現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：淺談 現(xiàn)代 電力電子技術(shù)

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

現(xiàn)如今的高新技術(shù)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(zhuǎn)換與控制相關(guān)。現(xiàn)代電力電子技術(shù)能實(shí)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(shí)現(xiàn)，這樣可以支持多項高新技術(shù)的發(fā)展。

1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的內(nèi)涵

現(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是處理的對象時功率，主要是來實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)的用電。電力電子技術(shù)主要通過電力半導(dǎo)體器件和自動控制技術(shù)、計算機(jī)和電磁技術(shù)的三者綜合運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質(zhì)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(dāng)代的電力電子技術(shù)得到很充分的運(yùn)用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半導(dǎo)體復(fù)合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點(diǎn)。這類的特點(diǎn)也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)不能夠適應(yīng)現(xiàn)如今的社會發(fā)展，電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的高速發(fā)展的時代。具有功能驅(qū)動、節(jié)能明顯和先進(jìn)等特點(diǎn)的IGBT，MOSFET等新型電力電子器件，所以可以在新型家電、感應(yīng)加熱、通信、計算機(jī)電源和電動交通工具等領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景。

2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的歷史沿革

電子技術(shù)和微電子技術(shù)在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結(jié)合，也就產(chǎn)生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件?？申P(guān)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(shí)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(yīng)晶體管（SIT）、靜電感應(yīng)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(shù)即將被淘汰。代電力電子技術(shù)大跨步進(jìn)入高速發(fā)展的新時代。新一代電力電子器件的特點(diǎn)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(jìn)了控制系統(tǒng)和變流電路的技術(shù)不斷發(fā)展和成熟?，F(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調(diào)制雙零諧振電路組成。因此從今天的時代進(jìn)入變頻器，極大地豐富了電力電子技術(shù)的功能，不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域的時代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術(shù)。

3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展

電力電子技術(shù)的發(fā)展自從20世紀(jì)90年代以來主要具有兩個方面的特點(diǎn)：電子技術(shù)與微電子技術(shù)的不斷完善結(jié)合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術(shù)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(diǎn)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(yù)示著一個電力電子技術(shù)來到全新的時代。電力電子技術(shù)是多技術(shù)和多學(xué)科的相互滲透和創(chuàng)新結(jié)合的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域中對具有很強(qiáng)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(shù)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(diào)速系統(tǒng)等領(lǐng)域運(yùn)用的比較頻繁。這個時代的發(fā)展預(yù)示著電力電子技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在這個時代的電子電力系統(tǒng)當(dāng)中，大型機(jī)組工作狀態(tài)的改變和運(yùn)轉(zhuǎn)變流裝置起著非常重要的作用。現(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運(yùn)行的成熟控制和測試等安全保護(hù)提供一些技術(shù)手段。超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機(jī)車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常普及。日本在火車在高速運(yùn)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(shù)是世界第一。先進(jìn)的國家都非常的關(guān)注超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)的研究，其能夠讓火車高達(dá)500公里每小時。這樣能夠解除交通壓力和提高運(yùn)輸能力，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用?，F(xiàn)如今的電力電子技術(shù)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的主要是被控強(qiáng)電、弱電和接口橋梁。此技術(shù)的發(fā)展能夠提高生產(chǎn)效率、降低消耗和節(jié)能。

4 結(jié)語

電力電子技術(shù)能能夠讓國家的基礎(chǔ)產(chǎn)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(jì)顯得尤為重要。因此，電力技術(shù)成為了21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，成為高科技產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵所在，能夠推動我國的工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]劉莉宏.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[期刊論文]《北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報》，2006年3期.

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

第2篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)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(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)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(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)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(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)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(yùn)時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計制造。實(shí)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(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計,達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)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(fù)提供充分的時間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機(jī)控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)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(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)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(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

第3篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)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(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)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(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)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(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)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(yùn)時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為"開關(guān)變換類電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計制造。實(shí)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(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計,達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。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(fù)提供充分的時間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機(jī)控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)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(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)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(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)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(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

（1）“電力電子技術(shù)”的主體框架，基本內(nèi)容、各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，以及貫穿全課程的關(guān)鍵線索是什么？這個問題是從整體上把握“電力電子技術(shù)”的首要問題，直接挑戰(zhàn)教師對所授內(nèi)容的理解深度和運(yùn)用程度。“電力電子技術(shù)”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(shù)和軟開關(guān)技術(shù)。其中，各種變流電路及其控制技術(shù)的學(xué)習(xí)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(dāng)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(jìn)行分析。相位控制和脈沖寬度調(diào)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?fù)涞膬煞N控制技術(shù)。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(shù)（對不可控型器件構(gòu)成的電路不存在控制問題）構(gòu)成一個有機(jī)整體的關(guān)鍵線索。

（2）“電力電子技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)是什么？也就是說，學(xué)了這門課程以后，學(xué)生能夠做到些什么？為了從宏觀上控制大學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，教育部對主要的基礎(chǔ)性、專業(yè)基礎(chǔ)性課程都制定了相應(yīng)的“課程教學(xué)基本要求”，一般涉及兩個方面的內(nèi)容：一個方面是規(guī)定了一門課程必須包含的知識點(diǎn)和基本技能；另一個方面是學(xué)生對這些知識和技能應(yīng)該掌握的程度層次，例如，識記、了解、理解、應(yīng)用（可進(jìn)一步細(xì)化為簡單應(yīng)用、分析、綜合和評價等）。通過對“電力電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉并掌握晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）、電力場效應(yīng)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(guān)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(zhì)的負(fù)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(jié)構(gòu)、換相方法及參數(shù)計算；掌握交流調(diào)壓電路的電路結(jié)構(gòu)、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(guān)技術(shù)的基本概念；了解電力電子技術(shù)的發(fā)展方向。

