电路与系统精选(九篇)

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第1篇：电路与系统范文

【关键词】电子电路；系统设计；实现研究

1.引言

当前，高级语言描述、系统仿真和综合优化是EAD的技术的特征。关于EAD技术，其一直被广泛运用于教学与科研当中，并且其在科研机构与电子行业的产品开发与设计中有着不可替代的位置，是一项具有十分意义的辅助工具。为此，以下就针对这个内容展开论述。

2.相关软件介绍

关于电子电路与系统分析设计的软件有很多种，比如PSpice、Protel、OrCAD、VISIO、PADS、EWB、EAD2002等。关于PSpice的最新版本为PSpice9.1，这款软件可以进行各种激励建立，温度与噪音分析、波形输出和数据输出等等，并将仿真结果显示在同一个窗口内。到目前Protel的最新升级版本为Tango，在早期，Protel的主要作用是为印刷版自动布线，最后发展成为Protel99se，在并购之后更名为Altium 公司。当前Protel推出的最新版本ProtelDXP包含很多内容，如电原理图绘制、数字电路混合信号仿真、可编程逻辑器件设计、图表和电子表格生成等功能。关于OrCAD，它是由OrCAD 公司推出的EDA软件。这款软件界面友好直观，其主要拥有以下功能：电原理图绘制、模拟与数字电路混合仿真、可编程逻辑器件设计等。它的原件库有8500个，是EDA 软件最多的一个。VISIO是VISIO 公司推出的软件，这款软甲主要用在作图上，它可以绘制出单片机、电路、工艺、组织结构图、商业行销图等的流程图。PADS是美国Mentor Graphics 公司推出的软件，它是一套完整的电子设计自动化系统，主要有五个部分组成，这五个部分分别为PowerLogic、PowerBGA、CAM350、HyperLynx、PowerPCB。这款软件可以完成128页复杂的电子系统原理设计，其主要采用平面分层和层次化设计与混合应用方式。EWB主要由加拿大的互交图像技术有限公司推出，它具有两个优势功能，即仿真功能和虚拟仪器功能。并且可以在桌面上提供以下工具：万用表、信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换、数字信号发生器等。这个软件的容量很小，所以，可以直接拷贝，其在电子行业被广泛应用。关于EAD2002，其是由厦门超伦软件公司推出的，主要功能是绘图、输出、建库、优化设计等。这些功能主要被用于电子线路图的设计、电气工程图的设计的呢过方面。其所用的符号是中国采用的国家标准符号，这种符号比其它的EDA 更方便快捷。

3.层次化设计方法

电子电路与系统的设计主要面向三个不同的层次，也就是系统级、电路级和物理实现级。在以往，电子系统的设计的方法主要是由抵向上的设计方法。在此过程中，其工作主要由专家人工完成，每一次修改就是一次设计过程的重复。目前的EDA所采用的设计方法主要是自顶向下的设计方法，这种方法可以使系统性能、系统成本与设计所花的时间达到平衡。ESDA在设计过程中，其系统级主要有以下几个步骤：首先是根据性能指标和限制条件建立系统方块图，其次后运用VHDL描述系统，并对系统级模拟进行验证。最后，将模块进行划分，将其分为多个子模块。这些子模块主要有数字电路、模拟电路等。其电路级的设计内容有：对子系统进行电路原理结构进行设计，用相关优化工具生成门逻辑电路EDIF网表。最后是根据子系统电路类型的不同选择不同的软件进行设计和仿真、优化。其优化的内容有建立工具构造、进行仿真优化等。关于ESDA中的物理实现级设计主要内容是：由系统设计目标决定物理实现方法。在此过程中会涉及到性能、价值和时间等问题。比如说IC系统的 PCB 实现、掩膜ASIC 的实现等。

4.设计与实现过程

在PCB 的设计与实现过程，产生 Gerber是设计过程中的最后一步，在设计过程中，Gerber是必须文件，它是生产 PCB板所需的文件，其主要从PCB 原文件中衍生出来的光码文件和坐标文件。在这个过程中，生成PCB 的菲林胶

片主要由Gerber文件利用光绘机进行，最后再利用菲林胶片生产出PCB 板。在实际过程当中，一个PCB 设计中含了很多的Gerber 文件，而一个Gerber 文件又包含了光绘信息。想要将PCB 板完全体现出来，只需要将1个PCB 设计的所有文件即可。在Gerber文件中，其主要有七种板数据，这七种板城数据有走线层、电源地平层、SMD 贴片层、丝印层、NC 钻孔层、钻孔参考图层和主焊层等。在实际情况中，关于CAD设计软件有文件的输出功能提供。关于PowerPCB，其主要有以下几个输出功能：打印功能、绘图功能、文件输出功能等。从当前的情况上看，关于电子设计最受人咀嚼的话题的EDA 概念，而曾经的CAD设计模式早已脱离现代轨迹，其所要面临的挑战是高速 PCB 设计。相关人员在挑战高速PCB设计时，需要考虑两个问题：一个是必须计算互连路径的传播时间，保证信号的完整无缺才能满足时序这个要求。另一个是考虑阻抗不匹配的不利影响。

电子系统的实现经历由分立元件到UVLSI的过程。为了使系统的可靠性和通用性得到提高，可用通用全硬件 LSI 电路代替微处理器和专用集成电路。ASIC 体拥有重量轻、功耗能、体积小和成本低等优点，在制作过程中可利用现场可编程逻辑器件进行制作。

5.结论

在科技的不断发展之下，电子系统的设计方法和设计环境有了很大的变化，关于EDA 技术，其应用了编程技术制作 ASIC、宏模型库、系统级仿真软件，以及IP 核的 SOC的设计与制造技术等，从而进入了ESDA 阶段。在当前的电子电路与系统的分析设计与实现过程中，只有采用EDA 工具，才能达到提高效率的目的。

参考文献：

[1]常鸿森，张近苇.电路与系统理论的回顾与展望[J].华南师范大学学报（自然科学版）.1996（03）：61-66.

