电力电子器件论文范文
时间：2023-04-02 17:46:42
导语：如何才能写好一篇电力电子器件论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1．投资业务管控能力亟待加强。一是投资制度有待健全，大多电建企业偏重决策管理，忽视了对过程的控制和项目的实施，缺乏一套从立项、决策到实施、运营、后评价的全过程、全方位的制度体系。二是部门职责有待厘清，总部部门之间投资职责分工有待细化，管理边界存在交叉，一些职能部门在投资管理中的作用没有充分发挥出来。三是投资管理环节存在脱节，总部部门之间、总部与所属企业之间交流不够，存在“各管各的事、各干各的活”，缺乏有效的上下联动机制。
2．投资项目实施过程亟待加强。一是投资项目的责任部门长期缺位，企业也没有建立科学的工作流程，对投资实施过程的监管在总部层面仍是空白。二是需要加大成本控制，企业的投资概算管理不到位，部分人员擅自扩大建设规模、提高建设标准、随意超概算、任意追加投资。三是投资招、投标管理不规范，缺乏统一的项目招标与物资设备采购平台，企业难以选择到最优秀的设计、监理、施工队伍。四是投资项目建设存在较多问题，如安全事故、工期滞后、质量不符合设计标准、责任制度不落实、不严格执行合同、工程变更随意等情况。
3．投资考核与责任追究亟待加强。一是考核不到位，企业既未建立科学的投资绩效考核体系，也未严格按经济责任制予以考核，企业员工缺乏应有的行政和经济约束。二是投资项目的竣工审计、决算、验收及后评价等一些与投资效果评价有关的制度还没有真正建立起来，在很大程度上影响了投资决策和管理水平的提升。三是对投资违纪违规的追究不严，一些电建企业存在“处罚过轻、奖惩不明”的情况。
二、电建企业加强投资管理的主要措施
1．坚持“四严”要求，切实加强决策管理。一是严密论证，做好投资可行性分析与论证，对市场发展前景、投资环境、面临的风险与问题进行全面细致调查评估，不经过充分论证的项目不得上会决策。二是严把投向，遵守“三不投”原则，即“不符合企业发展战略的不投、投资回报率低的不投、风险难以掌控的不投”，确保“好钢用在刀刃上”。三是严格权限，按照集权与分权相结合原则，把投融资重大事项的决策权集中在电建企业总部，由总部总揽全局，扭转“乱投资、乱融资”现象。四是严守程序，所有投资项目的报批必须遵守内部决策程序，不得越级上报、审批，以确保投资决策的科学性。
2．再造管理流程，优化管理体制和运行机制。一是管理机制再造，总部各部门应明确自身职能，担负起投资的决策、实施和运营等不同阶段的管理职责，改变以前部门间相互推诿扯皮的状况。二是业务流程再造，按照不相容职务相分离的要求，严格推行投资的决策与执行、概算编制与审查、项目实施与资金支付、竣工决算与竣工审计等不相容岗位的分离管理。三是管理机构再造，按照精减、高效的要求组建项目公司，不断优化项目公司的运行机制，细化项目公司的职责权限，硬化项目公司的考核内容，规范项目公司的运作。四是管理制度再造，构建涵盖投资业务全过程、全周期的管理制度体系，强化制度的约束力，做到有章可循、有据可依。
3．把好五道“关口”，主动掌控过程控制。一是工程设计关，精心挑选设计单位，并使其严格遵守技术规范，必要时可采取限额设计。二是概算审查关，通过对投资概算或修正概算进行专家评审，以此作为投资考核的依据，改变“边设计、边施工、边修改”的状况。三是招标投标关，所有投资项目都必须按照流程进行招投标，未经审批不得擅自招标。四是项目资金关，优化项目融资方式，切实降低融资成本和费用，同时项目资金要实行专户管理，专款专用，严禁私设账外账和“小金库”。支付工程价款时要严格审核合同、支付申请书等相关凭证。五是变更索赔关，凡需要增加投资的生产性变更和非生产性变更以及由此而引起的索赔，须报上级审核，经批准后方可执行，严禁擅自进行变更。
篇2
[论文关键词]文件管理；电子化；低碳；发展
长期以来，企业文件管理一直以纸质文件管理为主，但随着电子信息技术的快速发展，文件管理的电子化发展迅速崛起，无纸化办公成为全世界办公室的共同追求，在文件管理电子化的同时，传统的纸质文件管理方式受到很大挑战，面临创新和调整。我们认为企业文件电子化将是大势所趋，但电子文件和纸质文件共存的局面也将长期存在。
一、文件管理的“二元状态”
电子文件出现后，一直与纸质文件共同存在，原因复杂多样，总体上可以归结为以下两种类型。
一是工作中用电脑直接生成电子文件，但出于文件阅读和实际需要，又将电子文件转换成纸质文件。这种转换有两种形式：一种是在电脑中完成文件制作，或由网络传输的电子文件接收后，以纸质文件形式输出，比如中国石化的OA办公系统，各部门和企业在接收文件后，一般都要自行打印后存阅和归档；另一种是在归档环节为电子文件制作纸质拷贝。二是先有纸质版本后来根据需要形成电子版本，也就是纸质文件的数字化过程。这也有两种形式：一种是单位收到外来文件后立即数字化；另一种是对已经归档的纸质档案实施数字化。
基于文件管理的两种类型，我们可以把纸质文件与电子文件共存的状态称之为“二元状态”。所谓“二元状态”，是指文件管理的两种状态，可以对电子文件制作纸质拷贝，也可以对纸质文件进行数字化。实行“二元状态”文件管理的企业，是在文件进入运转程序时就形成电子和纸质两种版本，现实工作中，大部分企业对大部分文件的管理都是采取了这种“二元状态”法。
二、“二元状态”之间的相互关系
在文件管理的“二元状态”下，必然要对这两种文件分别加以管理，这就形成了两种管理系统的共存。这两种文件管理系统既相对独立，各自发展，又互相依存，互相影响。
（一）文件管理电子化是纸质化的变革和提升
自从文件管理实行电脑辅助管理以来，纸质文件管理就开始发生变化，电子文件的管理对纸质文件的管理影响深远，引发了更多变化。这种变化主要体现在以下两个方面：
一是文件管理更加简单快捷。过去整理纸质文件需要通过实体系统固定文件之间的有机联系，建立档案实体的科学秩序，并支持档案检索的有效实现。电子文件管理之所以导致纸质文件整理简化，一方面是因为快速度、多途径的全文检索功能，以及随时随处的网上利用，多用户同时利用的便利，让用户更加乐于利用电子文件；另一方面，电子文件管理可以根据需要建立文件之间的相互联系，只要在检索软件中标明纸质文件存放位置，便可以方便查找到对应纸质文件。这样就降低了对纸质文件实体秩序的要求，只要排列有序，位置明确，就可以借助电子文件检索功能实现纸质文件快捷查询。立卷的简化又带动了相关工作的简化，如排架方法、档案统计、手工检索工具编制等，档案部门可以从繁重的整理业务中解脱出来，更多地关注档案信息资源建设、开发与服务。
