發布時間：2023-02-01 15:41:18
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的電源技術發展論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
[論文摘要]：通信電源是向通信設備提供交直流電的電能源，是整個通信電信網的能量保證。通信電源系統由交流供電系統、直流供電系統和相應的保護系統構成。通信電源系統的設備多，分布廣，不僅單個電源設備的可靠性會影響系統的可靠性，電源系統的總體結構也會對自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發展現狀
（一）供電系統的現狀
通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分，其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監控、無人值守和電池自動管理等功能，從而滿足網絡時代的需求。通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成。
（二）通信電源設備的更新換代
近年來，隨著技術的進步，特別是功率器的更新換代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術的不斷改進，控制方法的不斷進步，以及相關學科的技術不斷融合，通信電源在系統的可靠性、穩定性，電磁兼容性，消除網側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統的動態性能等等方面都取得長足的進步。
（三）現行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優缺點。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、通信電源發展趨勢
（一）開關器件的發展趨勢
電源技術的精髓是電能變換，即利用電能變化技術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，開關電源在電源技術中占有重要地位，從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級，開關電源的發展為高頻變化提供了硬件基礎，促進了現代電源技術的繁榮和發展。
（二）通信直流電源產品的技術發展市場需求發展
在需求與技術的共同推動下，通信直流電源產品體現了如下的發展態勢：
體系架構相當長的一段時間內維持穩定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現有的交流配電、整流器模塊(并聯)、直流配電、監控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構；功率變換模式也將維持現有的高頻開關模式，暫時不會出現類似從線性電源到開關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定，一定程度制約了整機系統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、通信電源技術的成熟，以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統發展進化規律，一般而言，技術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，開關電源技術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，通信直流電源產品將進入一個緩慢發展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術出現，通信直流電源產品就會再出現一個階躍性的發展，就像開關穩壓技術替代線性穩壓技術，給電源帶來了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統后備的能源供應手段，其研制、生產和應用技術一直備受世界各國通信行業的重視。隨著科技的發展和技術的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結構和技術上的先進性，在性能上具有傳統的VRLA電池無可比擬的優越性。
1．釩電池（VanadiumRedoxBattery）。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，經過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用，就能產生0.9V電壓的直流電能，同時產生大量的熱能.
3．電源監控系統的發展。隨著互聯網技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發展，通信系統從以前的單機或小局域系統逐漸發展至大局域網系統或廣域網系統，大量人力、物力被投入到網絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環境越來越復雜，人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度，這對電源設備的監控管理提出了新的需求，保護通信互聯網終端的電源設備必須具備數據處理和網絡通信能力。此時，數字化技術就表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢，數字化技術的發展逐步表現出傳統模擬技術無法實現的優勢.
