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

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1．投資業(yè)務管控能力亟待加強。一是投資制度有待健全，大多電建企業(yè)偏重決策管理，忽視了對過程的控制和項目的實施，缺乏一套從立項、決策到實施、運營、后評價的全過程、全方位的制度體系。二是部門職責有待厘清，總部部門之間投資職責分工有待細化，管理邊界存在交叉，一些職能部門在投資管理中的作用沒有充分發(fā)揮出來。三是投資管理環(huán)節(jié)存在脫節(jié)，總部部門之間、總部與所屬企業(yè)之間交流不夠，存在“各管各的事、各干各的活”，缺乏有效的上下聯(lián)動機制。

2．投資項目實施過程亟待加強。一是投資項目的責任部門長期缺位，企業(yè)也沒有建立科學的工作流程，對投資實施過程的監(jiān)管在總部層面仍是空白。二是需要加大成本控制，企業(yè)的投資概算管理不到位，部分人員擅自擴大建設規(guī)模、提高建設標準、隨意超概算、任意追加投資。三是投資招、投標管理不規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的項目招標與物資設備采購平臺，企業(yè)難以選擇到最優(yōu)秀的設計、監(jiān)理、施工隊伍。四是投資項目建設存在較多問題，如安全事故、工期滯后、質量不符合設計標準、責任制度不落實、不嚴格執(zhí)行合同、工程變更隨意等情況。

3．投資考核與責任追究亟待加強。一是考核不到位，企業(yè)既未建立科學的投資績效考核體系，也未嚴格按經濟責任制予以考核，企業(yè)員工缺乏應有的行政和經濟約束。二是投資項目的竣工審計、決算、驗收及后評價等一些與投資效果評價有關的制度還沒有真正建立起來，在很大程度上影響了投資決策和管理水平的提升。三是對投資違紀違規(guī)的追究不嚴，一些電建企業(yè)存在“處罰過輕、獎懲不明”的情況。

二、電建企業(yè)加強投資管理的主要措施

1．堅持“四嚴”要求，切實加強決策管理。一是嚴密論證，做好投資可行性分析與論證，對市場發(fā)展前景、投資環(huán)境、面臨的風險與問題進行全面細致調查評估，不經過充分論證的項目不得上會決策。二是嚴把投向，遵守“三不投”原則，即“不符合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的不投、投資回報率低的不投、風險難以掌控的不投”，確?！昂娩撚迷诘度猩稀薄Ｈ菄栏駲嘞?，按照集權與分權相結合原則，把投融資重大事項的決策權集中在電建企業(yè)總部，由總部總攬全局，扭轉“亂投資、亂融資”現(xiàn)象。四是嚴守程序，所有投資項目的報批必須遵守內部決策程序，不得越級上報、審批，以確保投資決策的科學性。

2．再造管理流程，優(yōu)化管理體制和運行機制。一是管理機制再造，總部各部門應明確自身職能，擔負起投資的決策、實施和運營等不同階段的管理職責，改變以前部門間相互推諉扯皮的狀況。二是業(yè)務流程再造，按照不相容職務相分離的要求，嚴格推行投資的決策與執(zhí)行、概算編制與審查、項目實施與資金支付、竣工決算與竣工審計等不相容崗位的分離管理。三是管理機構再造，按照精減、高效的要求組建項目公司，不斷優(yōu)化項目公司的運行機制，細化項目公司的職責權限，硬化項目公司的考核內容，規(guī)范項目公司的運作。四是管理制度再造，構建涵蓋投資業(yè)務全過程、全周期的管理制度體系，強化制度的約束力，做到有章可循、有據(jù)可依。

3．把好五道“關口”，主動掌控過程控制。一是工程設計關，精心挑選設計單位，并使其嚴格遵守技術規(guī)范，必要時可采取限額設計。二是概算審查關，通過對投資概算或修正概算進行專家評審，以此作為投資考核的依據(jù)，改變“邊設計、邊施工、邊修改”的狀況。三是招標投標關，所有投資項目都必須按照流程進行招投標，未經審批不得擅自招標。四是項目資金關，優(yōu)化項目融資方式，切實降低融資成本和費用，同時項目資金要實行專戶管理，?？顚Ｓ茫瑖澜皆O賬外賬和“小金庫”。支付工程價款時要嚴格審核合同、支付申請書等相關憑證。五是變更索賠關，凡需要增加投資的生產性變更和非生產性變更以及由此而引起的索賠，須報上級審核，經批準后方可執(zhí)行，嚴禁擅自進行變更。

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[論文關鍵詞]文件管理；電子化；低碳；發(fā)展

長期以來，企業(yè)文件管理一直以紙質文件管理為主，但隨著電子信息技術的快速發(fā)展，文件管理的電子化發(fā)展迅速崛起，無紙化辦公成為全世界辦公室的共同追求，在文件管理電子化的同時，傳統(tǒng)的紙質文件管理方式受到很大挑戰(zhàn)，面臨創(chuàng)新和調整。我們認為企業(yè)文件電子化將是大勢所趨，但電子文件和紙質文件共存的局面也將長期存在。

一、文件管理的“二元狀態(tài)”

電子文件出現(xiàn)后，一直與紙質文件共同存在，原因復雜多樣，總體上可以歸結為以下兩種類型。

一是工作中用電腦直接生成電子文件，但出于文件閱讀和實際需要，又將電子文件轉換成紙質文件。這種轉換有兩種形式：一種是在電腦中完成文件制作，或由網絡傳輸?shù)碾娮游募邮蘸?，以紙質文件形式輸出，比如中國石化的OA辦公系統(tǒng)，各部門和企業(yè)在接收文件后，一般都要自行打印后存閱和歸檔；另一種是在歸檔環(huán)節(jié)為電子文件制作紙質拷貝。二是先有紙質版本后來根據(jù)需要形成電子版本，也就是紙質文件的數(shù)字化過程。這也有兩種形式：一種是單位收到外來文件后立即數(shù)字化；另一種是對已經歸檔的紙質檔案實施數(shù)字化。

基于文件管理的兩種類型，我們可以把紙質文件與電子文件共存的狀態(tài)稱之為“二元狀態(tài)”。所謂“二元狀態(tài)”，是指文件管理的兩種狀態(tài)，可以對電子文件制作紙質拷貝，也可以對紙質文件進行數(shù)字化。實行“二元狀態(tài)”文件管理的企業(yè)，是在文件進入運轉程序時就形成電子和紙質兩種版本，現(xiàn)實工作中，大部分企業(yè)對大部分文件的管理都是采取了這種“二元狀態(tài)”法。