（3）“電力電子技術(shù)”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(yù)測未來。所謂“了解歷史”，首先，要清楚所授課程的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段；其次，應(yīng)知道每個階段的標(biāo)志性事件、代表性人物和重要結(jié)果；最后，對某些重要結(jié)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(yùn)含的科學(xué)精神、研究方法和思想啟迪，創(chuàng)造性地挖掘新方法、新技術(shù)。[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(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面的情況，還應(yīng)關(guān)注本課程所屬學(xué)科的最新科研進(jìn)展。由于電力電子器件的發(fā)展對電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術(shù)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(shù)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(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管標(biāo)志著電力電子技術(shù)的正式誕生；隨著晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)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(dǎo)通而不能使其關(guān)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(guān)斷通常需要依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用時受到很大的局限。20世紀(jì)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(shù)推進(jìn)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(yīng)，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(yīng)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(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。在20世紀(jì)80年代后期，以IGBT為代表的復(fù)合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快和BJT通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點(diǎn)，因此，IGBT成為了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。同IGBT相類似的，還有復(fù)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(qū)動、控制、保護(hù)電路和功率器件集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（PIC）成為了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

（4）“電力電子技術(shù)”在整個教學(xué)計劃中的地位和作用是什么？整個大學(xué)四年的教學(xué)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(xué)不能孤立地進(jìn)行，而必須與其他課程相互配合，特別是要關(guān)注前修課和后續(xù)課。“電力電子技術(shù)”是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)它之前，學(xué)生應(yīng)學(xué)過“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，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(shù)”的主要內(nèi)容應(yīng)通過怎樣的教學(xué)步驟和教學(xué)方法傳授給學(xué)生？設(shè)計一個合理的教學(xué)步驟或教學(xué)過程，并采用科學(xué)的教學(xué)方法幫助和鼓勵學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)是整體性備課的最后一個基本問題。一般來講，教學(xué)過程可分為三步走：首先，是把“電力電子技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)具體化、明確化，并通過教學(xué)內(nèi)容這一載體反映出來。然后，采用各種行之有效的教學(xué)方法，幫助和鼓勵學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)來達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)，所謂“授之魚，不如授之以漁”。比如，可以幫助和鼓勵學(xué)生自己運(yùn)用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓?fù)?，[3]驗證相位控制方式和PWM方式；幫助和鼓勵學(xué)生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型，并善于利用Google搜索網(wǎng)絡(luò)資源；最后，就是要合理評價學(xué)生的進(jìn)步。教學(xué)方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學(xué)法、準(zhǔn)直觀法、邊講邊練法、單元教學(xué)法、發(fā)現(xiàn)教學(xué)法、程序教學(xué)法、案例教學(xué)法、暗示教學(xué)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(yīng)盲目肯定或否定一種方法，而應(yīng)結(jié)合教學(xué)模式、教學(xué)手段和教學(xué)設(shè)備加以綜合使用。對于“電力電子技術(shù)”這門課程而言，筆者非常信賴案例教學(xué)法——通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學(xué)生點(diǎn)石成金的“金手指”。2.6件準(zhǔn)備工作有了對上述5個基本問題的認(rèn)識后，接下來就應(yīng)該做好以下6件準(zhǔn)備工作了：認(rèn)真研讀“電力電子技術(shù)”教學(xué)基本要求和教學(xué)大綱；認(rèn)真選擇、研讀教材及參考書；認(rèn)真研讀“電力電子技術(shù)”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(xí)題及思考題；了解學(xué)生；撰寫一份“電力電子技術(shù)”教學(xué)安排表，并在課前發(fā)放給每個學(xué)生。其中，最要緊的是研讀教材、做好習(xí)題和了解學(xué)生。所謂“研讀”，是指通過仔細(xì)的、反復(fù)的、研究式的將選定的《電力電子技術(shù)》教材讀上很多遍，從而把教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分完全吃透，即要讀到不會被人就教材中的內(nèi)容問倒、讀到可以脈絡(luò)清晰、有理有據(jù)地用自己的語言來闡述教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》（第4版），[2]每章均提供有習(xí)題及思考題。這些習(xí)題及思考題都是精心安排的，與正文相互呼應(yīng)、相互配合，有助于學(xué)生對教材內(nèi)容的理解和能力的培養(yǎng)。然而學(xué)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(dǎo)，因此，教師必須事先親自動手做一遍，做到對所有習(xí)題都心中有數(shù)，這樣才能使學(xué)生通過“帶著問題自學(xué)”、“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(xué)生，首先，是要了解學(xué)生當(dāng)前的知識基礎(chǔ)，因為一切新的知識都是在已有知識平臺的基礎(chǔ)上增加的。其次，是要了解學(xué)生的能力狀況、所學(xué)專業(yè)、就業(yè)去向等信息，以便決定“電力電子技術(shù)”對本屆學(xué)生的講法，如何運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)原則以及如何與學(xué)生的專業(yè)、就業(yè)相結(jié)合。只有在弄清楚5個基本問題并做好6件準(zhǔn)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(jié)果就是寫出一份“‘電力電子技術(shù)’教學(xué)安排表”；據(jù)此，實(shí)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(xué)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(shí)上，只有每一次課都講好了，整體性的把握才能落到實(shí)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(shù)”教學(xué)安排表明確每次課所講授內(nèi)容的大題目，確立教學(xué)目的，選擇具體內(nèi)容及講授重點(diǎn)；根據(jù)教學(xué)的具體內(nèi)容確定教學(xué)模式，例如，課堂講授、實(shí)驗或討論等；要把選定的教學(xué)內(nèi)容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿，應(yīng)服從并服務(wù)于主題，把各部分內(nèi)容按起始段、中間段到結(jié)尾段的順序安排組織好；選擇合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段；寫出一份教案來，準(zhǔn)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(shù)”課的教案由兩大部分組成：概述和教學(xué)進(jìn)程。概述主要用于闡釋教師對本次課的基本認(rèn)識和實(shí)施教學(xué)的指導(dǎo)思想，涉及授課對象及其特點(diǎn)（重點(diǎn)是學(xué)生的專業(yè)特色、就業(yè)去向、已有的知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力）、題目或主題、教學(xué)目的、重點(diǎn)和難點(diǎn)、講授方法和教學(xué)手段等。[4]教學(xué)進(jìn)程則負(fù)責(zé)具體組織教學(xué)步驟，用以落實(shí)概述中的基本分析和指導(dǎo)思想，通常按授課時序?qū)懨髅總€教學(xué)段落的教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容、表達(dá)方式和時間分配等細(xì)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(shù)”課程能否順利進(jìn)行是至關(guān)重要的。如果學(xué)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(zhǔn)備不足，給學(xué)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(rèn)為，第一堂課應(yīng)努力使學(xué)生產(chǎn)生三個興趣：讓學(xué)生對教師產(chǎn)生興趣；讓學(xué)生對電氣工程學(xué)科產(chǎn)生興趣；讓學(xué)生對學(xué)習(xí)“電力電子技術(shù)”課程產(chǎn)生興趣。為此，教師須明確教學(xué)目的，并完美演繹“三個介紹”。

