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[論文摘要]:通信電源是向通信設(shè)備提供交直流電的電能源,是整個通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的保護系統(tǒng)構(gòu)成。通信電源系統(tǒng)的設(shè)備多,分布廣,不僅單個電源設(shè)備的可靠性會影響系統(tǒng)的可靠性,電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會對自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀
(一)供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分,其設(shè)計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網(wǎng)絡(luò)時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
(二)通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代
近年來,隨著技術(shù)的進步,特別是功率器的更新?lián)Q代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術(shù)的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關(guān)學科的技術(shù)不斷融合,通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性,電磁兼容性,消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓撲結(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優(yōu)缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
(一)開關(guān)器件的發(fā)展趨勢
電源技術(shù)的精髓是電能變換,即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位,從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達到兆赫茲級,開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ),促進了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
(二)通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動下,通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢:
體系架構(gòu)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu);功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式,暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定,一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟,以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律,一般而言,技術(shù)的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術(shù),開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內(nèi),通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn),通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展,就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù),給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段,其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性,在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(yōu)越性。
1.釩電池(Vanadium Redox Battery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發(fā)電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能,同時產(chǎn)生大量的熱能.
3.電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展,通信系統(tǒng)從以前的單機或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng),大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護工作上。不過通信設(shè)施所處環(huán)境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度,這對電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求,保護通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力。此時,數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢,數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢.
4.通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題,一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性,減少給電網(wǎng)帶來嚴重污染的情況,還可減少對其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染,這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數(shù)大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴重的污染,使電網(wǎng)波形失真,實際負荷能力降低,對于三相四線制的電網(wǎng)來說,還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。
參考文獻:
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[10]《全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢》.
關(guān)鍵詞：自動熱控 水泥路面 發(fā)熱電纜
本論文經(jīng)過了大量的理論與實際分析，得出如下結(jié)論：陜西地區(qū)路面融雪溫度控制在2-3℃時，鋪筑功率控制在300W/m2上下，可以達到最佳效果。
1 研究意義
我國公路事業(yè)正在蓬勃發(fā)展，而我國大部分地區(qū)冬季氣溫會降到0°以下，這樣就會使路面上容易產(chǎn)生積雪結(jié)冰現(xiàn)象。據(jù)研究表明，路面在干燥時附著系數(shù)為0.6左右，而路面有積雪時附著系數(shù)只有0.2左右，結(jié)冰時則更低。汽車在路面上行駛必須保證路面有著足夠的附著系數(shù)，否則很容易發(fā)生危險。
2 發(fā)熱電纜的性能介紹
發(fā)熱電纜，顧名思義就是通過連通電源能夠產(chǎn)生熱量的一種設(shè)備。將這種設(shè)備鋪設(shè)在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，當路面有積雪或者結(jié)冰的時候接通電源，便可以發(fā)熱來融雪除冰。本實驗采用的發(fā)熱電纜規(guī)格介紹如下：
①功率為37瓦/米。
②外表面包裹物為pvc護套。
③中間層為鐵皮。
④最里層的線分別是：零線與火線各1根（有白色絕緣層保護），發(fā)熱絲若干（白色金屬絲），具體見圖1。
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圖1 實驗中所用發(fā)熱電纜
3 水泥混凝土路面板塊設(shè)計
3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
結(jié)構(gòu)如表1：
表1 本實驗水泥混凝土板塊結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
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3.2 鋪筑功率設(shè)計
通過變壓器對功率進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)多種方案的對比
3.3 施工圖（圖2）
3.4 溫度測定
采用ZDR-41型溫度傳感器測量，將探頭埋在上面層與下面層之間，具體如下圖：
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圖3 溫度傳感器埋設(shè)方案
4 實驗及計算
4.1 實驗測得的數(shù)據(jù)
表2 水泥混凝土板在不同功率不同氣溫條件下達到
穩(wěn)定溫度場需要的時間（小時）
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表3 水泥路面不同功率不同氣溫完全融化10mm的
冰所需要的時間（小時）
