现代电力电子技术论文精选(九篇)

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第1篇：现代电力电子技术论文范文

关键词：浅谈 现代 电力电子技术

中图分类号：TM1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0229-01

现如今的高新技术有很多都是和电网的相位、电压、电流和频率等基本参数的转换与控制相关。现代电力电子技术能实现对这些参数的高效处理与精确控翻，对大功率的电能频率的变换能够得到很好的实现，这样可以支持多项高新技术的发展。

1 现代电力电子技术的内涵

现如今电力电子技术主要是处理的对象时功率，主要是来实现高效率和高品质的用电。电力电子技术主要通过电力半导体器件和自动控制技术、计算机和电磁技术的三者综合运用来实现获取、传输、变换和利用。在各种高质量、高效和高可靠性的电源中能够起到非常重要的作用，可以让当代的电力电子技术得到很充分的运用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半导体复合器件主要具有高频、高压和大电流等的特点。这类的特点也意味着传统的电力电子技术不能够适应现如今的社会发展，电力电子技术已经进入了一个全新的高速发展的时代。具有功能驱动、节能明显和先进等特点的IGBT，MOSFET等新型电力电子器件，所以可以在新型家电、感应加热、通信、计算机电源和电动交通工具等领域中有很好的发展前景。

2 现代电力电子技术的历史沿革

电子技术和微电子技术在80年代以来在各自的发展滞后得到了有效的结合，也就产生了全新概念的全控型的高频化电力电子集成器件。可关断晶体管（GTO）电力晶体管（GTR）以及此类晶体管的模块也得到了实用化。从此滞后，各种高频化和全控化的新型器件也相继出现，例如（功率MOSFET）绝缘门板晶体管（IGT或IGBT）、静电感应晶体管（SIT）、静电感应晶闸管（srrH）、MOS晶阐管（MCT），MOS晶体管（MGT）。这也意味着一个具有高频化和全控型的全新电力电子器件时代的诞生，传统的电力电子技术即将被淘汰。代电力电子技术大跨步进入高速发展的新时代。新一代电力电子器件的特点主要有多功能化、高频化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出现促进了控制系统和变流电路的技术不断发展和成熟。现如今电力电子技术主要是由各种PWM电路、高频斩波电路和脉宽调制双零谐振电路组成。因此从今天的时代进入变频器，极大地丰富了电力电子技术的功能，不断开拓新的应用领域的时代的传统不断变化的需求的电力电子技术。

3 现代电力电子技术的发展

电力电子技术的发展自从20世纪90年代以来主要具有两个方面的特点：电子技术与微电子技术的不断完善结合和现有的各类新型电力电子技术器件参数的不断完善和提高。电力电子器件的发展特点使其迅速的想着大容量化和智能化的方向不断的发展，也预示着一个电力电子技术来到全新的时代。电力电子技术是多技术和多学科的相互渗透和创新结合的技术，在工业领域中对具有很强的渗透性。80年代后期，主要是以各种PWM电路和全控型新器件的现代化电力电子技术为代表。在此时代主要是家用电器等、交流电气牵引以及交流调速系统等领域运用的比较频繁。这个时代的发展预示着电力电子技术进入了新的发展阶段。在这个时代的电子电力系统当中，大型机组工作状态的改变和运转变流装置起着非常重要的作用。现代主要是给与直流输电以及系统运行的成熟控制和测试等安全保护提供一些技术手段。超导磁浮铁道系统主要有机车牵引、轻轨车以及地铁在电力电子技术应用领域已经非常普及。日本在火车在高速运行时有PWM逆变交流牵引系统取代原来的直流系统的技术是世界第一。先进的国家都非常的关注超导磁浮铁道系统的研究，其能够让火车高达500公里每小时。这样能够解除交通压力和提高运输能力，对国民经济的发展有着非常重要的作用。现如今的电力电子技术是传统产业和信息产业的主要是被控强电、弱电和接口桥梁。此技术的发展能够提高生产效率、降低消耗和节能。

4 结语

电力电子技术能能够让国家的基础产业得到非常快速的发展，其与国家发展的方针和政策的配合下能够在21世纪显得尤为重要。因此，电力技术成为了21世纪可持续发展不可或缺的组成部分，成为高科技产业链的关键所在，能够推动我国的工业技术创新。

参考文献

[1]刘莉宏.现代电力电子技术的发展及其应用[期刊论文]《北京工业职业技术学院学报》，2006年3期.

[2]赵玉冰.浅谈现代电力电子技术的应用和发展[期刊论文]《科技咨询导报》，2007年3期.

第2篇：现代电力电子技术论文范文

当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

3.高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。

第3篇：现代电力电子技术论文范文

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日"能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓"电力公害",例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

3.高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为"开关变换类电源",其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了"智能化"功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。

总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

参考文献：

[1]林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术,电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992。

[2]季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998。

[3]叶治正,叶靖国:开关稳压电源。高等教育出版社,1998。

第4篇：现代电力电子技术论文范文

（1）“电力电子技术”的主体框架，基本内容、各部分内容之间的逻辑关系，以及贯穿全课程的关键线索是什么？这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题，直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。“电力电子技术”主要由三大部分组成：[2]电力电子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路；对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中，各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多，突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通断型电力电子器件的存在，使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性；但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后，整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制（PWM）则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型（即不可控型、半控型、全控型）则是将各种变流电路及其控制技术（对不可控型器件构成的电路不存在控制问题）构成一个有机整体的关键线索。

（2）“电力电子技术”的教学目标是什么？也就是说，学了这门课程以后，学生能够做到些什么？为了从宏观上控制大学的教学质量，教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”，一般涉及两个方面的内容：一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能；另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次，例如，识记、了解、理解、应用（可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等）。通过对“电力电子技术”的学习，学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）、电力场效应晶体管（PowerMOSFET）和绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数；熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析，以及各种性质的负载对电路工作性能的影响；掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算；掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算，了解交-交变频电路的基本原理；掌握逆变电路，特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析；了解软开关技术的基本概念；了解电力电子技术的发展方向。

