現(xiàn)代電力電子技術論文精選(九篇)

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第1篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

關鍵詞：淺談 現(xiàn)代 電力電子技術

中圖分類號：TM1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0229-01

現(xiàn)如今的高新技術有很多都是和電網(wǎng)的相位、電壓、電流和頻率等基本參數(shù)的轉換與控制相關?，F(xiàn)代電力電子技術能實現(xiàn)對這些參數(shù)的高效處理與精確控翻，對大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實現(xiàn)，這樣可以支持多項高新技術的發(fā)展。

1 現(xiàn)代電力電子技術的內涵

現(xiàn)如今電力電子技術主要是處理的對象時功率，主要是來實現(xiàn)高效率和高品質的用電。電力電子技術主要通過電力半導體器件和自動控制技術、計算機和電磁技術的三者綜合運用來實現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用，可以讓當代的電力電子技術得到很充分的運用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半導體復合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點。這類的特點也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術不能夠適應現(xiàn)如今的社會發(fā)展，電力電子技術已經進入了一個全新的高速發(fā)展的時代。具有功能驅動、節(jié)能明顯和先進等特點的IGBT，MOSFET等新型電力電子器件，所以可以在新型家電、感應加熱、通信、計算機電源和電動交通工具等領域中有很好的發(fā)展前景。

2 現(xiàn)代電力電子技術的歷史沿革

電子技術和微電子技術在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結合，也就產生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件?？申P斷晶體管（GTO）電力晶體管（GTR）以及此類晶體管的模塊也得到了實用化。從此滯后，各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現(xiàn)，例如（功率MOSFET）絕緣門板晶體管（IGT或IGBT）、靜電感應晶體管（SIT）、靜電感應晶閘管（srrH）、MOS晶闡管（MCT），MOS晶體管（MGT）。這也意味著一個具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時代的誕生，傳統(tǒng)的電力電子技術即將被淘汰。代電力電子技術大跨步進入高速發(fā)展的新時代。新一代電力電子器件的特點主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出現(xiàn)促進了控制系統(tǒng)和變流電路的技術不斷發(fā)展和成熟?，F(xiàn)如今電力電子技術主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調制雙零諧振電路組成。因此從今天的時代進入變頻器，極大地豐富了電力電子技術的功能，不斷開拓新的應用領域的時代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術。

3 現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展

電力電子技術的發(fā)展自從20世紀90年代以來主要具有兩個方面的特點：電子技術與微電子技術的不斷完善結合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術器件參數(shù)的不斷完善和提高。電力電子器件的發(fā)展特點使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發(fā)展，也預示著一個電力電子技術來到全新的時代。電力電子技術是多技術和多學科的相互滲透和創(chuàng)新結合的技術，在工業(yè)領域中對具有很強的滲透性。80年代后期，主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現(xiàn)代化電力電子技術為代表。在此時代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調速系統(tǒng)等領域運用的比較頻繁。這個時代的發(fā)展預示著電力電子技術進入了新的發(fā)展階段。在這個時代的電子電力系統(tǒng)當中，大型機組工作狀態(tài)的改變和運轉變流裝置起著非常重要的作用?，F(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運行的成熟控制和測試等安全保護提供一些技術手段。超導磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術應用領域已經非常普及。日本在火車在高速運行時有PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)的技術是世界第一。先進的國家都非常的關注超導磁浮鐵道系統(tǒng)的研究，其能夠讓火車高達500公里每小時。這樣能夠解除交通壓力和提高運輸能力，對國民經濟的發(fā)展有著非常重要的作用?，F(xiàn)如今的電力電子技術是傳統(tǒng)產業(yè)和信息產業(yè)的主要是被控強電、弱電和接口橋梁。此技術的發(fā)展能夠提高生產效率、降低消耗和節(jié)能。

4 結語

電力電子技術能能夠讓國家的基礎產業(yè)得到非?？焖俚陌l(fā)展，其與國家發(fā)展的方針和政策的配合下能夠在21世紀顯得尤為重要。因此，電力技術成為了21世紀可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，成為高科技產業(yè)鏈的關鍵所在，能夠推動我國的工業(yè)技術創(chuàng)新。

參考文獻

[1]劉莉宏.現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展及其應用[期刊論文]《北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報》，2006年3期.

[2]趙玉冰.淺談現(xiàn)代電力電子技術的應用和發(fā)展[期刊論文]《科技咨詢導報》，2007年3期.

第2篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

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)?。這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(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(wǎng)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?采用全橋零電流開關串聯(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(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)側三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)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?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(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。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(lián)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(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(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(wǎng)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(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世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

第3篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

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)?。這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(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(wǎng)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?采用全橋零電流開關串聯(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(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)側三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)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)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(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。

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(wǎng)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(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。

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：

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[3]葉治正,葉靖國:開關穩(wěn)壓電源。高等教育出版社,1998。

第4篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

（1）“電力電子技術”的主體框架，基本內容、各部分內容之間的邏輯關系，以及貫穿全課程的關鍵線索是什么？這個問題是從整體上把握“電力電子技術”的首要問題，直接挑戰(zhàn)教師對所授內容的理解深度和運用程度。“電力電子技術”主要由三大部分組成：[2]電力電子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大類基本變流電路以及由它們組合而成的組合變流電路；對各種變流電路都適用的PWM控制技術和軟開關技術。其中，各種變流電路及其控制技術的學習和掌握是本課程的主體。變流電路種類繁多，突出帶有共性的分析方法對于理解各種電路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通斷型電力電子器件的存在，使得四大類變流電路及其他們的組合變流電路呈現(xiàn)出非線性特性；但當電路中各通斷型電力電子器件的通斷狀態(tài)確定后，整個變流電路又可以根據(jù)線性電路的基本理論進行分析。相位控制和脈沖寬度調制（PWM）則是分別針對半控型器件和全控型器件組成的電路拓撲的兩種控制技術。而所選用的通斷型電力電子器件的類型（即不可控型、半控型、全控型）則是將各種變流電路及其控制技術（對不可控型器件構成的電路不存在控制問題）構成一個有機整體的關鍵線索。

（2）“電力電子技術”的教學目標是什么？也就是說，學了這門課程以后，學生能夠做到些什么？為了從宏觀上控制大學的教學質量，教育部對主要的基礎性、專業(yè)基礎性課程都制定了相應的“課程教學基本要求”，一般涉及兩個方面的內容：一個方面是規(guī)定了一門課程必須包含的知識點和基本技能；另一個方面是學生對這些知識和技能應該掌握的程度層次，例如，識記、了解、理解、應用（可進一步細化為簡單應用、分析、綜合和評價等）。通過對“電力電子技術”的學習，學生熟悉并掌握晶閘管、門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）、電力場效應晶體管（PowerMOSFET）和絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等電力電子器件的工作原理、開關特性和電氣參數(shù)；熟悉并掌握單相、三相整流電路和有源逆變電路的基本原理、波形分析，以及各種性質的負載對電路工作性能的影響；掌握直流斬波電路的工作原理、電路結構、換相方法及參數(shù)計算；掌握交流調壓電路的電路結構、換相方法、波形分析和參數(shù)計算，了解交-交變頻電路的基本原理；掌握逆變電路，特別是PWM型逆變電路的工作原理、控制方法、波形分析；了解軟開關技術的基本概念；了解電力電子技術的發(fā)展方向。

（3）“電力電子技術”的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向是什么？了解歷史，分析現(xiàn)狀，是為了更好地預測未來。所謂“了解歷史”，首先，要清楚所授課程的發(fā)展經歷了幾個階段；其次，應知道每個階段的標志性事件、代表性人物和重要結果；最后，對某些重要結果在歷史上的獲得過程也需有所涉獵，從而有助于利用歷史所蘊含的科學精神、研究方法和思想啟迪，創(chuàng)造性地挖掘新方法、新技術。[1]而在分析現(xiàn)狀時，不但要聚焦本校、兄弟院校、國外高校對本課程在教學內容、教學模式、教學方法和教學手段等方面的情況，還應關注本課程所屬學科的最新科研進展。由于電力電子器件的發(fā)展對電力電子技術的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。使用電子管、水銀整流器的時期屬于電力電子技術的史前期或黎明期。在這一時期，各種整流電路、逆變電路和周波變流電路的理論已經發(fā)展成熟并廣為應用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管標志著電力電子技術的正式誕生；隨著晶閘管及晶閘管變流技術的發(fā)展，電力電子技術的概念和基礎得以逐漸確立。由于晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導通而不能使其關斷的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其關斷通常需要依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實現(xiàn)，實際應用時受到很大的局限。20世紀70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET為代表的全控型器件迅速發(fā)展，把電力電子技術推進到一個新的發(fā)展階段。與晶閘管電路的相位控制方式相對應，采用全控型器件電路的主要控制方式為PWM。PWM方式不僅在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均可應用，而且使得電路的控制性能大為改善，因而對電力電子技術的發(fā)展產生了極為深遠的影響。在20世紀80年代后期，以IGBT為代表的復合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅動功率小、開關速度快和BJT通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點，因此，IGBT成為了現(xiàn)代電力電子技術的主導器件。同IGBT相類似的，還有復合了MOSFET和GTO優(yōu)良性能的MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）。目前，把驅動、控制、保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC）成為了電力電子技術發(fā)展的一個重要方向。