第2篇：电路与系统范文

关键词：课程整合;电路原理;信号与系统

1“电路原理”与“信号与系统”课程介绍

“电路原理”课程是高等学校本科电子与电气信息类专业重要的基础课，该课程以分析电路中的电路原理，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容，为之后的专业基础课和专业课提供电路理论基础知识及电路分析方法支撑的重任。对电气工程及其自动化专业，电路课程尤为重要。学习本课程要求学生具备相关的数学和物理知识基础。电路课程理论严密、逻辑性强，有广阔的工程背景。电路理论是当前电子科学技术的重要理论基础之一。学生通过对本课程的学习，有助于树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，对科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力的培养也具有重要的作用。学生通过“电路原理”课程的学习，应该掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析方法和初步的实验技能，为进一步学习电路理论打下初步的基础，为学习后续专业课程准备必要的电路知识。

“信号与系统”课程已经从电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成电子信息、自动控制、电子技术、电气工程、计算机技术、生物医学工程等众多电类专业的专业基础课程，甚至在很多非电专业中也设置了这门课程，而其内容也从单一的电系统分析扩展到许多非电系统分析。虽然各个专业开设这门课程时的侧重点会有所不同，应用背景也有差异，但是，本课程依然保留了以分析系统对信号的响应为主线的教学体系，以适应当代信息科学与技术发展的需要。《信号与系统》的教学内容分为两大部分：连续信号与系统分析和离散时间系统分析。涉及了信号与系统的概念、信号分析、连续时间系统和离散时间系统的时域和频域分析、系统的状态变量描述、傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换等等。该课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。

2两门课程内容优化整合

两门课程内容的优化整合是教学改革的重点和核心，两门课程不是简单的整合在一起就成，而且两门课程之间相关联的内容有大量重复，“电路原理”课程中包含了“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，如电路与系统的复频域分析、系统函数、系统稳定性、系统频率特性、系统零输入响应和零状态响应、自由响应和强迫响应、傅里叶级数和傅里叶变换、频谱、系统复频域分析、状态变量法等。因此，如何优化教学内容，避免重复教学是课程内容优化的一个核心。在总体优化上应突出两门课程的重点，既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单重复，力求构造相对完整的课程体系，不再单独强调各个学科课程之间的内容体系，使两者相互交融、相辅相成。在内容的选择上，将电路与系统的复频域分析，系统的网络函数等内容放在电路中讲述，在“信号与系统”中重点讲述傅里叶变换，并以傅里叶变换为核心研究线性系统和信号处理和通信理论的相关问题，着重信号分析和信号通过线性系统的响应大力压缩拉普拉斯变换相关内容，加强离散分析和Z变换等相关知识。使既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单、重复、力求构造相对完整的课程体系。

3新课程特点

将“电路原理”、“信号与系统”课程内容进行整合优化为“电路、信号与系统”，两门门课程的整合不是简单地拼凑成一门课程，而是按照专业培养目标融合成有机联系的课程体系。

3.1内容更加精练、学时减少

对“电路原理”课中某些经典内容，如网孔法、电压法、电流法等电路分析方法，只介绍基本概念和方法，不再追求复杂电路的计算，复杂电路分析可以借助于电路分析软件实现。对“信号与系统”中微分方程和差分方程的各种经典解法，只了解基本概念、物理意义，不需要掌握复杂的求解过程，主要掌握如何用信号与系统的基本理论，分析和解决工程中的实际问题。这使得学生对两课程学习效率提到，也提高了教学质量。

3.2为避免内容膨胀、课时增加，在“电路原理”课程中压缩某些经典内容

3.3在“电路原理”课程中，始终如一地建立信号与系统的概念

把电路看成为一个系统，特别强调系统的自由响应和强迫响应、零输入响应和零状态响应的物理概念。

3.4可以强调三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的数学概念、物理概念和工程概念，傅里叶变换、拉普拉斯变换在“电路原理”课中介绍，在“信号与系统”中在拉普拉斯变换的基础上引入Z变换，并且实际运用。

3.5特别强调信号频谱的概念

“电路原理”非正弦电路分析一章中，加强了频率特性和频域分析的概念，为学习离散时间信号分析奠定坚实的基础。

4教学方式改革

在对课程内容整合和优化的同时，需要对教学方法和教学手段进行改革，总体上调动学生学习的主动性和积极性，要改变传统的满堂灌、填鸭式的传统教学方法，实行启发式、讨论式、发现式教学，传统教学与现代教学相结合，使学生不会感觉学习疲惫。

4.1转变传统的教学思想

改变传统教学方式，不该想以前一样重分数而不重能力，得注重学生的动手能力与所学知识的综合应用能力和创新能力的培养。在具体教学过程中，重视基本内容的深刻理解和基本概念的建立，熟练掌握公式的使用和解题技巧，强化所学知识的综合应用与创新能力的培养;使学生有更多的发现问题、思考问题的空间。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。又如离散信号与系统分析中，数字滤波器的滤波过程和滤波性能是一个难点，在讲授中反复比较模拟滤波器和数字滤波器的特点及共同点，使学生对数字滤波器有一个清晰的概念。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。

4.2加强计算机辅助教学

我们在电路课程中，可以增加机辅教学内容效果很好。在掌握基本内容、基本概念的前提下，在电路原理课程中引入计算机辅助手段，不仅可以形象展示电路性能、减少复杂电路计算量，同时可以激发学生学习兴趣，并初步掌握电路分析设计的实用方法，为学生进入专业学习后接触实际应用打下良好基础。

目前，在电路教学中使用的计算机辅助分析软件主要是MATALB，课堂教学中，在多媒体教学软件中加入利用软件计算进行演示的内容。同时安排专门的教学环节进行使用功能的介绍，并有专门的上机练习和考试时间。

在本教学体系中，电路原理方面的机辅教学可分成两个方面;先对电路原理见血内容进行演示，之后在开设MATLAB课程。在“信号与系统”课程中，由于课程内容以离散信号分析与处理为主，故进行计算机分析与处理实际上已属于实验教学的范围，是“信号与系统”课程一个必不可少的教学环节。考虑到学生已学过计算机语言，且多数学生自备电脑，故在本课程教学过程中，我们编制了MATALB程序，结合教学进度布置作业由学生自行上机实验。通过上机实验使学生更好地理解信号分析与处理的基本原理，更好地巩固所学知识。

随着用人单位对本科生知识结构和水平要求的不断提高、本科专业结构调整以及新兴学科的不断增加和知识总量的不断增长，基础教育的地位和作用更需要加强，因此，对电子类等专业的“电路原理”“信号与系统”两门专业基础课程进行了整合和优化，在教学方法和教学手段等方面提出了相应的改革方案，使其更加系统化、规范化，教学效果会明显提高，随着科学技术的发展和电子类专业人才培养目标的改变，需要对课程体系进行不断调整和优化，以适应社会对人才的需求。

参考文献：

[1]李培芳，李育玲，童梅.“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化[M].电气电子教学学报，2003-11-25.

[2]李萍，刘国忠.“电路原理”、“信号与系统”和“自动控制原理”课程的整合与优化[M].光学技术，2007-11-15.

[3]许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[M].电气电子教学学报，2008-02-15.