4．通信電源的環保要求。環保問題，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的負載特性，減少給電網帶來嚴重污染的情況，還可減少對其他網絡設備的諧波干擾。另一個重要方面，是材料的可循環利用和環境的無污染，這方面需要產品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發、生產早期，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，波峰因數大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網帶來了嚴重的污染，使電網波形失真，實際負荷能力降低，對于三相四線制的電網來說，還很有可能因中性線電流過大而出現不安全隱患。
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從嵌入式處理器來看，從最初的4位處理器，目前仍在大規模應用的8位單片機、到日益受到廣泛青睞的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式處理器，目前具有嵌入式功能特點的處理器已逾千種，數十種常用的體系架構。廣闊的市場應用前景吸引了大量的半導體公司參與競爭，其中從ASIC、MCU、DSP到FPGA以及因為結合了MCU和DSP優勢而近年來異軍突起的匯聚式處理器，處理器速度越來越快、性能越來越強，而功耗和價格卻越來越低。目前。豐富的嵌入式處理器已經廣泛應用到從國防、工業、汽車到醫療設備和消費電子等幾乎所有的行業和領域。
匯聚式處理器解決嵌入式設計技術挑戰
盡管嵌入式設計經過數十年的發展，在核心處理器硬件平臺、嵌入式操作系統和開發工具上已經有廣泛的選擇，然而隨著市場競爭加劇、系統日益復雜化，目標應用對系統的功能、性能、成本的要求也日趨苛刻。工程師所面臨的設計挑戰似乎并沒有隨著半導體技術的發展降低，甚至日益增高，工程師在進行方案選擇時必須正確評估應用面臨的挑戰。
處理能力要求越來越高。系統本身的復雜功能、友好的界面設計要求、各種接口和通信需求都需要占用大量的MIPS處理能力，單一的傳統MCU或ASIC很多時候難以滿足系統高處理能力的需求，雙芯片甚至三芯片解決方案日益增多，但隨之而來的高設計復雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競爭性。此外，當前嵌入式系統設計，特別是一些新產品和功能復雜的嵌入式產品設計，要在設計周期很有限的條件下完全從零開始實現設計已經變得不現實，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的開發工具套件、必要的軟件模塊、成熟的參考設計、系統設計支持，以及是否有完整的設計生態系統等，對于是否能按期高質量地完成系統設計非常關鍵。
標準的多樣性和不確定性帶來產品升級換代的顧慮。當前在各個行業都面臨一些創新型應用，例如智能電表和智能視頻監控等，這些應用都具有一定開創性，目前沒有或尚未形成行業統一的標準，如何在保證搶占市場窗口期的先機，同時確保當前的設計滿足未來變化的市場和技術需求，必須考慮方案的可擴展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。處理器性能要求越來越高，而系統功耗要求越來越低，這幾乎形成一對矛盾。然而，實際設計過程中，工程師不得不面對這種近乎矛盾的需求。隨著半導體工藝技術、嵌入式處理器架構優化以及設計技術的改進，低功耗設計技術日新月異，電壓、工作頻率自適應調整技術、多工作模式的節能技術、數字電源管理技術，以及低功耗的最新半導體工藝技術應用層出不窮。在眾多方案中選擇滿足設計功率預算要求的系統方案也是系統設計成功的關鍵因素之一。
選擇具有廣泛嵌入式系統支持能力的解決方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系統眾多，各具優勢，硬件平臺方案對這些操作系統的支持能力是進行方案選型的考慮要點之一。
以Mcu或AsIc為核心器件的硬件平臺方案在解決上述嵌入式系統設計要求上正面臨挑戰，有限的處理能力通常難以滿足很多應用的高處理能力需求，或者缺乏進行功能擴展和產品升級換代的設計靈活性，某些設計為了滿足系統的處理能力要求而增加DsP或協處理器，從而增加系統的復雜性、功耗和成本。
結合MCU和DsP性能優勢的匯聚式處理器是有效解決上述設計挑戰的方案之一，而ADI公司Blackfin處理器是目前市面上唯一的匯聚式處理器產品。匯聚式處理器典型應用有電力應用的智能電表，安防應用的視頻監控，醫療設備的便攜式房顫監測儀，工業應用的3DLevelScanner三維曲面測量儀等。預覽全文，請訪問本刊網。
科學大師是引用出來的
在一次期刊培訓會上，我國一位期刊研究專家語出驚人：“科學大師不是評出來的，而是引用出來的。”例如達爾文的相對論、牛頓三大定律的引用率都屬最高級。但目前，我國科技論文的引用量和引用率偏少，這不僅不利于眾多科研成果傳播，也不利于科研新人的顯現，因此，應該鼓勵科研人員在學術論文中多引用文章和著作。
【關鍵詞】 有中繼 海底光纜通信系統 水下網絡融合 應用與發展
一、引言
有中繼海底光纜通信系統以穩定可靠、隱蔽性好、保密性好、抗毀抗干擾能力強等優勢，已成為跨洋通信的必備通信手段，截止目前世界上已建成100多條海底光纜線路。我國海域廣闊、海岸線、島嶼眾多，海纜通信尤為重要。1989年以來，我國投資參與建設了近20個國際海纜系統建設項目，但我國現有有中繼海底光纜通信系統都是依賴國外公司以交鑰匙的方式承建的。隨著國際形勢變化和技術發展，國內有中繼海底光纜通信系統建設出現新的發展趨勢。
二、系統組成及關鍵技術
2.1系統組成
有中繼海底光纜通信系統水下含有有源設備，主要由水下設備和岸上設備兩大部分組成，如圖1所示。
水下設備主要包括海底光纜、水下光中繼器和水下分支單元。海底光纜除與陸地光纜具有相同（相似）的光纖作為主要元件以及更為加強的鎧裝保護之外，還有一個重要的組成部分就是遠供電源導體。水下光中繼器由摻鉺光纖、泵浦光源、WDM耦合器、回環和OTDR通路、海底光纜的光耦合裝置和連接殼體組成，具有監測和自動防護功能。海底分支單元實現海底光纜的分支和電源遠供的倒換。
岸上設備主要包括線路終端設備、SDH設備、遠供電源設備、線路監測設備、網絡管理設備以及海洋接地裝置等。線路終端設備一般為DWDM設備，負責再生段端到端通信信號的處理、發送和接收；SDH設備承載在線路終端設備之上，在環形網絡的情況下，形成環路自愈保護；遠供電源設備通過光纜遠供導體向海底中繼器饋電并通過海水和海洋接地裝置回流，供電電流在1安培左右，供電電壓可高達幾千伏；線路監測設備自動監測海底光纜和中繼器的狀態，在光纜和中繼器故障的情況下，自動告警并故障定位。