（4）“電力電子技術”在整個教學計劃中的地位和作用是什么？整個大學四年的教學過程是一個系統(tǒng)工程，而具體到某一門課程則只屬于它的一個局部，因此，各門課程的教學不能孤立地進行，而必須與其他課程相互配合，特別是要關注前修課和后續(xù)課。“電力電子技術”是一門技術基礎課，在學習它之前，學生應學過“電路”和“電子技術基礎”，并已能熟練使用示波器等電子儀器；而“電力拖動自動控制系統(tǒng)”則是該課程的后續(xù)課之一。

（5）“電力電子技術”的主要內容應通過怎樣的教學步驟和教學方法傳授給學生？設計一個合理的教學步驟或教學過程，并采用科學的教學方法幫助和鼓勵學生達到教學目標是整體性備課的最后一個基本問題。一般來講，教學過程可分為三步走：首先，是把“電力電子技術”的教學目標具體化、明確化，并通過教學內容這一載體反映出來。然后，采用各種行之有效的教學方法，幫助和鼓勵學生通過自主學習來達到課程教學目標，所謂“授之魚，不如授之以漁”。比如，可以幫助和鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲，[3]驗證相位控制方式和PWM方式；幫助和鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型，并善于利用Google搜索網(wǎng)絡資源；最后，就是要合理評價學生的進步。教學方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發(fā)現(xiàn)教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等，[1]上述方法都有它們各自的優(yōu)勢和不足，適用于不同的場合，因此，不應盲目肯定或否定一種方法，而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。對于“電力電子技術”這門課程而言，筆者非常信賴案例教學法——通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學生點石成金的“金手指”。2.6件準備工作有了對上述5個基本問題的認識后，接下來就應該做好以下6件準備工作了：認真研讀“電力電子技術”教學基本要求和教學大綱；認真選擇、研讀教材及參考書；認真研讀“電力電子技術”的前修課和后續(xù)課的教材；自己動手做過教材中的全部練習題及思考題；了解學生；撰寫一份“電力電子技術”教學安排表，并在課前發(fā)放給每個學生。其中，最要緊的是研讀教材、做好習題和了解學生。所謂“研讀”，是指通過仔細的、反復的、研究式的將選定的《電力電子技術》教材讀上很多遍，從而把教材中的重點和難點部分完全吃透，即要讀到不會被人就教材中的內容問倒、讀到可以脈絡清晰、有理有據(jù)地用自己的語言來闡述教材中的重點和難點內容。

西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》（第4版），[2]每章均提供有習題及思考題。這些習題及思考題都是精心安排的，與正文相互呼應、相互配合，有助于學生對教材內容的理解和能力的培養(yǎng)。然而學生在做題的過程中又最容易出現(xiàn)問題，也最需要教師的幫助和指導，因此，教師必須事先親自動手做一遍，做到對所有習題都心中有數(shù)，這樣才能使學生通過“帶著問題自學”、“向教師尋求答疑釋惑”的過程獲得“豁然開朗”的明悟。所謂了解學生，首先，是要了解學生當前的知識基礎，因為一切新的知識都是在已有知識平臺的基礎上增加的。其次，是要了解學生的能力狀況、所學專業(yè)、就業(yè)去向等信息，以便決定“電力電子技術”對本屆學生的講法，如何運用啟發(fā)式教學原則以及如何與學生的專業(yè)、就業(yè)相結合。只有在弄清楚5個基本問題并做好6件準備工作后，整體性備課才能算大致完成，所獲得的一個重要結果就是寫出一份“‘電力電子技術’教學安排表”；據(jù)此，實現(xiàn)每次課的課前備課，即寫出一份針對每次課的教案，從而給學生具體上好每一次課。

做好每一次課的課前備課工作

整體性備課是非常重要的，但課還得一次課一次課地講。事實上，只有每一次課都講好了，整體性的把握才能落到實處，因此，在每一次講課之前也要備好課，具體來說：要根據(jù)“電力電子技術”教學安排表明確每次課所講授內容的大題目，確立教學目的，選擇具體內容及講授重點；根據(jù)教學的具體內容確定教學模式，例如，課堂講授、實驗或討論等；要把選定的教學內容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿，應服從并服務于主題，把各部分內容按起始段、中間段到結尾段的順序安排組織好；選擇合適的教學方法和教學手段；寫出一份教案來，準備在課堂中使用。其中，教案是做好每次課的課前備課工作的最為核心之處。一般來說，一次“電力電子技術”課的教案由兩大部分組成：概述和教學進程。概述主要用于闡釋教師對本次課的基本認識和實施教學的指導思想，涉及授課對象及其特點（重點是學生的專業(yè)特色、就業(yè)去向、已有的知識基礎和學習能力）、題目或主題、教學目的、重點和難點、講授方法和教學手段等。[4]教學進程則負責具體組織教學步驟，用以落實概述中的基本分析和指導思想，通常按授課時序寫明每個教學段落的教學要求、教學內容、表達方式和時間分配等細節(jié)。

重視第一堂課

俗話說，良好的開端是成功的一半！第一堂課講得好不好對整個“電力電子技術”課程能否順利進行是至關重要的。如果學生對第一堂課的印象好，為以后的講課就創(chuàng)造了良好條件；相反，如果第一堂課準備不足，給學生的印象不好，以后就要花上好幾倍的工夫才能挽回。因此，教師首先要從思想上高度重視第一堂課。那么，第一堂課怎樣才算成功呢？“興趣是最好的老師”，筆者認為，第一堂課應努力使學生產生三個興趣：讓學生對教師產生興趣；讓學生對電氣工程學科產生興趣；讓學生對學習“電力電子技術”課程產生興趣。為此，教師須明確教學目的，并完美演繹“三個介紹”。

1.明確教學目的“電力電子技術”第一堂課通常為緒論課?？紤]到大學生都有一定的自學能力，即表現(xiàn)為對具體問題的理解以及數(shù)學演繹能力，但從課程整體內容上把握實質問題的能力還較弱，因此，第一堂課的教學目的旨在把學生的注意力抓過來，免得課程一開頭就使學生在沒有任何思想準備的情況下盲目陷入到具體問題的思考之中。通過對一些教學內容，如“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用是什么，什么是電力電子技術，它的發(fā)展經歷了哪些階段，目前主要應用在哪些領域等具體教學內容的初步說明，使學生對電力電子技術有一個宏觀意義上的了解。在進行課堂講授時，要重點分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用；闡述電力電子技術與電子學、電氣工程、控制理論三者的關系；并結合授課對象所學專業(yè)的特點及需要，介紹電力電子技術目前主要應用的領域。

2.教師的自我介紹對于任何一門新開課，簡短的自我介紹是師生間建立起相互了解的第一步。教師良好的精神風貌、對本學科知識孜孜以求的精神以及求學、工作、生活中面對困難、挫折的勇氣都會深深地感染學生，使對未來還多少感到迷茫的他們多一份信心，少一些顧慮。因此，教師在進行自我介紹時，需注意以下幾個方面：第一，內容應盡量貼近電氣工程學科的發(fā)展或“電力電子技術”課程的學習。例如，筆者通過自己本科階段學習自動化專業(yè)、碩士研究生階段從事電機與電器專業(yè)、博士研究生階段畢業(yè)于電力電子與電力傳動專業(yè)的求學歷程介紹，為后續(xù)分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用埋下伏筆。第二，用語準確、規(guī)范、生動，有著自己鮮明或獨特的語言風格和表達特點。第三，要把自己的學科造詣、科研成就適度的介紹給學生，使學生對教師產生信任感和敬佩感。

