的電子元器件，并配備有各種電源接口。學(xué)生可以根據(jù)提供的實驗?zāi)K開展各種實驗，充分展示自己的創(chuàng)新思維，將所掌握的光電器件真正應(yīng)用到實際生活中。包括光敏電阻光控開關(guān)、熱釋電報警器和硅光電池光照度計等二十余種光電儀器的設(shè)計，都可以通過該實訓(xùn)平成。通過實驗教學(xué)，極大地提高了學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新意識，為社會培養(yǎng)出具備實際應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才，最終達(dá)到服務(wù)社會的目的。

四、考核方式

根據(jù)課程安排特點，學(xué)生的最終考核成績以平時成績、實驗成績和期末考試成績相結(jié)合。其中，平時成績占20%（包括考勤、作業(yè)和學(xué)生講堂），考試卷面成績占50%，實驗成績占30%，綜合考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、自學(xué)能力、接受新知識的能力和實驗創(chuàng)新能力。通過實際教學(xué)驗證，這種理論與實驗相結(jié)合的教學(xué)方式取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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