2.2關鍵技術
有中繼海底光纜傳輸系統因其特殊的工作環境，在系統設計和技術應用上涉及如下關鍵技術：
（1）傳輸系統設計技術。影響傳輸系統性能的主要因素有光信噪比、色散、非線性。為了克服這些因素給海底光纜傳輸系統帶來的影響，必須采用專門的技術和對策加以克服，包括低噪聲光放大技術、前向糾錯和色散補償技術等。另外，水下中繼器的間距設計也是其中設計的關鍵。
（2）水下中繼器技術。水下光中繼器是有中繼海纜系統最重要的設備，對設備可靠性提出很高的要求，要求使用壽命超過25年。為實現高可靠性，在實現取電、放大的同時，需考慮狀態監測、關鍵部件冗余備份等。對結構體積要求高，要求直徑小適合敷設、高水壓密封。另外，要求設備功耗小，并考慮長時間使用散熱問題。
（3）遠供電源系統技術。遠供電源技術是控制傳輸距離和每光纜系統數的一個重要因素。遠供電源系統采用高壓恒直流的方式通過海纜遠供導體向海底設備供電。可采用單端或雙端供電方式，雙端供電方式時，在一端故障情況下另一端自動轉換為單端供電。遠供電源系統參數選擇與設計、供電方案、備份方案、故障與維護技術等難度大。
（4）線路故障監測定位與性能監控技術。包括網元管理系統（EMS）以及海底設備的線路監控系統（LME）。其中EMS實現對站內網元設備的集中監控，LME用于檢測海底中繼器和光纖情況，在光纜和中繼器故障的情況下，LME可以自動告警并故障定位。
（5）工程施工技術。海纜系統施工受地域建設、海洋工程、施工設備等條件限制，工程建設涉及技術領域廣泛，投資規模大，施工技術復雜。工程前期主要涉及工程設計、海纜路由選擇、海纜制造運輸；工程施工期間主要包含海纜路由定位、海纜敷設、海纜保護、陸地設備安裝、檢測與調試、工程驗收等，技術復雜且難度高。
三、市場應用前景分析
當前有中繼海底光纜通信系統存在廣闊的市場及應用前景。全球增長的帶寬需求需要通過升級現有的海底路徑，泛太平洋是最大的海底光纜市場。未來市場增長將由發展中市場的增長投資驅動，包括中國、印度、巴西和非洲。未來5年，非洲成為全球海底光纜發展最快的地區，年復合增長率達6.8%。近日，知名市場報告網站“企業與市場”了一份“海底光纜：全球戰略商業報告”的市場報告。報告指出，到2018年，全球海底光纜累計敷設預計200萬千米。如今，絕大多數的跨洋網絡流量是通過有中繼海底光纜系統傳輸，這是由于海底光纜相比衛星具有更高的傳輸效率，衛星通常作為補充手段。
國內市場前景看好。我國是一個海洋大國，擁有300多萬平方公里的海域和18000公里長的海岸線，沿海分布有6000多個島嶼，國內沿海島嶼發展急需通信保障。有中繼海底光纜通信系統是沿海島嶼與城市之間通信的重要傳輸手段，對較長距離島嶼的通信尤其是軍用保密通信都需要通過有中繼海底光纜通信系統來解決。根據國家目前的海纜建設情況及沿海經濟建設規劃的需求，海纜系統建設將會相應擴大。另外，包括海上石油平臺通信與電力輸送等也可通過有中繼海底光纜通信系統解決，根據我國石油發展規劃，我國海洋石油開發將迎來一個高速發展期。
四、技術發展趨勢
隨著近年來光纖通信技術的快速發展，許多新技術和新產品得以應用，有中繼海底光纜傳輸系統主要呈現出以下發展趨勢：更高系統帶寬、高頻譜效率、新型光纖技術、新調制編碼技術等。在未來海纜系統中水下光中繼器將采用C+L波段并行EDFA、拉曼放大器等方式實現大帶寬。超寬傳輸頻帶需要精確的色散管理和增益均衡，提高頻帶效率是追求每光纖總容量的另外一個課題。海底光纜系統一直在追求高的傳輸速率，提高線路速率會降低系統受光纖色散和非線性效應的能力，因此新型光纖和光纖配置方案在試驗系統中出現。另外，新的調制接收技術以及前向糾錯技術也在研究中。在新一代傳輸系統中，系統PMD將是限制系統傳輸距離的一個重要因素，除選擇PMD極低的光纖外，選擇PMD低的中繼器元件也變得十分重要。基于100G的系統，在低非線性效應、色散斜率補償、低PMD光纖技術和先進的調制接收、前向糾錯、編碼技術支撐下，將投入商用。
對現有系統的升級擴容是其另一個發展趨勢。海底光纜系統是一種寶貴的通信資源，新系統籌建并不簡單，為滿足日益增長的業務需求，對現有系統升級改造是比較現實的做法，通常是通過對陸上設備升級改造實現系統容量及性能提升。對系統中還存在空閑的頻譜資源的情況，考慮如何利用好剩余的資源實現最終容量的最大化。對原有設計容量已經飽和的情況，考慮如何突破原有容量設計的方案實現容量提升。可通過波長提速替換（如10G替換為40G）、可用帶寬擴展、縮小波長間隔增加波長數目等方式實現。
國內發展方面，有中繼海纜系統將盡可能的實現國產化建設，以提高安全保密性能并提升民族產業競爭能力。從中國電科34所、中天科技、亨通等國內企業參與海纜項目建設，到2012年華為海洋實現首次盈利，標志我國海纜系統企業正逐步成長，可逐步與外企抗爭。另外，國內新建有中繼海纜系統將考慮與海洋觀測網、海洋警戒網的融合。三網融合的規劃設計、安全可靠運行和長期維護及管理機制需要進一步研究探索。三網融合后，對有中繼海底光纜通信系統遠供電源系統、水下中繼器和海底光纜提出了新的要求。首先，有中繼海底光纜通信系統中成熟的供電方式并不完全適合融合后的網絡，需要進一步研究并聯或串并饋電系統的方式方法和可靠性。再次，水下光中繼器不只要放大海纜通信系統的傳輸信號，還要放大觀測網和探測網的傳感信號，這對水下中繼器提出了新的要求。另外，要求主干海纜不僅要承受高電壓，還要承載比通信纜大數倍的大電流，支線海纜預計要求多極纜。
五、結束語
我國是一個海洋大國，黨的十首次提出了建設海洋強國的戰略目標，清晰地指出了未來中國走向海洋、依托海洋、開發海洋和保護海洋的目標和方向。憑借著市場需求的不斷增加及相關政策支持將越來越受寵，有中繼海纜系統的發展迎來了難得的戰略發展機遇。近些年來我國有中繼海纜通信技術在不斷發展，與國際先進水平更加接近。我們應該緊隨新技術的發展步伐，加快我國有中繼海底光纜通信系統的建設腳步，提高我國的國際及國內通信能力。
參 考 文 獻
[1] 董峰. 海底光纜傳輸系統升級改造可行研究及關鍵技術分析[J]. 廣東通信技術，2012， 12：17-23.