二是文件管理更加一体化。由于体制机制等方面原因，文档一体化程度一直不高。电子文件管理使为建立统一电子文件管理系统的企业，在文件生成初期完成的工作尽量提前，使纸质文件的归档提前，通过电子文件推动文档一体化进入新阶段。纸质文件的归档提前是一个具有关键意义的变革。提前归档使档案部门控制企业文件信息资源的起点明显前移。由于文件在办文部门几乎没有停留，归档之时不少文件还与现行事务具有密切关联，企业内部查阅还比较频繁。因此，业务部门需要更多地与档案部门打交道，档案部门需要更清楚地了解文件的现行价值以及运转过程。这就使得档案部门的介入时间超前于归档，自然而然向文件生命周期的起点延伸。
与归档提前发生的还有鉴定、著录等工作。按道理，同一份文件的电子版本和纸质版本应该具有相同保管期限，对共同需要的著录项也应该形成相同著录内容，因此，有些企业开始探索两套文件鉴定和著录等工作的并轨，必然选择向电子文件靠拢。这就导致鉴定和著录等工作提前以及自动化档案学研究程度提高。在文件生成时进行的鉴定和著录会有不确定、不完整等问题，需要随文件流转而补充和确认，从而使这些工作从一次完成变成分段完成。为了保证分段实施中的顺畅衔接，必须以文件到档案全程为一体进行管理。
（二）文件管理纸质化是电子化的基础和补充。
与纸质文件管理相比，我们管理电子文件的经验要少得多。尽管电子文件与纸质文件有许多不同之处，但都是社会活动的记录，管理目标基本一致，在管理内容和方法上也有很多共同之处。电子文件管理最大的挑战是如何建立公众信任，主要有两条：技术和管理。
来源原则是电子文件管理从纸质文件管理中获取的最有价值生命之核。在电脑进入档案管理之初，一些技术专家和业内人士曾认为电脑构成的强大逻辑力量可以取代来源的作用，但经过一段时间理论与实践的互动，档案工作者再次就来源原则的重要地位达成共识。大家认识到，电子文件来源原则仍然最为重要，区别仅仅在于从主要指导档案实体单元的组织，变为指导电子文件生成背景的理解、揭示和维护，用来源的真实性证实电子文件内容的真实性。
从技术层面来讲，对纸质文件的伪造、篡改也并非不可实现。实际上，人们对纸质文件、档案的信任更多来自对其整个运转、保管过程安全性的默认。这个过程
建立在文件形成与保管规律的基础上，经过长期的运行和各种复杂情况的检验而日渐严谨与完善，其中蕴涵的科学性对于电子文件也具有应用或借鉴价值。
可见，电子文件与纸质文件的共存并不是消极被动的，二者互为条件、互补长短。在这些相互影响和作用中，各自经历着改造与被改造、同化与被同化以及调整定位的过程，两种管理方法在合理叠加、混合、功能替代中动态确定着共存状态，并逐渐融合为一套综合管理企业各类文件的管理方法。
三、文件管理向低碳方向发展
可以预计，电子文件与纸质文件管理共存的二元格局将会持续相当长时间，“无纸化”必然经历一个渐进过程。只要电子文件的安全性没有得到完全保证，人们就需要以纸质文件形式进行备份和保存。但是，共存的态势将持续处于变化之中，大的趋向是纸质文件与电子文件此消彼长，从以纸质文件为主到以电子文件为主。
一是电脑和网络的广泛应用，使电子文件逐步成为文件生成的最初形态。电子文件流程与信息化平台上业务流程的契合使之成为办公、设计、贸易、交往的必要工具；信息形态的多样性、极强的可操作性和传递的高速便捷，使企业和员工更愿意生成和使用电子文件；电子政务、电子商务的普及使越来越多的文件必须通过网络传递；数字签名、用户认证、信息认证、防范攻击等技术的进步，使人们增强了对电子文件的信任；管理的改善使人们可以方便地检索利用。这些因素都给电子文件的增长和功能的提高提供了条件。
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【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。
“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。
1.分布式电源
当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。
1.1微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。
1.2燃料电池
燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。
1.2.1燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。
通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。
1.2.2性能和特点
燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统
目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。
1.2.3技术关键和研究课题
燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。
2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第
2.1大功率电力电子器件的重大进展
电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。
2.2灵活交流输电技术(FACTS)
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。新晨
传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。
篇4
关键词：电力电子技术；教学改革；应用型人才培养
作者简介：侯丽华（1966-），女，满族，吉林伊通人，长春工程学院教师发展中心主任兼教务处副处长，教授；杜波（1976-），女，吉林长春人，长春工程学院电气与信息工程学院，副教授。（吉林 长春 130012）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0072-02
“电力电子技术”课程是自动化专业重要的专业基础课，是一门工程应用性很强的课程。该课程具有教学内容多、课时少、更新快的特点。如何在有限学时内使学生较好地掌握课程知识，提高工程实践能力和创新能力，增强学习兴趣，是教学改革要解决的主要问题。长春工程学院（以下简称“我校”）“电力电子技术”课程组根据学校办学定位和人才培养目标，在明确了自动化专业面向基础工业基层一线应用型人才培养目标、基本规格、专业核心能力以及知识体系等方面基础上，紧密结合工业企业现场实际和电力电子技术发展现状，以先进的教育思想为指导，以应用能力和工程素质培养为核心，不断整合教学内容，完善实验教学条件，开发综合性和设计性实验项目，增加实践环节，改进教学方法与手段，改革考试方式，在教学实践中取得了较好的效果。