二、“二元狀態(tài)”之間的相互關系

在文件管理的“二元狀態(tài)”下，必然要對這兩種文件分別加以管理，這就形成了兩種管理系統(tǒng)的共存。這兩種文件管理系統(tǒng)既相對獨立，各自發(fā)展，又互相依存，互相影響。

（一）文件管理電子化是紙質化的變革和提升

自從文件管理實行電腦輔助管理以來，紙質文件管理就開始發(fā)生變化，電子文件的管理對紙質文件的管理影響深遠，引發(fā)了更多變化。這種變化主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

一是文件管理更加簡單快捷。過去整理紙質文件需要通過實體系統(tǒng)固定文件之間的有機聯(lián)系，建立檔案實體的科學秩序，并支持檔案檢索的有效實現(xiàn)。電子文件管理之所以導致紙質文件整理簡化，一方面是因為快速度、多途徑的全文檢索功能，以及隨時隨處的網上利用，多用戶同時利用的便利，讓用戶更加樂于利用電子文件；另一方面，電子文件管理可以根據(jù)需要建立文件之間的相互聯(lián)系，只要在檢索軟件中標明紙質文件存放位置，便可以方便查找到對應紙質文件。這樣就降低了對紙質文件實體秩序的要求，只要排列有序，位置明確，就可以借助電子文件檢索功能實現(xiàn)紙質文件快捷查詢。立卷的簡化又帶動了相關工作的簡化，如排架方法、檔案統(tǒng)計、手工檢索工具編制等，檔案部門可以從繁重的整理業(yè)務中解脫出來，更多地關注檔案信息資源建設、開發(fā)與服務。

二是文件管理更加一體化。由于體制機制等方面原因，文檔一體化程度一直不高。電子文件管理使為建立統(tǒng)一電子文件管理系統(tǒng)的企業(yè)，在文件生成初期完成的工作盡量提前，使紙質文件的歸檔提前，通過電子文件推動文檔一體化進入新階段。紙質文件的歸檔提前是一個具有關鍵意義的變革。提前歸檔使檔案部門控制企業(yè)文件信息資源的起點明顯前移。由于文件在辦文部門幾乎沒有停留，歸檔之時不少文件還與現(xiàn)行事務具有密切關聯(lián)，企業(yè)內部查閱還比較頻繁。因此，業(yè)務部門需要更多地與檔案部門打交道，檔案部門需要更清楚地了解文件的現(xiàn)行價值以及運轉過程。這就使得檔案部門的介入時間超前于歸檔，自然而然向文件生命周期的起點延伸。

與歸檔提前發(fā)生的還有鑒定、著錄等工作。按道理，同一份文件的電子版本和紙質版本應該具有相同保管期限，對共同需要的著錄項也應該形成相同著錄內容，因此，有些企業(yè)開始探索兩套文件鑒定和著錄等工作的并軌，必然選擇向電子文件靠攏。這就導致鑒定和著錄等工作提前以及自動化檔案學研究程度提高。在文件生成時進行的鑒定和著錄會有不確定、不完整等問題，需要隨文件流轉而補充和確認，從而使這些工作從一次完成變成分段完成。為了保證分段實施中的順暢銜接，必須以文件到檔案全程為一體進行管理。

（二）文件管理紙質化是電子化的基礎和補充。

與紙質文件管理相比，我們管理電子文件的經驗要少得多。盡管電子文件與紙質文件有許多不同之處，但都是社會活動的記錄，管理目標基本一致，在管理內容和方法上也有很多共同之處。電子文件管理最大的挑戰(zhàn)是如何建立公眾信任，主要有兩條：技術和管理。

來源原則是電子文件管理從紙質文件管理中獲取的最有價值生命之核。在電腦進入檔案管理之初，一些技術專家和業(yè)內人士曾認為電腦構成的強大邏輯力量可以取代來源的作用，但經過一段時間理論與實踐的互動，檔案工作者再次就來源原則的重要地位達成共識。大家認識到，電子文件來源原則仍然最為重要，區(qū)別僅僅在于從主要指導檔案實體單元的組織，變?yōu)橹笇щ娮游募杀尘暗睦斫?、揭示和維護，用來源的真實性證實電子文件內容的真實性。

從技術層面來講，對紙質文件的偽造、篡改也并非不可實現(xiàn)。實際上，人們對紙質文件、檔案的信任更多來自對其整個運轉、保管過程安全性的默認。這個過程

建立在文件形成與保管規(guī)律的基礎上，經過長期的運行和各種復雜情況的檢驗而日漸嚴謹與完善，其中蘊涵的科學性對于電子文件也具有應用或借鑒價值。

可見，電子文件與紙質文件的共存并不是消極被動的，二者互為條件、互補長短。在這些相互影響和作用中，各自經歷著改造與被改造、同化與被同化以及調整定位的過程，兩種管理方法在合理疊加、混合、功能替代中動態(tài)確定著共存狀態(tài)，并逐漸融合為一套綜合管理企業(yè)各類文件的管理方法。

三、文件管理向低碳方向發(fā)展

可以預計，電子文件與紙質文件管理共存的二元格局將會持續(xù)相當長時間，“無紙化”必然經歷一個漸進過程。只要電子文件的安全性沒有得到完全保證，人們就需要以紙質文件形式進行備份和保存。但是，共存的態(tài)勢將持續(xù)處于變化之中，大的趨向是紙質文件與電子文件此消彼長，從以紙質文件為主到以電子文件為主。

一是電腦和網絡的廣泛應用，使電子文件逐步成為文件生成的最初形態(tài)。電子文件流程與信息化平臺上業(yè)務流程的契合使之成為辦公、設計、貿易、交往的必要工具；信息形態(tài)的多樣性、極強的可操作性和傳遞的高速便捷，使企業(yè)和員工更愿意生成和使用電子文件；電子政務、電子商務的普及使越來越多的文件必須通過網絡傳遞；數(shù)字簽名、用戶認證、信息認證、防范攻擊等技術的進步，使人們增強了對電子文件的信任；管理的改善使人們可以方便地檢索利用。這些因素都給電子文件的增長和功能的提高提供了條件。

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【論文摘要】:電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。