第3篇：电路与系统范文

关键词：通信电子线路；课程体系；高频；实践教学

作者简介：徐勤（1981-），女，重庆人，重庆理工大学电子信息与自动化学院，讲师；杨奕（1962-），男，重庆人，重庆理工大学电子信息与自动化学院，副教授。（重庆400054）

基金项目：本文系重庆市高等教育教学改革研究重点项目资助（项目编号：112003）、重庆理工大学高等教育研究项目（项目编号：2011025）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）16-0052-02

近年来，通信技术得以飞速发展，新的通信技术、通信方案和集成电路层出不穷。如今，通信产业已成为国民经济的发展最迅速，进步最快的一个行业。[1]“通信电子线路”正是重庆理工大学（以下简称“我校”）电子信息与自动化学院为适应社会需求，针对电子信息类专业开设的一门专业必修课。作为电子信息工程专业电路与系统课程体系中极为重要的一个环节，其主要内容包括现代通信系统组成原理、系统设备电路工作原理及其分析方法。该课程是一门理论性和实践性都很强的课程，其教学目的是培养学生能在无线电通信及相关领域从事产品设计开发、科学研究等方面的能力。[2]本文分析了目前我校“通信电子线路”的教学现状与存在问题，并提出了该课程教学体系改革的思路与相关建议。

一、“通信电子线路”的教学现状与存在的问题

通信电子线路是在科学技术和生产实践中发展起来的，本身工程实践性就很强，许多理论知识都可以通过实践得到深入的理解。目前，这门课在我校电子信息工程以及电子信息与科学（光电学院）两个专业的大三开设，课程体系的设置为理论学时数40，2.5学分，并无教学实践环节。

在对其他高等院校的调研中发现，大部分其他院校针对信息类专业在这门课程的教学大纲中都安排了相关的实践环节。表1中详细列举了部分院校的“通信电子线路”的课程体系。（注：各院校课程名称略有差异）

从表1中可以看出，虽然各高校在这门课程上分配的理论学时数有差异，但都分配了相应的实践教学。实践教学主要分为实验教学和课程设计两类。清华大学作为全国最优秀的高等学府，尤为突出了实践教学的重要性，在学时数的分配上甚至超出了理论教学，充分体现了清华大学坚持“以实践教学”的教学理念。华中科技大学和重庆大学作为全国一流的重点大学，实践和理论并重，分配了等同的学时数。西华师范大学和我校一样，属于省部级重点建设高校，在该课程体系上分配的理论和实践学时数分配大致为2：1。而我校的实践教学环节目前仍为空白。

笔者在多年讲授“通信电子线路”这门课程的过程中，感受该课程缺乏实践环节带来的一系列问题：

该门课程本身内容多，概念多，电路复杂，采用非线性分析方法，比较抽象。[3]加上缺乏实践环节的辅助，学生不易理解电路功能，常常感到学习困难，学习兴趣低下，教学效果较差。

由于缺少实践环节，学生对这门课程的理解只能停留在理论知识上。即使是对课程掌握比较好的同学，也只是了解单元电路的理论工作原理，很难理解单元电路实际中是如何作用于整个通信系统中的。不少同学反映说，学完这门课程后感觉只是死记硬背了一些电路和公式，对各种电子器件和单元电路仍没有深刻的理解，更不要说理解电路的应用和自主创新地设计电路了。

在近年来的全国电子设计大赛中，通信电子线路相关课题呈现出越来越重要的趋势。[4]但是由于我校通信电子线路实践环节的空白，学生在电子设计竞赛中跟其他兄弟院校相比处于劣势。

我校正处在一个变革和高速发展的阶段，在推进素质教育，提高人才培养质量上取得了一系列的硕果。但是，现阶段“通信电子线路”这门课程体系结构不够合理，单纯的理论学习并不能满足当今社会对信息类人才的需求。缺乏相应的实践环节，是该课程教学改革亟待解决的问题。

二、“通信电子线路”的改革方案

“通信电子线路”课程改革的主要思路是围绕创建通信电子线路实践教学环节展开。通过实践教学，一方面可以激发学生学习通信电路的兴趣，加强学生对已学电路知识的理解和掌握；另一方面，可以培养学生分析解决实际问题的能力，提高学生综合应用能力。同时，实践教学可以进一步推动理论教学方法、教学内容和考核手段的改进，从而完善课程建设，提高教学质量。

1.创建“通信电子线路”实践教学体系

由于我校学生的层次参差不齐，一方面，从有利于培养学生能自觉应用理论知识指导实践，强化基本技能训练，为培养高素质人才打下良好的基础角度考虑，结合目前人才培养方案和专业素质教育要求，根据学生的实际情况，建议进行以下课程的改革方案，将整个通信电子线路实践分为基本实验和拓展实践“两阶段三层次”。[5]

第一阶段：基本实验

（1）基础常规：增设“通信电子线路实验”必修课，有独立的实验教学内容和教学大纲，为验证性实验，用单元电路实验板、综合实验板和实验箱进行。通过实验，学生加深和巩固对通信电子线路基本单元电路的理解，初步掌握通信电路的测试方法。但理论课与实验课分工而不分家，理论课老师仍然参加实验教学并负责实验辅导。

（2）系统综合应用实验：类似电子线路课程设计，通过对一个典型的完整的通信系统，例如无线收发信机的搭接、调试、指标性能测量，培养学生对知识灵活应用和系统级思维的能力，建立系统概念，为学生独立设计与制作电路打下良好的基础。

第二阶段：拓展实践

（3）创新型实践：开课时间为晚上，周末或寒暑假这些空闲的时间，为部分对电子设计有浓厚兴趣并有探索精神的学生提供进一步提升的平台。实践过程以学生课外自学为主，教师辅导为辅，学生可根据兴趣自行选题，或由教师给出相关参考方向，设计并制作一个具有某种功能的通信电子系统，提高学生综合运用知识能力、系统设计与工程实践能力，培养创新意识和团队协作精神。同时，鼓励学生积极申请项目，参与学科竞赛。目前，学校为学生自主创新已提供了良好平台，包括“开拓杯”电子设计竞赛和大学生创新基金项目等，还有重庆市“盛群杯”设计大赛以及全国的电子设计大赛。

通过这个层面的实践训练，部分学生会具备一定的通信电路分析问题和解决问题能力，对通信方向产生强烈的兴趣。这部分学生可通过毕业设计进行进一步研究甚至进行深造。

这三个层次的实践训练是循序渐进、层层推进的，目的是使学生系统地掌握通信系统各种功能单元电路的工作原理和分析设计方法，建立起现代通信的系统概念，为今后从事通信电路及相关电子系统的工作打下坚实的基础。

2.以实践教学为依托，改革通信电子线路理论教学

在引入实践教学后，理论教学过程也应做了相应的调整，突出应用和工程实践的特点，把理论知识的传授和实践能力的培养结合起来。在实践中，电路设计工作基本上是以应用为主，不需要更多了解模块或者芯片内部结构，而需要了解电路的基本功能和使用方法即可。[6]而目前的通信电路教学依然以基本的分离元件电路为主，包括混频、调制和解调等电路，均是采用传统的二极管或者三极管构建的电路。但这些功能在实践教学中基本上都已经集成化。这就要求在理论教学过程中，适当淡化普通三极管电路设计和分析内容，加强功能分析，进一步强化模块和集成电路的应用。例如：学习调幅、调频、调相、锁相电路时，可介绍一些芯片，包括一些知名的半导体公司；在讲解某种单元电路工作原理过程中，增加这种电路应用于哪些电子设备中的情况，在系统中的地位及其性能对系统指标的影响。[7]

