發(fā)布時(shí)間：2023-09-28 09:20:10
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的現(xiàn)代電力電子技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；開關(guān)電源
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具 體應(yīng)用。
當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。
1.1 整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(shí)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(shí)的產(chǎn)物。
1.2 逆變器時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)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(shí)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(jì)，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(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)劃規(guī)定，桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(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(dòng)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(gè)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(dòng)車的無級(jí)變速和控制，同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(jì)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)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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(shí)，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(shí)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(shí)，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(dòng)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)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)?？刂萍呻娐纷骰静考米钚吕碚摵图夹g(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(dòng)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(jì)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)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(dòng)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(yàn)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(jì)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(jià)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(dòng)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(jì)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(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(jì)，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(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺(tái)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(gè)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(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。
轉(zhuǎn)貼于 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(hào)來設(shè)計(jì)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(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號(hào)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(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)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(cuò)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(jì)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(shí)，但是對于智能化的開關(guān)電源，需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，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(huì)(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(huì)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(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會(huì)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(dòng)，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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[2]季幼章:迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用， 電源技術(shù)應(yīng)用，N0.2，l998。
當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。
1.1 整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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)橹绷麟姡虼嗽诹甏推呤甏?，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(shí)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(shí)的產(chǎn)物。
1.2 逆變器時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)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(shí)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(jì)，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(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)劃規(guī)定，桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(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(dòng)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(gè)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(dòng)車的無級(jí)變速和控制，同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(jì)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)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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(shí)，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(shí)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(shí)，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(dòng)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)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(dòng)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(jì)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)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(dòng)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(yàn)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(jì)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(jià)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(dòng)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(jì)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