“電力技術是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁”，這個論斷已經逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應盡可能把一次能源轉換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因為，在保證相同的能源服務水平的前提下,使用電力這種優(yōu)質能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉換為電力使用，人們賴以生存的環(huán)境和生活質量就會大大改善。因此，電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。以下將對若干電力前沿技術的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進行簡單評述。

1.分布式電源

當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。

1.1微型燃氣輪機

微型燃氣輪機（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500℃，其發(fā)電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等?？梢?，電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。

1.2燃料電池

燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式，被稱為21世紀的分布式電源。

1.2.1燃料電池的工作原理

燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。

通常，完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統(tǒng)組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業(yè)化的燃料電池?，F(xiàn)在已能生產大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規(guī)模發(fā)電，現(xiàn)在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發(fā)電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。

1.2.2性能和特點

燃料電池有以下優(yōu)點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達58.4%。通過熱電聯(lián)產或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?；緹o關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態(tài)，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現(xiàn)實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統(tǒng)

目前燃料電池大規(guī)模應用的障礙是造價高，在經濟性上要與常規(guī)發(fā)電方式競爭尚需時日。

1.2.3技術關鍵和研究課題

燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業(yè)化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩(wěn)定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩(wěn)定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發(fā)涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩(wěn)定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。

2.大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第

2.1大功率電力電子器件的重大進展

電力電子學（PowerElectronics）的應用已經有多年的歷史。電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經是比較成熟的技術。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發(fā)展也引起了電力系統(tǒng)的重大變革，通常稱為硅片引起的第。

近年來，大功率電子器件已經廣泛應用于電力的一次系統(tǒng)?？煽毓瑁ňчl管）用于高壓直流輸電已經有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（CustomPower）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應用，將成為電力研究前沿。

2.2靈活交流輸電技術(FACTS)

靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現(xiàn)代控制技術結合以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。新晨

傳統(tǒng)的調節(jié)電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯(lián)補償裝置等，只能實現(xiàn)部分穩(wěn)態(tài)潮流的調節(jié)功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態(tài)過程中快速靈活連續(xù)調節(jié)電力潮流、阻尼系統(tǒng)振蕩的要求。因此，電網發(fā)展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發(fā)展和應用。

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關鍵詞：電力電子技術；教學改革；應用型人才培養(yǎng)

作者簡介：侯麗華（1966-），女，滿族，吉林伊通人，長春工程學院教師發(fā)展中心主任兼教務處副處長，教授；杜波（1976-），女，吉林長春人，長春工程學院電氣與信息工程學院，副教授。（吉林 長春 130012）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0072-02

“電力電子技術”課程是自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，是一門工程應用性很強的課程。該課程具有教學內容多、課時少、更新快的特點。如何在有限學時內使學生較好地掌握課程知識，提高工程實踐能力和創(chuàng)新能力，增強學習興趣，是教學改革要解決的主要問題。長春工程學院（以下簡稱“我?！保半娏﹄娮蛹夹g”課程組根據(jù)學校辦學定位和人才培養(yǎng)目標，在明確了自動化專業(yè)面向基礎工業(yè)基層一線應用型人才培養(yǎng)目標、基本規(guī)格、專業(yè)核心能力以及知識體系等方面基礎上，緊密結合工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場實際和電力電子技術發(fā)展現(xiàn)狀，以先進的教育思想為指導，以應用能力和工程素質培養(yǎng)為核心，不斷整合教學內容，完善實驗教學條件，開發(fā)綜合性和設計性實驗項目，增加實踐環(huán)節(jié)，改進教學方法與手段，改革考試方式，在教學實踐中取得了較好的效果。

一、優(yōu)化教學內容，構建以應用能力培養(yǎng)為核心的課程體系

1.課程建設與改革思路

教學內容和教學體系的改革是“電力電子技術”課程改革中最重要的環(huán)節(jié)，直接關系到教學質量的提高，關系到應用型人才培養(yǎng)的要求。我校按照電力電子器件―電力電子變換電路―電力電子電路的微機控制技術―電力電子技術應用的思路，以電力電子器件為電路服務，電路為電力電子系統(tǒng)服務，系統(tǒng)為電力電子應用服務的理念作為教學內容設置的主導思想，以應用能力和工程素質培養(yǎng)為核心，精選理論內容，強化技術應用，及時而恰當?shù)匾腚娏﹄娮蛹夹g的新知識、新技術、新工藝。

2.調整教學內容

在教學設計上理論與實踐相結合，知識傳授與應用能力培養(yǎng)相結合，課內與課外相結合，講授與研討相結合。將電力電子器件、變換電路作為傳統(tǒng)內容，將電力電子技術應用作為實用內容，將最先進的自動控制生產線作為新技術，對典型電力電子及電氣傳動系統(tǒng)分析作為討論內容，將科研課題引入課堂作為啟發(fā)內容，通過典型案例分析，將理論與實際結合，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，并通過滲透行業(yè)規(guī)范、安全操作規(guī)程、文明生產等知識培養(yǎng)學生的工程素質。課程的講授以電力電子器件的工作原理、特性、參數(shù)、選擇、驅動與保護電路為基礎，以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC變換電路結構、工作原理、波形分析和參數(shù)計算及電路設計為核心，以微機控制的脈寬調制技術（PWM）和各種軟開關技術作為新的控制方法和新技術，把電力電子學科的發(fā)展方向引入課堂。以電力電子器件的應用電路為教學的重點，解決實際工程問題，使學生能充分認識現(xiàn)代電力電子技術對交、直流電路的控制和變換能力，并掌握各種變換原理和方法，為后續(xù)課程“運動控制系統(tǒng)”深入學習及畢業(yè)設計打下堅實的基礎。

二、強化實踐教學，提高學生實踐能力和創(chuàng)新能力

1.完善實踐教學條件

“電力電子技術”課程具有很強的工程性和實用性，而實驗是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、動手能力、嚴謹?shù)膽B(tài)度和科學研究方法的重要手段。因此，以營造真實的、先進的工程環(huán)境為目標，緊密結合工程實際應用，投入100多萬元建設和完善了電力電子技術實驗室?，F(xiàn)實驗室擁有實驗設備24臺套，開發(fā)了電力電子技術仿真研究平臺，構建了電力電子技術實踐教學體系（包括課內實驗、課外實驗、課程設計、生產實習和畢業(yè)設計等），編制相關的教學文件。實驗室向學生全面開放，學生以團隊的形式開展自主性實驗和學科競賽培訓，并為學生提供實際工程技術資料、仿真實訓教學軟件，培養(yǎng)工程實踐應用能力。