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4.2 假設(shè)模型
可以把發(fā)熱電纜融雪除冰系統(tǒng)簡化成圖4的計算模型。
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表4給出了不同溫度，不同下雪等級條件下，下雪過程中將雪及時升溫并融化所需的功率。在實際計算中，可將該功率與氣象條件及道路上表面溫度等進行耦合，折算在表面綜合換熱系數(shù)中，具體的方法通過有限元分析得出。
表4 不同氣溫下雪升溫及融化所需的功率P（W/m2）
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5 結(jié)論
5.1 通過相關(guān)具體的實驗，可以得出融雪效果在路面溫度達到2-3℃時為最佳。
5.2 與傳統(tǒng)的融雪除冰方法相比較，采用發(fā)熱電纜來融雪除冰，具有如下的優(yōu)點：方便操作，對溫度的控制比較容易，在低溫情況下也可以使用，可以有效的解決融雪劑帶來的負面效應(yīng)。
5.3 該實驗采用的融雪除冰的發(fā)熱功率為277.1 W/m2，在我國北方地區(qū)進行了相關(guān)的實驗，結(jié)果顯示，可以達到預(yù)期的融雪除冰效果。
5.4 本方法在一些特殊段，如橋梁，隧道進出口處使用，可以有效減少交通事故，保證冬季行車的安全。
參考文獻：
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【關(guān)鍵詞】電力線通信 混合組網(wǎng)
中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.12.204
隨著社會信息化程度的提高，網(wǎng)絡(luò)已成為人們生產(chǎn)和生活中必不可少的信息載體，尤其是隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，需要快速實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，以滿足高速的視頻、語音、數(shù)據(jù)等信息傳輸與服務(wù)要求。目前人們常見的寬帶接入方式有ADSL、光纖、有線電視線路等，隨著科技的迅速發(fā)展，電力線通信已經(jīng)成為一種新型寬帶接入技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。
1.電力線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
電力線通信技術(shù)（Power Line Communication）簡稱PLC技術(shù)。這種技術(shù)可以利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)，高速傳輸視頻、語音和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)信息，并傳送到計算機等通信設(shè)備。
根據(jù)PLC技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域劃分，可應(yīng)用于高壓輸電網(wǎng)（35kV以上）、中壓輸電網(wǎng)（10kV-35kV）和低壓配電網(wǎng)（10kV以下），甚至適用于家庭低壓配電網(wǎng)的應(yīng)用。
在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，PLC有不同的技術(shù)標準，規(guī)范和設(shè)計要求。目前關(guān)于電力線通信的標準主要有三家，分別是家庭插電聯(lián)盟（HomePlug Association，HPA），代表性廠家是Intellon；通用電力線聯(lián)盟（Universal Powerline Association，UPA），代表性廠家是DS2，以及消費電子電力線通信聯(lián)盟（CE-Powerline Communication Alliance，CEPCA），代表性廠家是panasonic。這三家標準已廣泛應(yīng)用于歐洲，北美以及亞洲的部分發(fā)達國家。
PLC技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了較長的時間，通過對電力線環(huán)境通信技術(shù)的不斷實踐和優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高，經(jīng)歷了由14Mbps，85Mbps、200Mbps，以及后續(xù)更高的700Mbps和1Gbps?？垢蓴_能力不斷增強，穩(wěn)定性得到了很大的提高。IEEE/P1901以及HomePlug等新標準的制定以及廣泛的實地試驗，打消了人們對電力線組網(wǎng)可行性的顧慮。使得PLC網(wǎng)絡(luò)具有強大的市場競爭力和廣泛的發(fā)展前景。
2.電力線通信組網(wǎng)方式。
電力線通信組網(wǎng)由接入設(shè)備、傳輸線路和終端適配器組成，在發(fā)送時利用GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）或OFDM（正交頻分多路復用）調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制，把載有高頻信息的高頻加載于電流，然后再電力線上傳輸，在接收端先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號取出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號，并傳送到計算機或電話，實現(xiàn)信息傳遞。
PLC接入設(shè)備分局段設(shè)備和用戶端PLC調(diào)制解調(diào)器。局段負責與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)連接。在通信時來自用戶的數(shù)據(jù)進入調(diào)制解調(diào)器后，通過用戶配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端設(shè)備將信號解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。
PLC傳輸線路利用現(xiàn)有的電線網(wǎng)絡(luò)，不需重新布線，是一種“NoNewWires”技術(shù)，在現(xiàn)有低壓配電線路上實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、和視頻業(yè)務(wù)的承載。
PLC適配器可以將電源插座變成網(wǎng)絡(luò)連接口，具有良好的可移動性及擴展性，有插座的地方就可以接入網(wǎng)絡(luò)。 PLC適配器接入插座后，會與用戶端調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)連接，一般能夠提供85M-500M的傳輸速度，提供200-300米的傳輸距離。
采用電力線通信組網(wǎng)方式具有如下優(yōu)點：
（1）建設(shè)成本低：利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，不需要進行額外布線，大大減少了工程投資，降低了成本。
（2）覆蓋范圍廣：電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，其規(guī)模是任何其它網(wǎng)絡(luò)所無法比擬的。從城市到鄉(xiāng)村，從辦公場所到家庭，PLC都可以輕松到達，為互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了極大的發(fā)展空間。
（3）高速率：PLC能夠提供高速的傳輸。目前，其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而在4.5M～45Mbps之間，并隨著技術(shù)發(fā)展在不斷提高。足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。
（4）永遠在線：PLC屬于“即插即用”，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。
（5）方便快捷：不管在哪個角落，只要連接到用戶端調(diào)制解調(diào)器范圍內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有高速網(wǎng)絡(luò)。
3 電力通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景
電力線通技術(shù)信早已有所應(yīng)用，電力系統(tǒng)在中高壓輸電網(wǎng)（35千伏以上）上通過電力載波機利用較低的頻率以較低速率傳送遠動數(shù)據(jù)或話音，就是電力線通信技術(shù)應(yīng)用的主要形式之一，已經(jīng)有幾十年歷史。目前電力通信技術(shù)應(yīng)用于越來越多的相關(guān)領(lǐng)域之中。
目前電力系統(tǒng)抄表，主要依靠人工抄表方式完成，準確性和同步性難以保證，同時由于抄表地點分散，表記數(shù)量眾多，所以抄表的工作量巨大，而采用基于PLC通信方式的自動抄表裝置，不需要重鋪設(shè)通信信道，可以快速替代人工方式，準確率和及時率能夠得以保障；對于政府、企業(yè)等單位重要場所的監(jiān)控和保護，現(xiàn)在只需利用電源線，用極低的代價更新原有監(jiān)控設(shè)備即可實現(xiàn)實時遠程監(jiān)控；對于居民小區(qū)及商務(wù)樓宇的信息化建設(shè)方面，由于這些信息化系統(tǒng)需要不同的網(wǎng)絡(luò)支持，給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護帶來了巨大的壓力，利用電力線通信技術(shù)，無論是監(jiān)控、消防、樓宇還是辦公或者通信自動化都可以利用電力線路進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，便于管理和擴展；對于家庭用戶來說，只需插上電源插座即可實現(xiàn)上網(wǎng)、娛樂、電視接收、打電話等。