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【關鍵詞】高壓電氣設備 檢測技術 在線檢測 絕緣
中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：
一．前言
改革開放以來我國經濟實現了騰飛，科技不斷的進步，高壓電氣設備應用越來越多且作用越來越大，比如最具代表性的就是電氣化鐵路的普及。因此高壓電氣設備的運行狀態已經深刻的影響到了人們的生活。本文所說的在線檢測是一種比較新型的檢測方法，其原理是利用高壓作為檢測的電壓,但是高壓必須是運行中的高壓，采用這種方法對高壓電氣設備進行在線檢測，了解其性能。這種在線檢測是在不停電的狀態下進行的，這樣可以有效的減少對對設備運行的干擾。不僅效率高而且還可以準確的掌握設備的性能狀態，提高設備的安全性和穩定性。當前的在線檢測技術大量的采用了高科技技術，利用高科技技術能夠有效的提高檢測速率和準確性，使我國的高壓電氣設備在線檢測技術更上了一個臺階。
二．電氣設備高壓測試
高壓電氣設備主要包括高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關柜和電力變壓器等。電氣設備高壓故障的產生原因有很多，通常包括控制回路電器老化損壞、性能下降、保護失準、誤動作；控制電源電壓嚴重下降、元器件誤動；控制紛路受潮、破損、老化擊穿短路；負載及電纜絕緣下降、擊穿短路；嚴重超載熱擊穿短路等。
三．高壓電氣設備檢測技術
1.絕緣檢測與診斷
電力系統中的高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關柜和電力變壓器等高壓電氣設備，其首要任務是安全可靠的運行，任何故障的發生，都會影響到企業生產的正常進行，甚至給國民經濟造成巨大的損失。目前，絕緣故障的發生是高壓電氣設備的多發故障，因此，絕緣檢測與診斷是電力設備檢測中最重要的方面。對設備進行絕緣檢測與診斷則是其中必不可少的試驗項目，以下幾種情況均必須進行試驗：
①對于高壓電氣設備的制造廠，必須對其生產的所有原材料、產品定型和出廠進行試驗。其目的是檢驗新的高壓電氣設備是否符合有關的技術標準規定。
②對于正在運行中的電氣設備，則需要定期進行全面的預防性試驗，電力設備以及電纜的現場試驗最重要的是耐壓試驗。
③對于大修后的設備進行絕緣試驗，其目的是判定設備在維修、運輸過程中性能是否發生變化，是否出現絕緣損傷，以及修理部位的質量是否符合原來的標準。
2.在線檢測技術。
隨著技術的進步，我國高壓電器逐漸普及，其高壓電氣設備正在向著高電壓以及高容量的趨勢發展，為了保證設備的正常運行，所以為了適應技術的需要在線檢測技術才應用而生。這項技術是科研人員長期研究的結果，學者在研究時發現：在高壓電氣運行的狀態下，對其絕緣狀態進行實驗檢測，是一種有效反映電氣設備絕緣狀態的科學方法，這就是本文所探討的在線檢測法。需要強調的是這種檢測是在不斷電的狀態下進行的，實施證明試驗是在運行的電壓下實施，是行之有效的方法，也是以后絕緣檢測技術發展的趨勢，有良好的發展前景。
高壓電氣設備在線檢測技術具有的優點
①這種檢測方法在不停電的狀態下進行，檢測時設備可以正常的運行，這樣可以減少停電對客戶的影響，節省了人力物力，大量的減少了工作量，提高了安全度，具有很強的優越性。
②在檢測時可控性強，可以針對需要隨時做出調整，有效提高檢測的靈敏度，縮短了檢測周期，提高了檢測的有效性。
③通過在線檢測，可以得到大量的檢測數據，并且及時的對數據進行分析，為檢測提供了客觀依據。不僅僅提高了可靠性還為企業節約了成本。
斯二十一世紀是信息時代，計算機網絡技術有了飛速的發展，且使用范圍十分廣泛。當前的高壓電氣設備在線檢測工作與計算機網絡相結合，大大提高了檢測速率和準確性。
3.在線監測技術
我們知道在當前對于高壓電氣設備維修多半還是采用的定期檢修方法，這種方法是帶電檢測方法，是對離線檢測的升級方法，將監測技術升級為在線的檢測，也就是帶電的檢測，這樣的話在監測的工程中，電器設備是正常運行的，不會影響到設備的正常工作，其相對于在線監測技術離線監測技術還是有很多不足的地方需要我們改正，其不足主要表現在兩個方面：
①離線檢測檢測時設備不能工作，影響了設備的效率，造成停工，必須承擔停工素損失。
②離線監測具有盲目性，目標不明確，導致設備可能存在隱患，有太多的不穩定因素。
四．高壓測試要求
1.對測試平臺的要求
①測試平臺應選擇一個員工常規工作行動的地方，測試區用清晰的圖案標識，上面標明“危險—高壓勿近！”等警示信息。建立測試平臺，除了警示標志外，還應裝置一個可以關掉所有電源的開關。
②只能用不導電的工作桌或專用工作臺做測試。把測試者與被測產品之間的任何金屬物體移開。沒有與DUT 接觸的其他金屬物體全部接地。在測試區用絕緣的安全墊墊在地面上，使操作者與地面隔離，如果儀器可以通過遙控開關操作，可考慮兩個開關同時控制。耐壓測試儀必須良好接地。
2.測試操作要求
面放好絕緣墊，并在測試前認真設備檢查。檢查儀器的各個連線是否有破損等，如果有則不能進行測試，必須先進行維修；如果儀器完好，則將0.7 MΩ標準電阻的一端連接耐壓儀的地線；接通電源，將儀器、報警漏電流設定在5 mA；開啟儀器，用測試棒擊標準電阻另一端，調整電壓在3 410～3 590 V 內儀器發出報警，則判定該儀器處于正常工作狀態，若不在3 410～3 590 V范圍內儀器自動報警，則儀器工作不正常。
七．結束語
當代的高壓電氣設備的在線檢測技術，是電氣設備檢測技術的一大突破，它克服和完善了傳統檢測方法的不足，加之當今是信息時代，計算機網絡技術高度發達，計算機網絡技術與在線檢測技術的有效結合，更加強有力地促進了我國在線檢測技術的發展。在線檢測技術能夠非常及時的檢測出高壓電氣設備運行過程中出現的各種故，是我國電網系統正常運行的得力保證，但是其檢測技術也存在一些瓶頸，相信通過不斷的努力探索，高壓電氣設備的在線檢測技術會越來越完善。
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論文關鍵詞：中職學校 電工電子類課程 實驗教學
電工電子類課程是中職應用電子、機電一體化和計算機應用等專業的基礎課程，與后續專業課程之間有著緊密的聯系同時。隨著科技的不斷進步，電工電子產品不斷推陳新，電氣化程度不斷提高，這門課程的不少知識涉及學生就業領域的基本操作技能。岡此，開沒電工電子課程無疑是必要的，是合理的。
電工電子實驗塒幫助學生消化理論知識．激發學習興趣，提高實踐操作能力具有重要作用，因此在現有條件下進一步開展中職電工電子實驗教學具有重要意義。我結合電工電子實驗教學實踐，進行總結反思，談談個人的見解。
一、電工電子實驗教學存在的問題
觀今的電工電子類課程的實驗教學中存在著很多問題，主要表現在以下幾點
1．實驗中存在不安全因素．．
電工電子實驗中所使用的設備、儀器儀表和電子元器件較多，如果不能正確使用，容易造成損壞；另外，實驗巾提供的電源是220V的市電，遠高于36V的安全電壓，操作不當會造成觸電事故中職學生的紀律觀念淡溥，在實驗教學過程中往往會出現上述問題