一、优化教学内容，构建以应用能力培养为核心的课程体系
1.课程建设与改革思路
教学内容和教学体系的改革是“电力电子技术”课程改革中最重要的环节，直接关系到教学质量的提高，关系到应用型人才培养的要求。我校按照电力电子器件―电力电子变换电路―电力电子电路的微机控制技术―电力电子技术应用的思路，以电力电子器件为电路服务，电路为电力电子系统服务，系统为电力电子应用服务的理念作为教学内容设置的主导思想，以应用能力和工程素质培养为核心，精选理论内容，强化技术应用，及时而恰当地引入电力电子技术的新知识、新技术、新工艺。
2.调整教学内容
在教学设计上理论与实践相结合，知识传授与应用能力培养相结合，课内与课外相结合，讲授与研讨相结合。将电力电子器件、变换电路作为传统内容，将电力电子技术应用作为实用内容，将最先进的自动控制生产线作为新技术，对典型电力电子及电气传动系统分析作为讨论内容，将科研课题引入课堂作为启发内容，通过典型案例分析，将理论与实际结合，培养学生解决实际问题的能力，并通过渗透行业规范、安全操作规程、文明生产等知识培养学生的工程素质。课程的讲授以电力电子器件的工作原理、特性、参数、选择、驱动与保护电路为基础，以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC变换电路结构、工作原理、波形分析和参数计算及电路设计为核心，以微机控制的脉宽调制技术（PWM）和各种软开关技术作为新的控制方法和新技术，把电力电子学科的发展方向引入课堂。以电力电子器件的应用电路为教学的重点，解决实际工程问题，使学生能充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力，并掌握各种变换原理和方法，为后续课程“运动控制系统”深入学习及毕业设计打下坚实的基础。
二、强化实践教学，提高学生实践能力和创新能力
1.完善实践教学条件
“电力电子技术”课程具有很强的工程性和实用性，而实验是培养学生理论联系实际、动手能力、严谨的态度和科学研究方法的重要手段。因此，以营造真实的、先进的工程环境为目标，紧密结合工程实际应用，投入100多万元建设和完善了电力电子技术实验室。现实验室拥有实验设备24台套，开发了电力电子技术仿真研究平台，构建了电力电子技术实践教学体系（包括课内实验、课外实验、课程设计、生产实习和毕业设计等），编制相关的教学文件。实验室向学生全面开放，学生以团队的形式开展自主性实验和学科竞赛培训，并为学生提供实际工程技术资料、仿真实训教学软件，培养工程实践应用能力。
2.精心设计实验内容
课程组精心设计了实验教学项目和内容，引导学生从问题出发，逐步由基础实验走向设计性和综合性实验，再过渡到创新性实验。开设了晶闸管整流、逆变的验证性实验，使学生对本课程的应用有初步认识；对直流斩波、交交变换以及PWM控制技术部分的实验，则由教师给出电路参数要求，由学生自行设计主电路、驱动电路等，完成设计性实验，培养学生分析问题，解决问题的能力；软开关技术的实现等具有较高实用价值的实验项目，密切联系着当今电力电子技术发展的最前沿技术，并且在国民经济发展中起着重要作用。通过实验学生了解了电力电子新技术的发展动态，同时对本课程的应用领域、可以解决的问题有了更直观感性的认识。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合，有利于学生创新能力的培养和自主训练。
3.增设课程设计与调试环节
开设了1周“电力电子技术”课程设计与调试实践环节，以完整的电力电子系统为载体，将电力电子器件选择以及电力电子主电路、驱动电路、保护电路、检测电路、控制电路等内容有机地结合起来，使学生通过设计、组装、实验和调试“四位一体”的训练，培养学生的实践能力和创新能力。同时，在教学中使用计算机仿真软件Matlab/Simulink搭建各种常用电力电子电路，且可方便地调整电路的参数进行仿真，培养学生应用计算机处理复杂电力电子电路的能力，也为日后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
三、改进教学方法与手段，调动学生学习主动性和积极性
在实际教学实践中，笔者始终坚持以学生为主体、教师为主导、能力为主线的教育理念，根据课程内容合理采用不同的教学方法组织课堂教学，将“理论+实践+应用能力”的教学模式贯穿在整个教学活动中，由传统的教师满堂灌唱独角戏变成了教师学生共同参与的互动学习，教与学融为一体。教师有所教，学生有所学，极大地调动了学生的学习积极性，加深了学生的理解，加快了学习步伐。通过启发教学法、案例教学法、任务驱动教学方法等，增强学生主观能动性，活跃课堂气氛，挖掘学生潜力，增强专业素养，逐渐让学生由“学会”变成“会学”，由被动变主动汲取知识。
为了分析电力电子器件和电路的工作状态，使学生弄清电路中能量的变换和传递，笔者制作了本课程比较完善的多媒体教学课件。利用多媒体技术将实际应用中的电路和电力电子装置做成影音资料带到课堂上，结合典型工程实例，并把电力电子前沿的研究状况、最新的研究成果以图表、图片等方式充实到教学课件中，提高学生的感性认识，激发学生学习的兴趣，不断提高教学效果及教学质量。同时，建设了本课程的教学网站，网站资料丰富，包括教学资料和典型工程实例等，学生可以在网上学习，教师可以在网上进行答疑，激发了学生学习的兴趣，提高了教学效果。
四、改革考核方式，提高学生对知识的综合运用能力
1.考试过程全程化
教师根据“电力电子技术”课程性质和不同阶段的教学要求，通过课堂提问、讨论、平时作业、单元测验、实际操作、撰写报告或论文等方式加强形成性考试评价，并安排阶段性考试以强化学生平时对课程教学内容的学习和掌握，弱化期末终结性考核。
2.考核内容能力化
考核内容围绕应用能力和工程素质培养为核心这个目标设置，结合新的“电力电子技术”教学内容体系，加大电力电子器件特性分析、实际电路分析、应用案例分析、实践技能的比例，侧重考查学生对知识的综合运用、解决问题的能力。
3.考核方式多元化
根据不同阶段的教学要求，考核采取口试、笔试（开卷、闭卷）、开发设计相结合的形式，变单一形式的考核为多种形式的考核。
五、组织课外科技创新活动，探索课内与课外培养的有效机制
按照课内培养与课外培养相结合的原则，把培养学生实践创新能力固化在教学任务中，成立了课外科技活动小组，注意引导和鼓励学生积极参加各种科技竞赛活动。依托电力电子实验室的硬件设施，积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛和“挑战杯”竞赛，以培养和提高学生的自学能力、实践能力和创新意识。在运行中，加强课外实践活动的组织和管理，制订《大学生课外科技创新实践活动运行管理办法》和《实验室开放运行管理办法》，对大学生第二课堂教育的条件保障、激励政策、管理办法、评价办法等做了明确规定，形成了有效的大学生科技创新实践活动保障体系。