2.精心設計實驗內容

課程組精心設計了實驗教學項目和內容，引導學生從問題出發(fā)，逐步由基礎實驗走向設計性和綜合性實驗，再過渡到創(chuàng)新性實驗。開設了晶閘管整流、逆變的驗證性實驗，使學生對本課程的應用有初步認識；對直流斬波、交交變換以及PWM控制技術部分的實驗，則由教師給出電路參數(shù)要求，由學生自行設計主電路、驅動電路等，完成設計性實驗，培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力；軟開關技術的實現(xiàn)等具有較高實用價值的實驗項目，密切聯(lián)系著當今電力電子技術發(fā)展的最前沿技術，并且在國民經濟發(fā)展中起著重要作用。通過實驗學生了解了電力電子新技術的發(fā)展動態(tài)，同時對本課程的應用領域、可以解決的問題有了更直觀感性的認識。實驗項目與科研、工程、社會應用實踐密切聯(lián)系，形成良性互動，實現(xiàn)基礎與前沿、經典與現(xiàn)代的有機結合，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自主訓練。

3.增設課程設計與調試環(huán)節(jié)

開設了1周“電力電子技術”課程設計與調試實踐環(huán)節(jié)，以完整的電力電子系統(tǒng)為載體，將電力電子器件選擇以及電力電子主電路、驅動電路、保護電路、檢測電路、控制電路等內容有機地結合起來，使學生通過設計、組裝、實驗和調試“四位一體”的訓練，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。同時，在教學中使用計算機仿真軟件Matlab/Simulink搭建各種常用電力電子電路，且可方便地調整電路的參數(shù)進行仿真，培養(yǎng)學生應用計算機處理復雜電力電子電路的能力，也為日后從事工程設計和科學研究打下良好的基礎。

三、改進教學方法與手段，調動學生學習主動性和積極性

在實際教學實踐中，筆者始終堅持以學生為主體、教師為主導、能力為主線的教育理念，根據(jù)課程內容合理采用不同的教學方法組織課堂教學，將“理論+實踐+應用能力”的教學模式貫穿在整個教學活動中，由傳統(tǒng)的教師滿堂灌唱獨角戲變成了教師學生共同參與的互動學習，教與學融為一體。教師有所教，學生有所學，極大地調動了學生的學習積極性，加深了學生的理解，加快了學習步伐。通過啟發(fā)教學法、案例教學法、任務驅動教學方法等，增強學生主觀能動性，活躍課堂氣氛，挖掘學生潛力，增強專業(yè)素養(yǎng)，逐漸讓學生由“學會”變成“會學”，由被動變主動汲取知識。

為了分析電力電子器件和電路的工作狀態(tài)，使學生弄清電路中能量的變換和傳遞，筆者制作了本課程比較完善的多媒體教學課件。利用多媒體技術將實際應用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上，結合典型工程實例，并把電力電子前沿的研究狀況、最新的研究成果以圖表、圖片等方式充實到教學課件中，提高學生的感性認識，激發(fā)學生學習的興趣，不斷提高教學效果及教學質量。同時，建設了本課程的教學網站，網站資料豐富，包括教學資料和典型工程實例等，學生可以在網上學習，教師可以在網上進行答疑，激發(fā)了學生學習的興趣，提高了教學效果。

四、改革考核方式，提高學生對知識的綜合運用能力

1.考試過程全程化

教師根據(jù)“電力電子技術”課程性質和不同階段的教學要求，通過課堂提問、討論、平時作業(yè)、單元測驗、實際操作、撰寫報告或論文等方式加強形成性考試評價，并安排階段性考試以強化學生平時對課程教學內容的學習和掌握，弱化期末終結性考核。

2.考核內容能力化

考核內容圍繞應用能力和工程素質培養(yǎng)為核心這個目標設置，結合新的“電力電子技術”教學內容體系，加大電力電子器件特性分析、實際電路分析、應用案例分析、實踐技能的比例，側重考查學生對知識的綜合運用、解決問題的能力。

3.考核方式多元化

根據(jù)不同階段的教學要求，考核采取口試、筆試（開卷、閉卷）、開發(fā)設計相結合的形式，變單一形式的考核為多種形式的考核。

五、組織課外科技創(chuàng)新活動，探索課內與課外培養(yǎng)的有效機制

按照課內培養(yǎng)與課外培養(yǎng)相結合的原則，把培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力固化在教學任務中，成立了課外科技活動小組，注意引導和鼓勵學生積極參加各種科技競賽活動。依托電力電子實驗室的硬件設施，積極組織學生參加全國大學生電子設計大賽和“挑戰(zhàn)杯”競賽，以培養(yǎng)和提高學生的自學能力、實踐能力和創(chuàng)新意識。在運行中，加強課外實踐活動的組織和管理，制訂《大學生課外科技創(chuàng)新實踐活動運行管理辦法》和《實驗室開放運行管理辦法》，對大學生第二課堂教育的條件保障、激勵政策、管理辦法、評價辦法等做了明確規(guī)定，形成了有效的大學生科技創(chuàng)新實踐活動保障體系。

六、加強青年教師培養(yǎng)，提高課程組教師整體水平

師資隊伍建設是課程建設的關鍵，課程組教師的理論教學水平、工程實踐能力、科研水平直接關乎“電力電子技術”課程建設水平。按照校內培養(yǎng)與校外培養(yǎng)相結合、教學培養(yǎng)和科研培養(yǎng)相結合的原則，通過建立青年教師“導師制”、定期開展教學研討和教學觀摩、實行青年教師實驗室坐班制、深入工業(yè)企業(yè)生產實際、選派教師參加新技術培訓等措施，不斷提高青年教師教學水平、學術水平和實踐能力。

七、結語

電力電子技術隨著社會科學技術的發(fā)展而不斷地更新，其應用范圍越來越廣泛，不僅用于一般工業(yè)，也廣泛用于交通運輸、電力、通信、計算機、新能源系統(tǒng)等?！半娏﹄娮蛹夹g”課程教學應緊跟時代變化的步伐，不斷更新和充實教學內容，改進教學方法與手段，完善實踐教學條件建設，創(chuàng)新實驗內容，將電力電子技術理論知識與實踐緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學生的工程意識，提高實踐能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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論文摘要：電力電子技術正在不斷發(fā)展，新材料、新結構器件的陸續(xù)誕生，計算機技術的進步為現(xiàn)代控制技術的實際應用提供了有力的支持，在各行各業(yè)中的應用越來越廣泛。電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究與實際工程也取得了可喜成績。