3.結(jié)語。
對于中國市場來說，電力通信組網(wǎng)方式依然是一個新興技術(shù)。但是由于其具有低成本、高速率、覆蓋范圍廣等特點，隨著通信技術(shù)的進一步完善，以及相應(yīng)設(shè)備及應(yīng)用的研究和開發(fā)，電力通信必將有更加廣泛的發(fā)展。
參考文獻
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論文摘要：本文分析了電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化的實施目的、實施原則及自動化模式方案，以加快配電網(wǎng)自動化的發(fā)展，提高配電網(wǎng)供電的可靠性。
我國電力系統(tǒng)自動化在發(fā)電廠、變電站、高壓網(wǎng)絡(luò)、電力調(diào)度等方面都有較好的發(fā)展和應(yīng)用，但是在配電網(wǎng)絡(luò)方面還較為滯后，這是由于我國電力建設(shè)資金短缺，長期以來側(cè)重電源和大電網(wǎng)建設(shè)的緣故，使配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展受到嚴重的影響。設(shè)備落后、不安全的因素較多等狀況，造成了配電網(wǎng)用電質(zhì)量及供電可靠性方面較難滿足要求。近幾年來，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，各種新電器廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)，給人類帶來了巨大的便利，但同時，也使人類社會對電的依賴日益加深。電力作為一種商品進入市場，配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營者必須考慮的主要問題。國家電力公司為規(guī)范電力公司的運作，真正體現(xiàn)服務(wù)人民的企業(yè)宗旨，對電能質(zhì)量提出了較高的要求，尤其對供電可靠性制定了明文規(guī)定：一般城市地區(qū)為99.96%，使每戶年平均停電時間不大于3.5h；重要城市中心區(qū)應(yīng)達99.99%，每戶年平均停電時間不大于53min。對照這一標準，我們還有很大差距。因此加快配電網(wǎng)自動化的建設(shè)與應(yīng)用，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)上述目標的重要內(nèi)容。
城市配電自動化的內(nèi)容是對城域所轄的全部柱上開關(guān)、開閉所、配電變壓器進行監(jiān)控和協(xié)調(diào)，既要有實現(xiàn)FTU的三遙功能，又要具備對故障的識別和控制功能，從而配合配電自動化主站實現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)運行中的工況監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運行。由此，配電自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當是一個分層、分級、分布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應(yīng)遵循開放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設(shè)計。按照一個城區(qū)全部實施設(shè)計，系統(tǒng)必須將變電站級作為一個完整的通信、控制分層；系統(tǒng)整體設(shè)計可分為配調(diào)中心層、變電站層、中壓網(wǎng)層、低壓網(wǎng)層。
一、配電自動化實施目的
配電自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造工程。長期以來配電網(wǎng)建設(shè)不受重視，結(jié)構(gòu)薄弱，供配電能力低。國家出臺的城網(wǎng)改造政策，提出要積極穩(wěn)步推進配電自動化。配電自動化實現(xiàn)的目標可以歸結(jié)為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實提高電能質(zhì)量，確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電；提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力；實現(xiàn)配電管理自動化，對多項管理過程提供信息支持，改善服務(wù)；提高管理水平和勞動生產(chǎn)率；減少運行維護費用和各種損耗，實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟運行；提高勞動生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量，為電力市場改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
二、配電自動化的實施原則
配電自動化是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分，電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上，配點網(wǎng)自動化應(yīng)面向用戶并適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展水平。日本在20世紀80年代，已完成了計算機系統(tǒng)與配電設(shè)備結(jié)合的配電自動化系統(tǒng)，主要城市的配電網(wǎng)絡(luò)上投入運行，使得電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高，日本1996～1997年度平均每戶停電0.1次，每次平均8 min，可靠性居全球之首。
1998年我國投巨資進行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造。由于我國對電力是國家壟斷經(jīng)營，尚未真正實現(xiàn)電力市場化，各地發(fā)展很不平衡，因此配電自動化系統(tǒng)實施的目的必須適應(yīng)終端用戶的需求，而這種需求會因不同用戶、因地、因行業(yè)而異隨時變化。如果全面的實施配電自動化，應(yīng)綜合考慮，對于提高供電可靠性，應(yīng)將它看作一個長期的市場行為。供電可靠性的提高是一個受多種因素制約、用多種手段有效協(xié)作后的結(jié)果，尤其依賴于系統(tǒng)管理水平的提高。故應(yīng)將改造的重點轉(zhuǎn)為采用各種綜合手段提高供電質(zhì)量，如采用不停電施工減少計劃停電；開發(fā)應(yīng)用配電自動化設(shè)備，實現(xiàn)遠方監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)，消除操作中人為因素可能導致的錯誤。供電企業(yè)在實施配電自動化時，也應(yīng)首先研究客戶長期的、變化的、潛在的需求，按現(xiàn)代的營銷模式做市場調(diào)查、顧客群細分等，將配電自動化的實施同時作為整個電力營銷策略中的環(huán)節(jié)之一；其次，量力而行，綜合企業(yè)內(nèi)已有的線路網(wǎng)絡(luò)水平、調(diào)度自動化和變電站（開閉所）自動化水平、人員素質(zhì)，制定實施的進度和規(guī)模。 轉(zhuǎn)貼于
三、配電網(wǎng)自動化模式方案
（一）變電站主斷路器與饋線斷路器配合方案
由變電站出線保護開關(guān)和饋線開關(guān)相配合，并由兩個電源形成環(huán)網(wǎng)供電方案。也就是說優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推行配電網(wǎng)“手拉手”，變電站出線保護開關(guān)具有多次重合功能，重合命令由微機控制，線路開關(guān)具有自動操作和遙控操作功能，通信及開關(guān)具有自動操作和遙控操作功能，通信及遠動裝置，事故信息、監(jiān)控系統(tǒng)由微機一次完成。設(shè)備與線路故障由主站系統(tǒng)判斷，確認故障范圍后，發(fā)令使故障段開關(guān)斷開。
（二）自動重合器方案
此方案是將兩電源連接的環(huán)網(wǎng)分成有限段數(shù)，每段線路由相鄰的兩側(cè)重合器作保護。故障時，由上一級重合器開斷故障，盡可能避免由變電站斷路器行分合。當任一段故障時，應(yīng)使故障段兩端重合器分斷，對故障進行隔離，線路分支線故障由重合器與分斷器動作次數(shù)相配合來切除。
（三）自動重合分段器方案
每段事故由自動重合分段器根據(jù)關(guān)合故障時間來判斷。此方案在時間設(shè)置上，應(yīng)保證變電站內(nèi)斷路器跳開后，線路斷路器再延時斷開。然后站內(nèi)斷路器進行重合，保證從電源側(cè)向負荷側(cè)送電，當再次合上故障點時，站內(nèi)斷路器再次跳開，同時故障點兩側(cè)線路斷路器將故障段鎖定斷開，確保再次送電成功。
（四）饋線自動化模式
1、就地控制模式，即利用重合器加分斷器的方式實現(xiàn)。
2、計算機集中監(jiān)控模式，即設(shè)立控制中心，饋線上各個自動終端采集的信息通過一定的通信通道遠傳回主站。在有故障的情況下，由主站根據(jù)采集的故障信息進行分析判斷，切除故障段并實施恢復供電的方案。
3、就地與遠方監(jiān)控混合模式，采用斷路器（重合器），智能型負荷開關(guān)，并且各自動化開關(guān)具有遠方通信能力。這種方案可以及時、準確地切除故障，恢復非故障段供電，同時還可以接受遠方監(jiān)控，配電網(wǎng)高度可以積極參與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整和非正常方式下的集中控制。
參考文獻：
[1]徐丙垠.配電自動化遠方終端技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，（5）.