2．實驗內容陳舊，方法單一。
目前在大部分巾職學校，電工電子實驗教學仍從屬或附屬于理論教學，實驗內容陳舊，脫離現代科學技術發展的實際有些經典實驗沒有發展創新，對學生失去吸引力，如單級放大器實驗，就是孤立的一個放大電路．對放大信號是否失真．只是簡單地用示波器觀察波形，在實驗方法上，傳統電工電子實驗主要是驗證性實驗，存文驗過程中不能結合存在的問題主動思考．只是機械地按部就班地連線、測，片面追求數據的正確．不注重實驗全過程，對一些基本問題缺乏理解、更有一些學生存在應付心理，抄襲或偽造實驗數據。這種方式嚴重影響了學生分析問題和解決問題能力的培養，缺乏獨立思考和積極主動性的訓練，起不到應有的作用．．
3．實驗考核方式不合理
電工電子實驗教學的考核主要是實驗報告和實際操作兩種方式，但目前存存的問題是巾職學生自覺性羞，實驗報告僅僅是抄抄實驗步驟和實驗數據，存在嚴重的抄襲和弄虛作假現象．另外，由于學生多，實驗指導老師少，很多學校甚至對實際操作能力不予考核。這樣就不能真正了解學生的學習情況，不能公平公正地對學生的實驗能力作出評價．學生的實際操作能力也就得不到提高。
二、電工電子實驗教學的思考和實踐
1．嚴格實驗管理．培養良好的實驗習慣
實驗教學不僅僅是培養學生職業知識、職業技能的再要環節，也是加強學生職業規范和行為訓練．培養良好實驗習慣的良機．．通過電工電子實驗，學生可以掌握基本的操作流程，了解實驗中的安全注意事項，有利于養成認真仔細的習慣教師在實驗教學中必須制定完善的實驗管理制度，用紀律約束學生，落實安全和設備使刖責任制實驗前，教師首先愛強調支驗紀律，講解試驗巾應注意的安全問題；實驗過程中，凡是發現破壞實驗設備、不愛惜實驗器材、不按規范操作的情況，要及時制止并對相關人員進行嚴肅教育；實驗結束后，設備如果出現故障或丟失，儀表和電子元器件不能按時交回等情況，教師可根據相關記錄追究相應實驗小組的責任 2．更新實驗內容和方法，提高實驗效果
隨著電子技術的巨大發展．實驗教學方法和內容的創新迫存屑睫．應存教學中增加一些綜合性和沒計性實驗，采取切實可行的適合中職學生的實驗教學方法，加強實驗和生活實際的聯系，借此提高學生的動手能力和學習的積極性。如在進行單級放大器的性能測試時，教師可對學生對收音機的中放電路進行測試，通過收音機的聲音的變化，使學生對放大器的性能有一個感性的認識。
在實驗方法上教師應根據理論課教學計劃和電工電子技術發展趨勢進行調整，增加一些綜合性實驗，如開設音頻功率放大器、波形發生器、商流穩壓電源等實驗，這些綜合性實驗可以覆蓋模擬電路的靜態工作點、單管放大、低頻振蕩電路、運算放大器、濾波器等內容，增強實驗的實用性、功能性。為了增強實驗的趣味性．可以多向學生介紹一些有趣的電子產品，對一些經典實驗做些變化，加入一些能涮動學生學習興趣的元素。實驗中可以采用語音信號發生器或其他音頻信號源代替普通信號發生器．例如存實驗功率放大器時，教師通過隨身聽的耳機線為功放電路提供信號，提高學生的學習熱情和實驗的積極性
3．改革實驗報告寫法和考試、考核方法．．
實驗報告是學生對自己所做實驗的總結，重點強調對實驗原理、實驗過程中問題的變化、分析，多寫對實驗的體會，對不成功的分析、討論和解決問題的方法，而不過于強調實驗報告格式的統一，內容的多少和數據的準確性。
在考核方法上．電工電子實驗是以平時的訓練來培養學生的動手能力和實踐能力的課程，學生的實驗能力主要體現存對實驗原理的理解、現象的觀察、問題的處理、數據的分析處理等方而，所以對陔課程的考核不應只注重實驗結果，更應注重實驗過程．注重學生能力的提高對電工電子實驗課程的考核應進行三次i平分：一是現場評分，根據學生的預習．儀器使用的正確程序，實驗過程巾的態度等給予評定分數；二是根據學生的實驗報告評分，根據其對實驗過程的分析、數據的記錄、數據處理、實驗結果分析與書寫情況評分，不要只簡單看數據準確與否：三是進行考核，期末考核可以采取試題抽簽方式．這樣既可以避免學生在操作考核中互相抄襲的情況，又可以督促學生全面掌握實驗項目。教師對三次成績進行總評得出實驗課程的成績，這樣可有效督促學生做好實驗。
【關鍵詞】數控技術；加工方法；自動技術；程序指令
1.數控機床加工特點
數控技術是現代制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎，離開了數控技術，先進制造技術就成了無本之木。數控技術的廣泛使用給機械制造業生產方式、生產結構、管理方式帶來深刻的變化，它的關聯效益和輻射能力更是難以估計。數控技術及數控裝備已成為關系國家戰略和體現國家綜合國力水平的重要基礎性產業，其水平高低是衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化，已經成為當今制造業的發展方向。數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術；（2）信息處理、加工、傳輸技術；（3）自動控制技術；（4）伺服驅動技術；（5）傳感器技術；（6）軟件技術等。從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現制造裝備業的跨躍式發展。
2.數控機床零件加工前的準備要求與操作
2.1數控機床加工前的準備要求
2.1.1 機床位置環境要求
機床的位置應遠離振源、應避免陽光直接照射和熱輻射的影響，避免潮濕和氣流的影響。如機床附近有振源，則機床四周應設置防振溝。否則將直接影響機床的加工精度及穩定性，將使電子元件接觸不良，發生故障，影響機床的可靠性。
2.1.2 電源要求
一般數控車床安裝在機加工車間，不僅環境溫度變化大，使用條件差，而且各種機電設備多，致使電網波動大。因此，安裝數控車床的位置，需要電源電壓有嚴格控制。電源電壓波動必須在允許范圍內，并且保持相對穩定。否則會影響數控系統的正常工作。
2.1.3 溫度條件
數控車床的環境溫度低于30攝氏度，相對溫度小于80%。一般來說，數控電控箱內部設有排風扇或冷風機，以保持電子元件，特別是中央處理器工作溫度恒定或溫度差變化很小。過高的溫度和濕度將導致控制系統元件壽命降低，并導致故障增多。溫度和濕度的增高，灰塵增多會在集成電路板產生粘結，并導致短路。
2.1.4按說明書的規定使用機床
用戶在使用機床時，不允許隨意改變控制系統內制造廠設定的參數。這些參數的設定直接關系到機床各部件動態特征。只有間隙補償參數數值可根據實際情況予以調整。
用戶不能隨意更換機床附件，如使用超出說明書規定的液壓卡盤。制造廠在設置附件時，充分考慮各項環節參數的匹配。盲目更換造成各項環節參數的不匹配，甚至造成估計不到的事故。
2.2數控車床是怎樣操作的
2.2.1手工編程操作
將編制的加工程序輸入數控系統，具體的操作方法是：先通過機械操作面板啟動數控機床，接著由CRT/MDI面板輸入加工程序，然后運行加工程序。
2.2.1.1啟動數控機床操作
① 機床啟動按鈕ON
② 程序鎖定按鈕OFF
① 選擇MDI方式或EDIT方式
② 按（PRGRM）健
③ 輸入程序名 鍵入程序地址符、程序號字符后按（INSRT）鍵。