(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(jì)，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(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺(tái)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(gè)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(gè)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(gè)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(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時(shí)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(hào)來設(shè)計(jì)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(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號(hào)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(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)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(cuò)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(jì)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(shí)，但是對于智能化的開關(guān)電源，需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，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(huì)(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(huì)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)。
關(guān)鍵詞 電話通信技術(shù)；電力自動(dòng)化；遙控設(shè)計(jì)；模塊結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0007-02
1 在電力系統(tǒng)應(yīng)用中電話通信技術(shù)的意義
應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程電話診斷遙控裝置是目前解決電力自動(dòng)化生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)比較理想的手段，為了使電網(wǎng)與電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)滿足安全穩(wěn)定的運(yùn)行的要求，當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能迅速反應(yīng)及處理，就需要有安全、訊速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的自動(dòng)化維護(hù)手段，尤其是能夠遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)、遙控。
電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比，不需要進(jìn)行專門的布線，傳輸通道可共用，其具有突出的優(yōu)越性。它是利用有線固定電話網(wǎng)絡(luò)和無線移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)以及用戶電話交換網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成。目前幾乎沒有死角的移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)十分完善，正趨于完善的聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)和城市小靈通的不斷發(fā)展和推廣，不斷促進(jìn)電話有線與無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到結(jié)合全國各地聯(lián)網(wǎng)的作用，使其遙控的距離不受限制。靈活方便的GSM，CDMA、小靈通等無線移動(dòng)短信通信，可不但以跨市、省乃至跨國傳送，且每送一條短信息只要1毛錢。因而利用手機(jī)短信來實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程遙控工業(yè)設(shè)備及報(bào)警是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇，因?yàn)槠涑杀咀畹鸵沧畋憬荨?/p>
2 遠(yuǎn)程電話遙控設(shè)計(jì)與模塊結(jié)構(gòu)
1）電話振鈴遙控電路采用的技術(shù)原理。遠(yuǎn)端電話控制模塊只有對有權(quán)電話的振鈴信號(hào)進(jìn)行接收，才可以對相應(yīng)的遙控電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，根據(jù)要求將相應(yīng)的狀態(tài)信息進(jìn)行回傳。拒絕接收無權(quán)電話的振鈴信號(hào)，這種無權(quán)信號(hào)不能驅(qū)動(dòng)遙控電路。遠(yuǎn)端電話的振鈴遙控使用結(jié)合振鈴電壓、號(hào)碼過濾器、提取來電顯示號(hào)碼等手段，將幾部有權(quán)用戶的手機(jī)與固定電話設(shè)置到遠(yuǎn)端分機(jī)模塊中，使其電話號(hào)碼具有“身份證”遙控的功能。（見圖1）
圖1 振鈴遙控電路原理
2）DTMF撥號(hào)遙控電路采用的技術(shù)原理。DTMF信號(hào)最早應(yīng)用于程控電話交換系統(tǒng)，是一種穩(wěn)定可靠的實(shí)用技術(shù)，用來替代傳統(tǒng)的脈沖信號(hào)。DTMF信號(hào)是由低音組（697 Hz，770 Hz，852 Hz，941 Hz）和高音組（1209 Hz，l336 Hz，l477 Hz，l633 Hz）四個(gè)音頻信號(hào)組成的，使用8中取2的方法，在高低兩組音頻中，分別選取一個(gè)音頻信號(hào)進(jìn)行復(fù)合組成，形成一個(gè)有16個(gè)編碼信號(hào)系統(tǒng)。
遠(yuǎn)端控制模塊中的DTMF撥號(hào)遙控是指在遠(yuǎn)端電話控制模塊中先對有權(quán)電話進(jìn)行設(shè)置，使其電話號(hào)碼具有“身份證”遙控的功能，當(dāng)對其撥號(hào)驗(yàn)證通過后，對所構(gòu)成得通信進(jìn)行自動(dòng)提示，再進(jìn)行DTMF編碼撥號(hào)，對相對應(yīng)的遙控對象進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。對非有權(quán)電話撥號(hào)拒絕接聽，非有權(quán)電話無法進(jìn)行撥號(hào)。（DMTF撥號(hào)遙控指令編碼方案見表1，電路設(shè)計(jì)原理見圖2）
表1 DTMF撥號(hào)遙控指令編碼
序號(hào) 遙控路別 遙控開啟撥號(hào)編碼 遙控關(guān)閉撥號(hào)編碼
1 第一路開關(guān) 1* 1#
2 第二路開關(guān) 2* 2#
3 第三路開關(guān) 3* 3#
4 第四路開關(guān) 4* 4#
5 第五路開關(guān) 5* 5#
6 第六路開關(guān) 6* 6#
7 第七路開關(guān) 7* 7#
8 第八路開關(guān) 8* 8#
9 1～8路全部 9* 9#
圖2 DTMF撥號(hào)遙控電路原理圖
3）手機(jī)短信遙控電路采用的技術(shù)原理。遠(yuǎn)端電話控制模塊的短信遙控技術(shù)結(jié)合了過濾器、短信內(nèi)容提取過濾、提取來電顯示號(hào)等方法。先在遠(yuǎn)端電話控制模塊內(nèi)設(shè)置有權(quán)手機(jī)號(hào)碼，讓其具備遙控“身份證”的功能，并對遙控指令的短信內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。若預(yù)置的短信內(nèi)容和接收到的短信內(nèi)容相同，電話號(hào)碼和指定號(hào)碼也一致后，則對相應(yīng)的遙控對象進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對執(zhí)行命令信息進(jìn)行回傳。反之，則拒絕執(zhí)行遙控指令。（見圖3）
圖3 短信遙控電路原理
4）告警信息采集和回傳信息傳送原理。遠(yuǎn)端電話控制程序模塊的回傳信息傳送和告警信息采集為保證適合不同傳感器的連接，采用單片機(jī)電路。回傳報(bào)警短信息傳送至主站主機(jī)和有權(quán)電話上。告警與回傳電路接口分別用上沿觸發(fā)（觸發(fā)電平由低變高0 V-5 V）和下沿觸發(fā)（觸發(fā)電平由高變低5 V-0 V）。
3 電話遙控技術(shù)在電力自動(dòng)化中應(yīng)用
自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電話遙控是一種處理智能遙控系統(tǒng)、維護(hù)遠(yuǎn)程自動(dòng)化設(shè)備的方法，特別是在能夠可靠穩(wěn)定的運(yùn)行無人值班站自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行管理中的運(yùn)用。電話遙控技術(shù)充分適應(yīng)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力企業(yè)供電保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行需求。成功應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程電話診斷遙控模塊，不僅對當(dāng)前生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)問題進(jìn)行了有效地解決，還對電力企業(yè)在設(shè)備自動(dòng)化管理維護(hù)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。電話控制模塊擁有安裝便捷、造價(jià)低、安全可靠、使用簡單等多種優(yōu)點(diǎn)。利用電話及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通道建設(shè)安裝周期短，振鈴遙控沒有費(fèi)用，撥號(hào)遙控僅需幾十秒，特別是手機(jī)短信息靈活方便，可以跨市、省，乃至跨國傳送，尤其是利用短信息來實(shí)現(xiàn)報(bào)警、超遠(yuǎn)程遙控工業(yè)設(shè)備更能節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，可利用住宅電話、辦公電話、移動(dòng)手機(jī)，因此用電話進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷遙控方便、簡捷、運(yùn)行費(fèi)用低。