[2]林功平.配電網(wǎng)饋線自動化解決方案的技術(shù)策略[J].江西科技師范學院學報，2001，（7）.
關(guān)鍵詞：鉆井鉆機 變頻器應(yīng)用 節(jié)能
一、變頻器的簡介及其作用
變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等
變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。它的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。它的出現(xiàn)，使得復雜的調(diào)速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術(shù)發(fā)展到新階段。
二、變頻器及被控制電機的匹配
為了更好的將變頻器應(yīng)用到電機，我們介紹以下幾點相關(guān)知識。
1、基本信息。（1）電機的極數(shù)。一般電機極數(shù)以不多于4極為宜，否則變頻器容量就要適當加大。（2）轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機功率情況下，相對于高過載轉(zhuǎn)矩模式，變頻器規(guī)格可以降格選齲。（3）電磁兼容性。為減少主電源|穩(wěn)壓器干擾，在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器，或安裝前置隔離變壓器。
2、一般當電機與變頻器距離超過50m時，應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護電纜，變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用，變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與條件相適應(yīng)，必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。有下列幾種常見結(jié)構(gòu)：（1）敞開型IP00型。本身無機箱，可裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上，尤其適于多臺變頻器集中使用時選用，但環(huán)境條件要求較高。（2）封閉型IP20型。適于一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合。（3）密封型IP45型。適于工業(yè)現(xiàn)場條件較差的環(huán)境。（4）密閉型IP65型。適于環(huán)境條件差，有水、灰塵及一定腐蝕性氣體的場合。
3.變頻器功率的選用。變頻器負載率β與效率η的關(guān)系曲線可見：當β=50%時，η=94%；當β=100%時，η=96%。雖然β增一倍，η變化僅2%，但對中大功率（幾百千瓦至幾千千瓦）電動機而言亦是可觀的。系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時，要注意以下幾點。（1）變頻器功率與電動機功率相當時為最合適，以利于變頻器在高效率狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。（2）在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，并且應(yīng)略大于電動機的功率。（3）當電動機屬頻繁啟動、制動工作或處于重載啟動且較頻繁時，可選取大一級的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運行。（4）經(jīng)測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。（5）當變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利于達到較高的節(jié)能效果。希望通過本論文的介紹，可以促進變頻器在電動鉆機中的正確應(yīng)用，從而促進鉆井業(yè)的快速穩(wěn)固發(fā)展。
三、變頻器在鉆井機上的應(yīng)用
1、鉆井工藝簡介
鉆井過程分為起落井架，鉆進，泥漿循環(huán)，鉆具更換，下套管，測井等幾大工序。主要分為絞車，轉(zhuǎn)盤和泥漿泵等。絞車由滾筒、齒輪箱、離合器、制動器、電機和控制設(shè)備組成，用來起落井架，提升和下方鉆桿、套管。隨著井深的增加，鉆具越來越長，重量迅速加大，絞車的負載也越來越大。我國目前已有7000m深的油井，其鉆具近600t重。由于每轉(zhuǎn)進約9m就要提升下放鉆桿1次，因此絞車作業(yè)時間也隨著井深的增加而占整個作業(yè)時間的比例越來越大。為降低本錢，?？丛谝巴饣蚝Ｉ系淖鳂I(yè)時間越短越好，這不僅要求絞車寧高速運行，平穩(wěn)起停，以保證不損壞鉆井設(shè)備并進步井的質(zhì)量，還要求驅(qū)動設(shè)備具有良好的動態(tài)特性。假如在內(nèi)線井區(qū)作業(yè)，電源可與井區(qū)電網(wǎng)相連，下放鉆桿時電機工作在發(fā)電狀態(tài)，能量可回饋電網(wǎng)，節(jié)能效果明顯。
轉(zhuǎn)盤和絞車可共用同一套驅(qū)動系統(tǒng)和電機，鉆桿加長后，驅(qū)動部分切換到轉(zhuǎn)盤，由轉(zhuǎn)盤帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，實施鉆進作業(yè)，司鉆工通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和壓力來改變鉆進速度。轉(zhuǎn)盤正常工作時為正轉(zhuǎn)，處理卡鉆時需反轉(zhuǎn)以收回鉆頭，為防止鉆桿正轉(zhuǎn)時折斷或反轉(zhuǎn)時脫扣，要求電機輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，調(diào)節(jié)靈活且設(shè)定限幅值，同時電機的剎車部件也是必不可少的。
2、借助變頻器輕松工作的鉆井機。
鉆井泥漿泵的工作方式是泵吸反循環(huán)式。它的工作原理是：在大氣壓力的作用下，循環(huán)液由沉淀池經(jīng)回水溝沿著井孔的環(huán)狀間隙流到井底，因為此時的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿，帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)進行鉆進，由泥漿泵抽吸建立的負壓把碎屑泥漿吸入鉆桿內(nèi)腔，隨后上升至水龍頭，經(jīng)泥漿泵排入沉淀池，沉淀后的循環(huán)液繼續(xù)流入井孔，這樣如此周而復始，形成了反循環(huán)的鉆進工作。變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，將其在鉆井機上應(yīng)用，將會使鉆井機在憑借壓力的條件下最小負擔的工作。
泥漿或水從鉆桿進入，從井口流出，為正循環(huán)鉆井機。泥漿或水從鉆桿吸出，從井口流入，為反循環(huán)鉆井機。正反循環(huán)是指鉆井液（泥漿或水）在鉆井機中的循環(huán)方式說的，鉆井機鉆頭在鉆進的時候會產(chǎn)生渣土，渣石等，通過正反循環(huán)可以由泥漿這些渣子帶到地面，再經(jīng)過沉淀池沉淀以后泥漿再回到鉆孔。這樣不停的循環(huán)，最后成孔。反循環(huán)可以帶出直徑較大的渣。變頻器可以優(yōu)化電機運行，所以也能夠起到增效節(jié)能的作用。在鉆井機運行這些反復的工作時，由變頻器來轉(zhuǎn)換功率，并且將電力的耗費降到最低，從而為國家、公司做到了優(yōu)化資源、降低碳排放的效果。