1前言

電力電子技術是一個以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現(xiàn)代控制技術為支撐的技術平臺。經過50年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產業(yè)設備發(fā)行、電能質量控制、新能源開發(fā)和民用產品等方面得到了越來越廣泛的應用。最成功地應用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術是直流輸電（HVDC）。自20世紀80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運用。

2電力電子技術的應用

自20世紀80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻介紹和總結了相關設備的基本原理和應用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術的應用研究和現(xiàn)狀。

2.1在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機組的多種設備，電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。

2.1.1大型發(fā)電機的靜止勵磁控制

靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式，具有結構簡單、可靠性高及造價低等優(yōu)點，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵磁機這個中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調節(jié)，給先進的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產生良好控制效果的有利條件。

2.1.2水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁

水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當水頭的變化幅度較大時（尤其是抽水蓄能機組），機組的最佳轉速變隨之發(fā)生變化。風力發(fā)電的有效功率與風速的三次方成正比，風車捕捉最大風能的轉速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機組變速運行，通過調整轉子勵磁電流的頻率，使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。

2.1.3發(fā)電廠風機水泵的變頻調速

發(fā)電廠的廠用電率平均為8%，風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風機水泵的變頻調速，可以達到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟，國內外有眾多的生產廠家，并不完整的系列產品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產能力的企業(yè)不多，國內有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。

2.2在輸電環(huán)節(jié)中的應用

電力電子器件應用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網的穩(wěn)定運行特性。

2.2.1直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDCLight）技術

直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。

2.2.2柔流輸電（FACTS）技術

FACTS技術的概念問世于20世紀80年代后期，是一項基于電力電子技術與現(xiàn)代控制技術對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節(jié)的輸電技術，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。

20世紀90年代以來，國外在研究開發(fā)的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設備結構簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應用。2.3在配電環(huán)節(jié)中的應用

配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術和現(xiàn)代控制技術在配電系統(tǒng)中的應用，即用戶電力（CustomPower）技術或稱DFACTS技術，是在FACTS各項成熟技術的基礎上發(fā)展起來的電能質量控制新技術?？梢詫FACTS設備理解為FACTS設備的縮小版，其原理、結構均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相對容易，開發(fā)投入和生產成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預期DFACTS設備產品將進入快速發(fā)展期。

2.4在節(jié)能環(huán)節(jié)的運用

2.4.1變負荷電動機調速運行

電動機本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個方面，通過變負荷電動機的調速技術節(jié)電又是另一個方面，只有將二者結合起來，電動機節(jié)電方較完善。目前，交流調速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應用。首先是風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節(jié)流閥控制風流量和水流量具有顯著的效果。國外變負荷的風機、水泵大多采用了交流調速，我國正在推廣應用中。

變頻調速的優(yōu)點是調速范圍廣，精度高，效率高，能實現(xiàn)連續(xù)無級調速。在調速過程中轉差損耗小，定子、轉子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達30%左右。其缺點主要為：成本高，產生高次諧波污染電網。

2.4.2減少無功損耗，提高功率因數(shù)

在電氣設備中，變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載，這些設備在運行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應保持無功平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓降低，設備破壞，功率因數(shù)下降，嚴懲時會引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當電力網或電氣設備無功容量不足時，應增裝無功補償設備，提高設備功率因數(shù)。

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1.分析電路盡量使用多媒體。

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

2.器件與控制部分應注重練習。

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

3.學生自主參與新技術教學。

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

二、實驗教學應進行分類

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

1.驗證實驗應緊密結合課本。

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

2.鼓勵開展探究性試驗。

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

3.拓展實習應突出實際應用。

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

三、總結

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科研團隊：瞄準前沿，勇于超越

“大功率電力電子技術”課題組依托于武漢大學電氣工程學院，主要從事配電系統(tǒng)內適用于節(jié)能和電能質量控制的大功率電力電子裝置的開發(fā)和應用研究。該課題組在查曉明教授的帶領下，幾年如一日地在大功率電力電子技術領域辛勤耕耘，至今已發(fā)展成為一個擁有1名副教授、3名講師、1名在站博士后、10名博士研究生、10名碩士研究生的優(yōu)秀科研團隊。

課題組成立以來始終堅守“基礎理論研究與工程應用實踐并重”的原則，行走在電力科技領域的前沿，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，依靠武漢大學豐富的科研與教學資源，與國內多家企業(yè)以及電力公司保持良好和持久的合作往來，在大功率電力電子變換裝置及其應用系統(tǒng)等領域取得了良好的成績。在大功率電力電子系統(tǒng)的控制理論上，他們建立了以多電平PWM電力電子變流器功率變換器控制為基礎的大功率電力電子系統(tǒng)控制理論和方法。該方法把電力電子技術中的功率變換控制特點與系統(tǒng)應用要求進行有效結合，實現(xiàn)了大功率電力電子系統(tǒng)的并網有功和無功電流控制、電能質量控制以及并聯(lián)或串聯(lián)逆變器拓撲結構中的直流側電壓的穩(wěn)壓和均衡控制，并成功地在有源電力濾波器、STATCOM等裝置中得到應用。而從該系統(tǒng)的控制技術角度出發(fā)，他們又建立了以DSP與FPGA相結合的數(shù)字控制硬件平臺，開展了各種電力電子系統(tǒng)的數(shù)字控制算法的應用研究，并在該硬件平臺上充分利用了FPGA近似布線邏輯的并行計算和高可靠性的特點，克服了單獨DSP系統(tǒng)程序控制易受干擾中斷問題，進而將兩者結合并對有關控制算法進行分解，實現(xiàn)了串行和并行計算的結合，形成了一種具有高可靠性的控制算法實現(xiàn)方法。目前，基于該硬件平臺的有源濾波器控制算法、STATCOM控制算法、逆變電源控制算法以及高壓變頻器的V／f控制算法均可在其中實現(xiàn)。

其次，就大功率電力電子器件IGBT的驅動技術而言，課題組以M57962模塊為核心，自行研制的高電磁兼容能力的輔助開關電源為IGBT驅動電源，不僅實現(xiàn)了可靠和完善的過流保護、可靠的IGBT通斷檢測功能，而且還可以輔助抗瞬態(tài)電壓沖擊電路，具有可編程功能，提供了有效的光纖接口。此外在大功率電力電子裝置的設計和試驗技術上課題組有其專攻之道，基于頻域能量變換模型的電力電子設計理論和方法也正在發(fā)展之中，逆變器專用高頻大電流電抗器設計與制作、電力電子系統(tǒng)實時仿真等方面都有其獨到之處。