4 結(jié)束語
電力系統(tǒng)通信技術(shù)是緊跟計(jì)算機(jī)和通信等IT技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，遠(yuǎn)程電話控制模塊在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用能夠?qū)ψ詣?dòng)化設(shè)備的缺陷故障進(jìn)行，能夠縮短處理設(shè)備故障進(jìn)行快捷、準(zhǔn)確、迅速的診斷和解決，使資源浪費(fèi)的現(xiàn)象得到降低，對現(xiàn)有通信公網(wǎng)資源進(jìn)行了充分的利用，對電力自動(dòng)化系統(tǒng)通信專網(wǎng)建設(shè)的成本也得到了相應(yīng)的降低。此外，還降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、車輛的磨損等，減少了自動(dòng)化設(shè)備缺陷處理的維護(hù)經(jīng)費(fèi)，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對遠(yuǎn)程維護(hù)發(fā)展有著廣闊的應(yīng)用前景和與時(shí)俱進(jìn)的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]姚實(shí)穎.電力自動(dòng)化無線通信網(wǎng)絡(luò)的分析與研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（13）：13.
【關(guān)鍵詞】 電力自動(dòng)化系統(tǒng) 現(xiàn)代通信技術(shù) 探究
隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，對于通信組網(wǎng)的需求也在不斷的增加，電力自動(dòng)化系統(tǒng)通過現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督和管理逐漸成為電力自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步的促進(jìn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，極大的提升電網(wǎng)工作管理的效率?；谶@一現(xiàn)象，我們要充分的了解當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)代通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用的發(fā)展背景和歷程，分析現(xiàn)代通信技術(shù)的優(yōu)勢以及可行性，從而推動(dòng)現(xiàn)代通信技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用水平，促進(jìn)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的健康發(fā)展。
一、電力自動(dòng)化系統(tǒng)中現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用背景
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷成熟也為電力行業(yè)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，考慮到電力系統(tǒng)行業(yè)的實(shí)際需求，我們分析了現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用背景如下：
1、來自電力系統(tǒng)自動(dòng)化的需求。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)功能涉及的范圍越來越廣，而且功能也越來越復(fù)雜，這給電力系統(tǒng)的自動(dòng)化管理增加了難度。電力系統(tǒng)對于通信的需求也越來越高，在這樣的需求下，只有使用現(xiàn)代化的通信技術(shù)，完成電力系統(tǒng)的通信和聯(lián)網(wǎng)，才能夠滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)的需求，這也是現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展的重要內(nèi)因。
2、來自電力系統(tǒng)的客觀要求。電力自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量逐漸的增多，自動(dòng)化管理過程中對于通信的需求日益頻繁，先要滿足這種需求，單純的依靠外部的通信手段已經(jīng)無法滿足其客觀的需求，基于電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理當(dāng)中的通信模塊，逐漸的被獨(dú)立出來逐漸的形成了電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用。
3、電力行業(yè)技術(shù)發(fā)展的整體趨勢。隨著電力行業(yè)中電網(wǎng)組建的不斷加快，電網(wǎng)建設(shè)和電力自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，和其他新興的技術(shù)一樣現(xiàn)代化的通信技術(shù)的也在電力行業(yè)的整體發(fā)展中得到了重要的運(yùn)用，這不但得益于電網(wǎng)新技術(shù)的進(jìn)步，也是電網(wǎng)組建的重要需求，現(xiàn)代通信技術(shù)也滿足了電網(wǎng)發(fā)展的整體趨勢。
二、在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中現(xiàn)代通信技術(shù)的研究價(jià)值
現(xiàn)代通信技術(shù)和電力自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合有著重要的實(shí)踐研究價(jià)值。具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
首先是現(xiàn)代通信技術(shù)是電力自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的重要推動(dòng)力，特別是考慮到電力系統(tǒng)的逐漸的走向智能化的發(fā)展方向，要實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備和系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理，必須通過現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)，并借助現(xiàn)代化的管理手段和方法全面的提高其自動(dòng)化的水平，因此研究電力系統(tǒng)中的通信技術(shù)勢在必行。
其次是研究電力系統(tǒng)能夠反向促進(jìn)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展水平，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)不斷發(fā)展，其在各個(gè)領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，無論是理論還是實(shí)際應(yīng)用技術(shù)都獲得了突破性的進(jìn)展，電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也考驗(yàn)了通信系統(tǒng)應(yīng)用能力和范圍，能夠促進(jìn)通信技術(shù)的成熟和完善。
最后是能偶極大的促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)化控制技術(shù)的結(jié)合，能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)提供現(xiàn)代化的遠(yuǎn)程管理和在線監(jiān)控，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。
三、電力自動(dòng)化系統(tǒng)中現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
隨著國家對于現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的重視，先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，為此我們分析現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析其發(fā)展的歷程，通信技術(shù)將來的應(yīng)用提供參考。其應(yīng)用和發(fā)展經(jīng)歷了一下幾個(gè)重要的階段：
首先是單通信階段，即將簡單的通信模組嵌入到電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)較為簡單，電力設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)量較少，電力系統(tǒng)之間的通信需求量比較少，通信技術(shù)只是作為一個(gè)補(bǔ)充技術(shù)得到應(yīng)用。
其次是分組通信的階段，隨著電力系統(tǒng)越來越復(fù)雜，人們開始認(rèn)識(shí)到了電力系統(tǒng)中通信的重要性，極大的促進(jìn)了通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，隨著技術(shù)融合和系統(tǒng)升級(jí)的不斷推進(jìn)，逐漸的形成了固定分組的通信模式，相比于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)管理，通信技術(shù)得到了一定的重視。最后是全面的網(wǎng)絡(luò)通信階段，借助互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、光纖通信等現(xiàn)代化的通信技術(shù)和手段，充分的應(yīng)用到了電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，全面的提高了電力系統(tǒng)的通信水平。
四、結(jié)語
現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)健身本身就是靠先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)化控制、微機(jī)繼電保護(hù)等多種先進(jìn)的技術(shù)綜合完成的，能夠?yàn)橛脩籼峁┻h(yuǎn)程的自動(dòng)化的監(jiān)控和管理，我們分析了通信技術(shù)在應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展，能夠幫助我們更加清晰的認(rèn)識(shí)現(xiàn)代通信技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