3、配裝變頻器，降低維修率。
我們都知道變頻器的最大作用就是改變交流電機供電的頻率和它的幅值，因次改變其運動周圍磁場的周期，達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。而上面已經(jīng)給大家介紹了，變頻器的出現(xiàn)，使得復雜的調(diào)速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，從而降低了維修率，我們都知道，鉆井機一般普通類型的都在10萬左右，鉆桿，鉆頭等配件至少5萬上下，而現(xiàn)在的維修費用更是讓持有者頭疼，所以，使用變頻器不僅能夠達到節(jié)能減排的效果，而且可以增加鉆井機的使用壽命，降低維修費用，使傳動技術(shù)發(fā)展到新階段。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】 諧振耦合 無線充電 RFID 智能家居
一、引言
所謂無線充電技術(shù)通常指的是電能的無線傳輸技術(shù)，通俗的說，就是不借助實物連線實現(xiàn)電能的無線傳達。這樣做的好處是方便、快捷，減少在苛刻條件下使用電纜帶來的危險性等。關(guān)于無線充電技術(shù)的研究開始較早，早在1900年，尼古拉?特拉斯就開始無線電能傳輸?shù)膶嶒灒?jīng)過一百多年的發(fā)展，關(guān)于無線傳電的方法多種多樣，但是基本原理大概可以分為以下三種：電磁感應(yīng)式、無線電波式、諧振耦合式，通過非輻射磁場內(nèi)兩線圈的共振效應(yīng)實現(xiàn)中距離的無線供電。
從表1對比可知， 諧振耦合式無線充電技術(shù)的非輻射性、高效率等優(yōu)點是其它無線充電技術(shù)無法相比的。所謂諧振耦合式就是利用接收線圈的電感和并聯(lián)的電容形成共振回路，在接收端也組成同樣共振頻率的接收回路，利用諧振形成的強磁耦合來實現(xiàn)高效率的無線電能傳輸。該技術(shù)的出現(xiàn)引起了國內(nèi)外學術(shù)界與工業(yè)界的巨大興趣，被公認為目前最具發(fā)展前景的一種無線能量傳輸技術(shù)方案。
但是目前基于諧振耦合式的無線充電技術(shù)的研究偏向理論化，缺乏對實際應(yīng)用有定量指導意義的研究成果，同時此技術(shù)傳輸功率較小遠遠不能完成大功率能量傳輸，也存在著能量損失較高等缺陷。但毋庸置疑，諧振耦合式無線充電技術(shù)對充電設(shè)備位置的靈活性以及充電設(shè)備的高效匹配性具有重要的實用價值。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
無線能量傳輸?shù)臉?gòu)想最早可以追溯到19世紀80年代，由著名電氣工程師（物理學家）尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）提出。為證實這一構(gòu)想，特斯拉建造了巨大的線圈用于實驗使用。由于實驗耗資巨大，最終因財力不足沒有得到實現(xiàn)，隨后也一直被技術(shù)發(fā)展水平所限制。
國外對無線充電技術(shù)的研究開展的比較早。1968 年，美國著名電氣工程師P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波無線能量傳輸（WPT）概念的基礎(chǔ)上提出了衛(wèi)星太陽能電站（SSPS）的概念。隨后美國，日本和歐洲等國都試圖把這項技術(shù)作為獲取新能源的手段，但由于該方案在技術(shù)上要求很高，故在實際使用上存在一定的局限性。隨后，一家名為 Powercast 的公司推出了一款利用無線電波充電的充電裝置，實現(xiàn)了距離為1米左右的低功率無線充電。
另一方面，在20世紀70年代，美國出現(xiàn)了電磁感應(yīng)能量傳輸原理的無線電動牙刷。這項應(yīng)用的傳輸功率和傳輸距離都不是很理想，但其無線的特征卻恰好滿足了其特殊條件下的應(yīng)用要求。近年來，美國、日本、新西蘭、德國等國家相繼在這項技術(shù)上繼續(xù)深入研究，目前已經(jīng)研發(fā)了很多實用的產(chǎn)品：美國通用汽車公司研制出的 EV1 型電車；日本大阪幅庫公司研制出的單軌型車和無電瓶自動貨車；2013年10月，瑞典汽車制造商沃爾沃聲稱成功地研制出電磁感應(yīng)式無線充電汽車。
國內(nèi)對無線充電技術(shù)的研究相對較晚。目前在無線電波和電磁感應(yīng)無線能量傳輸方面取得的主要成果有：2005年8月，香港城市大學電子工程學系教授許樹源教授宣布成功研制出“無線電池充電平臺”；中科院嚴陸光院士帶領(lǐng)的研究小組從高速軌道交通的角度對運動型應(yīng)用進行了性能分析；2007年2月，重慶大學自動化學院非接觸電能傳輸技術(shù)研發(fā)課題組突破技術(shù)難點，設(shè)計的無線電能傳輸裝置實現(xiàn)了600至1000W的電能輸出，傳輸效率達到 70%。
諧振耦合式方案是2006年由美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領(lǐng)的研究團隊提出來的。并于 2007 年 7 月 6 日在科學雜志《Science》上發(fā)表成果文獻。團隊利用該方案，成功的點亮了距離為2米外的一個60 瓦的燈泡，傳輸效率為40%左右。此項稱為“Witricity”技術(shù)，該技術(shù)樹立了無線充電技術(shù)發(fā)展史的里程碑。一年后，Marin Soljacic團隊聲稱已將傳輸效率提高至90%。
由于該技術(shù)極具前景和市場，世界各國的相關(guān)機構(gòu)和公司也不約而同的進行深入研究。2010 年 1 月，海爾在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子展（CES）上展出了最新概念產(chǎn)品無尾電視。一方面，產(chǎn)品運用無線通信技術(shù)傳輸視頻信號；另一方面，又使用諧振耦合式充電技術(shù)供電，真正實現(xiàn)了無線化。
三、發(fā)展疑難點及解決方案
3.1 如何克服干擾源的影響
無線能量傳輸系統(tǒng)工作在包含各種用電設(shè)備的電磁環(huán)境中，易受到外界電磁源的干擾。一方面，磁耦合諧振無線能量傳輸系統(tǒng)以磁場為能量傳輸介質(zhì)，任何能感應(yīng)到磁場的元件都可能成為負載，這種情況為無源干擾源，稱為負載類干擾，干擾源稱為負載類干擾體；另一方面，外磁場也會影響能量傳輸系統(tǒng)的磁場，這種情況為有源干擾，其干擾源為干擾場源。這些干擾都會降低系統(tǒng)的傳輸效率。根據(jù)無線輸電原理，本文提出以下兩個解決方案：（1）選擇隔磁的充電空間。為了避免干擾源對能量傳輸系統(tǒng)的影響，可以把能力傳輸系統(tǒng)與干擾源隔離，故可以利用電磁屏蔽技術(shù)，使系統(tǒng)不受外界干擾源影響。電磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰減來隔離電磁場的耦合，所以可以制作屏蔽體，來保護系統(tǒng)免受外界電磁波干擾。如屏蔽導電漆就是能用于噴涂的一種油漆，干燥形成漆膜后能起到導電的作用，從而屏蔽電磁波干擾。（2）控制能量傳輸系統(tǒng)的諧振頻率。由磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究知，能量傳輸系統(tǒng)對干擾源的頻率十分敏感。在實際應(yīng)用中，0.5～25MHz 尚屬于空白應(yīng)用頻率段，因此可以在設(shè)計能量傳輸系統(tǒng)的時候，使系統(tǒng)的諧振頻率滿足電磁耦合的同時盡量處于0.5～25MHz之間，這樣有可能降低實際應(yīng)用中的電子設(shè)備對無線能量傳輸系統(tǒng)的影響。