3.電氣工程學科的介紹電氣工程是研究電磁現(xiàn)象、規(guī)律及應用的學科，下設5個二級學科，分別為電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動和電工理論與新技術。作為現(xiàn)代科技領域中的核心學科之一，以及當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科，電氣工程的教育和科研不僅在我國，而且在發(fā)達國家的大學中也一直占據(jù)著十分重要的地位。通過“電路原理”、“電路實驗”、“模擬電子技術”、“數(shù)字電子技術”、“電子技術實驗”、“自動控制原理”、“微機原理與接口技術”等基礎必修課，認識實習、電子實習、金工實習等基礎實踐環(huán)節(jié)，“工程電磁場”、“電機學”、“電力電子技術”、“電氣控制與PLC技術”、“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)暫態(tài)分析”、“發(fā)電廠的電氣部分”、“電力系統(tǒng)繼電保護”、“電力系統(tǒng)自動裝置”、“高電壓與絕緣技術”、“電力系統(tǒng)微機繼電保護”等專業(yè)必修課，“單片機原理及應用”、“控制系統(tǒng)仿真”、“嵌入式系統(tǒng)及應用”、“自動化儀表與過程控制”、“虛擬儀器”、“電力工程概論”、“電能質量分析與控制”、“新能源發(fā)電技術”、“配電自動化”、“絕緣在線檢測技術”、“電力系統(tǒng)過電壓”、“電力系統(tǒng)調度運行與控制”、“電力系統(tǒng)市場營銷”、“電力系統(tǒng)自動化”等專業(yè)選修課，“電子技術課程設計”、“高電壓與絕緣技術課程設計”、“發(fā)電廠的電氣部分課程設計”、“電力系統(tǒng)分析課程設計”、“電力系統(tǒng)繼電保護課程設計”、“變電站微機監(jiān)控實訓”、“生產實習”、“畢業(yè)實習”、“畢業(yè)設計（論文）”等專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的學習和培訓，培養(yǎng)有關電能生產、傳輸直至使用的全過程中，各種電氣設備和系統(tǒng)的設計、制造、運行、測量和控制等方面的高層次科學研究、工程技術與管理專門人才和高等學校師資。由于電氣工程研究范圍廣泛，應用前景樂觀，加上在人才培養(yǎng)模式上突出了寬口徑、復合型，因此，該專業(yè)的畢業(yè)生在就業(yè)時呈現(xiàn)出“點多、面寬、適應性強”等特點。一般來說，從電氣工程專業(yè)順利畢業(yè)后能夠在系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發(fā)、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域擔任重要工作，也能到各級發(fā)電廠、供電局、電網(wǎng)調度所、各類大中型企業(yè)從事電力設計、建設、調試、生產、運行、管理、市場運營、科技開發(fā)和技術培訓等工作，或從事電氣設備的維護、檢修、安裝和調試等方面的工作。通過對電氣工程學科的介紹，一方面讓學生產生能有幸從事電氣工程學習的自豪感，并形成正確的學習觀，明確學習目的；另一方面也有助于引出“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用的學習內容。

4“.電力電子技術”學習方法的介紹對于學生而言，他們最關心的是即將要開始學習的這門課程到底要學些什么，學完了以后有什么用，難不難學，該怎樣學等，因此，教師在第一堂課上，應結合自己的學習經歷和科研體會，向學生介紹“電力電子技術”的學習方法。例如，筆者通過介紹自己如何運用電力電子技術提高電能質量的科研經歷，鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲，驗證相位控制方式和PWM方式；鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型；將適合學生自主學習和探究學習的網(wǎng)絡資源介紹給他們，以期達到“授之漁”的目的。

掌握并運用好教學基本原則

首先，要建立一個指導思想，就是“教完全是為了學”，即明確教學效果和學生的收獲才是“電力電子技術”教學研究的出發(fā)點和落腳點。其次，應確立啟發(fā)式教學的原則。所謂啟發(fā)式教學是指在教學活動中學生對于知識的獲得不是被動地由教師灌入而來的，而是在教師的啟發(fā)、引導下，通過自己的思考、推理或聯(lián)想而來的。這種教學方式保證了學生是教學活動的主體，教師是教學活動的主導，有利于發(fā)揮二者的積極性。那么，每一堂課怎樣實施啟發(fā)式教學呢？是不是在講述一個問題時，只有向學生不斷提問才算是啟發(fā)式教學呢？其實不然。在講述一個問題時，只要教師抓住了問題的本質，或通過剖析提煉出某類問題的共性，并深刻地闡明了它，在解決問題的講述中體現(xiàn)了解決此類問題的一般方法和特殊技巧，那么對學生就會有啟發(fā)作用，因而也就屬于啟發(fā)式教學。[1]例如，在講授基本斬波電路的相關內容時，筆者以Buck電路為例，對其小信號建模方法進行了介紹。由于電路拓撲簡單（開關器件的通斷只衍生出兩個線性子電路拓撲），涵蓋內容卻豐富（涉及電路分析、偏微分運算、狀態(tài)方程求解，傳遞函數(shù)與控制框圖表示等），因此，一方面學生能夠輕松掌握對于變流電路這類因含有開關器件而呈現(xiàn)出非線性的電路的建模方法，另一方面，也讓學生明白了整個大學階段所學的各門課程其實是相互關聯(lián)的，共同服務于解決問題的需要。最后，需強調師生互動，發(fā)揮教師“教”與學生“學”的積極性。師生之間的互動有兩種表現(xiàn)形式：一種是顯性的，一種是隱形的。前者有明顯的身體動作方面的互動；后者則體現(xiàn)為思維上、眼神上的互動，尤其是思維上的互動。要想在課堂上與學生有思維上的互動，教師要努力做到讓學生的腦子里始終帶有問題，引導學生自己去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，使之有成就感，教師再適時地給予肯定，讓學生的學習積極性高漲起來。

結束語

第5篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

關鍵詞：數(shù)字電子技術；教材；探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）03-0098-02

隨著數(shù)字電子技術、集成電路設計、制造技術的高速發(fā)展和廣泛應用，大量學科紛紛出現(xiàn)在高等教育的課程設置中，如DSP、嵌入式系統(tǒng)、SOPC、PLD、EDA、硬件描述語言等。這些課程引領電子技術的發(fā)展方向，把作為這一領域專業(yè)基礎課的《數(shù)字電子技術》的地位和重要性也推到了前所未有的高度，同時也對數(shù)字電子技術課程的教學內容提出了極大的挑戰(zhàn)！然而，難以樂觀的是目前國內多數(shù)著名高校該課程的教材多少年來隨著版本的更新，內容變化并不大。可喜的是，近年來有個別教師對《數(shù)字電子技術》教材做了非常大膽的改革，比如，有教材大篇幅地增加了可編程邏輯器件及應用，使學生在課堂上的大部分時間用于學習掌握現(xiàn)代電子技術設計方法；也有教材將微型計算機原理和數(shù)字電子技術合二為一，將微處理器結構作為數(shù)字電子技術的一個應用實例，這樣不僅消除了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術內容零散的缺陷，同時也將微型計算機原理課程和數(shù)字電子技術課程有機地結合在一起，并可以減少學時數(shù)，方便課程安排。作者早在參考文獻[1]中也提出這種改革方案，但由于教學內容的大量改動往往牽扯到教學計劃和幾門課程的改革等問題，影響面比較大。因此，多年來各著名高校依然按兵不動。本文在盡量不影響教學計劃的前提下，針對目前的多數(shù)教材內容提出幾點建議。

一、數(shù)字電子技術的發(fā)展和課程重要性介紹

國內外多數(shù)教材的開篇都是直入主題，對《數(shù)字電子技術》課程的重要性、電子技術的發(fā)展、課程特點及學習方法等問題很少介紹。這樣使得學生在剛開課時就接受大量新概念，畢竟數(shù)字電子技術是走進數(shù)字時代的第一入門課程，由模擬世界到數(shù)字世界有些轉彎太急。另外，開篇不介紹電子技術發(fā)展和一個典型應用，往往使學生學到最后都會感覺內容零散，慢慢失去了學習興趣。這種大轉折性課程有必要介紹電子技術的發(fā)展和廣泛應用，介紹電子技術的發(fā)展，不僅使學生可以了解該學科前沿技術及目前應用狀態(tài)，啟發(fā)學生創(chuàng)新能力，也可以讓學生體會EDA軟件在現(xiàn)代電子技術設計中的作用，在課程學習過程中自發(fā)學習和利用EDA軟件進行仿真實驗，激發(fā)學生學習興趣，引起學生對課程的足夠重視，同時也給學生一個適應過程。教材中介紹課程的重要性是非常必要的，數(shù)字電子技術已逐漸滲透到各個行業(yè)及領域，推動著世界步入數(shù)字化時代，進入21世紀，數(shù)字電子技術將繼續(xù)促進人類在各個領域的全面進步。作為走向數(shù)字化時代的第一門課程，重要性不言而喻。另外，應該強調學生應該學習一些什么？課程各章節(jié)的重要性和相互關系等。《數(shù)字電子技術》作為一個轉折性和走向數(shù)字化時代的基礎課程，也能鼓勵之前學習較差的學生，將《數(shù)字電子技術》課程作為一個新的學習起點，走向美好未來。另外，電子技術課程也是很多高校某些專業(yè)的考研課程，對于以后想考研的學生提前告知也可以引起學生對該課程的高度重視?！稊?shù)字電子技術》課程實踐性很強，要在教材中強調高度重視實驗環(huán)節(jié)，介紹使用EDA軟件進行電路的設計和分析方法。鼓勵學生在實驗中遇到問題時要有積極主動分析問題和解決問題的心態(tài)，在不斷解決問題的中提高自信和科研動手能力。