通過對大功率電力電子電路的拓撲結構研究，課題組完成了基于功率單元級聯(lián)的多電平拓撲結構及其在STATCOM和高壓變頻器中的應用，并在混合式有源電力濾波器、多臺逆變器并聯(lián)的有源電力濾波器、四象限運行的PWM變流器、程控交流調壓電源逆變器以及具有綜合節(jié)能特點的工業(yè)企業(yè)新型配電電源系統(tǒng)中形成了獨具特色的理論研究?！盎讦粒伦鴺俗儞Q的有源電力濾波器和STATCOM技術”、“低能耗的逆變器試驗平臺”、“通用電力電子試驗平臺及試驗方法”等已獲專利授權，“先進的電能質量試驗電源技術”也正在專利申請之中。

在實踐的過程中，他們不僅積累了豐富的工程經驗，而且形成了一套獨特的科研方法和理念。談及自己的課題組，查曉明教授頗為自豪地介紹“多年來，我們主要在大功率電力電子系統(tǒng)的控制理論和技術研究、大功率電力電子器件IGBT的驅動技術、大功率電力電子電路的拓撲結構研究以及大功率電力電子裝置的設計和試驗技術上做了一系列的工作，較好地解決了復雜大功率電力電子系統(tǒng)及其應用的可靠性和性能方面存在的問題。這些成果都取得了良好的經濟效益和社會聲譽。目前，高壓變頻器已經成功產業(yè)化，直接產生了數(shù)億元的經濟效益，有源電力濾波器，STATCOM等產品逐步在工業(yè)電力系統(tǒng)中得到推廣應用。”

學術靈魂：拓新求真，攜手并進

作為“大功率電力電子技術”課題組的“靈魂人物”，查曉明教授有著豐富的求學經歷：他分別于1989年，1992年，2001年取得武漢大學應用電子技術專業(yè)工學學士、電力電子技術專業(yè)碩士，電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)博士學位：2001年10月至2003年6月，他遠赴加拿大的University of Alberta做博士后研究。一直以來，他主要從事電力電子與電力傳動學科的教學與科研工作，主要研究方向為電力電子系統(tǒng)的分析與綜合理論，大功率電力電子裝置及其在電能質量控制，高壓電機驅動、柔性輸電、新能源及微電網技術中的應用，并取得了驕人的成績。如今，年僅42歲的他，身上已是圍繞著多重的“光環(huán)”――武漢大學電氣工程學院教授，博士生導師，電力電子技術研究所所長，IEEE會員，武漢電源學會副理事長，從教學到科研、從行政到學術，無不顯示出他的忙碌與充實。在科研上，他碩果累累，先后在國內外重要會議和期刊上40多篇，其中三大檢索收錄20篇：他主持和參加了國防“973”項目專題、武漢市科技攻關項目、國家電力公司青年科技促進費項目，武漢市青年晨光計劃項目、國家自然科學基金以及多項企業(yè)產品開發(fā)項目，在電能質量控制、新能源并網控制以及電氣節(jié)能等方面取得多項高新技術產品與成果，并獲發(fā)明專利4項、實用新型專利3項。

查曉明教授無疑是成功的，然而他并不滿足于個人的榮譽和成就，而是更注重整個課題組的前進與發(fā)展。他總是這樣告誡課題組內的每一個年輕教師，博士和碩士研究生，科學研究需要的是鍥而不舍的精神，工程應用需要的是嚴謹求實的精神，理論研究和實踐應用總是相伴而生、相輔相成的。無論是物理學中的力學、電磁學還是數(shù)學分析方法，無論是電機、電力系統(tǒng)還是系統(tǒng)分析與控制理論，對每一個求學的研究生來說，都是必須具備的知識。只有這樣，才能在工程應用中把握住每一個細小的環(huán)節(jié)，從中提煉出真正的科學問題，從而開展真正的科學研究工作。也基于此，查曉明教授的書桌上總是堆滿了經典力學，電動力學、微分幾何等書籍，并且常常向很多前輩請教學術問題，甚至經常性地和研究生們一起探討電力電子裝置能量轉換的物理過程。

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關鍵詞：電力電子技術；開關電源

現(xiàn)代電源技術是應用電力電子半導體器件，綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術的具 體應用。

當前，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，正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來，電力電子技術將使電源技術更加成熟、經 濟、實用，實現(xiàn)高效率和高品質用電相結合。

1. 電力電子技術的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(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體復合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術已經進入現(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、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?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)與應用得以很大發(fā)展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

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。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代，隨著變頻調速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出，靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術已經能夠實現(xiàn)整流和逆變，但工作頻率較低，僅局限在中低頻范圍內。

1.3 變頻器時代

進入八十年代，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展，為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合，出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世，導致了中小功率電源向高頻化發(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)代電力電子轉化的標志。據(jù)統(tǒng)計，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展，為用電設備的高效節(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基礎。

2. 現(xiàn)代電力電子的應用領域

2.1 計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術的迅速發(fā)展。八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發(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產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源，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的外圍設備，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。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領域中，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變換成標稱值為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電源取代，高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內，實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年，開關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準控制板上，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，這種技術被廣泛應用于無軌電車、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壓的作用(開關電源)， 同時還能起到有效地抑制電網側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，開關頻率在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頻率和采用新的電路拓撲結構，目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊，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，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率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的引入，可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理，進行遠程維護和遠程診斷。

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，已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產品。

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，用于驅動交流異步電動機實現(xiàn)無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期，日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年，其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內于90年代初期開始研究變頻空調，96年引進生產線生產變頻空調器，逐漸形成變頻空調開發(fā)生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外，還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略，精選功能組件，是空調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鍵的問題，也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器，通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析，達到預知系統(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，負載持續(xù)率60%，全載電壓60~75V，電流調節(jié)范圍5~300A，重量29kg。

2.7 大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100kW。

自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。進入80年代，高頻開關電源技術迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件，將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源，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。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制，市電經整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_關串聯(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。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到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)裝置網側功率因數(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，網側三次諧波含量可達(70~80)%，網側功率因數(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。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統(tǒng)開關電源的區(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米钚吕碚摵图夹g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，提高生產效率。