（3）“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么？了解历史，分析现状，是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”，首先，要清楚所授课程的发展经历了几个阶段；其次，应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果；最后，对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎，从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪，创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时，不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况，还应关注本课程所属学科的最新科研进展。由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期，各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生；随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展，电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现，实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用，而且使得电路的控制性能大为改善，因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期，以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，因此，IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的，还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）。目前，把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）成为了电力电子技术发展的一个重要方向。

（4）“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么？整个大学四年的教学过程是一个系统工程，而具体到某一门课程则只属于它的一个局部，因此，各门课程的教学不能孤立地进行，而必须与其他课程相互配合，特别是要关注前修课和后续课。“电力电子技术”是一门技术基础课，在学习它之前，学生应学过“电路”和“电子技术基础”，并已能熟练使用示波器等电子仪器；而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。

（5）“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生？设计一个合理的教学步骤或教学过程，并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。一般来讲，教学过程可分为三步走：首先，是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化，并通过教学内容这一载体反映出来。然后，采用各种行之有效的教学方法，帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标，所谓“授之鱼，不如授之以渔”。比如，可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，[3]验证相位控制方式和PWM方式；帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型，并善于利用Google搜索网络资源；最后，就是要合理评价学生的进步。教学方法是多种多样的，包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等，[1]上述方法都有它们各自的优势和不足，适用于不同的场合，因此，不应盲目肯定或否定一种方法，而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言，笔者非常信赖案例教学法——通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。2.6件准备工作有了对上述5个基本问题的认识后，接下来就应该做好以下6件准备工作了：认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲；认真选择、研读教材及参考书；认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材；自己动手做过教材中的全部练习题及思考题；了解学生；撰写一份“电力电子技术”教学安排表，并在课前发放给每个学生。其中，最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。所谓“研读”，是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍，从而把教材中的重点和难点部分完全吃透，即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。

西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》（第4版），[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的，与正文相互呼应、相互配合，有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题，也最需要教师的帮助和指导，因此，教师必须事先亲自动手做一遍，做到对所有习题都心中有数，这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。所谓了解学生，首先，是要了解学生当前的知识基础，因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次，是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息，以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法，如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后，整体性备课才能算大致完成，所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”；据此，实现每次课的课前备课，即写出一份针对每次课的教案，从而给学生具体上好每一次课。

做好每一次课的课前备课工作

整体性备课是非常重要的，但课还得一次课一次课地讲。事实上，只有每一次课都讲好了，整体性的把握才能落到实处，因此，在每一次讲课之前也要备好课，具体来说：要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目，确立教学目的，选择具体内容及讲授重点；根据教学的具体内容确定教学模式，例如，课堂讲授、实验或讨论等；要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿，应服从并服务于主题，把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好；选择合适的教学方法和教学手段；写出一份教案来，准备在课堂中使用。其中，教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。一般来说，一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成：概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想，涉及授课对象及其特点（重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力）、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤，用以落实概述中的基本分析和指导思想，通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。

重视第一堂课

俗话说，良好的开端是成功的一半！第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好，为以后的讲课就创造了良好条件；相反，如果第一堂课准备不足，给学生的印象不好，以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此，教师首先要从思想上高度重视第一堂课。那么，第一堂课怎样才算成功呢？“兴趣是最好的老师”，笔者认为，第一堂课应努力使学生产生三个兴趣：让学生对教师产生兴趣；让学生对电气工程学科产生兴趣；让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此，教师须明确教学目的，并完美演绎“三个介绍”。

1.明确教学目的“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力，即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力，但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱，因此，第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来，免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容，如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么，什么是电力电子技术，它的发展经历了哪些阶段，目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明，使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时，要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用；阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系；并结合授课对象所学专业的特点及需要，介绍电力电子技术目前主要应用的领域。

2.教师的自我介绍对于任何一门新开课，简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生，使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心，少一些顾虑。因此，教师在进行自我介绍时，需注意以下几个方面：第一，内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如，笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍，为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二，用语准确、规范、生动，有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三，要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生，使学生对教师产生信任感和敬佩感。

3.电气工程学科的介绍电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科，下设5个二级学科，分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。作为现代科技领域中的核心学科之一，以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科，电气工程的教育和科研不仅在我国，而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课，认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节，“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课，“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课，“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计（论文）”等专业实践环节的学习和培训，培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中，各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。由于电气工程研究范围广泛，应用前景乐观，加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型，因此，该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说，从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作，也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作，或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。通过对电气工程学科的介绍，一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感，并形成正确的学习观，明确学习目的；另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。

4“.电力电子技术”学习方法的介绍对于学生而言，他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么，学完了以后有什么用，难不难学，该怎样学等，因此，教师在第一堂课上，应结合自己的学习经历和科研体会，向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如，笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历，鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，验证相位控制方式和PWM方式；鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型；将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们，以期达到“授之渔”的目的。

掌握并运用好教学基本原则

首先，要建立一个指导思想，就是“教完全是为了学”，即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。其次，应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的，而是在教师的启发、引导下，通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体，教师是教学活动的主导，有利于发挥二者的积极性。那么，每一堂课怎样实施启发式教学呢？是不是在讲述一个问题时，只有向学生不断提问才算是启发式教学呢？其实不然。在讲述一个问题时，只要教师抓住了问题的本质，或通过剖析提炼出某类问题的共性，并深刻地阐明了它，在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧，那么对学生就会有启发作用，因而也就属于启发式教学。[1]例如，在讲授基本斩波电路的相关内容时，笔者以Buck电路为例，对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单（开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑），涵盖内容却丰富（涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解，传递函数与控制框图表示等），因此，一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法，另一方面，也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的，共同服务于解决问题的需要。最后，需强调师生互动，发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式：一种是显性的，一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动；后者则体现为思维上、眼神上的互动，尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动，教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题，引导学生自己去发现解决问题的方法，使之有成就感，教师再适时地给予肯定，让学生的学习积极性高涨起来。