1 對現(xiàn)代企業(yè)和電子商務(wù)的概述
1.1 商務(wù)視角下視角下的電商技術(shù)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對電子商務(wù)概念的解析是：電子商務(wù)技術(shù)是企業(yè)和企業(yè)之間、企業(yè)與客戶之間進(jìn)行信息溝通與交換的一種現(xiàn)代信息技術(shù)。從現(xiàn)代企業(yè)管理的角度而言，電子商務(wù)也可以這樣理解：一方面，電子商務(wù)技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)（IT），尤其是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)管理中運(yùn)用的一種體現(xiàn)，電子商務(wù)在度對企業(yè)生產(chǎn)、銷售和管理的過程直接參與；另一方面，電子商務(wù)技術(shù)是建立在上述IT技術(shù)基礎(chǔ)之上的企業(yè)管理思想和經(jīng)營手段的革新。電子商務(wù)技術(shù)不僅從技術(shù)上給企業(yè)帶來深刻變化，更重要的是對企業(yè)經(jīng)營者的經(jīng)營模式發(fā)生了深刻的變革。
1.2 電商技術(shù)在我國企業(yè)管理中的運(yùn)用狀況
電子商務(wù)技術(shù)在全球的發(fā)展已經(jīng)有十幾年了，對于我國而言，電子商務(wù)技術(shù)在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，促進(jìn)流通現(xiàn)代化中發(fā)揮著重要作用。實(shí)際上，電子商務(wù)技術(shù)在我國企業(yè)中的運(yùn)用情況參差不齊，據(jù)2012年國家統(tǒng)計(jì)局對30.8萬家企業(yè)的電子商務(wù)情況進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果顯示：2012年，我國電子商務(wù)廣泛滲透國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，企業(yè)電子商務(wù)交易額同比增長17.6%，但參與電子商務(wù)交易活動(dòng)的企業(yè)不到一成，而且企業(yè)電子商務(wù)在地區(qū)間發(fā)展存在不平衡，外商投資企業(yè)電子商務(wù)運(yùn)用水平最高。
2 現(xiàn)代企業(yè)管理中的電商技術(shù)三級(jí)運(yùn)用
2.1 初級(jí)電子商務(wù)運(yùn)用模式
初級(jí)電子商務(wù)運(yùn)用模式即企業(yè)自身的電子商務(wù)運(yùn)用模式，指的是一個(gè)企業(yè)為了順應(yīng)信息化潮流展，在企業(yè)內(nèi)部所運(yùn)用的電子商務(wù)模式。它以企業(yè)自身的設(shè)備信息化委前提，以針對內(nèi)部的信息化運(yùn)營和管理為目標(biāo)，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)員工之間的交流和溝通。
2.2 中級(jí)電子商務(wù)運(yùn)用模式
該模式指的是，兩個(gè)或兩個(gè)以上的企業(yè)之間進(jìn)行信息交流的電子商務(wù)模式。它與傳統(tǒng)的企業(yè)間交流不同，不需要人員間直接見面溝通，二是通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的使用，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)企業(yè)之間的信息交換，從而促成交易或?qū)υ挕?nbsp;
2.3 高級(jí)電子商務(wù)運(yùn)用模式
高級(jí)電子商務(wù)運(yùn)用模式指的是面向廣大消費(fèi)者的模式。一般來說，企業(yè)對消費(fèi)者的電子商務(wù)運(yùn)用主要包括三個(gè)方面：包括信息服務(wù)，網(wǎng)上支付和社區(qū)服務(wù)。
3 現(xiàn)代企業(yè)管理中對電子商務(wù)技術(shù)的運(yùn)用效果
3.1 對企業(yè)組織架構(gòu)的效果
電子商務(wù)技術(shù)的運(yùn)用對企業(yè)組織管理的效果是多面方面的。一是促使企業(yè)財(cái)務(wù)管理從從單機(jī)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)處理方式集成化的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)處理方式發(fā)展。二是，電子商務(wù)對企業(yè)的人力資源管理的效果也頗為顯著，通過網(wǎng)上招聘招納人才不僅節(jié)約企業(yè)成本，也突破了招聘范圍的限制，可謂一舉兩得。
3.2 對生產(chǎn)和銷售的效果
電子商務(wù)技術(shù)使得交易不受地域效果，交易機(jī)會(huì)大大增加。一是，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，通過建立計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程控制電子商務(wù)技術(shù)對企業(yè)銷售管理的效果也十分顯著；二是，與傳統(tǒng)么媒體廣告形式不同的是，在電子商務(wù)環(huán)境下，企業(yè)的廣告投放更加便利，且可以通過互聯(lián)網(wǎng)面向全世界消費(fèi)者。
4 現(xiàn)代企業(yè)管理中對電商技術(shù)運(yùn)用的方案
現(xiàn)代企業(yè)的電子商務(wù)技術(shù)運(yùn)用已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢和潮流，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到電子商務(wù)技術(shù)對于企業(yè)管理的重要性。然而，值得注意的是，大多數(shù)企業(yè)對企業(yè)如何有效利用電子商務(wù)技術(shù)缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)以及有效的操作方式。
4.1 從組織上看：改變組織架構(gòu)才能推進(jìn)電子商務(wù)的進(jìn)行
傳統(tǒng)企業(yè)的組織架構(gòu)已經(jīng)很難適應(yīng)電子商務(wù)環(huán)境的發(fā)展，因此必須改變企業(yè)組織架構(gòu)以適應(yīng)電子商務(wù)的要求。具體做法是，增加技術(shù)支持部門和數(shù)據(jù)采集部門以及減少某些中問信息傳遞環(huán)節(jié)以及某些銷售渠道，促使企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)向扁平化的方向發(fā)展。與組織結(jié)構(gòu)變化想對應(yīng)的是，企業(yè)的管理觀念應(yīng)隨之變化，只要具備現(xiàn)代化的管理后企業(yè)的管理理念才能使企業(yè)的組織架構(gòu)革新更加順暢和到位。
4.2 從硬件上看：企業(yè)要加強(qiáng)信息化的基礎(chǔ)建設(shè)
企業(yè)對電子商務(wù)技術(shù)的運(yùn)用離不開信息設(shè)備的支持，因此企業(yè)發(fā)展電子商務(wù)的硬件前提是建立完善的企業(yè)信息管理系，即在國家基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，在企業(yè)內(nèi)部建立適應(yīng)電子商務(wù)發(fā)展的營銷系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)和人力資源系統(tǒng)。在硬件設(shè)施的前提上，企業(yè)依據(jù)國家規(guī)章和法律，可以小規(guī)模地率先在標(biāo)準(zhǔn)化程度高或者規(guī)模不算大的商品或服務(wù)方面開展此類活動(dòng)，以圖為企業(yè)全面發(fā)展增加助力。
5 結(jié)論
在本文中，我們從企業(yè)管理的角度闡述了電子商務(wù)的概念，研究了電子商務(wù)技術(shù)對現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營管理的效果以及現(xiàn)代企業(yè)中對電子商務(wù)運(yùn)用的主要模式和對策。作為一種發(fā)展?jié)摿薮蟮碾娮幽Ｊ?，在企業(yè)管理中對電子商務(wù)技術(shù)的使用，不僅可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)代化管理進(jìn)程，還能夠促進(jìn)企業(yè)銷售業(yè)績的增長，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面發(fā)展?？梢哉f，任何一個(gè)現(xiàn)代企業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展都必須順應(yīng)時(shí)代潮流，將有效利用電子商務(wù)技術(shù)提升到企業(yè)戰(zhàn)略的高度。
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1.1回顧電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程
電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程可具體劃分為三個(gè)時(shí)期，即整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代。首先，整流器時(shí)期的電力電子技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)為大規(guī)模的工業(yè)用電，它的用電來源主要是交流發(fā)電機(jī)，消費(fèi)形式以直流電為主，比如有色金屬的電解、內(nèi)燃機(jī)車的牽引以及軋鋼中的直流電等。硅整流器通過將直流電轉(zhuǎn)化為工業(yè)用電而被廣泛應(yīng)用于配電和輸電領(lǐng)域，這在六七十年代的中國隨處可見。其次，逆變器時(shí)代的電力電子技術(shù)發(fā)展遭遇了嚴(yán)重的能源危機(jī)，其波及范圍之廣使得整流器的發(fā)展不再適應(yīng)電能企業(yè)的使用需求，以交流電為主的逆變器時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生。逆變器時(shí)代以晶閘管、晶體管以及晶閘管器件作為時(shí)展的主流，在高壓直流輸出的過程中實(shí)現(xiàn)了對動(dòng)態(tài)功率的有效補(bǔ)償。然而這時(shí)的使用范圍還僅僅局限于中低頻領(lǐng)域，使用過程中的效率較為偏低。再者，八十年代的變頻器時(shí)代實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展與應(yīng)用，這不僅電子應(yīng)用領(lǐng)域的顯著創(chuàng)新，同時(shí)也為后期現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)借鑒。變頻器時(shí)代還對電力的精細(xì)加工技術(shù)進(jìn)行了完善，全控型功率器件的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的高頻化發(fā)展，使得現(xiàn)代電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)化成為一種可能。功率半導(dǎo)體市場逐漸被變頻器件取代，這一革新不僅提升了變頻調(diào)速的使用頻率，在小型輕量化技術(shù)裝備方面也有了顯著進(jìn)步。