六、加强青年教师培养，提高课程组教师整体水平
师资队伍建设是课程建设的关键，课程组教师的理论教学水平、工程实践能力、科研水平直接关乎“电力电子技术”课程建设水平。按照校内培养与校外培养相结合、教学培养和科研培养相结合的原则，通过建立青年教师“导师制”、定期开展教学研讨和教学观摩、实行青年教师实验室坐班制、深入工业企业生产实际、选派教师参加新技术培训等措施，不断提高青年教师教学水平、学术水平和实践能力。
七、结语
电力电子技术随着社会科学技术的发展而不断地更新，其应用范围越来越广泛，不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力、通信、计算机、新能源系统等。“电力电子技术”课程教学应紧跟时代变化的步伐，不断更新和充实教学内容，改进教学方法与手段，完善实践教学条件建设，创新实验内容，将电力电子技术理论知识与实践紧密联系，培养学生的工程意识，提高实践能力和创新能力。
参考文献：
篇5
论文摘要：电力电子技术正在不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。
1前言
电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC）。自20世纪80年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
2电力电子技术的应用
自20世纪80年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用研究和现状。
2.1在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
2.1.1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2.1.3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
2.2在输电环节中的应用
电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
2.2.1直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDCLight）技术
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2.2.2柔流输电（FACTS）技术
FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。
20世纪90年代以来，国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。2.3在配电环节中的应用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（CustomPower）技术或称DFACTS技术，是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。由于潜在需求巨大，市场介入相对容易，开发投入和生产成本相对较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。
2.4在节能环节的运用
2.4.1变负荷电动机调速运行
电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面，通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面，只有将二者结合起来，电动机节电方较完善。目前，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速，我国正在推广应用中。
变频调速的优点是调速范围广，精度高，效率高，能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，节电率一般可达30%左右。其缺点主要为：成本高，产生高次谐波污染电网。
2.4.2减少无功损耗，提高功率因数
在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。
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1.分析电路尽量使用多媒体。
电力电子技术的核心就是整流、逆变、斩波和交交变换四大基本电路，在电路工作过程的分析中，通常一个电路都有多个工作状态，不同的工作状态又分别对应着不同的电压电流波形，也就是说电路的工作过程往往都是动态的过程，而传统的书本上的文字和原理图是无法很好地展现动态过程的。这时，如果采用幻灯片等多媒体形式，可以将电路工作的动态过程很好地展现给学生们观看，把书本上静态的电路以及波形图动起来，这样就能够让学生们更好地理解电力电子电路的工作过程。与此同时，结合书本上的理论，再将不同电路的特点进行总结，使同学们复习时结合着书中的理论，头脑中联想着多媒体演示动画，便会在学习中事半功倍，容易记忆，提高学生的分析计算和实际解题的能力。
2.器件与控制部分应注重练习。
电力电子器件及控制部分具有覆盖面大、定性与定量相结合的特点，学好这一部分，就必须将概念的理解与相关的计算进行练习，在习题式的教学中，不断提高分析问题和解决问题的能力。研究生阶段，各高校几乎很少带领学生做与课程相关的习题，多数学生也只有在考试的时候才有机会在试卷中解答一些问题，虽说现在不提倡传统针对考试的题海战术，但是平时适当做一些典型的练习还是有必要的，电力电子器件种类多、特点各不相同，而控制方法也有很多，甚至与自动控制原理等其他学科相关联，在教学中适当找一些典型例题进行讲解，可以让同学们在繁杂的知识中抓住重点内容进行突破，最终掌握这部分知识要点。
3.学生自主参与新技术教学。
电力电子技术具有发展速度快的特点，新的技术和应用领域不断出现，加强电力电子新技术的教学可以扩展学生知识面，掌握电力电子技术发展新方向。这一部分的特点是没有定量计算、难度不大、但对于资料的收集工作量比较大，根据这些特点，在教学中，可以将这部分安排给每个学生进行讲解，在讲解前每个同学查找相关资料，然后对资料进行分类总结，加入自己的理解，在讲解过程中既可以使用多媒体也可使用板书的形式，讲解后学生之间可以相互提出问题，相互讨论，形成良好的研究氛围。在这种学生自主教学的过程中，既提高了学生查找资料的能力，也能提高学生的概括的创新能力，还为研究生毕业学术论文的撰写提供了相关的经验。
二、实验教学应进行分类