结束语

第5篇：现代电力电子技术论文范文

关键词：数字电子技术；教材；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0098-02

随着数字电子技术、集成电路设计、制造技术的高速发展和广泛应用，大量学科纷纷出现在高等教育的课程设置中，如DSP、嵌入式系统、SOPC、PLD、EDA、硬件描述语言等。这些课程引领电子技术的发展方向，把作为这一领域专业基础课的《数字电子技术》的地位和重要性也推到了前所未有的高度，同时也对数字电子技术课程的教学内容提出了极大的挑战！然而，难以乐观的是目前国内多数著名高校该课程的教材多少年来随着版本的更新，内容变化并不大。可喜的是，近年来有个别教师对《数字电子技术》教材做了非常大胆的改革，比如，有教材大篇幅地增加了可编程逻辑器件及应用，使学生在课堂上的大部分时间用于学习掌握现代电子技术设计方法；也有教材将微型计算机原理和数字电子技术合二为一，将微处理器结构作为数字电子技术的一个应用实例，这样不仅消除了传统数字电子技术内容零散的缺陷，同时也将微型计算机原理课程和数字电子技术课程有机地结合在一起，并可以减少学时数，方便课程安排。作者早在参考文献[1]中也提出这种改革方案，但由于教学内容的大量改动往往牵扯到教学计划和几门课程的改革等问题，影响面比较大。因此，多年来各著名高校依然按兵不动。本文在尽量不影响教学计划的前提下，针对目前的多数教材内容提出几点建议。

一、数字电子技术的发展和课程重要性介绍

国内外多数教材的开篇都是直入主题，对《数字电子技术》课程的重要性、电子技术的发展、课程特点及学习方法等问题很少介绍。这样使得学生在刚开课时就接受大量新概念，毕竟数字电子技术是走进数字时代的第一入门课程，由模拟世界到数字世界有些转弯太急。另外，开篇不介绍电子技术发展和一个典型应用，往往使学生学到最后都会感觉内容零散，慢慢失去了学习兴趣。这种大转折性课程有必要介绍电子技术的发展和广泛应用，介绍电子技术的发展，不仅使学生可以了解该学科前沿技术及目前应用状态，启发学生创新能力，也可以让学生体会EDA软件在现代电子技术设计中的作用，在课程学习过程中自发学习和利用EDA软件进行仿真实验，激发学生学习兴趣，引起学生对课程的足够重视，同时也给学生一个适应过程。教材中介绍课程的重要性是非常必要的，数字电子技术已逐渐渗透到各个行业及领域，推动着世界步入数字化时代，进入21世纪，数字电子技术将继续促进人类在各个领域的全面进步。作为走向数字化时代的第一门课程，重要性不言而喻。另外，应该强调学生应该学习一些什么？课程各章节的重要性和相互关系等。《数字电子技术》作为一个转折性和走向数字化时代的基础课程，也能鼓励之前学习较差的学生，将《数字电子技术》课程作为一个新的学习起点，走向美好未来。另外，电子技术课程也是很多高校某些专业的考研课程，对于以后想考研的学生提前告知也可以引起学生对该课程的高度重视。《数字电子技术》课程实践性很强，要在教材中强调高度重视实验环节，介绍使用EDA软件进行电路的设计和分析方法。鼓励学生在实验中遇到问题时要有积极主动分析问题和解决问题的心态，在不断解决问题的中提高自信和科研动手能力。

二、理论教学和实验内容的配合

目前多数教材不包含实验内容，而且EDA内容介绍很少甚至没有，实验与教学配合不是很紧密。如果教材中实验内容像每章后的作业一样安排，在教材中每章之后直接给出验证性实验和设计性实验内容，并增加EDA仿真实验，使学生一开始就学习和利用现代电子设计不可或缺的一些EDA工具，使数字电子技术的教学环节采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，这样不仅使课程与实验衔接紧密，加深学生对所学理论知识的理解，利用课外学时也解决了实验时间有限的问题。同时，EDA仿真环境的开放性为设计性和探索性实验提供了实验环境，克服了实物实验中硬件损耗带来的资金压力和实验平台数量和开放时间的限制，对提高学生的综合素质、培养学生的自主学习和创新能力、激发学生主动探索未知事物的学习热情具有特殊的作用。当然，走进实验室熟悉硬件、搭接电路、调试电路等实验过程对于培养学生实际动手能力、分析问题和解决问题的能力具有重要意义。

三、增强实际应用例子

参考微处理器硬件电路，更新教材内容，使理论与实际相结合。《数字电子技术》的重点是分析和设计电路，也是微处理器课程的重要基础。如果能将部分内容和后续微处理器课程结合将会极大提高学生学习兴趣。目前教材中的很多应用实例陈旧且不结合实际，参考文献[1]中详细说明了存在的问题，在此举例说明并提出建议，例如：组合逻辑电路中的中规模集成器件（MSI）及应用，几乎所有的教材都是介绍概念、具体某器件符号图、功能表及应用等，介绍的多数器件型号比较陈旧且应用介绍与实际都有很大距离。比如，编码器从学生熟悉的键盘引出编码的概念和编码器的作用后，多数教材给出的集成编码器型号在实际中很少用到，应该增加实际键盘扫描原理电路介绍和实用的键盘编码器，比如16键盘编码电路74C922（CMOS工艺技术制造，工作电压3-15V，“二键锁定”功能，编码输出为三态输出，可直接与微处理器数据总线相连，内部能完成4x4矩阵键盘扫描）。译码器应用几乎所有教材都是介绍用74LS138译码器实现逻辑函数、多路分配器等，而没有介绍其最为重要的地址译码作用，如果介绍三态门时增加或增强总线结构，在译码器应用中就很容易引入地址译码器的地址译码作用。其实，在介绍数字电子技术相关内容时，将其应用延伸到微型计算机的结构，比如，中断控制逻辑需要的优先编码器、地址译码器、总线结构、键盘编码、存储器、时钟和复位电路等，在《数字电子技术》课程最后将很容易搭建起一个计算机简化结构模型。这不仅将《数字电子技术》零散的内容融为一体，而且在学习各个部分时，学生也会更有兴趣，也有助于后续课程相应内容的理解和学时压缩。