3.改革评价考核机制，激发学生自主学习积极性

目前的教学评价仅考查学生对理论知识点的掌握，考试内容局限于课堂笔记和书本内容，这与通信电子线路的实践性不相符。[7]一个完善的课程考核应当体现在全面性、多样化和立体化上，体现对通信电子线路理论知识方面的考查，对实践能力、实验技能方面的考查，对分析问题、解决问题能力方面的考查。可参考由作业评分、期末考试、实验实践环节的能力考核和平时课堂表现4个部分组成。考核重点是对学生的学习态度与学习效果、理论知识与实践知识、知识与能力几个方面进行全面的动态地分析。理论考核中，加强基础、侧重应用、淡化计算，并融入实验笔试部分。在实验考核中，学生的实验成绩由教师考查学生在实验过程中及实验报告中反映出的对实验的理解、动手能力、科学作风、分析问题能力和探索创新精神进行综合评定。建立多项指标综合评分机制，突出能力方面的考核，激发学习自主学习的积极性和热情。

三、结束语

笔者通过多年的教学经验对“通信电子线路”课程体系改革进行了探索和研究，提出了构建一套通信电子线路实践教学体系，以填补我校没有通信电子线路实践教学的空白，并希望以此推动理论教学方法。教学内容的改革，逐步完善通信电子线路课程建设。

参考文献：

[1]顾宝良.谈谈开设通信电子线路课程的必要性[J].电气电子教学学报,

2000,(3):20-22.

[2]廖惜春.基于工程应用的“高频电子线路”课程教学研究[J].电气电子教学学报,2007,(4):12-14.

[3]陈建良,熊庆国.“通信电子电路”教学改革与实践[J].中国冶金教育,

2007,(4):35-36.

[4]郭云林.重视电子竞赛推进教学改革——谈参加全国大学生电子设计竞赛的体会[J].电气电子教学学报,2003,(1):63-66.

[5]范瑜,潘启勇,邬正义,等.“高频电子线路”的教学现状与改革思路[J].电气电子教学学报,2009,(4):20-21.

第4篇：电路与系统范文

[关键词]电力载波 MI200E 单片机 节能控制

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0372-01

引言

电力载波通信是一个可靠性强，易于实现，在路灯控制系统中起着重大的作用。低压电力线通信有以下几个特点：（1）时变性。对于载波信号而言，低压电力线是一根非均匀分布的传输线，各种不同性质的电力负载在低压配电网的任意位置随机投入或断开，使信道表现出很强的时变性，因此不能利用简单的电压检测方法来确定线路信号。（2）频率选择性。由于低压配电网直接面向用户，符合情况非常复杂，各节点阻抗不匹配，故信号容易产生反射，驻波，谐振等现象，使得信号的衰减变得极其复杂，造成电力线载波通信，造成信道具有很强的频率选择性。（3）噪声干扰强而信号衰减大。电力线中的噪声干扰主要包括由传输电流发生的电磁场引起的背景噪声干扰，以及由于某些电磁波产生的脉冲噪声干扰两部分。

一、MI200E芯片的介绍及在通信中的应用

MI200E是一款专门针对低压电力线进行优化设计的高集成度、高性能的电力线载波通讯芯片。MI200E 是一个可工作于码分多址（CDMA）方式的半双工调制解调芯片。并且提供载波侦听和有效帧指示信号，可方便地实现基于共享信道的网络接入协议。 此芯片是检测过零发送机制，避开电力线重载区，可变扩频增益控制，可适用于不同环境的自适应传输速率，三种可选的载波频率，八个可选的扩频码，内置CRC-16硬件校验电路，内置开关电容带通滤波器内置数字功率放大器。内部集成了诸多阶开关电容滤波器，高效数字放大器。CRC-16硬件校验等多种电路。由于MI200E是一款数模混合芯片，因此在进行软硬件设计时都必须遵循一定的准则。

在进行电路设计时，在电源电路，耦合电路与信号滤波电路的参数设定与器件选择，PCB设计上都必须仔细考虑。而在进行软件开发时，如何正确设置MI200E的寄存器，才能让通信可靠，也是需加以注意的。

MI200E与主控端的数据交换通过SPI实现。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，简单而高效，最高速率可达几Mbps，并且能够与主流MCU实现简单良好的联接。以下是应用原理图

经过产品测试发现，在一定的距离内此模块通信的可靠性是可以实现的。

二、路灯节能控制模式

在电力系统中路灯节能可以选择多种方式，其中有时控，光控，旁路控制等模式。

时控模式：路灯控制器能根据时间来控制开关灯并调整路灯的供电电压。各地区由于所在纬度不同，每天日出日落的时间都是不同的。根据天文年历可以查出一个地区一年内日落日出的时间。在误差允许范围内，又可以将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制， 每个季节段有着不同开关灯时间。从开灯到关灯， 根据当地交通情况， 又可大致分为三个阶段来对路灯进行控制， 比如：交通高峰期（晚上17：00～20：00），交通正常期（晚上20：00～01：00）和交通低谷（凌晨01：00～天亮）。所以路灯工作在额定电压的93%，既可保证照度，又可使路灯寿命大大延长， 是路灯的最优工作状态。

光控模式：一般情况下， 路灯的分时控制可以取得不错的节电效果。但由于各地区的电力供应略有不同， 有些地区的电网电压偏高， 有些地区的电网电压偏低，并且电网电压还会随着负载的变化而产生波动。这时单纯的分时控制就显得力不从心了。路灯节能控制器能对电网电压进行实时监控， 与分时控制配合起来， 取得了良好的效果， 具体做法如下： 在交通高峰阶段， 路灯应保证足够的亮度。正常情况下，路灯应投入第一档运行。但如果此时电网电压偏低（比如低于208V），则路灯应全压运行；如果电网电压偏高（比如高于236V） ，则路灯可以跳过第一档，直接投入第二档运行。（注：为了防止档位的频繁切换，当监测到电网电压208V或高于236V时， 应延长一段时间重新判断后再做决定）。在交通正常阶段，要兼照度和节电效果。正常情况下，路灯应该投入第二档运行。但如果电网电压低于208V，则路灯可以返回第一档运行；如果电网电压高于242V，则路灯直接投入第三档运行。这里同样要考虑延时问题。在交通低谷阶段，重点考虑节电效果。正常情况下，路灯应该投入第三档运行。只有当电网电压过低时（比如低于195V），路灯才返回第二档运行。

旁路控制：该路灯控制系统可以工作在旁路模式和省电模式。当系统检测到接触器线路故障时， 自动切换到旁路模式供电。旁路模式下，交流电不经过控制器和自耦变压器而直接对路灯进行供电。