二、理論教學和實驗內容的配合

目前多數(shù)教材不包含實驗內容，而且EDA內容介紹很少甚至沒有，實驗與教學配合不是很緊密。如果教材中實驗內容像每章后的作業(yè)一樣安排，在教材中每章之后直接給出驗證性實驗和設計性實驗內容，并增加EDA仿真實驗，使學生一開始就學習和利用現(xiàn)代電子設計不可或缺的一些EDA工具，使數(shù)字電子技術的教學環(huán)節(jié)采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，這樣不僅使課程與實驗銜接緊密，加深學生對所學理論知識的理解，利用課外學時也解決了實驗時間有限的問題。同時，EDA仿真環(huán)境的開放性為設計性和探索性實驗提供了實驗環(huán)境，克服了實物實驗中硬件損耗帶來的資金壓力和實驗平臺數(shù)量和開放時間的限制，對提高學生的綜合素質、培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新能力、激發(fā)學生主動探索未知事物的學習熱情具有特殊的作用。當然，走進實驗室熟悉硬件、搭接電路、調試電路等實驗過程對于培養(yǎng)學生實際動手能力、分析問題和解決問題的能力具有重要意義。

三、增強實際應用例子

參考微處理器硬件電路，更新教材內容，使理論與實際相結合?！稊?shù)字電子技術》的重點是分析和設計電路，也是微處理器課程的重要基礎。如果能將部分內容和后續(xù)微處理器課程結合將會極大提高學生學習興趣。目前教材中的很多應用實例陳舊且不結合實際，參考文獻[1]中詳細說明了存在的問題，在此舉例說明并提出建議，例如：組合邏輯電路中的中規(guī)模集成器件（MSI）及應用，幾乎所有的教材都是介紹概念、具體某器件符號圖、功能表及應用等，介紹的多數(shù)器件型號比較陳舊且應用介紹與實際都有很大距離。比如，編碼器從學生熟悉的鍵盤引出編碼的概念和編碼器的作用后，多數(shù)教材給出的集成編碼器型號在實際中很少用到，應該增加實際鍵盤掃描原理電路介紹和實用的鍵盤編碼器，比如16鍵盤編碼電路74C922（CMOS工藝技術制造，工作電壓3-15V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態(tài)輸出，可直接與微處理器數(shù)據(jù)總線相連，內部能完成4x4矩陣鍵盤掃描）。譯碼器應用幾乎所有教材都是介紹用74LS138譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)、多路分配器等，而沒有介紹其最為重要的地址譯碼作用，如果介紹三態(tài)門時增加或增強總線結構，在譯碼器應用中就很容易引入地址譯碼器的地址譯碼作用。其實，在介紹數(shù)字電子技術相關內容時，將其應用延伸到微型計算機的結構，比如，中斷控制邏輯需要的優(yōu)先編碼器、地址譯碼器、總線結構、鍵盤編碼、存儲器、時鐘和復位電路等，在《數(shù)字電子技術》課程最后將很容易搭建起一個計算機簡化結構模型。這不僅將《數(shù)字電子技術》零散的內容融為一體，而且在學習各個部分時，學生也會更有興趣，也有助于后續(xù)課程相應內容的理解和學時壓縮。

四、思考經典應用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些經典應用實例，導致再版或新出版教材都沒有慎重考慮也照搬前人的實例，結果造成大多數(shù)的《數(shù)字電子技術》教材中都存在有問題的設計實例。比如，串行序列檢測電路設計，在參考文獻[2]中作者已提出該問題并引起了一些老師的重視，但多數(shù)教材問題依然存在；還有同步JK觸發(fā)器，個別教材認為在CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)翻轉一次，有教師就針對該問題發(fā)表了論文，認為根據(jù)JK觸發(fā)器狀態(tài)變化關系：00不變、11翻轉、其它隨J變。因此，CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)應該按照Qn+1=■n=1的規(guī)律并以各級門電路延遲時間之和為時間間隔，不斷地翻轉，直到CP有效高電平結束為止。其實這些說法都不正確，通過理論分析和仿真實驗可以證明，CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器輸出為：，Qn=■n=1，0n和■n不再互補，而且當CP變?yōu)榈碗娖綍r，輸出不確定。這是因為觸發(fā)器中構成反饋的兩個門的輸入，在CP=J=K=1時，都為Qn，■n=0。這些問題說明即使是多數(shù)教材中都引用的內容也需要編寫教材的老師仔細推敲和思考。

五、增強可編程邏輯器件原理以及應用介紹

許多大規(guī)模、超大規(guī)模及專用集成電路產品的問世，特別是高密度可編程邏輯器件的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)幾乎成為兩片系統(tǒng)――微處理器+可編程邏輯器件。作為工科院校專業(yè)基礎課程之一的《數(shù)字電子技術》，其大部分內容和實際應用顯然存在較大差別，不適應現(xiàn)代電子技術發(fā)展和應用需要，改革教材內容迫在眉睫。教材中的經典內容比如，數(shù)字邏輯基礎、集成邏輯門、存儲器等需要保留，對小規(guī)模集成邏輯門的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指標，正確使用器件合理設計電路，也利于掌握同一數(shù)字邏輯系列大規(guī)模集成器件的使用方法；觸發(fā)器、基于門或觸發(fā)器的組合或時序電路的分析和設計、中規(guī)模器件電路、脈沖產生與整形等要進一步精簡；擴充可編程邏輯器件應用，增強現(xiàn)代電子設計方法的介紹和實驗訓練非常必要，很多教材雖然增強了PLD內容，但教學并沒跟上。本文在盡量不影響教學計劃的前提下，對目前的教材內容提出幾點建議，旨在逐步更新課程內容，適應現(xiàn)代電子技術飛速發(fā)展和應用的需要。期望和同行們共同探索出更好的教材和教學改革方案。

參考文獻：

[1]寧改娣，楊拴科，王建校.數(shù)字電子技術課程教學改革探討[C].中國電子教育學會會刊.2000.

[2]寧改娣，楊栓科.串行序列檢測同步時序電路設計探討[C].西安交通大學2003.8.全國高校電子經驗交流會論文集。

第6篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

【關鍵詞】諧波;有源電力濾波器;應用

一、諧波研究背景

當代世界電力工業(yè)中，幾乎都采用交流供電方式。在理想情況下，電源以單一且固定頻率（50HZ或60Hz）向電網(wǎng)提供正弦變化的電壓。電網(wǎng)可以視為一個線性系統(tǒng)，系統(tǒng)中各個點的電壓，電流會和電源有相同頻率的正弦變化，這些電氣量只存在幅值和相位的不同。但隨著電力電子技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負荷快速增加，實際系統(tǒng)已經不能近似為理想系統(tǒng)，直接的表現(xiàn)形式就是電壓、電流出現(xiàn)了波形的周期性畸變。從頻域分析的角度就是說，這些電壓，電流的波形之中不僅包含了與電源相同頻率的基波正弦分量，還有一系列頻率是基波頻率整數(shù)倍的高頻正弦分量。這些高頻分量統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)諧波，當電力系統(tǒng)中諧波含量過高時，也可以說存在較重的諧波污染時，電網(wǎng)的安全性和可靠性將會受到威脅，而傳統(tǒng)的理論或方法（如正弦電路向量分析法等）也無法應用。因此，電力諧波已經成為世界各國政府，科學界廣泛關注的問題，諧波的研究是很有意義的。

二、諧波產生原因與危害

隨著我國改革開放的不斷深化，現(xiàn)代電力電子變換技術產品等非線性負載的普及應用，一方面是科技發(fā)展的表現(xiàn)，另一方面卻對電網(wǎng)產生了諸如諧波含量和無功功率增高的不利影響，這使得電網(wǎng)污染成為日益突出的嚴重問題，因此需要“實施綠色電力電子、打造綠色電網(wǎng)”，就必須首先解決電網(wǎng)污染的這個難題。根據(jù)相關的電路知識，負載的電流與加在兩端的電壓不呈線性關系，從而形成了非正弦的電流，這些非正弦的電流中就包含有諧波，所以可以得出結論：非線性負載是產生諧波的根本原因。關于電網(wǎng)中諧波的來源，可以概括為以下三個方面：

（一）由于發(fā)電源質量問題從而產生諧波，這是因為在制作發(fā)電機內部的三相繞組時，幾乎不可能做到絕對對稱，同樣發(fā)電機內部的鐵心也不會絕對的均勻一致。