四、思考经典应用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些经典应用实例，导致再版或新出版教材都没有慎重考虑也照搬前人的实例，结果造成大多数的《数字电子技术》教材中都存在有问题的设计实例。比如，串行序列检测电路设计，在参考文献[2]中作者已提出该问题并引起了一些老师的重视，但多数教材问题依然存在；还有同步JK触发器，个别教材认为在CP=J=K=1时，JK触发器状态翻转一次，有教师就针对该问题发表了论文，认为根据JK触发器状态变化关系：00不变、11翻转、其它随J变。因此，CP=J=K=1时，JK触发器状态应该按照Qn+1=■n=1的规律并以各级门电路延迟时间之和为时间间隔，不断地翻转，直到CP有效高电平结束为止。其实这些说法都不正确，通过理论分析和仿真实验可以证明，CP=J=K=1时，JK触发器输出为：，Qn=■n=1，0n和■n不再互补，而且当CP变为低电平时，输出不确定。这是因为触发器中构成反馈的两个门的输入，在CP=J=K=1时，都为Qn，■n=0。这些问题说明即使是多数教材中都引用的内容也需要编写教材的老师仔细推敲和思考。

五、增强可编程逻辑器件原理以及应用介绍

许多大规模、超大规模及专用集成电路产品的问世，特别是高密度可编程逻辑器件的快速发展，使得现代数字控制系统几乎成为两片系统――微处理器+可编程逻辑器件。作为工科院校专业基础课程之一的《数字电子技术》，其大部分内容和实际应用显然存在较大差别，不适应现代电子技术发展和应用需要，改革教材内容迫在眉睫。教材中的经典内容比如，数字逻辑基础、集成逻辑门、存储器等需要保留，对小规模集成逻辑门的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指标，正确使用器件合理设计电路，也利于掌握同一数字逻辑系列大规模集成器件的使用方法；触发器、基于门或触发器的组合或时序电路的分析和设计、中规模器件电路、脉冲产生与整形等要进一步精简；扩充可编程逻辑器件应用，增强现代电子设计方法的介绍和实验训练非常必要，很多教材虽然增强了PLD内容，但教学并没跟上。本文在尽量不影响教学计划的前提下，对目前的教材内容提出几点建议，旨在逐步更新课程内容，适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。期望和同行们共同探索出更好的教材和教学改革方案。

参考文献：

[1]宁改娣，杨拴科，王建校.数字电子技术课程教学改革探讨[C].中国电子教育学会会刊.2000.

[2]宁改娣，杨栓科.串行序列检测同步时序电路设计探讨[C].西安交通大学2003.8.全国高校电子经验交流会论文集。

第6篇：现代电力电子技术论文范文

【关键词】谐波;有源电力滤波器;应用

一、谐波研究背景

当代世界电力工业中，几乎都采用交流供电方式。在理想情况下，电源以单一且固定频率（50HZ或60Hz）向电网提供正弦变化的电压。电网可以视为一个线性系统，系统中各个点的电压，电流会和电源有相同频率的正弦变化，这些电气量只存在幅值和相位的不同。但随着电力电子技术的发展，电力系统中非线性负荷快速增加，实际系统已经不能近似为理想系统，直接的表现形式就是电压、电流出现了波形的周期性畸变。从频域分析的角度就是说，这些电压，电流的波形之中不仅包含了与电源相同频率的基波正弦分量，还有一系列频率是基波频率整数倍的高频正弦分量。这些高频分量统称为电力系统谐波，当电力系统中谐波含量过高时，也可以说存在较重的谐波污染时，电网的安全性和可靠性将会受到威胁，而传统的理论或方法（如正弦电路向量分析法等）也无法应用。因此，电力谐波已经成为世界各国政府，科学界广泛关注的问题，谐波的研究是很有意义的。

二、谐波产生原因与危害

随着我国改革开放的不断深化，现代电力电子变换技术产品等非线性负载的普及应用，一方面是科技发展的表现，另一方面却对电网产生了诸如谐波含量和无功功率增高的不利影响，这使得电网污染成为日益突出的严重问题，因此需要“实施绿色电力电子、打造绿色电网”，就必须首先解决电网污染的这个难题。根据相关的电路知识，负载的电流与加在两端的电压不呈线性关系，从而形成了非正弦的电流，这些非正弦的电流中就包含有谐波，所以可以得出结论：非线性负载是产生谐波的根本原因。关于电网中谐波的来源，可以概括为以下三个方面：