1.2當(dāng)前電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
電力電子技術(shù)的發(fā)展核心控制體系在于電能器件的有效轉(zhuǎn)換，作為一種現(xiàn)代技術(shù)，電力電子技術(shù)的主要功能不僅包括了逆變、整流、變頻等基本方面，除此以外還涉及到斬波和智能開關(guān)等方面的內(nèi)容。通過對電網(wǎng)工頻電能的轉(zhuǎn)化來達(dá)到不同的使用目的，以此適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)對電力電子技術(shù)的使用需求。具體應(yīng)用方面，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括了三大方面：其一，在變頻器作用下對微電子技術(shù)及控制技術(shù)進(jìn)行有效整合，將固有不變的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳Q可調(diào)的可變式交流電，以此達(dá)到無級(jí)調(diào)速的目的，這對電能資源的節(jié)約顯然極為有利。其二，在開關(guān)電源和供電電源方面現(xiàn)代電力電子技術(shù)也有著自身的使用功能，類似變頻電源、焊接電源、充電電源、照明電源等都為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的完善提供了切實(shí)可行的技術(shù)指導(dǎo)。其三，一些發(fā)電系統(tǒng)或是交流輸電技術(shù)也體現(xiàn)出現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用意義，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、配電與用電系統(tǒng)的完善等都和電子系統(tǒng)的應(yīng)用之間有著密切聯(lián)系。
2現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢探討
2.1電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
電子電子技術(shù)歸根結(jié)底是對電源技術(shù)的研究，電源技術(shù)不僅是電力電子技術(shù)研究的核心，一定程度上開光電源技術(shù)的發(fā)展也預(yù)示著現(xiàn)代電力電子技術(shù)今后的發(fā)展走向。從發(fā)展趨勢來看，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢可概括為以下幾方面特點(diǎn)：第一，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的集成化與模塊化特征。這一特征主要表現(xiàn)在現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功率器件和電源單元兩個(gè)方面，從微小器件組成來實(shí)現(xiàn)電子器件的智能化辨別與使用。這樣的模塊功率不僅有效控制了器件的體積，在設(shè)計(jì)與制造方面也形成了顯著的模塊化特征。電力電子技術(shù)的模塊化發(fā)展其核心目的旨在降低器件的電應(yīng)力，從安全性與可靠性角度提升電力系統(tǒng)的使用性能。第二，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻化特征。從理論分析及實(shí)踐驗(yàn)證的雙重角度不難看出，無論是變壓器的電感還是電容體積在供電頻率方面都呈現(xiàn)出一定的反比例趨勢，因此體積的減小必然會(huì)導(dǎo)致電子技術(shù)的高頻化呈現(xiàn)。從這個(gè)角度來看，全控型電子器件的問世已然標(biāo)志著現(xiàn)代電子與電力技術(shù)率先實(shí)現(xiàn)了自身的高頻化轉(zhuǎn)換。第三，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的全控化與數(shù)字化特征。全控化電力電子技術(shù)的革新突破了原有電力電子器件在使用功能方面的限制，降低了關(guān)斷換流電路可能造成的危險(xiǎn)，從根本上保障了電力系統(tǒng)在使用過程中的安全性。數(shù)字化特征則主要表現(xiàn)在現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻斬波以及諧振變換等方面，從弱電領(lǐng)域拓展了電力電子技術(shù)的發(fā)展渠道，提前實(shí)現(xiàn)了控制技術(shù)的集成化。第四，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化特征。這里的綠色化特征既包括了環(huán)境污染問題的控制，又涉及到必要的電網(wǎng)污染源問題，是當(dāng)前電力電子技術(shù)在發(fā)展過程中亟需解決的重要問題。發(fā)電容量的控制從根本上減少了發(fā)電對環(huán)境造成的污染，與此相關(guān)的污染過濾器或是電能補(bǔ)償系統(tǒng)等都是當(dāng)前電力電子技術(shù)向綠色化邁進(jìn)的有力證據(jù)。具體的電力電子技術(shù)應(yīng)用方面，則主要表現(xiàn)為四大革新趨勢：其一，太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。太陽能發(fā)電技術(shù)為普通家庭提供了足夠的電能使用空間，成為了可再生資源的有效傳播途徑之一。其二，燃料電池發(fā)電技術(shù)。燃料電池的發(fā)電裝置主要是將其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為可使用的電能，節(jié)能省電，鮮少產(chǎn)生環(huán)境污染問題。其三，交流輸電技術(shù)的應(yīng)用。作為一種新型電力系統(tǒng)出現(xiàn)的交流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)資源重新分配與利用，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其四，現(xiàn)代電力電子技術(shù)中的儲(chǔ)存與質(zhì)量控制技術(shù)。儲(chǔ)存技術(shù)的使用在于提升電力系統(tǒng)本身的電力儲(chǔ)備功能，而質(zhì)量控制技術(shù)則在于從供電質(zhì)量角度提高電力產(chǎn)品的使用效率。
2.2現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用展望
關(guān)于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用展望，可從如下幾方面得以體現(xiàn)：第一，從節(jié)能性角度提升電機(jī)系統(tǒng)的使用性能，可從專用電機(jī)的設(shè)計(jì)或是控制設(shè)備的完善等方面來提升整體電力系統(tǒng)的使用效率；第二，中高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)用也是今后電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，這一系統(tǒng)本身就具備了低污染和低能耗的特點(diǎn)；第三，當(dāng)前社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中充電站網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建或是電動(dòng)車輛的普及已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中積極完善與改革的內(nèi)容，以電動(dòng)汽車為代表的環(huán)保電力問題逐漸成為一個(gè)時(shí)代課題。至于當(dāng)前城市建設(shè)過程中充電網(wǎng)絡(luò)的配備問題基本尚處于起步階段，無論是實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域還是理論構(gòu)建領(lǐng)域都還存在許多值得研究和討論的問題，但無疑其發(fā)展空間是極為廣闊的；第四，關(guān)于電力系統(tǒng)中電能儲(chǔ)備裝置的設(shè)置與超導(dǎo)線的使用也將成為電力電子技術(shù)亟需解決的問題之一，從根本上解決電能儲(chǔ)備問題勢必將對電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。然而面對電能儲(chǔ)備過程中存在的諸多問題，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要從控制技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)的雙重層面來體現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的有效性，對于其中可能存在的不合理問題提出切實(shí)有效的解決或改進(jìn)對策。
3結(jié)束語
綜合性開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法
結(jié)合電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，基于現(xiàn)代電力電子器件的電能變換與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一方面與現(xiàn)有電力電子技術(shù)及電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的升級(jí)和改進(jìn)，挖掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的資源潛力；另一方面作為獨(dú)立的電能變換與控制系統(tǒng)，將現(xiàn)代電力電子器件應(yīng)用于電力電子新技術(shù)中，從廣度和深度兩方面擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如從全控型器件的應(yīng)用擴(kuò)展到復(fù)合型器件、智能型器件的應(yīng)用，從器件特性和工作原理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、電阻網(wǎng)絡(luò)控制以及電能回饋設(shè)計(jì)等探究性實(shí)驗(yàn)?；诂F(xiàn)代電力電子器件的電能變換與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)如圖1所示。其設(shè)計(jì)思想遵循三個(gè)方面的原則：一是綜合性，可以融合自動(dòng)控制原理、可編程控制器以及電機(jī)學(xué)等課程教學(xué)資源。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中不僅要體現(xiàn)單一學(xué)科的實(shí)踐和應(yīng)用，而是要樹立學(xué)生系統(tǒng)的觀念，將多門學(xué)科的專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用；二是開放式，留有兼容與升級(jí)的接口。如其中的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中電能變換模塊的控制器單元，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮平臺(tái)的擴(kuò)容與升級(jí)，為今后功能擴(kuò)展以及更換預(yù)留接口；三是模塊化，分級(jí)模塊化，不僅能夠在器件的驅(qū)動(dòng)使用上更加方便，而且有利于維修。