三、MI200E在路灯控制系统下的应用

路灯系统控制主要分为两部分：路灯单灯系统和路灯集中控制系统。路灯单灯系统主要是在每一个路灯或者几个路灯看做一个系统做为一个控制，集中控制系统是以每个区或者自定义的一个范围进行集中控制。如图2为路灯系统框图，其中每个单灯系统都应该有一个电力系统载波通信模块，集中控制器可以将控制指令传输到每个单灯系统，每个单灯系统又可以将各自的状态通过电力载波通信传递给集中控制器。

结束语

利用电力载波通信方式传输数据智能路灯控制器是根据不同季节， 不同时段的广场或路面的照明的需要， 合理配置了灯具的亮灭方案， 可实现路灯的定时自动开关， 亮度的定时自动调整， 从而达到既节约电能又延长了灯泡的寿命的目的。

参考文献

[1] 李朝生，林鹤云.基于单片机控制路灯节电系统的研究[J].节能， 2007，16（5）：24～25.

第5篇：电路与系统范文

【关键词】配电网；可靠性；预控管理；停电时户数

0.引言

配电网可靠性研究的内容从以往的事后统计和规划性预测进一步拓展到生产全过程的监控和管理中。如何有效地在电力生产过程中实现预控管理则成为供电部门当前的紧要任务之一。

大多数供电局通常根据上级部门（省级电网公司）下达的可靠性考核指标（供电可靠率或用户年平均停电时间）以及历年的运行经验，按一定的比例将指标分解到各个责任部门。这种指标分解方法的不足之处有：分解的依据比较粗糙，难以考虑由于技术进步、管理完善甚至区域本身的地理差异而导致的责任量的变化；指标仅分解到责任部门，未能分解到具体每一回线路，不便于基层人员的运行和维护管理工作。

为使供电可靠性指标的分解更为合理，可靠性预控管理更具操作性，本文提出了一种新颖的配电网供电可靠性预控管理模型，该模型将根据配电网的可靠性预控管理措施来定量预测设备的可靠性参数，以及配网的可靠性指标（停电时户数），并依此将可靠性目标值分解至各回线路。

1.供电可靠性预控管理模式分析

可靠性的预测通常是根据设备的可靠性基本参数并结合网络的拓扑结构来计算得到网络的可靠性指标[1]。供电可靠性的预控管理也是通过基本元件和网络拓扑结构的管理来实现系统整体目标的。具体来说，就是在电力生产过程中采取可靠性干预措施，通过设备、技术、管理体制或规划方案的改进或完善，降低设备的故障率或预安排停电次数，缩短抢修或检修作业时间，提高线路的转供能力，并最终实现供电可靠率指标的提高，达到预定的目标[2]。

如果要进一步将预控措施由各片区电网细化到具体线路，还必须考虑线路设备的数量和质量、供电和转供电能力、地理环境（是否适合开展不停电作业）、未来建设和改造规划、负荷发展趋势等差异，以使得预控管理措施更为合理。为此，单纯的根据以往的经验进行简单的比例分解的方式已不能满足要求，必须结合可靠性定量分析的方法，研究每一回线路的可靠性提升空间，并为每一回线路“量身定做”相应的预控方案。

为获得 1 套较合理的预控方案，我们先大致分析一下各项影响因素的作用。

（1）设备因素。设备本身的质量和设备的运行维护水平与设备的故障率密切相关。

（2）技术因素。提高供电可靠性最明显的技术措施是不停电作业技术和转供电技术，前者包括带电作业、移动发电技术等，可显著地降低设备的预安排停电次数；后者则包括开环转供和合环转供，可大幅降低每次停电的时间，甚至不停电。

（3）管理因素。影响供电可靠性水平的主要管理措施包括：综合停电管理；作业规范化管理；人员业务素质培训。综合停电的优化管理可以有效地降低重复停电率；作业规范化管理则可提高工作效率，缩短抢修和检修的作业时间；人员的业务素质同样关系着工作的效率，同时也能降低人因事故的发生率。

（4）规划因素。规划措施则通过改善网架结构来实现供电可靠性水平的提高。

2.预控模型的建立

假设预控规划期为k年，建立预控模型如下。

2.1设备预控

根据现有设备现状和设备更新计划，结合对比目标地区的设备运行情况，选定设备在规划末年度的预控目标为设备故障率降低 a1%，若当前设备的故障率为λ（0），即规划末年度的设备故障率为：

λ（k）=λ（0）×（1-α1%） （1）

考虑设备更新换代和维护技术发展趋势近似均匀分布，则第i（i=1，2，…，k）个规划年度的设备故障率预控值为：

λ=λ+×i （2）

2.2技术预控

根据历史统计，得出当前配电网规模（Nl回线路）下，年停电作业项目数为 Nt，预控目标为第 k 个规划年度可实现其中的 Nd项作业可改进为不停电作业项目，则第i（i=1，2，…，k）个规划年度线路的年平均预安排停电率为：

λp=[N-（N-N）×i]/L （3）

式中，λP（i）的单位为次/km・年；L为线路总长，单位为km。

转供技术的提高，以转供完成率为预控值。定义转供完成率为：

α=×100% （4）

式中：A―――实施转供的作业次数；

B―――具备转供条件的作业次数。

若某项作业采用转供操作时停电时户数为m1，不进行转供操作时停电时户数为m2，平均转供完成率为α，则该项作业的平均停电时户数为αm1+（1-α）m2。

若当前的转供完成率为 α0，规划末年度的转供完成率目标值为 αk，则第i（i=1，2，…，k）个规划年度的转供完成率为：

α=α0+×i （5）

2.3管理预控

综合停电的预控选取线路重复停电率为预控值。若当前的线路重复停电率为β0，规划末年度的转供完成率目标值为βk，则第i（i=1，2，…，k）个规划年度的线路重复停电率为

β=β+×i （6）

考虑到线路重复停电的关键因素是线路的检修停电，可粗略根据预安排停电率和各线路的长度，估算可能发生重复停电的线路数量，并由此预估预安排停电率的最大允许值。人因预控管理的成效主要体现在平均作业时间上，包括检修时间、故障查找和故障修复时间等。

2.4规划预控

规划预控的目标值包括线路联络率 γ、转供能力 T、主干线长度 L、线路负载率 σ。其中，第 i 回线路的转供能力 Ti定义为：

T=×100% （7）

Cj是第j条线路段作业（或故障）时，非作业（或故障）段的可转供容量；Aj是第j条线路段作业（或故障）时，非作业（或故障）段的总容量；Sd为所有的线路段集合；Nt是线路的分段数。

若当前的统计平均值分别为 γ（0）、T（0）、L（0）、σ（0），规划末年度的目标值分别为 γ（k）、T（k）、L（k）、σ（k），则第i（i=1，2，…，k）个规划年度的目标值分别为：