1.明確教學(xué)目的“電力電子技術(shù)”第一堂課通常為緒論課。考慮到大學(xué)生都有一定的自學(xué)能力，即表現(xiàn)為對具體問題的理解以及數(shù)學(xué)演繹能力，但從課程整體內(nèi)容上把握實(shí)質(zhì)問題的能力還較弱，因此，第一堂課的教學(xué)目的旨在把學(xué)生的注意力抓過來，免得課程一開頭就使學(xué)生在沒有任何思想準(zhǔn)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(xué)內(nèi)容，如“電力電子技術(shù)”課程及電力電子技術(shù)的地位與作用是什么，什么是電力電子技術(shù)，它的發(fā)展經(jīng)歷了哪些階段，目前主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域等具體教學(xué)內(nèi)容的初步說明，使學(xué)生對電力電子技術(shù)有一個宏觀意義上的了解。在進(jìn)行課堂講授時，要重點(diǎn)分析“電力電子技術(shù)”課程及電力電子技術(shù)的地位與作用；闡述電力電子技術(shù)與電子學(xué)、電氣工程、控制理論三者的關(guān)系；并結(jié)合授課對象所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)及需要，介紹電力電子技術(shù)目前主要應(yīng)用的領(lǐng)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(fēng)貌、對本學(xué)科知識孜孜以求的精神以及求學(xué)、工作、生活中面對困難、挫折的勇氣都會深深地感染學(xué)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(jìn)行自我介紹時，需注意以下幾個方面：第一，內(nèi)容應(yīng)盡量貼近電氣工程學(xué)科的發(fā)展或“電力電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)。例如，筆者通過自己本科階段學(xué)習(xí)自動化專業(yè)、碩士研究生階段從事電機(jī)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(xué)歷程介紹，為后續(xù)分析“電力電子技術(shù)”課程及電力電子技術(shù)的地位與作用埋下伏筆。第二，用語準(zhǔn)確、規(guī)范、生動，有著自己鮮明或獨(dú)特的語言風(fēng)格和表達(dá)特點(diǎn)。第三，要把自己的學(xué)科造詣、科研成就適度的介紹給學(xué)生，使學(xué)生對教師產(chǎn)生信任感和敬佩感。

3.電氣工程學(xué)科的介紹電氣工程是研究電磁現(xiàn)象、規(guī)律及應(yīng)用的學(xué)科，下設(shè)5個二級學(xué)科，分別為電機(jī)與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動和電工理論與新技術(shù)。作為現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的核心學(xué)科之一，以及當(dāng)今高新技術(shù)領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵學(xué)科，電氣工程的教育和科研不僅在我國，而且在發(fā)達(dá)國家的大學(xué)中也一直占據(jù)著十分重要的地位。通過“電路原理”、“電路實(shí)驗”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“電子技術(shù)實(shí)驗”、“自動控制原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”等基礎(chǔ)必修課，認(rèn)識實(shí)習(xí)、電子實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)等基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)，“工程電磁場”、“電機(jī)學(xué)”、“電力電子技術(shù)”、“電氣控制與PLC技術(shù)”、“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(hù)”、“電力系統(tǒng)自動裝置”、“高電壓與絕緣技術(shù)”、“電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)”等專業(yè)必修課，“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“控制系統(tǒng)仿真”、“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”、“自動化儀表與過程控制”、“虛擬儀器”、“電力工程概論”、“電能質(zhì)量分析與控制”、“新能源發(fā)電技術(shù)”、“配電自動化”、“絕緣在線檢測技術(shù)”、“電力系統(tǒng)過電壓”、“電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)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(shù)課程設(shè)計”、“高電壓與絕緣技術(shù)課程設(shè)計”、“發(fā)電廠的電氣部分課程設(shè)計”、“電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計”、“變電站微機(jī)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)”、“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”、“畢業(yè)實(shí)習(xí)”、“畢業(yè)設(shè)計（論文）”等專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，培養(yǎng)有關(guān)電能生產(chǎn)、傳輸直至使用的全過程中，各種電氣設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計、制造、運(yùn)行、測量和控制等方面的高層次科學(xué)研究、工程技術(shù)與管理專門人才和高等學(xué)校師資。由于電氣工程研究范圍廣泛，應(yīng)用前景樂觀，加上在人才培養(yǎng)模式上突出了寬口徑、復(fù)合型，因此，該專業(yè)的畢業(yè)生在就業(yè)時呈現(xiàn)出“點(diǎn)多、面寬、適應(yīng)性強(qiáng)”等特點(diǎn)。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(yùn)行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗技術(shù)、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域擔(dān)任重要工作，也能到各級發(fā)電廠、供電局、電網(wǎng)調(diào)度所、各類大中型企業(yè)從事電力設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試、生產(chǎn)、運(yùn)行、管理、市場運(yùn)營、科技開發(fā)和技術(shù)培訓(xùn)等工作，或從事電氣設(shè)備的維護(hù)、檢修、安裝和調(diào)試等方面的工作。通過對電氣工程學(xué)科的介紹，一方面讓學(xué)生產(chǎn)生能有幸從事電氣工程學(xué)習(xí)的自豪感，并形成正確的學(xué)習(xí)觀，明確學(xué)習(xí)目的；另一方面也有助于引出“電力電子技術(shù)”課程及電力電子技術(shù)的地位與作用的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