項(xiàng)目采用模塊化設(shè)計(jì)方法，選用多種現(xiàn)代電力電子器件開發(fā)一種電能變換與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由電力電子器件、驅(qū)動(dòng)模塊、保護(hù)模塊、脈沖寬度調(diào)制模塊以及電能輸入和輸出接口模塊等組成，通過對輸出電能參數(shù)的控制，可以改變電動(dòng)機(jī)等運(yùn)動(dòng)負(fù)荷或電阻網(wǎng)絡(luò)等靜止負(fù)荷的工作特性，如圖1所示。電能變換與控制平臺(tái)在電力電子應(yīng)用系統(tǒng)（如圖1）中，起著銜接原始的供電電源與最終負(fù)載之間的橋梁作用，把電源提供的粗電（coarsepower）轉(zhuǎn)換成符合負(fù)載要求的精電（refinedpower）。其中，精電的電能質(zhì)量指標(biāo)主要取決于電能變換與控制平臺(tái)的特性。研究成果的具體指標(biāo)為：選用現(xiàn)代電力電子器件的覆蓋范圍，包括全控型、復(fù)合型與智能型電力電子器件的典型代表，如MOSFET、IGBT、MCT、IGCT和IEGT等。電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路的功能。由于電力電子器件是以弱電信號(hào)控制強(qiáng)電能量的形式，驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路是不可或缺的組成部分。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需對每一電力電子器件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。能夠?qū)崿F(xiàn)電能的變換與控制。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的重要應(yīng)用領(lǐng)域是對電能進(jìn)行變換和控制。作為基本功能實(shí)現(xiàn)與否的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是檢測該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可否實(shí)現(xiàn)電能的變換與控制。電力電子器件的控制方法是通過PWM脈沖序列控制。作為普遍適用的一種重要控制方法，PWM脈沖序列發(fā)生電路為各器件提供控制信號(hào)。與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的兼容性。擬開發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具備與有源負(fù)荷及無源負(fù)荷的接口，能夠驅(qū)動(dòng)無源負(fù)荷及有源負(fù)荷，體現(xiàn)出在負(fù)荷匹配方面的靈活性與開放性。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用模塊化的設(shè)計(jì)，不僅可以適應(yīng)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的升級(jí)改進(jìn)，而且有利于在今后的進(jìn)一步技術(shù)升級(jí)。主要研究內(nèi)容包括：針對所選用的多種現(xiàn)代電力電子器件，包括電力MOSFET、IGBT、MCT、IGCT和IEGT等，分別設(shè)計(jì)每種器件相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。由脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）控制芯片SG3525為核心設(shè)計(jì)PWM波形發(fā)生單元，為各驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)波形。設(shè)計(jì)電能的輸入、測試與輸出接口電路。不僅實(shí)現(xiàn)與外部電源和負(fù)載接口的匹配，而且可以對變換及控制過程中電能的形式進(jìn)行檢測。電能輸出接口的兼容性設(shè)計(jì)。經(jīng)過變換與控制的電能，所連接負(fù)荷包括有源負(fù)載，如電網(wǎng)，及無源負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)設(shè)備或阻抗元件等。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電磁兼容設(shè)計(jì)和安全保護(hù)設(shè)計(jì)。一方面滿足實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下電磁兼容的需要，另一方面保證在操作過程中的人身、設(shè)備安全保護(hù)。
以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的教學(xué)改革
以現(xiàn)代電力電子器件的電能變換與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法等三個(gè)方面進(jìn)行。目前，國內(nèi)普遍采用的商業(yè)開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容包括單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路及單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)、直流斬波電路原理實(shí)驗(yàn)、GTO和GTR驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多屬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。而現(xiàn)代電力電子器件的電能變換與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅能夠?qū)﹄娏﹄娮蛹夹g(shù)課程的現(xiàn)代電力電子器件特性、主要電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作過程以及新型控制技術(shù)的原理性驗(yàn)證，還能夠?qū)崿F(xiàn)從器件、到結(jié)構(gòu)直至整個(gè)系統(tǒng)的整合，給學(xué)生提供一個(gè)從下到上，包含各個(gè)層次的電力電子系統(tǒng)。此外，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還可以綜合自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和可編程控制器等課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以電力電子技術(shù)為主的綜合性探究實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)科交叉及課程體系間的聯(lián)系。
在傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中是以教師講授為中心，力圖對實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的每一個(gè)元件或者按鈕都講得很細(xì)，力求在實(shí)驗(yàn)課上的有限時(shí)間內(nèi)解決所有問題，實(shí)際上學(xué)生總是處于被動(dòng)接受的地位，極大地妨礙了其主動(dòng)性和積極性的發(fā)揮，不利于學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)壓縮客觀上迫使實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行必要改革。因此，在教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)在保持實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性的同時(shí)，力求突出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)；革新實(shí)驗(yàn)室管理方法，保持實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開放與正常運(yùn)行，使得學(xué)生可以在更大的時(shí)間范圍內(nèi)自由選擇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的可能性。此外，大膽引入學(xué)生自學(xué)方法，即精心選擇一部分內(nèi)容讓學(xué)生課外去自學(xué)。例如，在講解電能質(zhì)量控制裝置時(shí)，課堂上可以重點(diǎn)介紹并聯(lián)型電力有源濾波器這一典型裝置的工作原理、控制方法和應(yīng)用設(shè)計(jì)，而將其他類型的有源濾波器（包括串聯(lián)型和混合型）等裝置技術(shù)留給學(xué)生去自學(xué)[5]。為了督促學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，除了在實(shí)驗(yàn)時(shí)教師嚴(yán)格管理、多方教育外，我們在期末考試的試題中引入與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容，平時(shí)對每位學(xué)生的每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分，并將實(shí)驗(yàn)成績按一定比例記入課程總成績。電子實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)均為獨(dú)立考核、計(jì)算學(xué)分，并計(jì)入總學(xué)分。為使成績評(píng)定公平合理，把學(xué)生實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)時(shí)的表現(xiàn)、成果、測試按照一定比例算得成績。經(jīng)實(shí)踐證明，這些手段和方法確實(shí)對教學(xué)起到了積極的促進(jìn)作用。