γ=γ+×i，T=T+×i

L=L+×i，σ=σ+×i （8）

3.线路预控目标值分解

以一简单配电网为例，说明线路预控目标值的分解过程。该配网原有4回单辐射的馈线，F1和F2为两分段，F3和 F4不分段，各线段的长度如图1所示。为简化分析，同时假设：各分支线均经过分支开关与主干线相连，分支线长度为100m，每回分支线分别带1个10kVA 的用户，各线路的最大容量均为100kVA。各类设备当前的可靠性统计参数如表1所示。

预控目标为供电可靠率达到99.8%。参考国内外同行的运行可靠性经验，制定预控措施的目标如下：

（1）规划措施：规划年度要求实现联络率50%，线路适当分段，各线段长度不超过2km。根据规划要求，制定规划建设方案为（如图1虚线框所示）：F1与F2实现手拉手联络；F4加装2个分段开关。

（2）技术措施：综合装备、人员及现场情况，其中20%的停电作业项目改为带电作业项目；故障状态下，转供完成率达60%，检修状态下，转供完成率达100%。

（3）设备措施：规划年度设备的故障率降低10%。

（4）管理措施；制定各项作业时间标准，令故障抢修时间降低10%，检修时间降低15%，并预计前者的完成率达到 80%，后者的完成率规定达到100%。根据上述要求，计算得到规划年度的设备可靠性参数预测值如表2所示。

规划年度的配网供电可靠性目标值为99.75%，根据表2完成以下的线路预控目标值分解。步骤1：应用计及转供的模型等值法[3]来计算规划年度各回线路的故障停电时户数和检修停电时户数指标，结果如表3所示。

步骤2：计算停电时户数的目标值为（1-0.998）×8760×28=490.56

步骤3：预控目标值预留5%的裕度作为紧急备用，则可供分配的目标值为：490.56×0.95=466.032

步骤4：除了重要的建设和改造工程外，其余预安排作业和故障均近似为均匀分布。因此，先分配规划年度的重要改造建设工程（2 项）所需的停电时户数，剩余的预控值再按表2中各线路的停电时户数预测值的比例进行分配。

其中，第1项工程需F1与F2的II段线路的7个用户停电8h，第 2项工程需馈线4全线9个用户停电6h，两项工程分别需要停电时户数指标 56h・户和54 h・户。尚余 466.032-（56+54）=356.032h・户，按表2的比例分配到各回线路，得到各线路的预控目标值如表4所示。

计算中发现，系统的停电时户数预测值（467.07）稍大于系统可分配的停电时户数预控值（466.032），为保守起见，可适当加强预控措施的力度，如将线路的预安排停电率控制在0.45次/km・a，得到的系统停电时户数预测值为458.03h・户/a。根据新的预测结果可适当调整线路停电时户数的预控值。

4.结语

本文提出了一种新颖的配电线路可靠性预控管理方法，通过设备、技术、管理和规划等预控措施预测设备可靠性基础参数的变化趋势，定量评估配电线路的可靠性指标，并根据线路的可靠性指标预测值进行可靠性预控目标值的分解。通过简单算例阐述了模型的建立与指标分解的过程。所提的模型与方法可以弥补目前配电网可靠性预控管理中的目标值分解方式过于粗糙和不能按线路分解的不足，为实际工程的预控管理提供了一种实用的手段。

【参考文献】

[1]李文沅.电力系统风险评估：模型、方法和应用[M].北京：科学出版社，2006.

第6篇：电路与系统范文

关键词：高速公路　机电系统　结构　功能

1. 引言

高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助管理系统，是对高速公路实施现代化管理的主要工具。高速公路机电系统主要由高速公路监控、收费、通信、照明、供配电和隧道安全运行保障等子系统构成。各子系统之间与系统内部由通信网联系。

2. 高速公路监控系统

2.1 高速公路监控系统，是采用现代化的手段对全线交通流量、交通状况、环境气象、设施运行状态进行检测，按照一系列智能控制规则和策略产生控制方案及控制手段，调整道路交通流的状态，进而实现控制交通流量、改善交通环境、减少交通事故，达到安全、舒适、快捷的运输目的。

为实现这一目的，监控系统必须具备最基本的三个功能：（1）采集交通流数据，判断交通状态：（2）根据交通状态，实施控制策略，决定控制参数；（3）执行控制策略，将控制参数作用于交通流。

2.2 根据高速公路监控系统的功能要求和设备特点，监控系统可分为如下功能子系统：

2.2.1 信息采集子系统：该系统的功能是获取交通信息原始数据，通过视频车辆检测器、超声波检测器、红外检测器、检测线圈、通信设备等形成的交通量采集子系统，获得各段道路的交通量数据。

2.2.2 交通控制子系统。

交通控制子系统包括：交通控制目标、交通控制方法、交通控制参数。控制参数以一定的控制形式作用于交通流。根据控制形式的不同，控制方法可以分为匝道控制和主线控制两大类，而匝道控制又可以分为：入口匝道定时调节控制、入口匝道整体定时控制、入口匝道交通感应控制、入口匝道汇合控制。

2.2.3 交通诱导信息显示子系统。

交通诱导子系统包括可变限速诱导系统，依靠埋设在道路两侧或中间的可变限速标志，进行整条道路的车速优化处理，使车辆以均匀的密度分布在高速公路上；可变情报板系统则提供更为具体的诱导信息，向车辆提供准确的交通状态和警告、指挥信息。显示子系统包括控制中心通过电视墙或者大屏幕投影再现重要地段的摄像机和视频传输设备获取的视频实时数据，和能见度、温度、湿度、风向、风速、雨雪等视频数据，并根据需要可对视频数据进行抓拍记录；通过设在路边的紧急电话获取紧急救援信号。

2.2.4 中央控制设施子系统。

中央控制设施子系统的主要组成设备有：计算机及其外部设备、大屏幕图形显示板、控制台、电话总机台、不停电电源ups设备等。

2.2.5 计算机网络子系统。

计算机网络子系统将其他子系统通过计算机网络连接为一个整体，使之真正成为一个功能强大的有机系统。计算机网络系统包括：计算机设备、网络连接设备、计算机操作系统、数据库系统、计算机网络管理、监控系统应用程序。

3. 高速公路通信系统

高速公路通信系统主要由以下几部分组成：主干线传输、业务电话、指令电话、紧急电话、数据传输、图像传输、广播、通信电源和通信管道。

高速公路通信系统作为高速公路机电系统的支撑系统，在整个高速公路管理中处于非常重要的位置，它主要承担以下三方面的任务：

3.1 承担监控系统和收费系统的数据、语音、图像等各类信息的传输任务，使监控系统和收费系统真正成为系统而正常运转。

3.2 承担高速公路内部各业务部门和管理部门的业务联系，如事故增援、道路设备设施的维修等。

3.3 承担高速公路内部的监控中心、收费中心、业务部门和管理部门与外界的联系。

4. 高速公路收费系统

收费系统的主要功能包括：收费通量统计和车辆分型，按标准收取通行费并发放收据，汇总、整理与收费有关的数据和交通量数据，传送到收费广场、收费管理中心、监控中心等各级管理部门的上一级计算机进行处理，编制各类管理报表和进行数据分析，保存重要数据，并根据监控中心的命令，对出入高速公路的车辆进行控制和调节。