④ 鍵入程序段
⑤ 鍵入程序段號、操作指令代碼后按（INPUT）鍵。
2.2.1.3運行程序操作
① 程序鎖定按鈕ON
② 選擇自動循環方式
2.3、數控車床對刀操作
數控車床對刀方法有三種：試切削對刀法、機械對刀法和光學對刀法。
2.3.1 數控車床對刀方法
假設刀架在外圓刀所處位置換上切割刀，雖然刀架沒有移動，刀具的坐標位置也沒有發生變化，但兩把刀尖不在同一位置上，如果不消除這種換刀后產生的刀尖位置誤差，勢必造成換刀后的切削加工誤差。
2.3.2 基準刀對刀操作
① 用外圓車刀切削工件端面，向數控系統輸入刀尖位置的Z坐標。
② 用外圓車刀切削工件外圓，測量工件的外圓直徑，向數控系統輸入該工件的外圓直徑測量值，即刀尖位置的X坐標。
2.4刀位偏置值的修改與應用
如果車削工件外圓后，工件的外圓直徑大了0.30mm。對此，我們可不用修改程序，而通過修改刀位偏置值來解決，即在X方向把刀具位置的偏置值減小0.30mm，這樣方便地解決了切削加工中產生的加工誤差。
3. 數控機床維修注意事項
數控機床維修中應注意的事項：
3.1從整機上取出某塊線路板時，應注意記錄其相對應的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應按前后取下相應的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應放在專門的盒內，以免丟失，裝配后，盒內的東西應全部用上，否則裝配不完整。 3.2電烙鐵應放在順手的前方，遠離維修線路板。烙鐵頭應作適當的修整，以適應集成電路的焊接，并避免焊接時碰傷別的元器件。
3.3測量線路間的阻值時，應斷電源，測阻值時應紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。
3.4線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時應找到相應的焊點作為測試點，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點處用刀片刮開絕緣層。
3.5不應隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經驗，習慣斷線檢查，但數控設備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細而密，一旦切斷不易焊接，且切線時易切斷相鄰的線，再則有的點，在切斷某一根線時，并不能使其和線路脫離，需要同時切斷幾根線才行。
3.6不應隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。進口泵 閥門
3.7拆卸元件時應使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應長時間加熱及重復拆卸，以免損壞焊盤。
3.8更換新的器件，其引腳應作適當的處理，焊接中不應使用酸性焊油。
3.9記錄線路上的開關，跳線位置，不應隨意改變。進行兩極以上的對照檢查時，或互換元器件時注意標記各板上的元件，以免錯亂，致使好板亦不能工作。
3.10查清線路板的電源配置及種類，根據檢查的需要，可分別供電或全部供電。應注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內有高壓發生器，需適當絕緣，操作時應特別注意。
參考文獻：
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當前,電力電子作為節能、節才、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,實現高效率和高品質用電相結合。
1.電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現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,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,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為直流電,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與應用得以很大發展。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
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz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補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,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,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。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展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,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,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,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。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環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,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于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
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。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,傳統的相控式穩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、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(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。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,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。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,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發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