（二）輸電網(wǎng)以及配電網(wǎng)中由于電力變壓器的存在，會不可避免的產生諧波。

（三）由用電設備所產生的諧波，這些用電設備主要是指非線性負載。

電力系統(tǒng)中的諧波會造成許多危害和負面影響，這些危害以及負面影響可以概括為以下幾個方面：

（一）電網(wǎng)中各個元件由于諧波產生了附加損耗，降低了輸電，用電效率。

（二）諧波會對繼電保護裝置，自動控制裝置等形成干擾甚至造成誤動。

（三）諧波可能會在電網(wǎng)局部引起串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，諧波電流將放大幾倍甚至幾十倍，嚴重威脅電氣設備安全并誘發(fā)事故。

（四）電氣測量儀表會因諧波產生計量誤差，給供電部門和用戶造成直接經濟損失。

三、波抑制與無功補償裝置

想要解決電網(wǎng)諧波污染的問題，主要的解決方案可以從兩個方面入手：一是減少諧波的產生，另一個方法是安裝諧波補償裝置用來補償諧波，此方法對于各種諧波源都是適用的，哪里有消耗就在哪里產生補償，這個淺顯易懂的道理可以視作無功功率補償方法的基本原理，常用的無功補償裝置主要有以下四類：同步調相機、開關投切固定電容、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器。一方面，一種設備或者裝置會產生出諧波，那么很有可能它也會消耗無功功率;另一方面，在抑制諧波的同時往往也可以起到補償無功的作用，因此將無功補償與諧波抑制的研究結合起來，在現(xiàn)階段看來是十分有必要的。諧波是原本正弦的信號發(fā)生了畸變，無功功率使得同相位的電壓與電流出現(xiàn)了相位差，這些現(xiàn)象在物理學中都可以視作為波形問題，可以用綜合補償?shù)姆椒▉硖幚黼娏ο到y(tǒng)中的諧波和無功功率問題，有源電力濾波器就是一種同時集合了諧波抑制和無功補償功能的新型裝置。

四、有源電力濾波器的起源、發(fā)展

APF的基本思想最早可以追溯 1969 年Bird和Marsh發(fā)表的論文，文中完整地提出具有功率處理能力的有源電力濾波器的概念，這可看作是APF基本思想的萌芽。首次完整地描述APF工作的基本原理的學者是H.Sasaki和T. Machida。1976年美國西屋公司的L.Gyuig正式提出了APF的方案，他所說的APF是采用大功率晶體管PWM逆變器結構，其基本原理就是通過逆變產生與諧波電流等值反向的電流，并注入電網(wǎng)，從而達到濾除諧波，凈化電網(wǎng)的目的。

上世紀八十年代末，并聯(lián)型APF、混合型APF、串聯(lián)混合型APF等多種拓撲結構的有源電力濾波器相繼出現(xiàn)。上世紀九十年代中期至本世紀初，自適應、神經網(wǎng)絡、滑?？刂啤⒅貜涂刂?、遺傳算法等現(xiàn)代智能控制方法得到了長足地發(fā)展。近幾年來，研究APF技術逐漸成為熱點，美日等國已經有許多大容量APF相繼投入到工業(yè)應用中，在諧波抑制以及無功補償方面都取得良好的效果。

五、APF的原理及分類

并聯(lián)型的APF主要由電流檢測電路以及電流補償電路兩大部分組成，將電路負載電流中的諧波分量以及無功電流分量檢測出來是電流檢測電路的任務，電流補償電路通過對逆變電路進行控制，使其產生與諧波電流以及無功電流反向的補償電流，從而實現(xiàn)補償電路中由非線性負載所引起負載電流中的諧波分量和無功電流分量的目的。按照接入電網(wǎng)的方式， 有源電力濾波器又可以分為并聯(lián)型有源電力濾波器、串聯(lián)型有源電力濾波器和混合型有源電力濾波器。并聯(lián)型有源電力濾波器結構是最簡單、最基本的APF，主電路由逆變器構成，它與電網(wǎng)電壓構成并聯(lián)關系，通過向電網(wǎng)中注入與檢測所得諧波大小相等、相位相差1800 的電流信號，將電網(wǎng)中的諧波抵消，實現(xiàn)將非線性負載所產生的諧波濾除，達到凈化電網(wǎng)的目的。并聯(lián)型APF思路清晰，容易實現(xiàn)，因此應用最多。串聯(lián)型有源電力濾波器用于補償電壓諧波。串聯(lián)型APF以串入電網(wǎng)的方式向電網(wǎng)中注入諧波電壓信號，實現(xiàn)將電網(wǎng)電壓變?yōu)闃藴收也?。但在實際應用中，安裝、維護相對復雜，費用較高。

混合型有源電力濾波器，它是將串聯(lián)型、并聯(lián)型APF混合起來使用，混合型有源電力濾波器不僅包括串、并聯(lián)的混合，還包括有源電力濾波器與無源濾波器的混合，混合型APF 的諧波補償能力是最強的，但是從結構上可以很容易知道，混合型APF需要大量的電力電子器件，安裝、使用和維護都非常復雜，使用很不方便，尤其是成本太高，性價比很低，因此使用并不廣泛。諧波污染問題向電網(wǎng)供電質量提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，本文對電網(wǎng)中存在的諧波以及無功功率的起因、危害、治理措施進行了較為詳細地闡述，最后找到了可以同時實現(xiàn)諧波治理和無功功率補償?shù)墓δ艿霓k法，那就是應用APF，因此，APF有著廣泛的應用空間。

參考文獻

[1]王兆安，楊君，劉進軍.諧波抑制和無功功率補償[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]吳勇.有源電力濾波器若干關鍵技術研究[D].華中科技大學，2007.

[3]羅安.電網(wǎng)諧波治理[M].北京：中國電力出版社，2006.

作者簡介：

第7篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

1.高職應用電子技術專業(yè)教學改革探析

2.應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實踐

3.高職高專應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案研究

4.基于企業(yè)崗位需求的應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革

5.高職應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革

6.高職應用電子技術專業(yè)“工學結合”培養(yǎng)模式實踐教學體系研究

7.基于工作過程的應用電子技術專業(yè)課程體系建設

8.基于工作過程的應用電子技術專業(yè)課程體系構建

9.應用電子技術專業(yè)工學結合人才培養(yǎng)模式的探索與實踐——以安徽財貿職業(yè)學院為例

10.對應用電子技術專業(yè)課程設置的思考

11.中職“應用電子技術”專業(yè)課程改革的探索與實踐

12.高職應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與探索

13.應用電子技術在建筑工程中的運用

14.應用電子技術專業(yè)建設的探索與思考

15.應用電子技術專業(yè)實驗實訓課程教學改革

16.中高職銜接應用電子技術專業(yè)教學標準研究——以湖北省為例

17.校企合作共建應用電子技術生產性實訓基地的探索

18.應用電子技術專業(yè)實踐教學體系的探索與實踐

19.高職應用電子技術專業(yè)教學模式改革與實踐

20.加強教學改革,培養(yǎng)創(chuàng)新能力,突出應用型人才培養(yǎng)——淺談應用電子技術專業(yè)的教學改革

21.基于企業(yè)調研的應用電子技術專業(yè)的改革

22.應用電子技術專業(yè)課程體系探索

23.應用電子技術專業(yè)中高職人才培養(yǎng)銜接研究

24.應用電子技術專業(yè)中高職課程體系銜接研究與實踐

25.高職應用電子技術專業(yè)“寬基礎、活模塊”課程體系的構建

26.基于現(xiàn)代學徒制的應用電子技術專業(yè)實訓基地建設

27.五年制高職應用電子技術專業(yè)人才的培養(yǎng)模式

28.淺談應用電子技術教育的創(chuàng)新方法

29.應用電子技術專業(yè)課程體系與實踐能力培養(yǎng)模式探索

30.高職應用電子技術專業(yè)課程建設的探索

31.高職院校應用電子技術專業(yè)實踐教學改革的探索

32.小議實踐教學在高職應用電子技術專業(yè)中的重要性與改進

33.新時期高職應用電子技術專業(yè)課程改革

34.小議高職應用電子技術專業(yè)校內實踐教學資源的建設

35.中高職一體化的應用電子技術專業(yè)課程體系構建

36.應用電子技術專業(yè)實踐教學體系探析

37.在應用電子技術教育教學中融入創(chuàng)新理念

38.應用電子技術專業(yè)實驗實訓課程教學改革探討

39.探討創(chuàng)新在應用電子技術專業(yè)中的運用

40.高職應用電子技術專業(yè)工作過程系統(tǒng)化課程建設

41.高職應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式探討

42.應用電子技術專業(yè)課程體系改革初探

43.多能力結構的應用電子技術人才的培養(yǎng)