电力电子技术是一个应用性很强的一门学科，在理论教学的同时一定要有相应的实验来配合和补充，开设实验课是对理论课的延伸和补充，更能够突出应用型学科的特色。在实验教学上，应分为验证实验、探究实验、拓展实习三个部分进行教学。
1.验证实验应紧密结合课本。
验证性实验的特点是对已经有的理论进行实验验证，与学生的理论教学紧密衔接，通过书上的理论来指导实验的操作，同时实验的结果又可以加深学生对于书本理论的深度理解。在理论课程之后，应当有相应的实验课程相跟进，在实验开始前，老师带领学生对课本知识点进行回顾，确定实验目的和实验步骤，同学们按照实验要求完成相应的实验操作，并能够运用书本上的知识来解释实验中的现象，最后通过实验报告的形式进行总结，得出验证性的结论。
2.鼓励开展探究性试验。
电力电子技术是一门正在快速发展的学科，在实验教学中，应当鼓励学生进行自主探究，通过对已有知识的学习让学生们充分发挥想象力，制作一些相关的小制作、小发明，在探究性试验的过程中培养学生的创新能力。学生根据自己掌握的知识，结合当今电力电子发展的前沿技术，加上自己的想象力和创造力，独立设计出属于自己的电子作品，而在探究的过程中难免会遇到一些问题，这时老师应进行适当指导，给出一些方案，让学生自主解决实际问题。平时尽可能地开放实验室，使学生增加动手操作机会。此外还应当鼓励学生参加“挑战杯”等科技比赛，增加在创新方面的交流合作，从而学会更多解决问题的新方法。
3.拓展实习应突出实际应用。
在传统的教学环节之外，对于电力电子技术这种应用型很强的学科，应适当组织学生到某个单位进行参观学习。学习的目的是为了应用，当今电力电子技术已经应用在了许多领域之中，在实验教学中可以联系某个具体单位进行参观，在实际的生产过程中，让学生们更加具体地了解电力电子技术的应用。除了参观之外，也可由老师或者学生找一些与电力电子技术应用相关的视频资料，分享给大家进行观看，也可以起到非常好的效果。实习结束之后，学生以报告的形式写出自己学到了什么或者是心得体会。这样，理论联系实际，对于理工科的教学是有很大帮助的。
三、总结
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科研团队：瞄准前沿，勇于超越
“大功率电力电子技术”课题组依托于武汉大学电气工程学院，主要从事配电系统内适用于节能和电能质量控制的大功率电力电子装置的开发和应用研究。该课题组在查晓明教授的带领下，几年如一日地在大功率电力电子技术领域辛勤耕耘，至今已发展成为一个拥有1名副教授、3名讲师、1名在站博士后、10名博士研究生、10名硕士研究生的优秀科研团队。
课题组成立以来始终坚守“基础理论研究与工程应用实践并重”的原则，行走在电力科技领域的前沿，充分发挥自身的优势，依靠武汉大学丰富的科研与教学资源，与国内多家企业以及电力公司保持良好和持久的合作往来，在大功率电力电子变换装置及其应用系统等领域取得了良好的成绩。在大功率电力电子系统的控制理论上，他们建立了以多电平PWM电力电子变流器功率变换器控制为基础的大功率电力电子系统控制理论和方法。该方法把电力电子技术中的功率变换控制特点与系统应用要求进行有效结合，实现了大功率电力电子系统的并网有功和无功电流控制、电能质量控制以及并联或串联逆变器拓扑结构中的直流侧电压的稳压和均衡控制，并成功地在有源电力滤波器、STATCOM等装置中得到应用。而从该系统的控制技术角度出发，他们又建立了以DSP与FPGA相结合的数字控制硬件平台，开展了各种电力电子系统的数字控制算法的应用研究，并在该硬件平台上充分利用了FPGA近似布线逻辑的并行计算和高可靠性的特点，克服了单独DSP系统程序控制易受干扰中断问题，进而将两者结合并对有关控制算法进行分解，实现了串行和并行计算的结合，形成了一种具有高可靠性的控制算法实现方法。目前，基于该硬件平台的有源滤波器控制算法、STATCOM控制算法、逆变电源控制算法以及高压变频器的V／f控制算法均可在其中实现。
其次，就大功率电力电子器件IGBT的驱动技术而言，课题组以M57962模块为核心，自行研制的高电磁兼容能力的辅助开关电源为IGBT驱动电源，不仅实现了可靠和完善的过流保护、可靠的IGBT通断检测功能，而且还可以辅助抗瞬态电压冲击电路，具有可编程功能，提供了有效的光纤接口。此外在大功率电力电子装置的设计和试验技术上课题组有其专攻之道，基于频域能量变换模型的电力电子设计理论和方法也正在发展之中，逆变器专用高频大电流电抗器设计与制作、电力电子系统实时仿真等方面都有其独到之处。
通过对大功率电力电子电路的拓扑结构研究，课题组完成了基于功率单元级联的多电平拓扑结构及其在STATCOM和高压变频器中的应用，并在混合式有源电力滤波器、多台逆变器并联的有源电力滤波器、四象限运行的PWM变流器、程控交流调压电源逆变器以及具有综合节能特点的工业企业新型配电电源系统中形成了独具特色的理论研究。“基于α－β坐标变换的有源电力滤波器和STATCOM技术”、“低能耗的逆变器试验平台”、“通用电力电子试验平台及试验方法”等已获专利授权，“先进的电能质量试验电源技术”也正在专利申请之中。
在实践的过程中，他们不仅积累了丰富的工程经验，而且形成了一套独特的科研方法和理念。谈及自己的课题组，查晓明教授颇为自豪地介绍“多年来，我们主要在大功率电力电子系统的控制理论和技术研究、大功率电力电子器件IGBT的驱动技术、大功率电力电子电路的拓扑结构研究以及大功率电力电子装置的设计和试验技术上做了一系列的工作，较好地解决了复杂大功率电力电子系统及其应用的可靠性和性能方面存在的问题。这些成果都取得了良好的经济效益和社会声誉。目前，高压变频器已经成功产业化，直接产生了数亿元的经济效益，有源电力滤波器，STATCOM等产品逐步在工业电力系统中得到推广应用。”
学术灵魂：拓新求真，携手并进
作为“大功率电力电子技术”课题组的“灵魂人物”，查晓明教授有着丰富的求学经历：他分别于1989年，1992年，2001年取得武汉大学应用电子技术专业工学学士、电力电子技术专业硕士，电力系统及其自动化专业博士学位：2001年10月至2003年6月，他远赴加拿大的University of Alberta做博士后研究。一直以来，他主要从事电力电子与电力传动学科的教学与科研工作，主要研究方向为电力电子系统的分析与综合理论，大功率电力电子装置及其在电能质量控制，高压电机驱动、柔性输电、新能源及微电网技术中的应用，并取得了骄人的成绩。如今，年仅42岁的他，身上已是围绕着多重的“光环”――武汉大学电气工程学院教授，博士生导师，电力电子技术研究所所长，IEEE会员，武汉电源学会副理事长，从教学到科研、从行政到学术，无不显示出他的忙碌与充实。在科研上，他硕果累累，先后在国内外重要会议和期刊上40多篇，其中三大检索收录20篇：他主持和参加了国防“973”项目专题、武汉市科技攻关项目、国家电力公司青年科技促进费项目，武汉市青年晨光计划项目、国家自然科学基金以及多项企业产品开发项目，在电能质量控制、新能源并网控制以及电气节能等方面取得多项高新技术产品与成果，并获发明专利4项、实用新型专利3项。