以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的教學(xué)改革的意義
#p#分頁標(biāo)題#e# 把握電力電子器件發(fā)展的方向，并適時(shí)將電力電子器件及其相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生始終站在科學(xué)發(fā)展前沿的自覺精神，有利于提高學(xué)生在專業(yè)成長歷程中的適應(yīng)能力；另一方面可以更新教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化教師在知識(shí)吸納與傳授過程中的前瞻意識(shí)，提高實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量。現(xiàn)代電力電子器件，由于出現(xiàn)時(shí)間較短，尚存在許多從原理、特性到應(yīng)用、創(chuàng)新的空間。因此，可以提高探究性實(shí)驗(yàn)作為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)體系的有機(jī)組成部分在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所占的比例。不僅可以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，而且有助于改進(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和考核方法，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體改革。通過本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置中電能變換與控制平臺(tái)的升級(jí)，保留現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置中的電源輸出接口以及有源負(fù)載和無源負(fù)載的輸入接口。只需在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中分別對輸出接口和輸入接口進(jìn)行兼容性設(shè)計(jì)，即可替換現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置中的電能變換與控制平臺(tái)。通過對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與升級(jí)，可以在原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，從深度和廣度兩方面擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分發(fā)掘現(xiàn)有裝置在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的潛力。
自制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與商業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相比具有先進(jìn)性，可以更好融合最新的電能變換與控制技術(shù)，避免商業(yè)開發(fā)過程中復(fù)雜環(huán)節(jié)導(dǎo)致的技術(shù)相對滯后問題，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的先進(jìn)性，并能更及時(shí)跟蹤技術(shù)發(fā)展的趨勢。與商業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相比，自行研制的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅能夠顯著降低開發(fā)成本，而且由于采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，把現(xiàn)代電力電子器件對應(yīng)的保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路，與接口電路、變換電路分別作為獨(dú)立的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，還有利于降低應(yīng)用過程中的維修成本，并可以避免在今后由于大規(guī)模更換帶來的升級(jí)成本。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)的成員長期從事電力電子技術(shù)領(lǐng)域的研究與教學(xué)工作，對于電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。部分教師長期擔(dān)任電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)第一線總結(jié)了許多學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制與開發(fā)，不僅能夠?qū)⒔處煹慕虒W(xué)思想和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)過程中，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量與效果，而且能夠給這一支實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍提供又一次重要的演練與合作的機(jī)會(huì)，為今后在更高層次上的可持續(xù)性發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中的一個(gè)最為活躍的分支[6]，在保持現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適度的技術(shù)更新和改造以跟上學(xué)科演進(jìn)的步伐，對于促進(jìn)新、老專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；電子系統(tǒng)；應(yīng)用及發(fā)展
電力電子技術(shù)是計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)，隨著電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。簡單的說，電力電子技術(shù)就是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合，它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、電路技術(shù)還有電力控制技術(shù)為一體的服務(wù)性的技術(shù)。筆者就電力電子技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，說明電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的重要性。
一、電力電子技術(shù)的發(fā)展
1.電力電子技術(shù)的產(chǎn)生
電力電子技術(shù)的產(chǎn)生要追溯到上世紀(jì)50年代時(shí)期，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生是以晶閘管的問世為里程碑的。作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的重要傳動(dòng)技術(shù)，電力電子技術(shù)在晶閘管的基礎(chǔ)上可發(fā)出了可控硅整流裝置，可控硅整流裝置的問世，代表了電力系統(tǒng)傳動(dòng)技術(shù)的一次巨大的跨越。從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代。所以說，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生是以可控硅整流裝置為標(biāo)志的。
2.電力電子器件的發(fā)展
電力電子技術(shù)產(chǎn)生自以后在電力系統(tǒng)中有了十足的發(fā)展。第一代的電力電子器件主要以電力二極管和晶閘管為代表。第一代電力電子器件的特點(diǎn)是體積小、耗能低。在電力電子技術(shù)產(chǎn)生以后其迅速的取代了原有電力系統(tǒng)中的老式汞弧整流器，為電力電子技術(shù)的推廣和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，電力二極管對于電路系統(tǒng)中電路性能的改善作用十分明顯，它在降低電路損耗和提高電源使用率方面也各有建樹。
電力電子技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，整流二極管的種類各式各樣，功能也各不相同。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，第二代電力電子器件在上世紀(jì)79年代產(chǎn)生，第二代電子電力器件的特點(diǎn)是具有自動(dòng)關(guān)斷能力（例如可關(guān)斷晶閘管和靜電感應(yīng)晶體管等）。第二代全自動(dòng)可控型的電力電子器件較第一代晶閘管相比，開關(guān)速度有了明顯的提升，可以用于開關(guān)頻率較高的電路中。
第三代電力電子器件的產(chǎn)生是在上世紀(jì)末90年代，隨著電力系統(tǒng)的不斷建設(shè)和發(fā)展，電力電子裝置的結(jié)構(gòu)和體積得到了進(jìn)一步的改良，第三代電力器件的體積更小，結(jié)構(gòu)也更為緊湊。并且出現(xiàn)了將幾種電力器件相結(jié)合的電子模塊形式，為電力器件的發(fā)展和使用創(chuàng)造了很大的方便。后來，又在集成模塊的基礎(chǔ)上，把應(yīng)用于控制電力技術(shù)中的多中國電力器件相組合，構(gòu)成了集成電路。功率集成電路的出現(xiàn)，標(biāo)示著電力電子技術(shù)邁向了高頻化和標(biāo)準(zhǔn)模塊化以及集成化和智能化的新時(shí)代。
電力電子技術(shù)的產(chǎn)生至現(xiàn)在，以電力電子器件的變革為歷程，經(jīng)歷了以上三個(gè)階段。目前，電力電子技術(shù)正向著以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)高頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，更增加了節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化、自能化等特點(diǎn)。
二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制和變頻調(diào)速上。在我國范圍內(nèi)乃至全球范圍內(nèi)的各個(gè)大型電廠發(fā)電機(jī)組中，運(yùn)用的最為普遍的就是靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，電力電子技術(shù)的發(fā)展，使電子技術(shù)取代了勵(lì)磁控制中的勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)，使靜止勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)了簡單的控制構(gòu)造和高性能低成本的運(yùn)作。同時(shí)由于電子技術(shù)代替了勵(lì)磁機(jī)的環(huán)節(jié)，使靜止勵(lì)磁能夠?qū)ψ陨磉M(jìn)行迅速有效的調(diào)節(jié)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)作效率。