44.應用電子技術專業(yè)中高職協(xié)調發(fā)展的人才培養(yǎng)模式研究

45.應用電子技術職師專業(yè)教學改革的探索和實踐

46.應用電子技術專業(yè)教學改革實踐探究

47.高職應用電子技術專業(yè)畢業(yè)設計作品化教學模式探討

48.創(chuàng)新在應用電子技術專業(yè)中的應用

49.試析多能力結構的應用電子技術人才培養(yǎng)新規(guī)劃

50.應用電子技術專業(yè)中、高職銜接的一體化課程體系建設研究  

51.高職應用電子技術專業(yè)課程體系改革探析

52.淺談應用電子技術教育專業(yè)實踐課程的改革

53.高職應用電子技術專業(yè)的改革與實踐

54.高職應用電子技術專業(yè)學生職業(yè)能力過程化考核與實施

55.淺談高職應用電子技術專業(yè)學生關鍵能力的培養(yǎng)

56.應用電子技術專業(yè)教學改革的實踐

57.論多能力結構的應用電子技術人才培養(yǎng)新規(guī)劃

58.高職應用電子技術專業(yè)的能力培養(yǎng)與課程體系構建

59.關于應用電子技術專業(yè)實踐教學體系構建的探索與實踐

60.高職應用電子技術專業(yè)課程建設思考

61.關于高職院校應用電子技術專業(yè)教學改革的探討

62.高職院校應用電子技術專業(yè)群建設的思考

63.從就業(yè)形勢談少數(shù)民族地區(qū)高師應用電子技術專業(yè)的改革

64.“新課改”視野下的專業(yè)方向課程體系重構——以“應用電子技術教育”專業(yè)為例

65.應用電子技術專業(yè)實踐性教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)質量的研究

66.電力電子與電機集成系統(tǒng)研究方興未艾——訪清華大學電機工程與應用電子技術系副主任、博導趙爭鳴博士

67.高職應用電子技術專業(yè)實踐教學現(xiàn)狀分析與研究

68.高職應用電子技術專業(yè)課程有效教學模式研究

69.高職應用電子技術專業(yè)校外教學資源開發(fā)利用的實踐研究

70.高職應用電子技術專業(yè)現(xiàn)代學徒制人才培養(yǎng)路徑研究

71.高職應用電子技術專業(yè)高端技能人才培養(yǎng)研究與實踐

72.應用電子技術專業(yè)工作室教學模式

73.與國際接軌的中高職貫通人才培養(yǎng)方案研究——以應用電子技術專業(yè)為例

74.談職業(yè)技術學校應用電子技術教學策略

75.閩臺高職院?！靶ＰＦ蟆甭?lián)合培養(yǎng)人才現(xiàn)狀及策略——以黎明職業(yè)大學應用電子技術專業(yè)為例

76.淺談中職應用電子技術專業(yè)學生關鍵能力的培養(yǎng)

77.應用電子技術復合型人才培養(yǎng)體系的研究與實踐

78.中專應用電子技術的改革及發(fā)展探討

79.探究校企合作中應用電子技術專業(yè)的實踐和發(fā)展

80.湖北省中高職銜接應用電子技術專業(yè)調研及思考

81.試論信息技術在應用電子技術專業(yè)教學中的應用

82.創(chuàng)新在應用電子技術專業(yè)中的應用

83.應用電子技術專業(yè)漸進的工學交替模式的探索

84.應用電子技術教育專業(yè)實踐課程的改革與建設

85.職業(yè)教育中構建應用電子技術專業(yè)開放式教學體系的初探

86.淺談高職應用電子技術專業(yè)建設中的幾個問題

87.應用電子技術專業(yè)“工學交替”人才培養(yǎng)模式探索

88.應用電子技術專業(yè)課程體系與實踐能力培養(yǎng)模式探討

89.多能力結構的應用電子技術人才培養(yǎng)新規(guī)劃

90.高職高專應用電子技術專業(yè)課程體系的探討

91.應用電子技術專業(yè)“教學做一體化”教學模式的應用——以《電子系統(tǒng)分析與設計》課程為例

92.應用電子專業(yè)認識實習課程教學改革初探——以蘇州經貿職業(yè)技術學院應用電子技術專業(yè)為例

93.應用電子技術專業(yè)認識實習課程改革新思路

94.地方高師本科院校《應用電子技術》(職師)專業(yè)“3+1”教學模式的實踐與探索

95.關于“應用電子技術”專業(yè)建設的調研報告

96.高職應用電子技術專業(yè)提升學生職業(yè)能力的探索

97.應用電子技術專業(yè)實踐教學體系構建的探索與實踐

98.適應社會需求的高職應用電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式構建

第8篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

論文關鍵詞：電力系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化；通信技術

一、配網(wǎng)自動化的發(fā)展歷程

我國配電自動化的發(fā)展大致經歷了三個階段，第一個階段是自動化階段，它的主要原理是不同的自動化開關設備相互支持；第二個階段是計算機階段，它主要基于計算機大規(guī)模云計算處理相關的配網(wǎng)問題；第三個階段是使用現(xiàn)代控制理論支持的現(xiàn)代自動化階段。

在配網(wǎng)自動化的第一個階段里，主要的思路是當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過斷路器等二次繼保設備之間的相互配合，快速切除故障，不需要計算機介入進行實時控制，在這一階段里使用的設備主要是二次物理設備。但是，在這一階段里，受電源和繼保裝置的影響，自動化程度非常低。在這一階段，當在系統(tǒng)正常運行時，不能實時偵測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，僅當系統(tǒng)發(fā)生故障時，二次設備才能發(fā)揮作用；當系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化后，需要工作人員重新到現(xiàn)場進行整定計算；恢復事故區(qū)域供電時，不能自動采取最優(yōu)化措施；在事故恢復階段，需采用多次重合閘，以保證系統(tǒng)的正常運行，但是，這種方法對系統(tǒng)設備的損傷很大。目前，這些設備在我國大部分地區(qū)仍在使用。

基于大規(guī)模計算機云計算的配網(wǎng)自動化技術是發(fā)展的第二階段，在這一階段里，對電力通信的要求較高，主要運用了現(xiàn)代通信技術、計算機技術和電力電子技術，在配電網(wǎng)正常運行時也能監(jiān)視電網(wǎng)運行狀況，真正意義上實現(xiàn)了遙信、遙測、遙控、遙調功能。在故障時，能夠通過監(jiān)控設備及時發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，并由調度員通過遙控遠方設備，隔離故障區(qū)域和恢復健全區(qū)域供電。

具有自動控制功能的現(xiàn)代配電自動化階段，是進入配電自動化發(fā)展的第三階段，計算機技術得到更好的應用，實現(xiàn)了配電網(wǎng)自動控制功能。集成了配電網(wǎng)scada系統(tǒng)、配電地理信息系統(tǒng)、饋線自動化、變電站自動化、需求側管理、調度員仿真調度、故障呼叫服務系統(tǒng)和工作管理等一體化的綜合自動化系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了饋線分段開關遙控、電容器組調節(jié)控制、用戶負荷控制和遠方自動抄表等功能。

面對世界電力積極開展智能電網(wǎng)研究的新動向，借鑒歐美等國家和地區(qū)的先進經驗和技術理論，國家電網(wǎng)公司結合我國國情和能源供應，用電服務的新需求，于特高壓輸電國際會議上正式提出了立足自主創(chuàng)新，建設以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，以信息化、自動化、互動化為特征的堅強配電網(wǎng)的發(fā)展目標，從而拉開了我國配電網(wǎng)研究和建設實施的序幕。

二、配網(wǎng)自動化技術存在的問題

1.功能設計單一

提高供電可靠率，是配電網(wǎng)自動化功能設計的傳統(tǒng)思路。但電力可靠性中心簡報數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)階段影響供電可靠性的主要是例行檢測時配電網(wǎng)停電，這一階段停電時間遠大于由于配電網(wǎng)故障導致的停電。不斷提高配網(wǎng)管理水平，大大減少例行檢測的停電時間和次數(shù)，是發(fā)展配電網(wǎng)自動化技術的一個重要方面。

2.出現(xiàn)在配電網(wǎng)里的孤島情況

在現(xiàn)階段，不同的電力企業(yè)里，資源的種類多，各種資源難以整合到一起。部門內部信息共享能力差，企業(yè)部門之間的信息更是難以交流，這進一步導致了配電網(wǎng)管理出現(xiàn)紊亂，分析數(shù)據(jù)局部冗余。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得系統(tǒng)難以經濟、安全運行。