查晓明教授无疑是成功的，然而他并不满足于个人的荣誉和成就，而是更注重整个课题组的前进与发展。他总是这样告诫课题组内的每一个年轻教师，博士和硕士研究生，科学研究需要的是锲而不舍的精神，工程应用需要的是严谨求实的精神，理论研究和实践应用总是相伴而生、相辅相成的。无论是物理学中的力学、电磁学还是数学分析方法，无论是电机、电力系统还是系统分析与控制理论，对每一个求学的研究生来说，都是必须具备的知识。只有这样，才能在工程应用中把握住每一个细小的环节，从中提炼出真正的科学问题，从而开展真正的科学研究工作。也基于此，查晓明教授的书桌上总是堆满了经典力学，电动力学、微分几何等书籍，并且常常向很多前辈请教学术问题，甚至经常性地和研究生们一起探讨电力电子装置能量转换的物理过程。
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关键词：电力电子技术；开关电源
现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具 体应用。
当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来，电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2 逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。
1.3 变频器时代
进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域
2.1 计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署l992年6月17日"能源之星"计划规定，桌上型个人电脑或相关的外围设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)， 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率在500kHz左右，功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。
2.4 不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对UPS的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5 变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器， 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期，日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年，其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调，96年引进生产线生产变频空调器，逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外，还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略，精选功能组件，是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6 高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流，IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波，经高频变压器耦合， 整流滤波后成为稳定的直流，供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器，通过对多参数、多信息的提取与分析，达到预知系统各种工作状态的目的，进而提前对系统做出调整和处理，解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A，负载持续率60%，全载电压60~75V，电流调节范围5~300A，重量29kg。
2.7 大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。
自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。在电阻负载条件下，输出直流电压达到55kV，电流达到15mA，工作频率为25.6kHz。
2.8 电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时，将向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓"电力公害"，例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达(70~80)%，网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，能克服传统LC滤波器的不足，是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压，还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9 分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力，提高生产效率。
八十年代初期，对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期，随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现，结合大规模集成电路和功率元器件技术，使中小功率装置的集成成为可能，从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始，这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点，论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳，也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合，如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3. 高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1 高频化