八十年代初期，對分布式高頻開關電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術的研究上。八十年代中后期，隨著高頻功率變換技術的迅述發(fā)展，各種變換器拓撲結構相繼出現(xiàn)，結合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術，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界的研究熱點，論文數(shù)量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設備、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、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3. 高頻開關電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統(tǒng)中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關電源技術，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，更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術，更是各種大功率開關電源(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。

3.1 高頻化

理論分析和實踐經驗表明，電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz，提高400倍的話，用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的 5~l0%。無論是逆變式整流焊機，還是通訊電源用的開關式整流器，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)高頻設備固態(tài)化，帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經濟效益，更可體現(xiàn)技術含量的價值。

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，包括開關器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管，實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去，構成了"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重，對器件造成更大的電應力(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，這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、 機械方面的設計，達到優(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的散熱器上，就構成一臺新型的開關電源裝置。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力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。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，而且為修復提供充分的時間。

轉貼于 　3.3 數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術中，控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術 擬電路基礎上的。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)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調，也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統(tǒng)的設計來說，模擬技術還是有用的，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，離不開模擬技術的知識，但是對于智能化的開關電源，需要用計算機控制時，數(shù)字化技術就離不開了。

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)對電網產生污染，國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上，許多功率電子節(jié)電設備，往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流，使總功率因數(shù)下降，使電網電壓耦合許多毛刺尖峰，甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末，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。

總而言之，電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發(fā)展，新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn)，將標志著這些技術的成熟，實現(xiàn)高效率用電和高品質用電相結合。這幾年，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，以開關電源技術為核心的通信用開關電源，僅國內有20多億人民幣的市場需求，吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨，因此，同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內市場正在啟動，并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們去開發(fā)。

參考文獻：

[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術，電力電子技術選編，浙江大學，384-390，1992。

[2]季幼章:迎接知識經濟時代，發(fā)展電源技術應用， 電源技術應用，N0.2，l998。

篇9

關鍵詞：軟啟動，選型，探討

 

“軟啟動”設備在煤礦井下已得到廣泛的使用，如CST、恒充式和閥控充液式液力偶合器、調速型液力偶合器、變頻軟啟動、高壓軟啟動、變極調速等。本文將從“軟啟動”設備的類型、性能特點以及國內“軟啟動”設備調研情況出發(fā)，闡述適應煤礦井下條件的“軟啟動”類型，目的是選擇合適的技術，既講求實效，又節(jié)電增益，確保設備的安全運轉。

1.“軟啟動”是煤礦大型、重型設備啟動的必然要求

近年來，為適應復雜礦區(qū)的煤層開采條件，設備選型朝大型化、重型化方向發(fā)展，逐步實現(xiàn)“設備現(xiàn)代化，系統(tǒng)自動化，管理信息化”。因此，隨著裝機功率、裝備水平的提高，起動問題將成為設備選型的關鍵問題，“軟啟動”也必將成為設備選型的唯一選擇。

所謂的“軟啟動”實際上就是對設備的啟動過程進行控制，按其預定的、合理的啟動加速度啟動。例如，輸送膠帶機啟動，由公式：

FQ=FZ+∑M·a

FQ————啟動時輸送機的圓周力

FZ————正常運行時輸送機的圓周力

∑M———輸送機總的等效質量（包括其上的貨物）

a—————啟動加速度

由上式可見，啟動加速度大，啟動時的圓周力越大。啟動所需的功率越大，傳動系統(tǒng)本身所受到的啟動沖擊越大，對關鍵零部件破壞力就越大。使用“軟啟動”技術，啟動加速度可以得到很好的控制，以上不利因素都可得到有效避免，設備的故障率大大降低，同時供電系統(tǒng)的啟動條件、保護條件都容易得到滿足。設備的裝機功率越大，設備對“軟啟動”要求就會越強烈。因此，“軟啟動”是煤礦大型、重型設備啟動的必然選擇。

2.“軟啟動”設備類型分析

國內外采用的兩種“軟啟動”類型：一種是調節(jié)偶合器轉速，即機械“軟啟動”；另一種是調節(jié)電機轉速，即電氣“軟啟動”。因電氣“軟啟動”控制的是電機，因此系統(tǒng)得以簡化。

2.1機械“軟啟動”裝置

2.1.1恒充式液力偶合器

恒充式液力偶合器代表產品為福伊特恒充式液力偶合器。其主要部件為兩個葉輪——泵輪和渦輪，以及外輪殼。兩個葉輪相向安裝，動力傳動部件間沒有機械接觸，動力傳動實現(xiàn)最小的機械磨損。偶合器內有恒定容積的工作液體，通常為礦物油。驅動電機輸出的轉矩在與之相連的泵輪中轉變成工作液體的流動能量，然后在渦輪中將這種流動能量重新轉變成機械能。力矩的建立取決于偶合器的特性曲線，同時啟動特性受到適當組合的補償腔(延充腔，側輔腔)的影響。

2.1.2閥控充液式液力偶合器

其代表產品為福伊特閥控充液式液力偶合器，原理同恒充式液力偶合器，結構上它減少“延充腔，側輔腔”，增加了充液閥和進液閥，用充進閥來控制偶合器內部的水量和水交換，從而能平穩(wěn)而迅速地建立力矩。

2.1.3調速型液力偶合器

調速型液力偶合器和以上兩種的原理基本相同，只是偶合器腔體內液體量的調節(jié)方式不一樣，調速型液力偶合器選用油作傳遞動力的液體，采用導流管（勺桿）機構位置變化來調節(jié)腔體內液體量的多少，從而達到調速的目的。

2.1.4液粘型“軟啟動”裝置

液粘型軟啟動裝置是根據(jù)液體粘性傳動原理設計的傳動裝置。

液粘離合器功率傳遞的主體部件是兩組彼此穿插的摩擦片，油從其中強制通過。論文格式。兩組摩擦片中的一組稱主動摩擦片（主動摩擦片可以軸向移動），與輸入軸接連，另一組稱從動磨擦片，與輸出軸連接，通過控制離合器工作活塞的油壓來改變兩組摩擦片（對偶片）的間距，從而增減它們之間的粘著力，完成液粘離合器的調速功能。

2.1.5 CST“軟啟動”裝置

CST主要由一級普通斜齒輪傳動加一級行星齒輪減速機構、液體粘性制動器、傳感器以及液壓驅動裝置等機械和電子部件組成。

這種“軟啟動”裝置與減速箱合二為一，它利用了行星差動輪系特點，將內齒圈作為第二個輸入主動件，用液粘制動器（同液粘軟啟動裝置中的液粘偶合器）來控制內齒圈的轉速，從而控制輸出軸的轉速。