3.新設備的出現(xiàn)對系統(tǒng)影響較大

在設備資產管理中缺乏整體考慮和長遠考慮，盲目追求最新的設備，不注重系統(tǒng)整體運行情況，造成新老設備難以整合到一起，從而無法達到整體最優(yōu)的效果。

4.在結構設計里不能統(tǒng)一設計

在配電系統(tǒng)實際運行時，往往出現(xiàn)主控方與受控方的信息不相關，網(wǎng)絡傳輸能力不夠，一次設備過老，導致新老設備不匹配。特別是將先進的二次設備和老舊的一次設備整合到一起，造成系統(tǒng)無法正常運行，嚴重影響配網(wǎng)自動化功能的實現(xiàn)和管理的優(yōu)化。

5.管理體制中出現(xiàn)的弊端

配電自動化技術主要覆蓋生產、營銷兩大專業(yè)，傳統(tǒng)管理方式單純強調垂直專業(yè)管理，而沒有條塊結合分工協(xié)作的保證措施。同時，在功能設計過程中，還存在重系統(tǒng)、輕客戶管理，重形式輕實效的思維定式，導致技術缺失和管理漏洞，使得配電自動化技術無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。

6.當前與長遠的銜接問題

配電自動化技術涉及面廣，投資額大，既要考慮企業(yè)未來發(fā)展需要，又要著眼于現(xiàn)有系統(tǒng)的充分利用，因此，電力企業(yè)應從技術，管理上采取措施，為配電自動化系統(tǒng)擴容及其功能完善做好準備。在實際生產中，應該開發(fā)和利用可擴展的管理系統(tǒng)模塊和功能擴展性強的先進設備；而在管理過程中，更要擯棄傳統(tǒng)的只注重當前利益而忽視長遠利益的做法，應提倡資產全壽命周期管理的理念，解決當前和長遠利益權衡問題。

三、配網(wǎng)自動化技術未來的發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展，配電網(wǎng)自動化展現(xiàn)出配電系統(tǒng)的智能化、自動化，信息化和互動化的新特征。配電自動化技術的未來發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下七個方面。

1.配網(wǎng)自動化的綜合型受控端

新型綜合受控端基于高速scada系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電網(wǎng)信息的快速采集和信號的綜合處理，并且大大減少了受控端的數(shù)量，從而使系統(tǒng)的規(guī)模得到簡化。這種受控端不僅具有以往終端所具有的功能，還可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的潮流分布、電壓情況、系統(tǒng)是否產生震蕩、頻率是否滿足要求等，將這些信息傳遞給主控方，供進一步分析使用。同時，這些受控端之間還可以進行相互通信，進一步提高數(shù)據(jù)的精確程度。 

2.配電線路載波通信技術和基于因特網(wǎng)的ip通信技術

通信系統(tǒng)一直是配電網(wǎng)自動化的難點之一。在10kv及以下的配電系統(tǒng)里，由于受控端數(shù)目多，對通信的要求也顯著提高。因此，如果要實現(xiàn)系統(tǒng)潮流實時監(jiān)測、頻率控制等需求，穩(wěn)定的大容量的高速載波通信系統(tǒng)是必備的。該系統(tǒng)不僅可以滿足上述需求，還可以為客戶提供更多的生活服務，如電力線上網(wǎng)等。另外，光纖通信具有容量大、可靠性高、傳輸速率高等優(yōu)點，已成為主流通信系統(tǒng)的首選。隨著成本的降低，采用光纖通信作為配電系統(tǒng)自動化的主干通信網(wǎng)已得到普遍共識。隨著通信技術的進步，基于城市光纖網(wǎng)的ip通信技術充分利用了光纖通信技術抗干擾能力強、誤碼率低、傳遞快速和ip通信方式的通用兼容性接口等優(yōu)越性，可望成為智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的前沿通信技術。

3.定制電力技術

定制電力技術是柔性配電系統(tǒng)的實際應用，它將智能電網(wǎng)技術、柔性送電技術、云計算技術等高科技技術用于中低壓配電網(wǎng)，用以消除諧波，防止電壓閃變，保證各相對稱，提高供電可靠性和經濟性。主要由電壓穩(wěn)定器、快速無功補償器、頻率檢測器、高速斷路器等設備組成。當系統(tǒng)出現(xiàn)突然增大負荷或者瞬間丟失大負荷時，該技術可以瞬間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的變化，并滿足極限情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定，該技術應用于配網(wǎng)自動化中，可以實現(xiàn)系統(tǒng)實時優(yōu)化，滿足高層次用戶的需求。

4.新型fa系統(tǒng)

新型的fa系統(tǒng)主要的思路是實現(xiàn)分布式電源，即根據(jù)不同的負荷就地提供合適的電源，減小線路傳輸?shù)膿p耗，提高能量利用率。根據(jù)國家電網(wǎng)制訂的未來發(fā)展方案，未來我國將把輸配電系統(tǒng)分離，并在用戶端設立電網(wǎng)提供者的信息，用戶可以根據(jù)實時電價選擇供電方。新型fa系統(tǒng)應用于配網(wǎng)自動化中也存在許多困難，主要有：分布式電源位置不確定，配網(wǎng)的運行方式多變，從而導致二次設備難以滿足要求。

5.配電系統(tǒng)的集中化管理

在以往的配網(wǎng)系統(tǒng)中，用戶是分散的，系統(tǒng)被迫分離為多島，多島之間功能相似，但系統(tǒng)難以交流，通道不可共享。集中化管理的配電系統(tǒng)，可以利用先進的通信網(wǎng)絡將配電網(wǎng)控制中心與系統(tǒng)多島連接在一起。比如，將scada系統(tǒng)與配網(wǎng)控制中心通過接口連接起來，形成一個多級系統(tǒng)。實現(xiàn)該系統(tǒng)的應用，最好的方法是最大限度利用用戶原有的軟硬件資源，保護用戶的投資，實現(xiàn)實用化管理和多廠家產品共享的原則。

6.優(yōu)化的系統(tǒng)配電網(wǎng)運行

隨著社會的發(fā)展和電力企業(yè)體制改革的推進，國家電網(wǎng)也逐漸以經濟效益作為一個階段性目標。這要求供電企業(yè)要不斷分析電網(wǎng)的運行狀態(tài)，提出最優(yōu)潮流的方案，即按照狀態(tài)估計、潮流計算、最優(yōu)潮流控制來對系統(tǒng)進行優(yōu)化，在保證可靠性的同時提高系統(tǒng)的經濟性。配網(wǎng)要在運行中提高經濟效益，還應當優(yōu)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構，盡量保證二次設備“不誤動，不據(jù)動”，防止因系統(tǒng)突發(fā)事件導致巨大的經濟損失。

第9篇：現(xiàn)代電力電子技術論文范文

對于大多數(shù)工科專業(yè)的本科學生來說，畢業(yè)設計實質是用來模擬現(xiàn)實工程的實踐性教學環(huán)節(jié)，是對學生綜合素質教育與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗[1，2]。然而，設計選題欠缺合理、學生應付僥幸心態(tài)等問題的存在制約了指導教師和學生參與畢業(yè)設計的熱情，出現(xiàn)了畢業(yè)設計套路化，甚至抄襲或剽竊現(xiàn)象，致使畢業(yè)設計質量和整體水平呈下滑趨勢[3]。為發(fā)揮畢業(yè)設計環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)過程中的關鍵作用，眾多高校對其改革和實踐給予了極大關注[4]，其中，以強調成員之間協(xié)作達到團隊最大工作效率的團隊協(xié)作畢業(yè)設計模式得到廣泛重視和推行[5]。另外，在畢業(yè)設計過程中，通過引導學生參與科研課題，協(xié)助解決一些具體問題，使學生具有明確的工作任務和研究對象，可有效調動學生的積極性[6]。為此，文章結合作者所在學院近幾年的探索效果，探討支撐課題驅動的工科專業(yè)本科畢業(yè)設計團隊模式。該模式通過引導學生參與具有明確對象的科研課題，并按照課題研究歷程，將畢業(yè)設計進程恰當融入支撐課題的研究進程。搭建由教師指導團隊和學生協(xié)作團隊構建的畢業(yè)設計團隊模式，并分析教師指導團隊應具備的職稱、年齡、知識等結構水平，說明學生在協(xié)作過程中應明確的團隊目標、團隊精神與獨立意識。最后結合具體實例，從團隊組建、課題分解、設計效果以及發(fā)展規(guī)劃等方面對工科畢業(yè)設計團隊模式進行驗證和分析。

二、畢業(yè)設計工作積極性不高的影響因素分析

從畢業(yè)設計的具體表現(xiàn)來看，其現(xiàn)狀并不令人感到樂觀，整體質量讓人擔憂。導致該問題的因素是多方面的，其中離不開指導教師和學生本身參與的積極性。