4“.電力電子技術(shù)”學(xué)習(xí)方法的介紹對于學(xué)生而言，他們最關(guān)心的是即將要開始學(xué)習(xí)的這門課程到底要學(xué)些什么，學(xué)完了以后有什么用，難不難學(xué)，該怎樣學(xué)等，因此，教師在第一堂課上，應(yīng)結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和科研體會，向?qū)W生介紹“電力電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)方法。例如，筆者通過介紹自己如何運(yùn)用電力電子技術(shù)提高電能質(zhì)量的科研經(jīng)歷，鼓勵學(xué)生自己運(yùn)用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓?fù)?，驗證相位控制方式和PWM方式；鼓勵學(xué)生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型；將適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)資源介紹給他們，以期達(dá)到“授之漁”的目的。

掌握并運(yùn)用好教學(xué)基本原則

首先，要建立一個指導(dǎo)思想，就是“教完全是為了學(xué)”，即明確教學(xué)效果和學(xué)生的收獲才是“電力電子技術(shù)”教學(xué)研究的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。其次，應(yīng)確立啟發(fā)式教學(xué)的原則。所謂啟發(fā)式教學(xué)是指在教學(xué)活動中學(xué)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(dǎo)下，通過自己的思考、推理或聯(lián)想而來的。這種教學(xué)方式保證了學(xué)生是教學(xué)活動的主體，教師是教學(xué)活動的主導(dǎo)，有利于發(fā)揮二者的積極性。那么，每一堂課怎樣實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)呢？是不是在講述一個問題時，只有向?qū)W生不斷提問才算是啟發(fā)式教學(xué)呢？其實(shí)不然。在講述一個問題時，只要教師抓住了問題的本質(zhì)，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(xué)生就會有啟發(fā)作用，因而也就屬于啟發(fā)式教學(xué)。[1]例如，在講授基本斬波電路的相關(guān)內(nèi)容時，筆者以Buck電路為例，對其小信號建模方法進(jìn)行了介紹。由于電路拓?fù)浜唵危ㄩ_關(guān)器件的通斷只衍生出兩個線性子電路拓?fù)洌?，涵蓋內(nèi)容卻豐富（涉及電路分析、偏微分運(yùn)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(xué)生能夠輕松掌握對于變流電路這類因含有開關(guān)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(xué)生明白了整個大學(xué)階段所學(xué)的各門課程其實(shí)是相互關(guān)聯(lián)的，共同服務(wù)于解決問題的需要。最后，需強(qiáng)調(diào)師生互動，發(fā)揮教師“教”與學(xué)生“學(xué)”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(xué)生有思維上的互動，教師要努力做到讓學(xué)生的腦子里始終帶有問題，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)積極性高漲起來。

結(jié)束語

第5篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教材；探索

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

隨著數(shù)字電子技術(shù)、集成電路設(shè)計、制造技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大量學(xué)科紛紛出現(xiàn)在高等教育的課程設(shè)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(lǐng)電子技術(shù)的發(fā)展方向，把作為這一領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的《數(shù)字電子技術(shù)》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(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容提出了極大的挑戰(zhàn)！然而，難以樂觀的是目前國內(nèi)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(nèi)容變化并不大?？上驳氖牵陙碛袀€別教師對《數(shù)字電子技術(shù)》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(yīng)用，使學(xué)生在課堂上的大部分時間用于學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計方法；也有教材將微型計算機(jī)原理和數(shù)字電子技術(shù)合二為一，將微處理器結(jié)構(gòu)作為數(shù)字電子技術(shù)的一個應(yīng)用實(shí)例，這樣不僅消除了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容零散的缺陷，同時也將微型計算機(jī)原理課程和數(shù)字電子技術(shù)課程有機(jī)地結(jié)合在一起，并可以減少學(xué)時數(shù)，方便課程安排。作者早在參考文獻(xiàn)[1]中也提出這種改革方案，但由于教學(xué)內(nèi)容的大量改動往往牽扯到教學(xué)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(xué)計劃的前提下，針對目前的多數(shù)教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議。

一、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和課程重要性介紹

國內(nèi)外多數(shù)教材的開篇都是直入主題，對《數(shù)字電子技術(shù)》課程的重要性、電子技術(shù)的發(fā)展、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法等問題很少介紹。這樣使得學(xué)生在剛開課時就接受大量新概念，畢竟數(shù)字電子技術(shù)是走進(jìn)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(zhuǎn)彎太急。另外，開篇不介紹電子技術(shù)發(fā)展和一個典型應(yīng)用，往往使學(xué)生學(xué)到最后都會感覺內(nèi)容零散，慢慢失去了學(xué)習(xí)興趣。這種大轉(zhuǎn)折性課程有必要介紹電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，介紹電子技術(shù)的發(fā)展，不僅使學(xué)生可以了解該學(xué)科前沿技術(shù)及目前應(yīng)用狀態(tài)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，也可以讓學(xué)生體會EDA軟件在現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計中的作用，在課程學(xué)習(xí)過程中自發(fā)學(xué)習(xí)和利用EDA軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對課程的足夠重視，同時也給學(xué)生一個適應(yīng)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(shù)已逐漸滲透到各個行業(yè)及領(lǐng)域，推動著世界步入數(shù)字化時代，進(jìn)入21世紀(jì)，數(shù)字電子技術(shù)將繼續(xù)促進(jìn)人類在各個領(lǐng)域的全面進(jìn)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(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)一些什么？課程各章節(jié)的重要性和相互關(guān)系等。《數(shù)字電子技術(shù)》作為一個轉(zhuǎn)折性和走向數(shù)字化時代的基礎(chǔ)課程，也能鼓勵之前學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，將《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為一個新的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，走向美好未來。另外，電子技術(shù)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(xué)生提前告知也可以引起學(xué)生對該課程的高度重視?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程實(shí)踐性很強(qiáng)，要在教材中強(qiáng)調(diào)高度重視實(shí)驗環(huán)節(jié)，介紹使用EDA軟件進(jìn)行電路的設(shè)計和分析方法。鼓勵學(xué)生在實(shí)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(xué)和實(shí)驗內(nèi)容的配合