（一）由于发电源质量问题从而产生谐波，这是因为在制作发电机内部的三相绕组时，几乎不可能做到绝对对称，同样发电机内部的铁心也不会绝对的均匀一致。

（二）输电网以及配电网中由于电力变压器的存在，会不可避免的产生谐波。

（三）由用电设备所产生的谐波，这些用电设备主要是指非线性负载。

电力系统中的谐波会造成许多危害和负面影响，这些危害以及负面影响可以概括为以下几个方面：

（一）电网中各个元件由于谐波产生了附加损耗，降低了输电，用电效率。

（二）谐波会对继电保护装置，自动控制装置等形成干扰甚至造成误动。

（三）谐波可能会在电网局部引起串联谐振或并联谐振，谐波电流将放大几倍甚至几十倍，严重威胁电气设备安全并诱发事故。

（四）电气测量仪表会因谐波产生计量误差，给供电部门和用户造成直接经济损失。

三、波抑制与无功补偿装置

想要解决电网谐波污染的问题，主要的解决方案可以从两个方面入手：一是减少谐波的产生，另一个方法是安装谐波补偿装置用来补偿谐波，此方法对于各种谐波源都是适用的，哪里有消耗就在哪里产生补偿，这个浅显易懂的道理可以视作无功功率补偿方法的基本原理，常用的无功补偿装置主要有以下四类：同步调相机、开关投切固定电容、静止无功补偿器、静止无功发生器。一方面，一种设备或者装置会产生出谐波，那么很有可能它也会消耗无功功率;另一方面，在抑制谐波的同时往往也可以起到补偿无功的作用，因此将无功补偿与谐波抑制的研究结合起来，在现阶段看来是十分有必要的。谐波是原本正弦的信号发生了畸变，无功功率使得同相位的电压与电流出现了相位差，这些现象在物理学中都可以视作为波形问题，可以用综合补偿的方法来处理电力系统中的谐波和无功功率问题，有源电力滤波器就是一种同时集合了谐波抑制和无功补偿功能的新型装置。

四、有源电力滤波器的起源、发展

APF的基本思想最早可以追溯 1969 年Bird和Marsh发表的论文，文中完整地提出具有功率处理能力的有源电力滤波器的概念，这可看作是APF基本思想的萌芽。首次完整地描述APF工作的基本原理的学者是H.Sasaki和T. Machida。1976年美国西屋公司的L.Gyuig正式提出了APF的方案，他所说的APF是采用大功率晶体管PWM逆变器结构，其基本原理就是通过逆变产生与谐波电流等值反向的电流，并注入电网，从而达到滤除谐波，净化电网的目的。

上世纪八十年代末，并联型APF、混合型APF、串联混合型APF等多种拓扑结构的有源电力滤波器相继出现。上世纪九十年代中期至本世纪初，自适应、神经网络、滑模控制、重复控制、遗传算法等现代智能控制方法得到了长足地发展。近几年来，研究APF技术逐渐成为热点，美日等国已经有许多大容量APF相继投入到工业应用中，在谐波抑制以及无功补偿方面都取得良好的效果。

五、APF的原理及分类

并联型的APF主要由电流检测电路以及电流补偿电路两大部分组成，将电路负载电流中的谐波分量以及无功电流分量检测出来是电流检测电路的任务，电流补偿电路通过对逆变电路进行控制，使其产生与谐波电流以及无功电流反向的补偿电流，从而实现补偿电路中由非线性负载所引起负载电流中的谐波分量和无功电流分量的目的。按照接入电网的方式， 有源电力滤波器又可以分为并联型有源电力滤波器、串联型有源电力滤波器和混合型有源电力滤波器。并联型有源电力滤波器结构是最简单、最基本的APF，主电路由逆变器构成，它与电网电压构成并联关系，通过向电网中注入与检测所得谐波大小相等、相位相差1800 的电流信号，将电网中的谐波抵消，实现将非线性负载所产生的谐波滤除，达到净化电网的目的。并联型APF思路清晰，容易实现，因此应用最多。串联型有源电力滤波器用于补偿电压谐波。串联型APF以串入电网的方式向电网中注入谐波电压信号，实现将电网电压变为标准正弦波。但在实际应用中，安装、维护相对复杂，费用较高。

混合型有源电力滤波器，它是将串联型、并联型APF混合起来使用，混合型有源电力滤波器不仅包括串、并联的混合，还包括有源电力滤波器与无源滤波器的混合，混合型APF 的谐波补偿能力是最强的，但是从结构上可以很容易知道，混合型APF需要大量的电力电子器件，安装、使用和维护都非常复杂，使用很不方便，尤其是成本太高，性价比很低，因此使用并不广泛。谐波污染问题向电网供电质量提出了严峻的挑战，本文对电网中存在的谐波以及无功功率的起因、危害、治理措施进行了较为详细地阐述，最后找到了可以同时实现谐波治理和无功功率补偿的功能的办法，那就是应用APF，因此，APF有着广泛的应用空间。

参考文献

[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]吴勇.有源电力滤波器若干关键技术研究[D].华中科技大学，2007.

[3]罗安.电网谐波治理[M].北京：中国电力出版社，2006.