（一）教學、科研壓力以及自身水平等因素限制了教師指導積極性擁有一支技術過硬、經驗豐富的指導教師隊伍是提高畢業(yè)設計質量的關鍵[6]。然而，繁重的教學和科研任務使得指導教師在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)上投入的時間和精力有限；其次，有些青年教師本身就缺乏廣博的知識結構和工程實踐經驗，對畢業(yè)設計的基本要求和工作規(guī)程了解欠深，以致在畢業(yè)設計指導過程中很難對學生進行深入的訓練和熏陶，顯得力不從心。這些因素的存在，一定程度上影響了指導教師參與畢業(yè)設計工作的積極性。

（二）就業(yè)、個人認知以及設計場所等因素阻礙了學生參與積極性畢業(yè)設計期間正是企事業(yè)單位招聘的高峰期，大多數(shù)學生忙于求職擇業(yè)，難以全身心的投入畢業(yè)設計；其次，部分學生認為以后的工作內容或研究方向與所設計內容不一致，忽視了畢業(yè)設計的作用，降低了自己的要求，出現(xiàn)應付心態(tài)與僥幸心理，更有甚則寧愿選擇去公司實習，而不愿花費時間在畢業(yè)設計上，只是將設計環(huán)節(jié)看作畢業(yè)的手段[4]。另外，由于設計場地的限制，學生很難在設計場所完成整個畢業(yè)設計的框架構思、理論推導、數(shù)據(jù)分析以及論文撰寫等工作，致使部分學生難以得到指導老師有效的指導和督促，從而使學生缺乏實際工程實際的臨場感，很多問題只能紙上談兵、照搬公式，得不到充分訓練。

三、教師、學生協(xié)作下的畢業(yè)設計團隊模式

支撐課題驅動的工科畢業(yè)設計團隊模式由教師指導團隊和學生協(xié)作團隊組成，該模式要求教師在科研項目研究進程中，需要學生適時參與，并根據(jù)指導教師需求做些如查資料、調試、實驗等力所能及的工作，以提高學生學習的積極性，使他們從被動接受知識轉變?yōu)橹鲃訉W習。結合支撐課題研究進程，將畢業(yè)設計所需的任務書形成、開題報告撰寫、論文撰寫和畢業(yè)答辯等過程，恰當?shù)娜谌氲秸n題方案設計、分系統(tǒng)凝練與分解、系統(tǒng)集成與調試，直至課題總結，歷經課題準備、實施和總結三個階段，完成本科畢業(yè)設計。

（一）準備階段

教師指導團隊由學科帶頭人或經驗豐富的教師擔任團隊責任人，負責召集層次與年齡搭配適當、知識結構互補、研究方向相近但專長各異的多位教師組成教師指導團隊，形成既分工又合作的教學圈層結構。結合學科特色和就業(yè)需求，由教師指導團隊采取集中討論的方式，經過凝練、分解、論證，形成側重點不同、難度差異化的系列子課題，以滿足學生不同的知識水平和興趣的同時，進一步鍛煉學生的團體協(xié)作意識和能力。并為學生詳解課題立項依據(jù)、涉及學科、研究思路、各子課題之間的關系，以及完成課題需采用的方法和技術等知識。學生在理解課題背景，明確課題目標和各子課題任務的基礎上，根據(jù)自身專業(yè)知識水平和興趣愛好與教師指導團隊進行交流和溝通，通過雙向選擇方式確定選題。

（二）實施階段

這一階段是畢業(yè)設計的主體，學生將在教師的指導和督促下，結合不定期討論、每周集中匯報、中期檢查、學術交流等方式，完成從子課題方案設計到總課題集成與測試的整個過程。其中，每個子過程除集中討論外，均安排具有相應專長的教師進行精細化指導，改變傳統(tǒng)的掛名教師自始至終的“單一化”指導方式，實行“掛名但不僅僅屬于”的指導模式，即團隊中每位指導教師均無偏見、所有學生一視同仁，以確保畢業(yè)設計順利進行的同時，使學生得到全面的學習和鍛煉。學生在深刻理解團隊目標的基礎上，一方面要明確所做的論文工作只是團隊工作的一部分，所采取的方法、手段應能相互融合，從而促使學生互相學習、互相探討，共同實現(xiàn)團隊整體目標；另一方面要了解團隊協(xié)作并不意味著依附他人，只有依靠自己的努力才能完成畢業(yè)設計，每個子課題具有一定的獨立性，以激發(fā)學生養(yǎng)成獨立思考的習慣，提升學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及獨立判斷與策劃的能力。

（三）總結階段

這一階段主要對畢業(yè)設計工作的總結、驗收與反思，指導教師團隊應做好以下幾個方面的工作：一是指定具有寫作專長的指導教師開展畢業(yè)論文撰寫講座，使學生明確論文在結構、思路、語言以及圖表等方面的撰寫技巧，以提高畢業(yè)論文寫作能力；二是教師指導團隊采用交叉評閱的方式檢查與審閱畢業(yè)論文，要求學生精心準備答辯材料，通過進行預答辯，提前發(fā)現(xiàn)學生答辯過程可能出現(xiàn)的思路與語言表達等問題；三是做好畢業(yè)論文的總結與存檔工作，積極引導學生站在更高的角度審視團隊與個人工作，總結經驗，以提升認識水平，并制定畢業(yè)設計發(fā)展規(guī)劃和成果延續(xù)方案，逐漸完善畢業(yè)設計工作。

四、實踐與效果

近年來，作者所在學院高度重視本科畢業(yè)設計團隊的搭建，依托湖南省重點學科“電氣工程”、湖南省高校科技創(chuàng)新團隊“復雜電氣系統(tǒng)測控技術及應用”等平臺，組建了電機傳動技術及故障診斷、現(xiàn)代電力電子技術與系統(tǒng)等8個具有優(yōu)勢和特色的畢業(yè)設計團隊，每個團隊均有1位負責人和5～6名指導教師，且至少1名或以上擁有多年現(xiàn)場工作經驗。在畢業(yè)設計工作開始之前，教師指導團隊會結合當年的就業(yè)需求和發(fā)展趨勢，從承擔的項目中選擇一個課題作為總課題，并分解為多個關聯(lián)子課題。以我院電機傳動技術及故障診斷畢業(yè)設計團隊為例，該團隊2013-2014年度選擇校企合作項目“城軌車輛電力牽引傳動控制系統(tǒng)”作為總課題，其整體目的是開發(fā)一個高性能城軌車輛電力傳動新型控制系統(tǒng)，為保持城軌車輛傳動控制系統(tǒng)的先進性和持續(xù)競爭力發(fā)揮作用。經研討，課題被分解為總體設計與分析、融合動態(tài)磁場削弱和穩(wěn)態(tài)磁場削弱的自適應控制方案設計、逆變器全速域的線性控制器設計、定轉子磁鏈觀測器模型設計、高效電壓利用的逆變器非線性補償環(huán)節(jié)設計共5個子課題，每個子課題又下設3-4個工作內容，每個工作內容由1名學生完成，由此形成了一個完整的系統(tǒng)設計與開發(fā)方案，并組建了一個由1位團隊責任人、5位指導教師和18名學生組成的畢業(yè)設計團隊。歷經數(shù)次的集中匯報、討論、學術講座等方式，通過嚴格執(zhí)行任務書下達、開題報告、中期檢查、預答辯等流程，該團隊共完成畢業(yè)設計18篇。經學院和學校學術委員會評審，8篇畢業(yè)設計被定為院級優(yōu)良及以上成績，校優(yōu)秀畢業(yè)設計4篇，并經修訂與完善，已投稿學術論文3篇、申請專利1項，高質量完成了本科畢業(yè)設計任務。

五、結束語

隨著我國高等教育的大眾化，人才培養(yǎng)與人才需求接軌不暢引起的矛盾凸顯了現(xiàn)行畢業(yè)設計機制的弊端，文章從教師指導團隊和學生協(xié)作團隊的組建方式、工作流程和信息交換等方面，探討了支撐課題驅動的工科專業(yè)本科畢業(yè)設計團隊模式。將畢業(yè)設計環(huán)節(jié)恰當?shù)娜谌胫握n題研究進程，使設計對象明確化；通過搭建職稱、年齡和知識結構優(yōu)化的教師指導團隊，催生了教師科研與教學工作的積極性和創(chuàng)造性；將興趣相同的學生匯聚起來，以完成相互關聯(lián)的多個子課題，不僅使學生得到全面的學習和鍛煉，更有利于培養(yǎng)學生團隊精神。最后結合具體實例，分析了畢業(yè)設計團隊模式在人才培養(yǎng)質量、畢業(yè)設計質量以及后續(xù)的學術論文、專利申請等方面的積極作用。

作者:劉建華 李哲姝 單位:湖南工業(yè)大學

參考文獻:

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