其次，電子技術(shù)也普遍應(yīng)用在電廠發(fā)電機(jī)組的變速恒頻勵(lì)磁上。由于在水力發(fā)電中，水源頭的壓力和單位時(shí)間內(nèi)水力的流動(dòng)量對水力發(fā)電的效率產(chǎn)生著影響，水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度也在隨著水力的壓力和流動(dòng)量不斷變化。同樣的道理也發(fā)生在風(fēng)力發(fā)電和活力發(fā)電當(dāng)中。因此，對發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的勵(lì)磁電流頻率進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機(jī)組的電流頻率同轉(zhuǎn)速通過電子技術(shù)達(dá)到一致，保證發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)最大功效的運(yùn)作，變速恒頻勵(lì)磁技術(shù)就是其中的代表。
同時(shí)，電子技術(shù)也應(yīng)用于電廠的風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速上和太陽能發(fā)電控制機(jī)組的控制系統(tǒng)中。在電廠的電力生產(chǎn)過程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)組等設(shè)備對于發(fā)電量的損耗相對較大，考慮電力生產(chǎn)中節(jié)約能源的要求。在高壓電和低壓電的轉(zhuǎn)換過程中，使用風(fēng)機(jī)水泵變頻機(jī)替代原有的變頻器，改變電能轉(zhuǎn)換過程中耗能大效率低的問題。這一技術(shù)還在不斷完善和摸索中，還需要電力研究工作者不斷的努力和創(chuàng)新。
而在太陽能發(fā)電的控制系統(tǒng)中，電子技術(shù)的作用尤為突出，太陽能作為21世紀(jì)被廣泛重視的新型能源，發(fā)展太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)是整個(gè)國家乃至全世界的戰(zhàn)略目標(biāo)。然而由于太陽能發(fā)電本身的功率過大，在使用太陽能發(fā)電機(jī)組發(fā)電的時(shí)候，需要將生產(chǎn)出來的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這個(gè)時(shí)候就需要大功率的電流轉(zhuǎn)換器。而電子技術(shù)能夠很好的解決這一問題。
2.電力電子技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在柔流電技術(shù)、高壓直流電技術(shù)以及靜止無功補(bǔ)償器等上。
（1）柔流輸電技術(shù)
柔流輸電技術(shù)（FACTS）產(chǎn)生于上世紀(jì)的80年代，主要以柔性的交流輸電設(shè)備為表現(xiàn)方式廣泛應(yīng)用于輸電線路中。在電力的輸送過程中，由于傳統(tǒng)電力功率的控制方法過于粗糙，無法實(shí)現(xiàn)在輸電過程中對于電能的調(diào)整，使輸電過程中產(chǎn)生大量的電力損耗和高昂的輸送成本。而柔流輸電技術(shù)的主要內(nèi)容是在輸電線路的重要部位使用電力電子控制裝置，對輸電系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行適時(shí)的控制，以實(shí)現(xiàn)輸送過程中電能功率的合理分配，降低書店過程中的輸送成本和電能消耗，大幅度的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）高壓直流輸電技術(shù)
高壓直流輸電技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的主要實(shí)現(xiàn)是以晶閘管為代表的。晶閘管是電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)明，自從晶閘管產(chǎn)生并被嘗試應(yīng)用于直流電的輸電系統(tǒng)上，晶閘管換流閥就一直應(yīng)用于輸電系統(tǒng)中的直流電輸送中。在這之后又出現(xiàn)了具有可操作的電力輸送控制器，例如GTO、IGBT等等，可操作的電力系統(tǒng)輸送設(shè)備為電流的轉(zhuǎn)換過程減少了交直轉(zhuǎn)換變壓器的使用，為電廠的電能生產(chǎn)減少了生產(chǎn)成本，加強(qiáng)了電流交換設(shè)備在電力系統(tǒng)中的競爭力。
（3）靜止無功補(bǔ)償器
靜止無功補(bǔ)償器（SVC）在上世紀(jì)70年代被廣泛使用電力系統(tǒng)之中，靜止無功補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于負(fù)荷補(bǔ)償和輸電線路補(bǔ)償當(dāng)中，在大功率的輸電網(wǎng)絡(luò)中，靜止無功補(bǔ)償器主要起到的是控制電壓的作用，也用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和阻尼等。靜止無功補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)不包含旋轉(zhuǎn)部件，它不使用大容量的電容器，所需要的無功功率通過電感器來獲得，靜止無功補(bǔ)償器通過對電抗器進(jìn)行迅速的調(diào)控，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)出無功功率到吸收無功功率的平滑轉(zhuǎn)變，特別適用于中高壓輸電線路中的無功補(bǔ)償工作。
3.電力電子技術(shù)在配電過程中的應(yīng)用
要使配電系統(tǒng)能夠配送出高質(zhì)量的電力資源，需要在配電過程中滿足配電頻率、電壓以及在諧波上滿足相應(yīng)的條件，同時(shí)，在配電過程中需要阻止電能的各種不穩(wěn)定的波動(dòng)和影響。這個(gè)過程中，電力電子技術(shù)作為配電環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制部分，以用戶電力技術(shù)和FACTS技術(shù)為實(shí)現(xiàn)形式。FACTS技術(shù)在前文已經(jīng)提及，它是通過在配電線路中增設(shè)電力電子裝置，加強(qiáng)對與電壓，電流和功率的可控性，調(diào)控電力傳輸能力的技術(shù)。
用戶電力技術(shù)解決的是配電系統(tǒng)中既時(shí)發(fā)生的需要馬上解決的重要問題，主要復(fù)負(fù)責(zé)配電系統(tǒng)在配電過程中的安全性和穩(wěn)定性，用于保證配電輸電過程中，電力能源的質(zhì)量。而FACTS技術(shù)則更為傾向于配電系統(tǒng)中對于電能的輸送能力和有效控制力。FACTS技術(shù)和用戶電力技術(shù)都是針對配電系統(tǒng)開發(fā)出的新型電力電子技術(shù)，兩者的構(gòu)造和工作原理大致上相同，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在近些年，F(xiàn)ACTS技術(shù)和用戶電力技術(shù)在一定程度上已經(jīng)逐步同步并合用，其中比較具有代表性的就是定制電力（DFACTS）技術(shù)。
4.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用
電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是：變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行方面和提高電能使用率方面。電廠生產(chǎn)電能和配送電過程中，常常產(chǎn)生大量的電能浪費(fèi)。上文已述，電廠在生產(chǎn)電能的過程中，由于發(fā)電能源的變化，發(fā)電機(jī)組不能夠很好的實(shí)現(xiàn)配合，會(huì)產(chǎn)生無功功率的浪費(fèi)現(xiàn)象。通過對變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的良好生產(chǎn)和配用。這項(xiàng)技術(shù)在國外已經(jīng)比較成熟，但是我國仍然處在研究和探索的階段。但是，變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中也存在不可忽視的缺陷，變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)在控制和調(diào)控運(yùn)轉(zhuǎn)速度方面適用的發(fā)電機(jī)組較為廣泛，在實(shí)際運(yùn)行中的工作效率也十分準(zhǔn)確。但是變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)和配置成本較高，而且在工作過程中對電網(wǎng)的影響較大，只適用于中大型電廠。同時(shí)，我國電力系統(tǒng)現(xiàn)用的電力設(shè)備，在配送電的過程中，對于電能的損耗和生產(chǎn)的成本較高，對于電能的質(zhì)量影響較大。而電子技術(shù)能夠通過在配送電系統(tǒng)中增設(shè)可控設(shè)備，對配送電過程中的電能進(jìn)行調(diào)控，保證電能的質(zhì)量和穩(wěn)定。
三、總結(jié)
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展對于電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展起到了里程碑的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)也在不斷的吸收新的技術(shù)不斷的發(fā)展。然而，作為一種處在發(fā)展過程中的電力控制技術(shù)。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和穩(wěn)定性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠達(dá)到電力電子技術(shù)的設(shè)計(jì)要求。如何實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)起到的控制作用，我們要從電子設(shè)備的革新和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展上謀求出路，不斷的探索和發(fā)展電力電子技術(shù)對于提高電力的生產(chǎn)質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本和配送損耗，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，有著重要的意義。
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