作者简介：

第7篇：现代电力电子技术论文范文

1.高职应用电子技术专业教学改革探析

2.应用电子技术专业人才培养模式的探索与实践

3.高职高专应用电子技术专业人才培养方案研究

4.基于企业岗位需求的应用电子技术专业人才培养方案的改革

5.高职应用电子技术专业人才培养方案改革

6.高职应用电子技术专业“工学结合”培养模式实践教学体系研究

7.基于工作过程的应用电子技术专业课程体系建设

8.基于工作过程的应用电子技术专业课程体系构建

9.应用电子技术专业工学结合人才培养模式的探索与实践——以安徽财贸职业学院为例

10.对应用电子技术专业课程设置的思考

11.中职“应用电子技术”专业课程改革的探索与实践

12.高职应用电子技术专业人才培养模式改革与探索

13.应用电子技术在建筑工程中的运用

14.应用电子技术专业建设的探索与思考

15.应用电子技术专业实验实训课程教学改革

16.中高职衔接应用电子技术专业教学标准研究——以湖北省为例

17.校企合作共建应用电子技术生产性实训基地的探索

18.应用电子技术专业实践教学体系的探索与实践

19.高职应用电子技术专业教学模式改革与实践

20.加强教学改革,培养创新能力,突出应用型人才培养——浅谈应用电子技术专业的教学改革

21.基于企业调研的应用电子技术专业的改革

22.应用电子技术专业课程体系探索

23.应用电子技术专业中高职人才培养衔接研究

24.应用电子技术专业中高职课程体系衔接研究与实践

25.高职应用电子技术专业“宽基础、活模块”课程体系的构建

26.基于现代学徒制的应用电子技术专业实训基地建设

27.五年制高职应用电子技术专业人才的培养模式

28.浅谈应用电子技术教育的创新方法

29.应用电子技术专业课程体系与实践能力培养模式探索

30.高职应用电子技术专业课程建设的探索

31.高职院校应用电子技术专业实践教学改革的探索

32.小议实践教学在高职应用电子技术专业中的重要性与改进

33.新时期高职应用电子技术专业课程改革

34.小议高职应用电子技术专业校内实践教学资源的建设

35.中高职一体化的应用电子技术专业课程体系构建

36.应用电子技术专业实践教学体系探析

37.在应用电子技术教育教学中融入创新理念

38.应用电子技术专业实验实训课程教学改革探讨

39.探讨创新在应用电子技术专业中的运用

40.高职应用电子技术专业工作过程系统化课程建设

41.高职应用电子技术专业人才培养模式探讨

42.应用电子技术专业课程体系改革初探

43.多能力结构的应用电子技术人才的培养

44.应用电子技术专业中高职协调发展的人才培养模式研究

45.应用电子技术职师专业教学改革的探索和实践

46.应用电子技术专业教学改革实践探究

47.高职应用电子技术专业毕业设计作品化教学模式探讨

48.创新在应用电子技术专业中的应用

49.试析多能力结构的应用电子技术人才培养新规划

50.应用电子技术专业中、高职衔接的一体化课程体系建设研究  

51.高职应用电子技术专业课程体系改革探析

52.浅谈应用电子技术教育专业实践课程的改革

53.高职应用电子技术专业的改革与实践

54.高职应用电子技术专业学生职业能力过程化考核与实施

55.浅谈高职应用电子技术专业学生关键能力的培养

56.应用电子技术专业教学改革的实践

57.论多能力结构的应用电子技术人才培养新规划

58.高职应用电子技术专业的能力培养与课程体系构建

59.关于应用电子技术专业实践教学体系构建的探索与实践

60.高职应用电子技术专业课程建设思考

61.关于高职院校应用电子技术专业教学改革的探讨

62.高职院校应用电子技术专业群建设的思考

63.从就业形势谈少数民族地区高师应用电子技术专业的改革

64.“新课改”视野下的专业方向课程体系重构——以“应用电子技术教育”专业为例

65.应用电子技术专业实践性教学环节培养质量的研究

66.电力电子与电机集成系统研究方兴未艾——访清华大学电机工程与应用电子技术系副主任、博导赵争鸣博士

67.高职应用电子技术专业实践教学现状分析与研究

68.高职应用电子技术专业课程有效教学模式研究

69.高职应用电子技术专业校外教学资源开发利用的实践研究

70.高职应用电子技术专业现代学徒制人才培养路径研究

71.高职应用电子技术专业高端技能人才培养研究与实践

72.应用电子技术专业工作室教学模式

73.与国际接轨的中高职贯通人才培养方案研究——以应用电子技术专业为例

74.谈职业技术学校应用电子技术教学策略

75.闽台高职院校“校校企”联合培养人才现状及策略——以黎明职业大学应用电子技术专业为例

76.浅谈中职应用电子技术专业学生关键能力的培养

77.应用电子技术复合型人才培养体系的研究与实践

78.中专应用电子技术的改革及发展探讨

79.探究校企合作中应用电子技术专业的实践和发展

80.湖北省中高职衔接应用电子技术专业调研及思考

81.试论信息技术在应用电子技术专业教学中的应用

82.创新在应用电子技术专业中的应用

83.应用电子技术专业渐进的工学交替模式的探索

84.应用电子技术教育专业实践课程的改革与建设

85.职业教育中构建应用电子技术专业开放式教学体系的初探

86.浅谈高职应用电子技术专业建设中的几个问题

87.应用电子技术专业“工学交替”人才培养模式探索

88.应用电子技术专业课程体系与实践能力培养模式探讨

89.多能力结构的应用电子技术人才培养新规划

90.高职高专应用电子技术专业课程体系的探讨

91.应用电子技术专业“教学做一体化”教学模式的应用——以《电子系统分析与设计》课程为例

92.应用电子专业认识实习课程教学改革初探——以苏州经贸职业技术学院应用电子技术专业为例

93.应用电子技术专业认识实习课程改革新思路

94.地方高师本科院校《应用电子技术》(职师)专业“3+1”教学模式的实践与探索

95.关于“应用电子技术”专业建设的调研报告

96.高职应用电子技术专业提升学生职业能力的探索

97.应用电子技术专业实践教学体系构建的探索与实践

98.适应社会需求的高职应用电子技术专业人才培养模式构建

第8篇：现代电力电子技术论文范文

论文关键词：电力系统；配网自动化；通信技术

一、配网自动化的发展历程

我国配电自动化的发展大致经历了三个阶段，第一个阶段是自动化阶段，它的主要原理是不同的自动化开关设备相互支持；第二个阶段是计算机阶段，它主要基于计算机大规模云计算处理相关的配网问题；第三个阶段是使用现代控制理论支持的现代自动化阶段。

在配网自动化的第一个阶段里，主要的思路是当系统发生故障时，通过断路器等二次继保设备之间的相互配合，快速切除故障，不需要计算机介入进行实时控制，在这一阶段里使用的设备主要是二次物理设备。但是，在这一阶段里，受电源和继保装置的影响，自动化程度非常低。在这一阶段，当在系统正常运行时，不能实时侦测系统的运行状态，仅当系统发生故障时，二次设备才能发挥作用；当系统的运行方式发生变化后，需要工作人员重新到现场进行整定计算；恢复事故区域供电时，不能自动采取最优化措施；在事故恢复阶段，需采用多次重合闸，以保证系统的正常运行，但是，这种方法对系统设备的损伤很大。目前，这些设备在我国大部分地区仍在使用。