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,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。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、節能等優點。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、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,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,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍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,將市電整流后逆變為3kHz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,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,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,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,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)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發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。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環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
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,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的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規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,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,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.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，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“整流行業”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”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電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高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
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的續流二極管,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(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“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連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,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工作,采用均流技術,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來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點: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,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;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,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。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的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
關鍵詞：電力電子，逆變，整流，諧波
0.引言
隨著我國經濟的發展，用電設備的類型越來越多。在三相供電系統中，除了大量的對稱負荷外，還新增了許多不對稱負荷和單相負荷。由于單相負載的大量應用，且各負荷的用電不同時等原因，導致三相四線制配電系統出現了嚴重的三相不平衡的運行狀態，給系統的安全穩定運行和用戶設備的正常可靠使用造成了嚴重的危害。
本文中從人工和技術兩方面提出了目前三相不平衡的解決方法，重點解析了新技術方面的內容，突出了各種方法的優缺點，并提出采用大容量電力電子技術的基本方法。
1.國內外三相平衡系統研究現狀
1.1人工方面：
(1) 完善基礎資料：每年組織專人在春季繪制一次配電變壓器網絡圖和負荷分配圖, 把每個臺區供出的各相上的用電戶名、戶數、電能表的型號等有關數據繪制成方便易查看的表格, 平時經常檢查有無遺漏或新增用戶,結合負荷變化情況及時更新。