目前多數(shù)教材不包含實(shí)驗內(nèi)容，而且EDA內(nèi)容介紹很少甚至沒有，實(shí)驗與教學(xué)配合不是很緊密。如果教材中實(shí)驗內(nèi)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(shí)驗和設(shè)計性實(shí)驗內(nèi)容，并增加EDA仿真實(shí)驗，使學(xué)生一開始就學(xué)習(xí)和利用現(xiàn)代電子設(shè)計不可或缺的一些EDA工具，使數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)環(huán)節(jié)采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，這樣不僅使課程與實(shí)驗銜接緊密，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，利用課外學(xué)時也解決了實(shí)驗時間有限的問題。同時，EDA仿真環(huán)境的開放性為設(shè)計性和探索性實(shí)驗提供了實(shí)驗環(huán)境，克服了實(shí)物實(shí)驗中硬件損耗帶來的資金壓力和實(shí)驗平臺數(shù)量和開放時間的限制，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生主動探索未知事物的學(xué)習(xí)熱情具有特殊的作用。當(dāng)然，走進(jìn)實(shí)驗室熟悉硬件、搭接電路、調(diào)試電路等實(shí)驗過程對于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)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(qiáng)實(shí)際應(yīng)用例子

參考微處理器硬件電路，更新教材內(nèi)容，使理論與實(shí)際相結(jié)合。《數(shù)字電子技術(shù)》的重點(diǎn)是分析和設(shè)計電路，也是微處理器課程的重要基礎(chǔ)。如果能將部分內(nèi)容和后續(xù)微處理器課程結(jié)合將會極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前教材中的很多應(yīng)用實(shí)例陳舊且不結(jié)合實(shí)際，參考文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)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(yīng)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(yīng)用等，介紹的多數(shù)器件型號比較陳舊且應(yīng)用介紹與實(shí)際都有很大距離。比如，編碼器從學(xué)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(shí)際中很少用到，應(yīng)該增加實(shí)際鍵盤掃描原理電路介紹和實(shí)用的鍵盤編碼器，比如16鍵盤編碼電路74C922（CMOS工藝技術(shù)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(nèi)部能完成4x4矩陣鍵盤掃描）。譯碼器應(yīng)用幾乎所有教材都是介紹用74LS138譯碼器實(shí)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(qiáng)總線結(jié)構(gòu)，在譯碼器應(yīng)用中就很容易引入地址譯碼器的地址譯碼作用。其實(shí)，在介紹數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容時，將其應(yīng)用延伸到微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)、鍵盤編碼、存儲器、時鐘和復(fù)位電路等，在《數(shù)字電子技術(shù)》課程最后將很容易搭建起一個計算機(jī)簡化結(jié)構(gòu)模型。這不僅將《數(shù)字電子技術(shù)》零散的內(nèi)容融為一體，而且在學(xué)習(xí)各個部分時，學(xué)生也會更有興趣，也有助于后續(xù)課程相應(yīng)內(nèi)容的理解和學(xué)時壓縮。

四、思考經(jīng)典應(yīng)用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例，導(dǎo)致再版或新出版教材都沒有慎重考慮也照搬前人的實(shí)例，結(jié)果造成大多數(shù)的《數(shù)字電子技術(shù)》教材中都存在有問題的設(shè)計實(shí)例。比如，串行序列檢測電路設(shè)計，在參考文獻(xiàn)[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(rèn)為在CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，有教師就針對該問題發(fā)表了論文，認(rèn)為根據(jù)JK觸發(fā)器狀態(tài)變化關(guān)系：00不變、11翻轉(zhuǎn)、其它隨J變。因此，CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)應(yīng)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(zhuǎn)，直到CP有效高電平結(jié)束為止。其實(shí)這些說法都不正確，通過理論分析和仿真實(shí)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(bǔ)，而且當(dāng)CP變?yōu)榈碗娖綍r，輸出不確定。這是因為觸發(fā)器中構(gòu)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(nèi)容也需要編寫教材的老師仔細(xì)推敲和思考。

五、增強(qiáng)可編程邏輯器件原理以及應(yīng)用介紹

許多大規(guī)模、超大規(guī)模及專用集成電路產(chǎn)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(chǔ)課程之一的《數(shù)字電子技術(shù)》，其大部分內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用顯然存在較大差別，不適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需要，改革教材內(nèi)容迫在眉睫。教材中的經(jīng)典內(nèi)容比如，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、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(biāo)，正確使用器件合理設(shè)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(shè)計、中規(guī)模器件電路、脈沖產(chǎn)生與整形等要進(jìn)一步精簡；擴(kuò)充可編程邏輯器件應(yīng)用，增強(qiáng)現(xiàn)代電子設(shè)計方法的介紹和實(shí)驗訓(xùn)練非常必要，很多教材雖然增強(qiáng)了PLD內(nèi)容，但教學(xué)并沒跟上。本文在盡量不影響教學(xué)計劃的前提下，對目前的教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議，旨在逐步更新課程內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。期望和同行們共同探索出更好的教材和教學(xué)改革方案。

參考文獻(xiàn)：

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

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

第6篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】諧波;有源電力濾波器;應(yīng)用

一、諧波研究背景

當(dāng)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(diǎn)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(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷快速增加，實(shí)際系統(tǒng)已經(jīng)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(dāng)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(yīng)用。因此，電力諧波已經(jīng)成為世界各國政府，科學(xué)界廣泛關(guān)注的問題，諧波的研究是很有意義的。

二、諧波產(chǎn)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(shù)產(chǎn)品等非線性負(fù)載的普及應(yīng)用，一方面是科技發(fā)展的表現(xiàn)，另一方面卻對電網(wǎng)產(chǎn)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(yán)重問題，因此需要“實(shí)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(guān)的電路知識，負(fù)載的電流與加在兩端的電壓不呈線性關(guān)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(jié)論：非線性負(fù)載是產(chǎn)生諧波的根本原因。關(guān)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(zhì)量問題從而產(chǎn)生諧波，這是因為在制作發(fā)電機(jī)內(nèi)部的三相繞組時，幾乎不可能做到絕對對稱，同樣發(fā)電機(jī)內(nèi)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(chǎn)生諧波。

（三）由用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波，這些用電設(shè)備主要是指非線性負(fù)載。

電力系統(tǒng)中的諧波會造成許多危害和負(fù)面影響，這些危害以及負(fù)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(chǎn)生了附加損耗，降低了輸電，用電效率。

（二）諧波會對繼電保護(hù)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(yán)重威脅電氣設(shè)備安全并誘發(fā)事故。