基于大规模计算机云计算的配网自动化技术是发展的第二阶段，在这一阶段里，对电力通信的要求较高，主要运用了现代通信技术、计算机技术和电力电子技术，在配电网正常运行时也能监视电网运行状况，真正意义上实现了遥信、遥测、遥控、遥调功能。在故障时，能够通过监控设备及时发现非正常状态，并由调度员通过遥控远方设备，隔离故障区域和恢复健全区域供电。

具有自动控制功能的现代配电自动化阶段，是进入配电自动化发展的第三阶段，计算机技术得到更好的应用，实现了配电网自动控制功能。集成了配电网scada系统、配电地理信息系统、馈线自动化、变电站自动化、需求侧管理、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统，初步实现了馈线分段开关遥控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方自动抄表等功能。

面对世界电力积极开展智能电网研究的新动向，借鉴欧美等国家和地区的先进经验和技术理论，国家电网公司结合我国国情和能源供应，用电服务的新需求，于特高压输电国际会议上正式提出了立足自主创新，建设以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强配电网的发展目标，从而拉开了我国配电网研究和建设实施的序幕。

二、配网自动化技术存在的问题

1.功能设计单一

提高供电可靠率，是配电网自动化功能设计的传统思路。但电力可靠性中心简报数据表明，现阶段影响供电可靠性的主要是例行检测时配电网停电，这一阶段停电时间远大于由于配电网故障导致的停电。不断提高配网管理水平，大大减少例行检测的停电时间和次数，是发展配电网自动化技术的一个重要方面。

2.出现在配电网里的孤岛情况

在现阶段，不同的电力企业里，资源的种类多，各种资源难以整合到一起。部门内部信息共享能力差，企业部门之间的信息更是难以交流，这进一步导致了配电网管理出现紊乱，分析数据局部冗余。这种现象的出现，使得系统难以经济、安全运行。

3.新设备的出现对系统影响较大

在设备资产管理中缺乏整体考虑和长远考虑，盲目追求最新的设备，不注重系统整体运行情况，造成新老设备难以整合到一起，从而无法达到整体最优的效果。

4.在结构设计里不能统一设计

在配电系统实际运行时，往往出现主控方与受控方的信息不相关，网络传输能力不够，一次设备过老，导致新老设备不匹配。特别是将先进的二次设备和老旧的一次设备整合到一起，造成系统无法正常运行，严重影响配网自动化功能的实现和管理的优化。

5.管理体制中出现的弊端

配电自动化技术主要覆盖生产、营销两大专业，传统管理方式单纯强调垂直专业管理，而没有条块结合分工协作的保证措施。同时，在功能设计过程中，还存在重系统、轻客户管理，重形式轻实效的思维定式，导致技术缺失和管理漏洞，使得配电自动化技术无法满足现代电力系统的要求。

6.当前与长远的衔接问题

配电自动化技术涉及面广，投资额大，既要考虑企业未来发展需要，又要着眼于现有系统的充分利用，因此，电力企业应从技术，管理上采取措施，为配电自动化系统扩容及其功能完善做好准备。在实际生产中，应该开发和利用可扩展的管理系统模块和功能扩展性强的先进设备；而在管理过程中，更要摈弃传统的只注重当前利益而忽视长远利益的做法，应提倡资产全寿命周期管理的理念，解决当前和长远利益权衡问题。

三、配网自动化技术未来的发展趋势

随着科技的发展，配电网自动化展现出配电系统的智能化、自动化，信息化和互动化的新特征。配电自动化技术的未来发展趋势体现在以下七个方面。

1.配网自动化的综合型受控端

新型综合受控端基于高速scada系统，可以实现电网信息的快速采集和信号的综合处理，并且大大减少了受控端的数量，从而使系统的规模得到简化。这种受控端不仅具有以往终端所具有的功能，还可以实时监测系统的潮流分布、电压情况、系统是否产生震荡、频率是否满足要求等，将这些信息传递给主控方，供进一步分析使用。同时，这些受控端之间还可以进行相互通信，进一步提高数据的精确程度。 

2.配电线路载波通信技术和基于因特网的ip通信技术

通信系统一直是配电网自动化的难点之一。在10kv及以下的配电系统里，由于受控端数目多，对通信的要求也显著提高。因此，如果要实现系统潮流实时监测、频率控制等需求，稳定的大容量的高速载波通信系统是必备的。该系统不仅可以满足上述需求，还可以为客户提供更多的生活服务，如电力线上网等。另外，光纤通信具有容量大、可靠性高、传输速率高等优点，已成为主流通信系统的首选。随着成本的降低，采用光纤通信作为配电系统自动化的主干通信网已得到普遍共识。随着通信技术的进步，基于城市光纤网的ip通信技术充分利用了光纤通信技术抗干扰能力强、误码率低、传递快速和ip通信方式的通用兼容性接口等优越性，可望成为智能配电网自动化系统的前沿通信技术。

3.定制电力技术

定制电力技术是柔性配电系统的实际应用，它将智能电网技术、柔性送电技术、云计算技术等高科技技术用于中低压配电网，用以消除谐波，防止电压闪变，保证各相对称，提高供电可靠性和经济性。主要由电压稳定器、快速无功补偿器、频率检测器、高速断路器等设备组成。当系统出现突然增大负荷或者瞬间丢失大负荷时，该技术可以瞬间发现系统的变化，并满足极限情况下系统的稳定，该技术应用于配网自动化中，可以实现系统实时优化，满足高层次用户的需求。

4.新型fa系统

新型的fa系统主要的思路是实现分布式电源，即根据不同的负荷就地提供合适的电源，减小线路传输的损耗，提高能量利用率。根据国家电网制订的未来发展方案，未来我国将把输配电系统分离，并在用户端设立电网提供者的信息，用户可以根据实时电价选择供电方。新型fa系统应用于配网自动化中也存在许多困难，主要有：分布式电源位置不确定，配网的运行方式多变，从而导致二次设备难以满足要求。