2.2電氣“軟啟動”裝置

2.2.1變極“軟啟動”裝置

這種軟啟動就是使用多極（多速）電機，采用多回路組合開關，優(yōu)點是運行可靠，運行效率高，控制線路很簡單，容易維護，對電網干擾小，初始投資低。但它不能實現(xiàn)平滑調速，只能分級調速，從而限制了它的使用范圍。

2.2.2調壓“軟啟動”裝置

從電機原理知道，異步電機的轉矩在一定轉差率下，與定子電壓平方成正比，改變定子電壓就可以改變電動機的機械特性，從而實現(xiàn)調速。論文格式。目前廣泛使用可控硅交流開關實現(xiàn)連續(xù)調壓。盡管這種軟啟動采用了先進的數(shù)字控制技術，使系統(tǒng)控制精度提高，抗擾能力增強，但轉子損失大將限制這種調速方法的使用。

2.2.3變頻“軟啟動”裝置

變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率來改變旋轉磁場同步轉速進行調速的，在綜采綜掘系統(tǒng)中，應用最廣的交－直－交變頻器，它是借助微電子器件、電力電子器件和控制技術，先將工頻電源經整流成直流，再由電力電子器件逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調的交流電源，整個變頻裝置稱為變頻器。

3.幾種“軟啟動”裝置的性能比較

3.1機械與電氣“軟啟動”裝置的性能比較

機械“軟啟動”CST最具有代表性，電氣“軟啟動”調壓和變頻最具有代表性，因此，將最具代表性的“軟啟動”放在一起，見下表。

篇10

關鍵詞：FPGA SA4828波形發(fā)生器 三相交流異步電動機 變頻調速 SPWM

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0127-02

所謂變頻就是利用電力電子器件（如功率晶體管GTR、絕緣柵雙極型晶體管IGBT）將50 Hz的市電變換為用戶所要求的交流電或其他電源。它分為直接變頻（又稱交-交變頻）和間接變頻（又稱交-直-交變頻），后者又分為諧振變頻和方波變頻。方波變頻又分為等幅等寬和SPWM變頻。常用的方法有正弦波（調制波）與三角波（載波）比較的SPWM法、磁場跟蹤式SPWM法和等面積SPWM法等[3]。

本設計所設計的題目屬于間接變頻調速技術。它主要包括整流部分、逆變部分、控制部分及保護部分等。逆變環(huán)節(jié)為三相SPWM逆變方式。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 交流異步電動機

三相異步電動機主要由定子和轉子兩大部分構成，定子是靜止不動的部分，轉子是旋轉部分，在定子與轉子之間有一定的氣隙，以保證轉子的自由轉動。異步電動機結構如圖1所示。

1.2 SPWM技術

SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）技術，即在PWM的基礎之上，改變調制脈沖的方式。脈沖寬度和時間占空比按正弦規(guī)率變化，這樣輸出波形經過適當?shù)臑V波就可以做到輸出正弦波。

產生SPWM信號的方法是用一組等腰三角波（稱為載波）與一個正弦波（稱為調制波）進行比較，如圖2所示，兩波形的交點作為逆變開關管的開通與關斷時刻。當調制波的幅值大于載波的幅值時，開關器件導通，當調制波的幅值小于載波的幅值時，開關器件關斷。

2 系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)

基于FPGA的交流異步電動機的變頻調速系統(tǒng)，以FPGA為核心控制芯片，利用SA4828芯片產生SPWM波，再通過驅動電路驅動逆變開關。再加上電路，保護電路等，構成整個完整系統(tǒng)。

本設計為交流異步電動機的變頻調速，主要涉及主電路和控制電路兩大部分（如圖3）。

系統(tǒng)各組成部分簡介。

供電電源：電源部分因變頻器輸出功率的大小不同而異，小功率的多用單相220 V，中大功率的采用三相380 V電源。

整流電路：整流部分將交流電變?yōu)槊}動的直流電，必須加以濾波。此處采用三相不可控整流，用不可控的二極管組成三相橋式整流電路。它可以使電網的功率因數(shù)接近1。

濾波電路：此處采用電壓型變頻器，所以采用電容濾波，中間的電容除了起濾波作用外，還在整流電路與逆變電路間起到去耦作用，消除干擾。

逆變電路：逆變部分將直流電逆變成我們需要的交流電。在設計中采用三相橋式逆變，開關器件選用全控型開關管IGBT。

以上四個部分組成主電路，其余部分為控制電路。

電流電壓檢測：一般在中間直流端采集信號，作為過壓，欠壓，過流保護信號。

控制電路：采用FPGA和SPWM波生成芯片SA4828，F(xiàn)PGA芯片選ALTER公司Cyclone Ⅱ系列芯片?？刂齐娐返闹饕δ苁墙邮芨鞣N設定信息和指令，根據(jù)這些指令和設定信息形成驅動逆變器工作的信號。這些信號經過光電隔離后去驅動開關管的關斷。從而得到與信號電路對稱的SPWM波。

此處選用電動機原始參數(shù)如下：

額定功率PN：7.5 kW；

額定電壓UN：380 V；

額定電流IN：15.6 A；

效率：86%；

功率因數(shù)：0.85；

過載系數(shù)：=2.2；

極對數(shù)：p=2。

3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的實驗結果

電壓頻率曲線可以分為兩段，在額定電壓一下，電壓頻率成正比。當電壓上升到額定頻率后，不在上升。

對于恒負載時，由前面章節(jié)分析可知，電動機的轉速會與其電源頻率成正比。轉速與頻率的關系曲線如圖4所示。

4 結論

本文采用FPGA控制三相PWM波專用芯片SA4828。具有電源頻率可調，刪除窄脈沖，響應速度快，可現(xiàn)場編程等特點。最終驗證了系統(tǒng)的可行性和有效性。系統(tǒng)中還有過流保護和過壓保護等。還可以通過FPGA監(jiān)視系統(tǒng)的其他故障，SA4828芯片還提供在緊急情況下急停的功能。在這種內部控制保護與電路保護相結合的方式，保證了電機的安全運行。

但系統(tǒng)也存在許多不足之處，如控制方案的實現(xiàn)不夠精確，F(xiàn)PGA芯片選擇上不夠經濟，檢測保護電路不夠完善，這些問題有待進一步研究解決。

參考文獻

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