（四）電氣測量儀表會因諧波產(chǎn)生計量誤差，給供電部門和用戶造成直接經(jīng)濟(jì)損失。

三、波抑制與無功補(bǔ)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(chǎn)生，另一個方法是安裝諧波補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)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(chǎn)生補(bǔ)償，這個淺顯易懂的道理可以視作無功功率補(bǔ)償方法的基本原理，常用的無功補(bǔ)償裝置主要有以下四類：同步調(diào)相機(jī)、開關(guān)投切固定電容、靜止無功補(bǔ)償器、靜止無功發(fā)生器。一方面，一種設(shè)備或者裝置會產(chǎn)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(bǔ)償無功的作用，因此將無功補(bǔ)償與諧波抑制的研究結(jié)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(xué)中都可以視作為波形問題，可以用綜合補(bǔ)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(bǔ)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(xué)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(jié)構(gòu)，其基本原理就是通過逆變產(chǎn)生與諧波電流等值反向的電流，并注入電網(wǎng)，從而達(dá)到濾除諧波，凈化電網(wǎng)的目的。

上世紀(jì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源電力濾波器相繼出現(xiàn)。上世紀(jì)九十年代中期至本世紀(jì)初，自適應(yīng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滑模控制、重復(fù)控制、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(shù)逐漸成為熱點(diǎn)，美日等國已經(jīng)有許多大容量APF相繼投入到工業(yè)應(yīng)用中，在諧波抑制以及無功補(bǔ)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(bǔ)償電路兩大部分組成，將電路負(fù)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(wù)，電流補(bǔ)償電路通過對逆變電路進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生與諧波電流以及無功電流反向的補(bǔ)償電流，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電路中由非線性負(fù)載所引起負(fù)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(jié)構(gòu)是最簡單、最基本的APF，主電路由逆變器構(gòu)成，它與電網(wǎng)電壓構(gòu)成并聯(lián)關(guān)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(shí)現(xiàn)將非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波濾除，達(dá)到凈化電網(wǎng)的目的。并聯(lián)型APF思路清晰，容易實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)用最多。串聯(lián)型有源電力濾波器用于補(bǔ)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(shí)現(xiàn)將電網(wǎng)電壓變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正弦波。但在實(shí)際應(yīng)用中，安裝、維護(hù)相對復(fù)雜，費(fèi)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(bǔ)償能力是最強(qiáng)的，但是從結(jié)構(gòu)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(hù)都非常復(fù)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(zhì)量提出了嚴(yán)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(jìn)行了較為詳細(xì)地闡述，最后找到了可以同時實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功功率補(bǔ)償?shù)墓δ艿霓k法，那就是應(yīng)用APF，因此，APF有著廣泛的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)

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[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(shù)論文范文

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第8篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

論文關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配網(wǎng)自動化；通信技術(shù)

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(jīng)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(guān)設(shè)備相互支持；第二個階段是計算機(jī)階段，它主要基于計算機(jī)大規(guī)模云計算處理相關(guān)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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過斷路器等二次繼保設(shè)備之間的相互配合，快速切除故障，不需要計算機(jī)介入進(jìn)行實(shí)時控制，在這一階段里使用的設(shè)備主要是二次物理設(shè)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(dāng)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，不能實(shí)時偵測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，僅當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，二次設(shè)備才能發(fā)揮作用；當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化后，需要工作人員重新到現(xiàn)場進(jìn)行整定計算；恢復(fù)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(fù)階段，需采用多次重合閘，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但是，這種方法對系統(tǒng)設(shè)備的損傷很大。目前，這些設(shè)備在我國大部分地區(qū)仍在使用。

基于大規(guī)模計算機(jī)云計算的配網(wǎng)自動化技術(shù)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(yùn)用了現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)，在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時也能監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀況，真正意義上實(shí)現(xiàn)了遙信、遙測、遙控、遙調(diào)功能。在故障時，能夠通過監(jiān)控設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，并由調(diào)度員通過遙控遠(yuǎn)方設(shè)備，隔離故障區(qū)域和恢復(fù)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(jìn)入配電自動化發(fā)展的第三階段，計算機(jī)技術(shù)得到更好的應(yīng)用，實(shí)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(cè)管理、調(diào)度員仿真調(diào)度、故障呼叫服務(wù)系統(tǒng)和工作管理等一體化的綜合自動化系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了饋線分段開關(guān)遙控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)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(jìn)經(jīng)驗和技術(shù)理論，國家電網(wǎng)公司結(jié)合我國國情和能源供應(yīng)，用電服務(wù)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(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、自動化、互動化為特征的堅強(qiáng)配電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，從而拉開了我國配電網(wǎng)研究和建設(shè)實(shí)施的序幕。

二、配網(wǎng)自動化技術(shù)存在的問題

1.功能設(shè)計單一

提高供電可靠率，是配電網(wǎng)自動化功能設(shè)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(yuǎn)大于由于配電網(wǎng)故障導(dǎo)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(shù)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(nèi)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(jìn)一步導(dǎo)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(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

3.新設(shè)備的出現(xiàn)對系統(tǒng)影響較大

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

4.在結(jié)構(gòu)設(shè)計里不能統(tǒng)一設(shè)計

在配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時，往往出現(xiàn)主控方與受控方的信息不相關(guān)，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力不夠，一次設(shè)備過老，導(dǎo)致新老設(shè)備不匹配。特別是將先進(jìn)的二次設(shè)備和老舊的一次設(shè)備整合到一起，造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響配網(wǎng)自動化功能的實(shí)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(shù)主要覆蓋生產(chǎn)、營銷兩大專業(yè)，傳統(tǒng)管理方式單純強(qiáng)調(diào)垂直專業(yè)管理，而沒有條塊結(jié)合分工協(xié)作的保證措施。同時，在功能設(shè)計過程中，還存在重系統(tǒng)、輕客戶管理，重形式輕實(shí)效的思維定式，導(dǎo)致技術(shù)缺失和管理漏洞，使得配電自動化技術(shù)無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。