3.2 如何提高傳輸距離
美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領(lǐng)的研究團隊成功地點亮了距離為 2 米外的一個 60 瓦的燈泡。但目前這種技術(shù)的最遠充電距離只能達到2.7m，傳輸距離較近嚴重限制了它的應(yīng)用。由于傳輸距離的遠近與能量傳輸系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，現(xiàn)提出如下解決思路：改變電路參數(shù)角度來提高傳輸距離。研究表明，傳輸距離受到頻率、線圈參數(shù)等的影響。線圈的諧振頻率越高，傳輸?shù)木嚯x越遠；線圈的線徑越大，傳輸?shù)木嚯x越遠；線圈的直徑越大，傳輸?shù)木嚯x越遠；線圈的匝數(shù)越多，近距離傳輸效果強于遠距離傳輸效果。因而可以綜合頻率、線圈參數(shù)等因素，選定合適的電路器件，使系統(tǒng)傳輸距離較遠。
3.3 是否存在有害電磁輻射
磁耦合諧振式無線充電技術(shù)的原理告訴我們，由于電感線圈的存在，必然會產(chǎn)生磁力線輻射，那么這樣的磁場會不會造成電磁輻射危害人們的身心健康呢？在電流的輻射方面，目前無線充電器基本上將交流電整流后轉(zhuǎn)換為直流電，且功率極小，業(yè)內(nèi)人士也一直在強調(diào)理論上對人的健康不構(gòu)成威脅。但是輻射的問題，現(xiàn)在也只是停留在理論分析上，到底會不會，依舊是需要更進一步的理論分析和實驗研究，只能讓時間來證明。
四、發(fā)展前景及創(chuàng)新
4.1 RFID與無線充電技術(shù)的融合
射頻識別技術(shù)是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）傳播來實現(xiàn)無接觸式信息傳遞并通過所傳遞信息達到自動識別自標的一種技術(shù)，將RFID技術(shù)與無線充電技術(shù)相結(jié)合，對每個無線充電設(shè)備嵌入RFID電子標簽，讀寫器通過射頻信號同電子標簽進行通信，保證被充電設(shè)備與充電系統(tǒng)的完全分離，實現(xiàn)能量的高效率無線傳輸。
4.2 智能家居與無線充電技術(shù)融合
智能家居是物聯(lián)化的一個體現(xiàn)，最終發(fā)展方向之一是終端無線化。應(yīng)用無線充電技術(shù)，可以使各家電系統(tǒng)自動獲取電能，進一步實現(xiàn)智能家居的自動控制化。但在無線輸電過程中產(chǎn)生的磁場是否會影響到各級系統(tǒng)裝置的正常工作有待進一步考證。如果相互影響問題得到有效的解決，無線充電設(shè)備與常規(guī)家電設(shè)備能有效共存，則是智能家居與無線充電兩大領(lǐng)域的完美結(jié)合，勢必進一步改變?nèi)祟惿睢?/p>
4.3 電動汽車與無線充電技術(shù)融合
無線充電技術(shù)對手機等小型電子產(chǎn)品而言，是個錦上添花的新功能，對電動車產(chǎn)業(yè)而言，則可能是啟動整個市場的關(guān)鍵。對電動汽車進行無線充電，沒有外露的連接器，可以徹底避免漏電、跑電等安全隱患。同時采用電磁共振式無線充電技術(shù)，可以將電源和變壓器等設(shè)備隱蔽在地下，讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點充電。若能將無線充電技術(shù)應(yīng)用于電動車產(chǎn)業(yè)，將是電動車行業(yè)的一大改革。
五、結(jié)束語
諧振耦合式無線充電技術(shù)是目前最被看好的無線充電技術(shù)之一，從長遠來看具有廣泛發(fā)展空間及應(yīng)用前景。但是每一種無線輸電方式都有一系列的關(guān)鍵問題需要解決，如何實現(xiàn)電磁共振式無線充電技術(shù)應(yīng)用的大型化、高效化與距離化，是各國科學家探索研究的重點。隨著技術(shù)水平的提升，無線充電技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用逐漸成熟，技術(shù)普及逐步實現(xiàn)，在未來的各種場合，無線充電技術(shù)無疑將扮演重要角色，服務(wù)全人類。
參 考 文 獻
[1] 曲立楠，磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究，哈爾濱工業(yè)大學碩士論文，2010
[2] 范明，諧振耦合式電能無線傳輸系統(tǒng)研究，太原理工大學碩士論文，2012
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(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,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(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體復合器件,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)?。這時的電力電子技術(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(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(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撲結(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(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(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(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(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(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，各種變換器拓撲結(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,從而達到近于理想的負載匹配和驅(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“標準”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)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)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(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),所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。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準,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世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】模擬電子技術(shù)；教學內(nèi)容；教學方法；改革