理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的 5~l0%。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。同样，传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合 闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造， 成为"开关变换类电源"，其主要材料可以节约90%或更高，还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益，更可体现技术含量的价值。
3.2 模块化
模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了"智能化"功率模块(IPM)，不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM)，它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接，这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计，达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的开关电源装置。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。这样，不但提高了功率容量， 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求， 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供充分的时间。
转贴于 3.3 数字化
在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术 拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。
3.4 绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电， 这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。
总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年，随着通信行业的发展，以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有20多亿人民币的市场需求，吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献：
[1]林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术，电力电子技术选编，浙江大学，384-390，1992。
[2]季幼章:迎接知识经济时代，发展电源技术应用， 电源技术应用，N0.2，l998。
篇9
关键词：软启动，选型，探讨
“软启动”设备在煤矿井下已得到广泛的使用，如CST、恒充式和阀控充液式液力偶合器、调速型液力偶合器、变频软启动、高压软启动、变极调速等。本文将从“软启动”设备的类型、性能特点以及国内“软启动”设备调研情况出发，阐述适应煤矿井下条件的“软启动”类型，目的是选择合适的技术，既讲求实效，又节电增益，确保设备的安全运转。
1.“软启动”是煤矿大型、重型设备启动的必然要求
近年来，为适应复杂矿区的煤层开采条件，设备选型朝大型化、重型化方向发展，逐步实现“设备现代化，系统自动化，管理信息化”。因此，随着装机功率、装备水平的提高，起动问题将成为设备选型的关键问题，“软启动”也必将成为设备选型的唯一选择。
所谓的“软启动”实际上就是对设备的启动过程进行控制，按其预定的、合理的启动加速度启动。例如，输送胶带机启动，由公式：
FQ=FZ+∑M·a
FQ————启动时输送机的圆周力
FZ————正常运行时输送机的圆周力
∑M———输送机总的等效质量（包括其上的货物）
a—————启动加速度
由上式可见，启动加速度大，启动时的圆周力越大。启动所需的功率越大，传动系统本身所受到的启动冲击越大，对关键零部件破坏力就越大。使用“软启动”技术，启动加速度可以得到很好的控制，以上不利因素都可得到有效避免，设备的故障率大大降低，同时供电系统的启动条件、保护条件都容易得到满足。设备的装机功率越大，设备对“软启动”要求就会越强烈。因此，“软启动”是煤矿大型、重型设备启动的必然选择。
2.“软启动”设备类型分析
国内外采用的两种“软启动”类型：一种是调节偶合器转速，即机械“软启动”；另一种是调节电机转速，即电气“软启动”。因电气“软启动”控制的是电机，因此系统得以简化。
2.1机械“软启动”装置
2.1.1恒充式液力偶合器
恒充式液力偶合器代表产品为福伊特恒充式液力偶合器。其主要部件为两个叶轮——泵轮和涡轮，以及外轮壳。两个叶轮相向安装，动力传动部件间没有机械接触，动力传动实现最小的机械磨损。偶合器内有恒定容积的工作液体，通常为矿物油。驱动电机输出的转矩在与之相连的泵轮中转变成工作液体的流动能量，然后在涡轮中将这种流动能量重新转变成机械能。力矩的建立取决于偶合器的特性曲线，同时启动特性受到适当组合的补偿腔(延充腔，侧辅腔)的影响。
2.1.2阀控充液式液力偶合器
其代表产品为福伊特阀控充液式液力偶合器，原理同恒充式液力偶合器，结构上它减少“延充腔，侧辅腔”，增加了充液阀和进液阀，用充进阀来控制偶合器内部的水量和水交换，从而能平稳而迅速地建立力矩。
2.1.3调速型液力偶合器
调速型液力偶合器和以上两种的原理基本相同，只是偶合器腔体内液体量的调节方式不一样，调速型液力偶合器选用油作传递动力的液体，采用导流管（勺杆）机构位置变化来调节腔体内液体量的多少，从而达到调速的目的。
2.1.4液粘型“软启动”装置
液粘型软启动装置是根据液体粘性传动原理设计的传动装置。
液粘离合器功率传递的主体部件是两组彼此穿插的摩擦片，油从其中强制通过。论文格式。两组摩擦片中的一组称主动摩擦片（主动摩擦片可以轴向移动），与输入轴接连，另一组称从动磨擦片，与输出轴连接，通过控制离合器工作活塞的油压来改变两组摩擦片（对偶片）的间距，从而增减它们之间的粘着力，完成液粘离合器的调速功能。