6.當(dāng)前與長遠(yuǎn)的銜接問題

配電自動化技術(shù)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(yīng)從技術(shù)，管理上采取措施，為配電自動化系統(tǒng)擴(kuò)容及其功能完善做好準(zhǔn)備。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該開發(fā)和利用可擴(kuò)展的管理系統(tǒng)模塊和功能擴(kuò)展性強(qiáng)的先進(jìn)設(shè)備；而在管理過程中，更要擯棄傳統(tǒng)的只注重當(dāng)前利益而忽視長遠(yuǎn)利益的做法，應(yīng)提倡資產(chǎn)全壽命周期管理的理念，解決當(dāng)前和長遠(yuǎn)利益權(quán)衡問題。

三、配網(wǎng)自動化技術(shù)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(shù)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(shí)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(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的潮流分布、電壓情況、系統(tǒng)是否產(chǎn)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(jìn)一步分析使用。同時，這些受控端之間還可以進(jìn)行相互通信，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的精確程度。 

2.配電線路載波通信技術(shù)和基于因特網(wǎng)的ip通信技術(shù)

通信系統(tǒng)一直是配電網(wǎng)自動化的難點(diǎn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)潮流實(shí)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(wù)，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(diǎn)，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(shù)的進(jìn)步，基于城市光纖網(wǎng)的ip通信技術(shù)充分利用了光纖通信技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)、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(shù)。

3.定制電力技術(shù)

定制電力技術(shù)是柔性配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，它將智能電網(wǎng)技術(shù)、柔性送電技術(shù)、云計算技術(shù)等高科技技術(shù)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(jīng)濟(jì)性。主要由電壓穩(wěn)定器、快速無功補(bǔ)償器、頻率檢測器、高速斷路器等設(shè)備組成。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)突然增大負(fù)荷或者瞬間丟失大負(fù)荷時，該技術(shù)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(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)自動化中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)分布式電源，即根據(jù)不同的負(fù)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(shè)立電網(wǎng)提供者的信息，用戶可以根據(jù)實(shí)時電價選擇供電方。新型fa系統(tǒng)應(yīng)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(yùn)行方式多變，從而導(dǎo)致二次設(shè)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(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)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(hù)用戶的投資，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化管理和多廠家產(chǎn)品共享的原則。

6.優(yōu)化的系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行

隨著社會的發(fā)展和電力企業(yè)體制改革的推進(jìn)，國家電網(wǎng)也逐漸以經(jīng)濟(jì)效益作為一個階段性目標(biāo)。這要求供電企業(yè)要不斷分析電網(wǎng)的運(yùn)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(jìn)行優(yōu)化，在保證可靠性的同時提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。配網(wǎng)要在運(yùn)行中提高經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，盡量保證二次設(shè)備“不誤動，不據(jù)動”，防止因系統(tǒng)突發(fā)事件導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

第9篇：現(xiàn)代電力電子技術(shù)論文范文

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

二、畢業(yè)設(shè)計工作積極性不高的影響因素分析

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

（一）教學(xué)、科研壓力以及自身水平等因素限制了教師指導(dǎo)積極性擁有一支技術(shù)過硬、經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)教師隊伍是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵[6]。然而，繁重的教學(xué)和科研任務(wù)使得指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)和工程實(shí)踐經(jīng)驗，對畢業(yè)設(shè)計的基本要求和工作規(guī)程了解欠深，以致在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)過程中很難對學(xué)生進(jìn)行深入的訓(xùn)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(dǎo)教師參與畢業(yè)設(shè)計工作的積極性。

（二）就業(yè)、個人認(rèn)知以及設(shè)計場所等因素阻礙了學(xué)生參與積極性畢業(yè)設(shè)計期間正是企事業(yè)單位招聘的高峰期，大多數(shù)學(xué)生忙于求職擇業(yè)，難以全身心的投入畢業(yè)設(shè)計；其次，部分學(xué)生認(rèn)為以后的工作內(nèi)容或研究方向與所設(shè)計內(nèi)容不一致，忽視了畢業(yè)設(shè)計的作用，降低了自己的要求，出現(xiàn)應(yīng)付心態(tài)與僥幸心理，更有甚則寧愿選擇去公司實(shí)習(xí)，而不愿花費(fèi)時間在畢業(yè)設(shè)計上，只是將設(shè)計環(huán)節(jié)看作畢業(yè)的手段[4]。另外，由于設(shè)計場地的限制，學(xué)生很難在設(shè)計場所完成整個畢業(yè)設(shè)計的框架構(gòu)思、理論推導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析以及論文撰寫等工作，致使部分學(xué)生難以得到指導(dǎo)老師有效的指導(dǎo)和督促，從而使學(xué)生缺乏實(shí)際工程實(shí)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(xùn)練。

三、教師、學(xué)生協(xié)作下的畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊模式

支撐課題驅(qū)動的工科畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊模式由教師指導(dǎo)團(tuán)隊和學(xué)生協(xié)作團(tuán)隊組成，該模式要求教師在科研項目研究進(jìn)程中，需要學(xué)生適時參與，并根據(jù)指導(dǎo)教師需求做些如查資料、調(diào)試、實(shí)驗等力所能及的工作，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使他們從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。結(jié)合支撐課題研究進(jìn)程，將畢業(yè)設(shè)計所需的任務(wù)書形成、開題報告撰寫、論文撰寫和畢業(yè)答辯等過程，恰當(dāng)?shù)娜谌氲秸n題方案設(shè)計、分系統(tǒng)凝練與分解、系統(tǒng)集成與調(diào)試，直至課題總結(jié)，歷經(jīng)課題準(zhǔn)備、實(shí)施和總結(jié)三個階段，完成本科畢業(yè)設(shè)計。

（一）準(zhǔn)備階段

教師指導(dǎo)團(tuán)隊由學(xué)科帶頭人或經(jīng)驗豐富的教師擔(dān)任團(tuán)隊責(zé)任人，負(fù)責(zé)召集層次與年齡搭配適當(dāng)、知識結(jié)構(gòu)互補(bǔ)、研究方向相近但專長各異的多位教師組成教師指導(dǎo)團(tuán)隊，形成既分工又合作的教學(xué)圈層結(jié)構(gòu)。結(jié)合學(xué)科特色和就業(yè)需求，由教師指導(dǎo)團(tuán)隊采取集中討論的方式，經(jīng)過凝練、分解、論證，形成側(cè)重點(diǎn)不同、難度差異化的系列子課題，以滿足學(xué)生不同的知識水平和興趣的同時，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的團(tuán)體協(xié)作意識和能力。并為學(xué)生詳解課題立項依據(jù)、涉及學(xué)科、研究思路、各子課題之間的關(guān)系，以及完成課題需采用的方法和技術(shù)等知識。學(xué)生在理解課題背景，明確課題目標(biāo)和各子課題任務(wù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身專業(yè)知識水平和興趣愛好與教師指導(dǎo)團(tuán)隊進(jìn)行交流和溝通，通過雙向選擇方式確定選題。