模擬電子技術(shù)是一門理論性、實踐性很強的課程，其任務(wù)不僅要傳授學生扎實的專業(yè)知識，為后續(xù)的專業(yè)課學習打下堅實的基礎(chǔ)，同時還要注重學生運用所學知識解決實際問題能力的培養(yǎng)。
1.改革課程內(nèi)容，構(gòu)建模塊化教學內(nèi)容體系
根據(jù)培養(yǎng)目標，將課程分成半導體器件、電壓放大器、反饋放大器、運算放大器、功率放大器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源七大模塊。在教學過程中把重點放在基本放大電路分析、負反饋分析、集成電路及其應(yīng)用等方面，對基本概念與方法精講，重點介紹典型電路的基本概念、基本原理和基本分析方法，對電子器件及各種集成電路內(nèi)部的工作原理分析則進行壓縮，注重電子電路的組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，重點講解器件的外特性和應(yīng)用，盡量減少繁雜的數(shù)學推導，以定性分析為主，定量計算為輔。
2.改革教學方法，增強教學效果
模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容繁雜，電路種類多，分析方法多，容易使學生感到?jīng)]有頭緒，在教學過程中采取比較與總結(jié)的方法，使一些彼此分散的知識點能夠有機地聯(lián)系起來，加深了學生對基本概念與基本原理的理解，達到增強教學效果的目的。
例如，對于半導體器件：各種二極管、三極管、場效應(yīng)管、集成運放等器件在特性分析方面進行比較，使學生更好地把握不同器件的外部特性，為進一步進行電路分析打好基礎(chǔ)。同樣，也可以在不相同的電路之間進行適當?shù)谋容^，如放大電路、反饋電路、振蕩電路、運放電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等。對電路結(jié)構(gòu)、工作原理和電路功能進行適當?shù)谋容^，可使學生更好地區(qū)分、理解與掌握不同電路的結(jié)構(gòu)特征與工作原理。微變等效電路法是三極管放大電路動態(tài)分析的最常用方法，正確畫出微變等效電路是對學生掌握該方法的基本要求，畫微變等效電路的方法可以總結(jié)如下：電容看成交流短路，直流電源也看成交流短路，對三極管則進行線性代換，通過以上的總結(jié)，學生就很容易掌握微變等效電路的畫法。
3.采用多媒體與板書相結(jié)合的教學手段
上課時每位授課老師都準備兩種授課文本，一個是電子教案，另一個是多媒體教學課件，采用多媒體與板書兩種教學手段。通過多媒體課件的動態(tài)演示，既節(jié)約了上課的板書畫圖時間，又形象生動地展示了元器件的工作特性以及電路的工作原理，使學生更容易理解課程的內(nèi)容，能取得較好的教學效果。根據(jù)經(jīng)驗，一堂課不能完全依靠多媒體而摒棄板書，多媒體教學雖然節(jié)約了教學時間，提高了教學效率，但不利于學生作課堂筆記，不利于學生及時消化吸收內(nèi)容，對基礎(chǔ)差一點的學生來說，可能會因為跟不上老師的教學節(jié)奏而導致整堂課的聽課效果不好，因此建議采用多媒體課件教學與傳統(tǒng)的板書教學相結(jié)合的形式，充分發(fā)揮兩種教學手段各自的優(yōu)勢。
4.改進考核辦法，探索以能力為核心的評價方法
新的教學模式和新的教學手段需要改革對學生學習結(jié)果所進行傳統(tǒng)的閉卷考試的評價機制。以業(yè)績評估標準設(shè)計考核內(nèi)容，在考核上，應(yīng)更多的以過程為背景，主要測試學生對每一知識點的掌握情況?？荚嚥粌H僅是對學習結(jié)果的評價，還要包括學習能力，學習過程的評價，是一種全面的綜合的動態(tài)評價過程。考試分為平時、期中和期末三部分，平時以讀書報告、小論文、學術(shù)報告等多種形式對學生進行評價考核，期末采用多種形式相結(jié)合的考核方法，如閉卷與開卷相結(jié)合，筆試與口試相結(jié)合，這套方法能客觀、公正、全面地測評學生的成績和能力。
5.結(jié)束語
幾年來，經(jīng)過不斷改革積累了一些寶貴的經(jīng)驗，課程的教學質(zhì)量得到了穩(wěn)步提高，但模擬電子技術(shù)課程改革是一個長期的過程，在今后的實踐中我們還將做出不懈的努力。
參考文獻
[1]余輝晴.模擬電子技術(shù)教程[M].電子工業(yè)出版社,2010.
[2]曹燦云.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教學改革的探索[J].科技信息,2011(8).
關(guān)鍵詞：CBM；車輛；維修
中圖分類號：U472文獻標識碼：A
CBM是隨著狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷技術(shù)的不斷發(fā)展而逐步出現(xiàn)的，通過內(nèi)置傳感器或便攜式外部檢測設(shè)備進行測試，獲取裝備運行的特征量信息，借助各種智能推理算法（如物理模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)融合、模糊邏輯、專家系統(tǒng)等）實時評估裝備的技術(shù)狀態(tài)，在裝備故障發(fā)生前對其剩余壽命進行預(yù)測，并根據(jù)各種可利用的資源信息結(jié)合不同的決策目標實施決策的維修過程。
在CBM理論研究方面，主要是以狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為主，對維修決策研究不夠。特別是對狀態(tài)模型、維修決策模型的建立、求解以及應(yīng)用都缺乏深入系統(tǒng)的研究。但仍然取得了一些成績，如唐紅芳對汽輪機轉(zhuǎn)子和汽缸的二維模型進行了分析，建立了有限元模型，并采用C++語言編制了汽輪機以及缸體的溫度場實時在線監(jiān)測程序[1]；張秀斌、王廣偉等應(yīng)用比例風險模型（PHM）建立系統(tǒng)運行狀態(tài)與故障率之間的關(guān)系，并給出了維修狀態(tài)閾值[2]；袁志堅提出了一種電力變壓器狀態(tài)維修策略的模糊多屬性群決策方法，并通過某一變壓器狀態(tài)維修方案的決策過程，采用折衷型群決策方法具體探討了模糊多屬性群決策方法在變壓器狀態(tài)維修決策中的應(yīng)用[3]；董玉亮提出了多狀態(tài)特征參數(shù)變權(quán)模糊綜合狀態(tài)評價方法，利用設(shè)備的監(jiān)測診斷、維修歷史數(shù)據(jù)等信息，使狀態(tài)評價的結(jié)果更貼近設(shè)備的實際運行狀態(tài)，并利用這些結(jié)果建立了維修任務(wù)決策及優(yōu)化模型[4]；呂文元、楊遠濤等利用濾波理論建立設(shè)備預(yù)測維修的優(yōu)化模型[5]；北京航空航天大學曾聲奎結(jié)合故障預(yù)測與健康管理（PHM）的技術(shù)發(fā)展過程，闡述了PHM的應(yīng)用價值[6]；邱立鵬在其碩士論文中闡述了基于各種指標的預(yù)測分析技術(shù)，并使用C++開發(fā)了一套完整的基于Microsoft Window9x對設(shè)備剩余壽命進行分析和預(yù)測的軟件[7]。