(2) 加強測試：給專人配備鉗形表,每月至少進行一次負荷測試,對配電變壓器負荷狀況做到心中有數,為調整配電變壓器負荷提供準確可靠的數據。利用檢修停電時間調整負荷。
(3) 加強用電管理：對臨時用電，季節性用電，管理人員必須熟悉情況，如安裝地點、用電量的變化情況等, 根據情況及時做好負荷調整工作。新增單相設備申請用電, 做好負荷的功率分配, 進行合理搭接, 盡可能均勻分配到三相電路上。注意大的三相四線制用戶內部三相負荷平衡問題, 協助他們調整本單位三相負荷。
(4) 調整三相負荷做到“ 四平衡”：四平衡既計量點平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側平衡, 重點是計量點和各支路平衡, 可把用戶平均用電量作為調整依據, 把用電量大致相同的作為一類, 分別均勻調整到三相上。由于三相同時引人負荷點比單相引入負荷點時損耗顯著減少, 為了取得三相負載的對稱, 應將三相線路同時引入負荷點, 盡量擴大三相四線制的配電區域, 減少單相供電干線長度, 接戶線應盡量由同一電桿上分別從三相引下, 且三組單相接戶線的負載應盡量平衡。
1.2新興技術方面：
（1）三相自動平衡器
用于380 V 配電網中的平衡器的工作原理如下圖所示，電流采樣器采集配電網三相電流，通過模/數轉換器將模擬信號轉換為數字信號，經接口電路送至單片機進行比較，發出指令，輸出放大后啟動開關控制電路，將大電流相中一部分負載切換到小電流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相電流不平衡度滿足要求，實現三相相對平衡。當三相負載的變化未超過允許值時，平衡器不予調整，維持現狀，以避免頻繁切換。
圖1 三相自動平衡器的工作原理框圖
（2）早期無功補償裝置
早期的無功補償裝置主要是無源裝置，方法是在系統母線上并聯或者在線路中串聯一定容量的電容器或者電抗器，它主要包括同步調相機和靜電電容器。
同步調相機又稱同步補償器，是早期無功補償裝置的典型代表。它不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態補償。當系統電壓下降時，它通過控制勵磁發出和吸收無功功率，并通過電壓調節器自動調節無功功率的大小以維持端電壓恒定。它的損耗和噪聲都較大，運行維護復雜，響應速度慢。
靜電電容器可以改善線路參數，減少線路的感性無功功率，補償系統的無功功率。由于它供給的無功功率與節點電壓的平方成正比，當節點電壓下降時，它供給的無功功率反而會減少，所以靜電電容器的無功功率調節性能較差。論文參考。但由于其維護較方便!裝設容量可大可小，既可集中使用又可分散裝設，所以目前仍是中國采用的主要補償裝置。
同時，無源裝置使用機械開關，它不具備快速性、反復性和連續性的特點，因而不能實現短時糾正電壓升高或降落的功能。
（3）靜止無功補償裝置SVC
靜止無功補償器(StaticVar Compensator)，是將電容器（及電抗器支路）與輸電線路并接，通常接于開關站或變電所母線，通過晶閘管控制的無功功率動態補償，調節母線電壓和線路無功功率在所需水平上，從而提高電力系統穩定性，擴大線路輸送容量。
SVC技術又分為：自飽和電抗器型（SSR）、晶閘管相控電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC）、高阻抗變壓器型（TCT）和勵磁控制的電抗器型（AR）等幾種不同類型。世界各國普遍采用TCR和/或TSC型SVC作為電網的動態無功支撐點，以提高輸電能力或加強電網的安全穩定運行。
SVC特點：
1、應用較為成熟，目前應用較多。
2、自身產生較大諧波，需無源濾波器配合。
3、TCR只提供感性無功，容性無功需FC或TSC電容器組提供，占地面積大。
4、響應速度慢（2~3個周期）。論文參考。
5、對快速的沖擊負荷補償效果較差。
(4) 靜止無功發生器(SVG)
SVC裝置為補償 0～100 %容量變化的無功功率，幾乎需要 100 %容量的電容器與超過 100 %容量的晶閘管控制電抗器，銅和鐵的消耗很大。論文參考。從技術發展來說，這種類型的靜補償裝置已不能說是先進的。近年來的發展趨勢是采用可關斷晶閘管（GTO）構成的自換向變流器，通常稱為靜止無功發生器（SVG），它既可提供滯后的無功功率，又可提供超前的無功功率。
SVG是采用 GTO 構成的自換相變流器，它把逆變器電路看成是一個產生基波和諧波電壓的交流電壓源，控制補償器基波電壓大小與相位可改變基波無功電流的大小與相位。當逆變器基波電壓比交流電源電壓高時，逆變器就會產生一個超前（容性）無功電流。反之，當逆變器基波電壓比交流電源電壓低時，則會產生一個滯后（感性）無功電流。因此它能與系統進行無功功率的交換 ,故稱其為“無功發生器”。
與 SVC 相比，其調節速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統欠壓條件下無功調節能力強。
(5)Smartpower節電器
SmartPower系統節電器利用“平衡控制變壓系統”繞組的相互交叉連接，可以消除各相位間的電壓和電流的不均衡，維持控制其平衡性。
這種特殊繞組，可以相互補償鐵心的磁通量，最大限度地控制各相感應電動勢的一致性，從而保持三相平衡，降低零線電流等額外損耗，它是最新一代可以改善電力消費狀況高新技術產品。
2.研究趨勢和前景展望
隨著電力電子器件容量的不斷增大以及價格的逐步下降，使用基于電力電子器件的技術來替代原來的機械開關方式的解決方法也將是今后的發展趨勢。三相系統中基波不平衡度在增大的同時，由于各次諧波所導致的不平衡問題將成為將來所遇到的主要問題，因而需要有一種方案來同時解決基波無功和有功不平衡，以及消除由諧波造成的不平衡。本文提出的設計方案具備了解決上述問題所需要的全部功能，因而是未來最有發展前景的解決方案之一。
擬采用的裝置功能原理圖下圖所示。
圖2 本裝置的結構原理框圖
裝置工作原理如下：原始的不平衡負載可能引起較大的中線電流，如圖中ILN所示。若不進行補償，則此電流將流入系統中線。在系統與負載中間增加一個三相不平衡補償裝置，該裝置從系統吸收三相對稱的基波電流，通過整流橋變換為直流，再通過具有中線的逆變橋變換為所需要的電流。以中線電流為例，對裝置來說若以流入裝置為電流的參考方向，則如能使得裝置中線吸收的電流與負載側中線電流一樣，即ILN=IFN，則對系統中線而言，ISN=ILN-IFN=0。從而解決了系統側中線電流過大的問題。同時裝置的ABC三橋臂還可根據參考電流產生所需要的電流，對負載的不平衡三相電流進行補償，目標是使得系統側ABC三相的電流為三相基波對稱分量。從而解決三相不對稱問題。
3.結論
采用不同的方法各具有其優劣性，本文提出的采用大容量電力電子技術，裝置適應能力強，響應速度快，控制精度高，裝置無任何耗能元件，節能效率更高。采用三相四線制結構，能同時補償不平衡電流，同時還可濾除諧波并提供無功功率的支持。因此是未來最有發展前景的解決方案之一。
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