（二）實(shí)施階段

這一階段是畢業(yè)設(shè)計的主體，學(xué)生將在教師的指導(dǎo)和督促下，結(jié)合不定期討論、每周集中匯報、中期檢查、學(xué)術(shù)交流等方式，完成從子課題方案設(shè)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(yīng)專長的教師進(jìn)行精細(xì)化指導(dǎo)，改變傳統(tǒng)的掛名教師自始至終的“單一化”指導(dǎo)方式，實(shí)行“掛名但不僅僅屬于”的指導(dǎo)模式，即團(tuán)隊中每位指導(dǎo)教師均無偏見、所有學(xué)生一視同仁，以確保畢業(yè)設(shè)計順利進(jìn)行的同時，使學(xué)生得到全面的學(xué)習(xí)和鍛煉。學(xué)生在深刻理解團(tuán)隊目標(biāo)的基礎(chǔ)上，一方面要明確所做的論文工作只是團(tuán)隊工作的一部分，所采取的方法、手段應(yīng)能相互融合，從而促使學(xué)生互相學(xué)習(xí)、互相探討，共同實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊整體目標(biāo)；另一方面要了解團(tuán)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(shè)計，每個子課題具有一定的獨(dú)立性，以激發(fā)學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及獨(dú)立判斷與策劃的能力。

（三）總結(jié)階段

這一階段主要對畢業(yè)設(shè)計工作的總結(jié)、驗收與反思，指導(dǎo)教師團(tuán)隊?wèi)?yīng)做好以下幾個方面的工作：一是指定具有寫作專長的指導(dǎo)教師開展畢業(yè)論文撰寫講座，使學(xué)生明確論文在結(jié)構(gòu)、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(dǎo)團(tuán)隊采用交叉評閱的方式檢查與審閱畢業(yè)論文，要求學(xué)生精心準(zhǔn)備答辯材料，通過進(jìn)行預(yù)答辯，提前發(fā)現(xiàn)學(xué)生答辯過程可能出現(xiàn)的思路與語言表達(dá)等問題；三是做好畢業(yè)論文的總結(jié)與存檔工作，積極引導(dǎo)學(xué)生站在更高的角度審視團(tuán)隊與個人工作，總結(jié)經(jīng)驗，以提升認(rèn)識水平，并制定畢業(yè)設(shè)計發(fā)展規(guī)劃和成果延續(xù)方案，逐漸完善畢業(yè)設(shè)計工作。

四、實(shí)踐與效果

近年來，作者所在學(xué)院高度重視本科畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊的搭建，依托湖南省重點(diǎn)學(xué)科“電氣工程”、湖南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊“復(fù)雜電氣系統(tǒng)測控技術(shù)及應(yīng)用”等平臺，組建了電機(jī)傳動技術(shù)及故障診斷、現(xiàn)代電力電子技術(shù)與系統(tǒng)等8個具有優(yōu)勢和特色的畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊，每個團(tuán)隊均有1位負(fù)責(zé)人和5～6名指導(dǎo)教師，且至少1名或以上擁有多年現(xiàn)場工作經(jīng)驗。在畢業(yè)設(shè)計工作開始之前，教師指導(dǎo)團(tuán)隊會結(jié)合當(dāng)年的就業(yè)需求和發(fā)展趨勢，從承擔(dān)的項目中選擇一個課題作為總課題，并分解為多個關(guān)聯(lián)子課題。以我院電機(jī)傳動技術(shù)及故障診斷畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊為例，該團(tuán)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(jìn)性和持續(xù)競爭力發(fā)揮作用。經(jīng)研討，課題被分解為總體設(shè)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(yīng)控制方案設(shè)計、逆變器全速域的線性控制器設(shè)計、定轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器模型設(shè)計、高效電壓利用的逆變器非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)設(shè)計共5個子課題，每個子課題又下設(shè)3-4個工作內(nèi)容，每個工作內(nèi)容由1名學(xué)生完成，由此形成了一個完整的系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)方案，并組建了一個由1位團(tuán)隊責(zé)任人、5位指導(dǎo)教師和18名學(xué)生組成的畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊。歷經(jīng)數(shù)次的集中匯報、討論、學(xué)術(shù)講座等方式，通過嚴(yán)格執(zhí)行任務(wù)書下達(dá)、開題報告、中期檢查、預(yù)答辯等流程，該團(tuán)隊共完成畢業(yè)設(shè)計18篇。經(jīng)學(xué)院和學(xué)校學(xué)術(shù)委員會評審，8篇畢業(yè)設(shè)計被定為院級優(yōu)良及以上成績，校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計4篇，并經(jīng)修訂與完善，已投稿學(xué)術(shù)論文3篇、申請專利1項，高質(zhì)量完成了本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。

五、結(jié)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(shè)計機(jī)制的弊端，文章從教師指導(dǎo)團(tuán)隊和學(xué)生協(xié)作團(tuán)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(qū)動的工科專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊模式。將畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)恰當(dāng)?shù)娜谌胫握n題研究進(jìn)程，使設(shè)計對象明確化；通過搭建職稱、年齡和知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教師指導(dǎo)團(tuán)隊，催生了教師科研與教學(xué)工作的積極性和創(chuàng)造性；將興趣相同的學(xué)生匯聚起來，以完成相互關(guān)聯(lián)的多個子課題，不僅使學(xué)生得到全面的學(xué)習(xí)和鍛煉，更有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊精神。最后結(jié)合具體實(shí)例，分析了畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊模式在人才培養(yǎng)質(zhì)量、畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量以及后續(xù)的學(xué)術(shù)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(xué)

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