1先進傳感器技術(shù)
精確、及時、高效的數(shù)據(jù)是應(yīng)用CBM的基礎(chǔ)，而傳感器作為獲取裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)的一種有效工具，在CBM系統(tǒng)中具有重要的作用。傳感器技術(shù)作為一門專項技術(shù)，是以傳感器為核心，涉及測量技術(shù)、功能材料、微電子技術(shù)、精密與微細加工技術(shù)、信息處理技術(shù)和計算機技術(shù)等相互融合的技術(shù)密集型綜合技術(shù)，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在：發(fā)現(xiàn)新效應(yīng)，開發(fā)新材料、新功能；向多功能集成化和微型化發(fā)展；傳感器的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢日益明顯。
目前有很多先進的傳感器技術(shù)被應(yīng)用于CBM系統(tǒng)中，如光纖傳感器、壓電傳感器、碳納米管、微電子機械系統(tǒng)等，這些新型的傳感器具有精度高、使用范圍廣、工作溫度范圍大、智能化程度高等特點。在CBM系統(tǒng)中應(yīng)用傳感器主要涉及兩個問題：
1.1傳感器的選擇
傳感器的選擇是獲取裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)的首要環(huán)節(jié)，這是因為傳感器一旦確定，與之相匹配的數(shù)據(jù)處理、故障診斷及其相關(guān)儀器設(shè)備也就確定。因此測試結(jié)果的好壞，在很大程度上取決于傳感器的選取是否恰當。傳感器選擇的一般步驟如圖1所示。
1.2傳感器的安裝與使用
傳感器作為一種精密器件，只有正確的安裝與使用才能發(fā)揮其應(yīng)有的工作性能，因而在其安裝與使用過程中，除了要遵循精密器件一般安裝使用規(guī)定外，還需要特別遵守如下注意事項：1）選擇合適的測試點并正確安裝傳感器；2）為確保被測信號的有效、準確傳輸，傳感器的電源電纜、數(shù)據(jù)傳輸線要符合規(guī)定，正確安裝；3）傳感器的定期標定與校準是保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常功能的必要步驟。
2數(shù)據(jù)傳輸與預(yù)處理技術(shù)
2.1數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
目前主要有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，即有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸是較為成熟的一種傳輸方式，主要是通過各種有線數(shù)據(jù)總線和各種網(wǎng)絡(luò)如Internet、Ethernet LAN（local area network）等進行數(shù)據(jù)的傳輸，并且大多都有各種通信標準、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。其數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊话氵^程是，首先通過各種線纜將傳感器的數(shù)據(jù)采集并存儲在部件級的監(jiān)測系統(tǒng)中，然后通過特定的有線網(wǎng)絡(luò)將部件級的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒爰壌鎯捅O(jiān)測處理系統(tǒng)。圖2為兩種數(shù)據(jù)傳輸方式的簡單系統(tǒng)構(gòu)成。
2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)
由于不同的狀態(tài)監(jiān)測、健康評估和故障預(yù)測方法要求不同的數(shù)據(jù)類型，需要對采集的原始數(shù)據(jù)信息進行各種預(yù)處理，以使數(shù)據(jù)格式滿足后續(xù)處理的要求，同時也將便于傳輸和存儲。預(yù)處理包括數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、去噪聲、高通濾波、壓縮、信號自相關(guān)等。數(shù)據(jù)處理方式和技術(shù)要根據(jù)不同的目的進行選擇，如特征提取技術(shù)是為了進行故障識別和故障隔離；數(shù)據(jù)簡化是為了剔除不必要冗余的原始數(shù)據(jù)便于進一步處理；循環(huán)計數(shù)方法則是為了便于將連續(xù)的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)據(jù)信息等。
3信息融合技術(shù)
傳統(tǒng)的信息/數(shù)據(jù)融合是指多傳感器的信息/數(shù)據(jù)在一定準則下加以自動分析、綜合以完成所需的決策和評估而進行的信息處理過程。
信息融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)目前尚無形成統(tǒng)一的分類形式，從信息融合的功能角度，可將信息融合過程分為5層，即：檢測級（判決）融合、狀態(tài)級（跟蹤）融合、屬性級（目標識別）融合、態(tài)勢評估和威脅估計，如圖3所示，其中狀態(tài)評估和威脅估計主要用于軍事領(lǐng)域。
檢測級融合的功能主要是判斷目標的有無；狀態(tài)級融合的功能是估計目標的狀態(tài)（距離、運動速度等）；屬性級融合的目的是確定目標的身份。這3個層次的融合各有特點。在具體的應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)融合的目的和條件選用。
4結(jié)論
本文貫穿車輛CBM應(yīng)用流程的整個環(huán)節(jié)，利用RCM分析方法確定CBM的實施對象，明確了CBM在車輛維修中的關(guān)鍵技術(shù)，分析了關(guān)鍵技術(shù)的具體內(nèi)容，為車輛開展狀態(tài)維修提供了技術(shù)支持。
參考文獻：
[1] 唐紅芳. 汽輪機壽命在線監(jiān)測與管理技術(shù)研究[D]. 保定：華北電力大學（碩士論文），2004.
[2] 張秀斌，王廣偉. 應(yīng)用比例故障率模型進行基于狀態(tài)的視情維修決策[J]. 電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2002(4):19-22.
[3] 袁志堅，孫才新，袁張渝,等. 變壓器健康狀態(tài)評估的灰色聚類決策方法[J]. 重慶大學學報，2005,28(3):22-25.
[4] 董玉亮. 發(fā)電設(shè)備運行與維修決策支持系統(tǒng)研究[D]. 北京：華北電力大學（博士論文），2005.
[5] 呂文元，楊遠濤，方淑芬. 利用濾波理論建立設(shè)備預(yù)測維修的優(yōu)化模型[J]. 東北電力學院學報，2000,20(1):22-24.