5. 高速公路配电照明系统

高速公路照明系统一般包括主车道照明、广场照明和隧道照明三部分。在运输繁忙、事故多发、重要路段以及隧道中设置主线照明，可以改善夜间与隧道中的行车环境，降低交通事故的发生率；在收费广场采用高杆照明，可以保证收费车辆的安全交汇和排队；并且照明系统的设置可以使道路监控摄像机充分发挥夜间监视的作用。

6. 结语

高速公路机电系统是以电子、

电气、控制、通信、机械和交通工程等技术为基础的综合性大系统，它主要由监控、通信、收费、配电照明等系统组成。本文重点研究了监控系统的原理、监控过程、各子系统功能与系统间的关系等，并分析了通信、收费、配电照明等系统的结构与功能要求。

参考文献

［1］ 吴伟国，张平乐，王帆.浅谈机电系统建设与高速公路智能化［j］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.

［2］ 邹文端.高速公路智能化若干问题的研究［d］.衡阳：南华大学，2006:226～252.

第7篇：电路与系统范文

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[2]陈观林，张泳.企业信息门户单点登录系统的设计与实现[J].计算机系统应用，2008（08）.

[3]Erdos M.Shibboleth_Architecture DRAFT v04，2001.

[4]Shibboleth-Specification-DRAFT v10，2001.

[5]齐凤亮，薛海峰.数字化校园中单点登录系统的实现[J].天津电大学报，2011（02）.

第8篇：电路与系统范文

关键词： 电弧炉； 负荷建模； 谐波抑制； 仿真模型

中图分类号： TN710?34； TM743 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）05?0159?04

Abstract： The electric arc furnace （EAF） has the characteristics of three?phase unbalance， nonlinearity and time?variable load， which seriously effects on the electric energy quality. On the basis of the ace length random characteristic and actual ope?rating environment of the arc furnace electrical system， the simplified arc current and voltage characteristics are used to obtain the equivalent resistance mathematical model of the AC arc. The correctness of the model was validated with Matlab/Simulink. The simulation model of the three?phase arc furnace electric system with nonlinear time?varying characteristic was established to analyze the its harmonic. The passive filter is adopted to suppress the harmonic. The simulation results show that the system can reduce the total harmonic distortion rate and improve the power quality effectively.

Keywords： electric arc furnace； load modeling； harmonic suppression； simulation model

0 引 言

随着我国工业的飞速发展，很多具有非线性负荷的电力电子装置被广泛地应用到工业生产中，加之我国钢铁产量的飞速增加，像电弧炉这种非线性负荷在供电系统中所占的比例也越来越大，从而导致供电系统中电压波动与闪变，谐波增多和三相不平衡现象越来越严重，这些问题则会严重的影响电网供电的质量[1]。

对电弧炉电气系统进行谐波电流研究的基础是建立合适的电弧炉系统数学模型，而电弧炉模型又是研究的关键。目前有很多研究者针对电弧炉提出了很多种建模方法[2?5]。本文根据电弧弧长随机特性，得到了交流电弧的等效电阻数学模型，利用Matlab/Simulink仿真软件建立该模型。然后再建立三相非线性时变电弧炉电气系统的仿真模型，利用该模型可以对电弧炉电气系统进行谐波分析，并找出改善电能质量的方法。

1 电弧炉电气系统模型

图1是一个典型的电弧炉供电系统，其中[XS]是PCC点的短路电抗，ST是配电变压器，[Rp]和[Xp]分别是配电变压器至电弧炉变压器之间传输线的电阻和电抗。FT为电弧炉变压器，[RC]和[XC]是电弧炉变压器至电弧炉间的短网电阻和电抗。

本文是在Matlab 2012b/Simulink仿真环境下进行电弧炉系统的仿真研究。Matlab提供了动态系统建模、分析仿真的交互环境，无需大量的程序输入，只要通过简单直观的鼠标操作就能够建立起复杂的模型。Simulink模块库中专门提供了一些专用原件和模块，比如SimPower Systems电力系统模块库中提供变压器、电源和测量模块等，可以直接利用这些模块进行模型搭建。因此最关键的是搭建交流电弧炉的仿真模型。

2 电弧炉电气系统

2.1 交流电弧炉的电弧等效数学模型

电弧炉是通过电弧产生的高温来熔炼炉料的一种设备。分析交流电弧的物理特性时，找一个与电弧炉交流电弧的电气特性相同或者极其接近的等效电路元件，使它表现出电弧炉对电网的影响，称这个等效元件为交流电弧电阻模型，用它来反映交流电弧炉的电气效果。并且这个交流电弧电阻模型应该最大限度地表现出交流电弧的主要物理特征。

由文献[6]可知电弧电阻的计算公式为：

式中：[L]为电弧弧长，而在实际炼钢过程中，弧长是不断变化的；[θ]为电弧电流过零点时滞后于外加激励的相角；[A]反映了弧柱温度最低值对电弧电阻数值的影响大小；[B]反映了电弧温度对电弧电阻变化的影响；[C]为比例系数，是常数；[D]反映了弧柱气体的热惯性对电弧电阻的影响。

2.2 电弧炉电弧时变电阻模型参数估算

2.2.1 [A]和[B]的估算

2.2.3 [D]和[θ]的估算

[D]表示由于热惯性的影响，弧柱温度变化滞后于电弧电流的角度。在小电流的条件下，[D]取[-8°～][-12°]之间的值比较适宜[7]。

[θ]为电弧电流过零点时滞后于外加激励的相角，在研究实际电弧炉对电网的影响时，应该考虑外加激励初相[θ]的影响。先用一个线性时不变电阻来等效替代电弧电阻，并且使替代后的电路的功率因数等于电弧炉平均功率因数。然后用正弦稳态电路的方法计算电弧电流的初相角，以此作为[θ]的估算值。

2.2.4 Matlab/Simulink仿真模型

在Matlab/Simulink环境下建立的电弧炉电气系统的仿真模型如图2所示。图中3个子系统模块EAF1，EAF2，EAF3在实际系统中分别代表三相电弧炉，三相电源的电压为35 kV，频率为50 Hz。配电变压器额定功率为100 MVA，35 kV/10 kV，电炉变压器额定功率为3 200 kVA，10 kV/240 V。当电炉变压器容量为1 800～4 000 kVA时，[RC]的范围为17[×]10-4～21[×]10-4 Ω，[XC]的取值范围为40[×]10-4～60[×]10-4 Ω[7]，在此取[RC=]0.002 1 Ω，[XC=0.004 ]Ω。