2.1.5 CST“软启动”装置
CST主要由一级普通斜齿轮传动加一级行星齿轮减速机构、液体粘性制动器、传感器以及液压驱动装置等机械和电子部件组成。
这种“软启动”装置与减速箱合二为一，它利用了行星差动轮系特点，将内齿圈作为第二个输入主动件，用液粘制动器（同液粘软启动装置中的液粘偶合器）来控制内齿圈的转速，从而控制输出轴的转速。
2.2电气“软启动”装置
2.2.1变极“软启动”装置
这种软启动就是使用多极（多速）电机，采用多回路组合开关，优点是运行可靠，运行效率高，控制线路很简单，容易维护，对电网干扰小，初始投资低。但它不能实现平滑调速，只能分级调速，从而限制了它的使用范围。
2.2.2调压“软启动”装置
从电机原理知道，异步电机的转矩在一定转差率下，与定子电压平方成正比，改变定子电压就可以改变电动机的机械特性，从而实现调速。论文格式。目前广泛使用可控硅交流开关实现连续调压。尽管这种软启动采用了先进的数字控制技术，使系统控制精度提高，抗扰能力增强，但转子损失大将限制这种调速方法的使用。
2.2.3变频“软启动”装置
变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的，在综采综掘系统中，应用最广的交－直－交变频器，它是借助微电子器件、电力电子器件和控制技术，先将工频电源经整流成直流，再由电力电子器件逆变为电压和频率可调的交流电源，整个变频装置称为变频器。
3.几种“软启动”装置的性能比较
3.1机械与电气“软启动”装置的性能比较
机械“软启动”CST最具有代表性，电气“软启动”调压和变频最具有代表性，因此，将最具代表性的“软启动”放在一起，见下表。
篇10
关键词：FPGA SA4828波形发生器 三相交流异步电动机 变频调速 SPWM
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0127-02
所谓变频就是利用电力电子器件（如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT）将50 Hz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频（又称交-交变频）和间接变频（又称交-直-交变频），后者又分为谐振变频和方波变频。方波变频又分为等幅等宽和SPWM变频。常用的方法有正弦波（调制波）与三角波（载波）比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等[3]。
本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。逆变环节为三相SPWM逆变方式。
1 系统简介
1.1 交流异步电动机
三相异步电动机主要由定子和转子两大部分构成，定子是静止不动的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙，以保证转子的自由转动。异步电动机结构如图1所示。
1.2 SPWM技术
SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）技术，即在PWM的基础之上，改变调制脉冲的方式。脉冲宽度和时间占空比按正弦规率变化，这样输出波形经过适当的滤波就可以做到输出正弦波。
产生SPWM信号的方法是用一组等腰三角波（称为载波）与一个正弦波（称为调制波）进行比较，如图2所示，两波形的交点作为逆变开关管的开通与关断时刻。当调制波的幅值大于载波的幅值时，开关器件导通，当调制波的幅值小于载波的幅值时，开关器件关断。
2 系统的硬件实现
基于FPGA的交流异步电动机的变频调速系统，以FPGA为核心控制芯片，利用SA4828芯片产生SPWM波，再通过驱动电路驱动逆变开关。再加上电路，保护电路等，构成整个完整系统。
本设计为交流异步电动机的变频调速，主要涉及主电路和控制电路两大部分（如图3）。
系统各组成部分简介。
供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220 V，中大功率的采用三相380 V电源。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。此处采用三相不可控整流，用不可控的二极管组成三相桥式整流电路。它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：此处采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥式逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
以上四个部分组成主电路，其余部分为控制电路。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
控制电路：采用FPGA和SPWM波生成芯片SA4828，FPGA芯片选ALTER公司Cyclone Ⅱ系列芯片。控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。从而得到与信号电路对称的SPWM波。
此处选用电动机原始参数如下：
额定功率PN：7.5 kW；
额定电压UN：380 V；
额定电流IN：15.6 A；
效率：86%；
功率因数：0.85；
过载系数：=2.2；
极对数：p=2。
3 系统软件实现的实验结果
电压频率曲线可以分为两段，在额定电压一下，电压频率成正比。当电压上升到额定频率后，不在上升。
对于恒负载时，由前面章节分析可知，电动机的转速会与其电源频率成正比。转速与频率的关系曲线如图4所示。
4 结论
本文采用FPGA控制三相PWM波专用芯片SA4828。具有电源频率可调，删除窄脉冲，响应速度快，可现场编程等特点。最终验证了系统的可行性和有效性。系统中还有过流保护和过压保护等。还可以通过FPGA监视系统的其他故障，SA4828芯片还提供在紧急情况下急停的功能。在这种内部控制保护与电路保护相结合的方式，保证了电机的安全运行。
但系统也存在许多不足之处，如控制方案的实现不够精确，FPGA芯片选择上不够经济，检测保护电路不够完善，这些问题有待进一步研究解决。
参考文献
[1]何超.交流变频调速技术[M].北京：北京航空航天出版社，2006（9）：1-65.
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[5]杨小豹.基于FPGA的变频调速控制[D].华侨大学硕士论文，2006.