根据式（1）建立的电弧炉子系统（EAF）如图3所示，两个端子Connection Port1与Connection Port2分别为输入端和输出端。

2.3 仿真结果

根据之前设定的系统电路参数来确定仿真电路中各元器件的参数。图4，图5分别是交流电弧炉电气系统模型三相电弧电压、电流的仿真结果。将本文所建仿真模型的电流、电压波形与实际碳电极和铜电极交流电弧电压、电流波形[8]相比较，发现两者基本相同。可以看出，交流电弧炉在稳定运行时，电弧电流、电弧电压的畸变也是十分严重的，其波形不是标准的正弦波形，每相都有不同程度的波形畸变。

在电弧炉实际运行时，弧柱温度的变化、弧柱温度最小值、弧柱电导率和热惯性等因素对电弧电流的影响较大，这些影响因素决定了交流电弧电阻是一个非线性的时变电阻，这就是电压、电流波形畸变的原因。这也说明此模型的电压、电流里含有大量的谐波。

3 电弧炉电庀低车男巢ǖ缌鞣治

炼钢电弧炉作为电力系统内部的一大谐波源，它是一个极其复杂的连续频谱。在Matlab软件的Simulink仿真中有一个Powergui模块，通过这个模块中的FFT Analysis（快速傅里叶变换）功能，可以对三相电弧炉仿真后得到的电压、电流波形进行分析，从而了解本文建立的电弧炉电气模型产生的谐波情况。

3.1 电压波形谐波分析

图6为电弧炉A相、B相和C相的电压谐波分析，从图6中可以看出此模型主要产生的是3次、5次的奇次（2n+1次）谐波，总谐波失真THD达到了83.12%，106.29%，73.83%。这表明波形发生了巨大的畸变。

3.2 电流波形谐波分析

图7为电弧炉A相、B相和C相的电流谐波分析，从图7中可以看出，此模型主要产生的也是3次、5次的奇次（2n+1次）谐波，总谐波失真THD为19.79%，17.85%，45.68%，从中可以明显看出电弧炉三相不平衡。

4 谐波的抑制

对谐波的抑制就是减小或消除注入系统的谐波电流，装设滤波器吸收谐波电流是当前最主要的抑制谐波的方法。无源滤波器是传统的谐波补偿装置，是由滤波电容、电抗器和电阻器组合而成的，与谐波源并联，除起到滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。

4.1 加无源滤波器的仿真模型

在图2所示的交流电弧炉电气系统模型中，在谐波源附近并联无源滤波装置，如图8所示。在Matlab/Simulink中的library中，提供了一个三相无源滤波装置（Three?Phase Harmonic Filter）。从图7中可以看出A，B，C三相电弧炉电流最主要的谐波分量都是3次谐波和5次谐波。因此只要设置无源滤波器参数来消除3次谐波和5次谐波就能较好地进行谐波抑制。

4.2 滤波后的效果

图9为加装滤波器后的PCC点三相电流波形。与图5做比较，畸变的电流波形被矫正，已经基本形成正常的三相正弦交流电电流波形。

再分别用FFT Analysis对其A，B，C三相进行谐波分析，三相的3次谐波分量和5次谐波分量都被有效的降低，A，B，C三相电流总谐波失真THD分别为0.61%，0.64%，0.87%，都被有效地降低至1%以下。

5 结 论

本文提出的三相非线性时变电弧炉电气系统的仿真模型，是根据电弧弧长随机特性和电弧炉电气系统实际运行环境下得到的电弧等效数学模型的基础上建立起来的。该模型易于实现、灵活方便、仿真速度快，并且可以使用FFT分析模块进行在线谐波分析。为了抑制谐波、改善电能质量，本文采用无源滤波器进行滤波，取得了明显的效果。

参考文献

[1] 曾江，于文俊，余涛.东莞配电网谐波测量及其统计分析[J].电力系统保护与控制，2009，37（24）：167?171.

[2] 王育飞，李东东，贾宏新.闪变仿真法在电弧炉供电系统中的应用[J].高压电技术，2009，35（9）：2317?2321.

[3] 刘小河，扬秀媛.电弧炉电气系统谐波分析的频域方法研究[J].中国电机工程学报，2006，26（2）：30?35.

[4] 王育飞，姜建国.用于电能质量研究的新型交流电弧炉混沌模型[J].中国电机工程学报，2008，28（10）：106?110.

[5] ZHENG T X， MAKRAM E B. An adaptive arc furnace model [J]. IEEE transactions on power delivery， 2000， 15（3）： 931?939.

[6] 王晶，林敏，陈学允.用于动态电能质量分析的交流电弧炉的建模与仿真[J].电工技术学报，2003，8（3）：53?58.

第9篇：电路与系统范文

关键词：复频域法；S域等效电路；全响应；零状态响应

中图分类号：TP331 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5746-03

信号与系统是电子信息工程、通信技术等专业重要的基础课，笔者近年来在辅导学生参加自学考试时发现复频域法分析求解电路题在自考时多次出现，但是学生得分率不高，反映这种题型难，综合性强，有时看到题目就想放弃。现将复频域法分析求解电路题举例说明，梳理解题思路、分析解题时的注意事项，并将其应用于教学中，提高学生的通过率。

1 复频域法分析求解电路原理

1.1 拉普拉斯变换

拉普拉斯变换法是信号与系统中的三大变换之一，是信号系统分析理论的基石之一[1]。复频域法分析求解电路即借助拉普拉斯变换方法先求出电路响应的象函数，然后利用拉普拉斯逆变换求出其对应的原函数，即电路某处的电流或电压的时域表达式。

1.2 复频域法分析求解电路问题的一般过程[2]

由时域模型电路画出S域模型电路，应用电路中所学各种方法解得响应象函数，然后取拉普拉斯逆变换得响应时域函数。

1.3 电阻R、电容C、电感L的复频域（s域）模型

1.4 基尔霍夫定律的S域形式

基尔霍夫电流定律的S域形式：[I（s）=0]，表明对任意结点，流出（或流入）该结点的象电流的代数和恒等于零。

基尔霍夫电压定律的S域形式：[U（s）=0]，表明对任意回路，沿该回路闭合巡行一周，各段电路象电压的代数和恒等于零。

即：当将电路的时域模型变换到S域后，在画出的S域模型电路中，原来所学电路课程中的基尔霍夫定律、节点电压法、网孔电流法、戴维南定理、诺顿定理等仍适用。

2 复频域法分析求解电路例题

3 结论

通过列举两个含有动态元件L、C的电路例题，分析了用复频域法求解电路全响应和零状态响应的解题步骤、注意事项等，有助于学生掌握复频域法求解电路的思路。

参考文献：