5.配电系统的集中化管理

在以往的配网系统中，用户是分散的，系统被迫分离为多岛，多岛之间功能相似，但系统难以交流，通道不可共享。集中化管理的配电系统，可以利用先进的通信网络将配电网控制中心与系统多岛连接在一起。比如，将scada系统与配网控制中心通过接口连接起来，形成一个多级系统。实现该系统的应用，最好的方法是最大限度利用用户原有的软硬件资源，保护用户的投资，实现实用化管理和多厂家产品共享的原则。

6.优化的系统配电网运行

随着社会的发展和电力企业体制改革的推进，国家电网也逐渐以经济效益作为一个阶段性目标。这要求供电企业要不断分析电网的运行状态，提出最优潮流的方案，即按照状态估计、潮流计算、最优潮流控制来对系统进行优化，在保证可靠性的同时提高系统的经济性。配网要在运行中提高经济效益，还应当优化系统的网络结构，尽量保证二次设备“不误动，不据动”，防止因系统突发事件导致巨大的经济损失。

第9篇：现代电力电子技术论文范文

对于大多数工科专业的本科学生来说，毕业设计实质是用来模拟现实工程的实践性教学环节，是对学生综合素质教育与工程实践能力培养效果的全面检验[1，2]。然而，设计选题欠缺合理、学生应付侥幸心态等问题的存在制约了指导教师和学生参与毕业设计的热情，出现了毕业设计套路化，甚至抄袭或剽窃现象，致使毕业设计质量和整体水平呈下滑趋势[3]。为发挥毕业设计环节在人才培养过程中的关键作用，众多高校对其改革和实践给予了极大关注[4]，其中，以强调成员之间协作达到团队最大工作效率的团队协作毕业设计模式得到广泛重视和推行[5]。另外，在毕业设计过程中，通过引导学生参与科研课题，协助解决一些具体问题，使学生具有明确的工作任务和研究对象，可有效调动学生的积极性[6]。为此，文章结合作者所在学院近几年的探索效果，探讨支撑课题驱动的工科专业本科毕业设计团队模式。该模式通过引导学生参与具有明确对象的科研课题，并按照课题研究历程，将毕业设计进程恰当融入支撑课题的研究进程。搭建由教师指导团队和学生协作团队构建的毕业设计团队模式，并分析教师指导团队应具备的职称、年龄、知识等结构水平，说明学生在协作过程中应明确的团队目标、团队精神与独立意识。最后结合具体实例，从团队组建、课题分解、设计效果以及发展规划等方面对工科毕业设计团队模式进行验证和分析。

二、毕业设计工作积极性不高的影响因素分析

从毕业设计的具体表现来看，其现状并不令人感到乐观，整体质量让人担忧。导致该问题的因素是多方面的，其中离不开指导教师和学生本身参与的积极性。

（一）教学、科研压力以及自身水平等因素限制了教师指导积极性拥有一支技术过硬、经验丰富的指导教师队伍是提高毕业设计质量的关键[6]。然而，繁重的教学和科研任务使得指导教师在毕业设计环节上投入的时间和精力有限；其次，有些青年教师本身就缺乏广博的知识结构和工程实践经验，对毕业设计的基本要求和工作规程了解欠深，以致在毕业设计指导过程中很难对学生进行深入的训练和熏陶，显得力不从心。这些因素的存在，一定程度上影响了指导教师参与毕业设计工作的积极性。

（二）就业、个人认知以及设计场所等因素阻碍了学生参与积极性毕业设计期间正是企事业单位招聘的高峰期，大多数学生忙于求职择业，难以全身心的投入毕业设计；其次，部分学生认为以后的工作内容或研究方向与所设计内容不一致，忽视了毕业设计的作用，降低了自己的要求，出现应付心态与侥幸心理，更有甚则宁愿选择去公司实习，而不愿花费时间在毕业设计上，只是将设计环节看作毕业的手段[4]。另外，由于设计场地的限制，学生很难在设计场所完成整个毕业设计的框架构思、理论推导、数据分析以及论文撰写等工作，致使部分学生难以得到指导老师有效的指导和督促，从而使学生缺乏实际工程实际的临场感，很多问题只能纸上谈兵、照搬公式，得不到充分训练。

三、教师、学生协作下的毕业设计团队模式

支撑课题驱动的工科毕业设计团队模式由教师指导团队和学生协作团队组成，该模式要求教师在科研项目研究进程中，需要学生适时参与，并根据指导教师需求做些如查资料、调试、实验等力所能及的工作，以提高学生学习的积极性，使他们从被动接受知识转变为主动学习。结合支撑课题研究进程，将毕业设计所需的任务书形成、开题报告撰写、论文撰写和毕业答辩等过程，恰当的融入到课题方案设计、分系统凝练与分解、系统集成与调试，直至课题总结，历经课题准备、实施和总结三个阶段，完成本科毕业设计。

（一）准备阶段

教师指导团队由学科带头人或经验丰富的教师担任团队责任人，负责召集层次与年龄搭配适当、知识结构互补、研究方向相近但专长各异的多位教师组成教师指导团队，形成既分工又合作的教学圈层结构。结合学科特色和就业需求，由教师指导团队采取集中讨论的方式，经过凝练、分解、论证，形成侧重点不同、难度差异化的系列子课题，以满足学生不同的知识水平和兴趣的同时，进一步锻炼学生的团体协作意识和能力。并为学生详解课题立项依据、涉及学科、研究思路、各子课题之间的关系，以及完成课题需采用的方法和技术等知识。学生在理解课题背景，明确课题目标和各子课题任务的基础上，根据自身专业知识水平和兴趣爱好与教师指导团队进行交流和沟通，通过双向选择方式确定选题。

（二）实施阶段

这一阶段是毕业设计的主体，学生将在教师的指导和督促下，结合不定期讨论、每周集中汇报、中期检查、学术交流等方式，完成从子课题方案设计到总课题集成与测试的整个过程。其中，每个子过程除集中讨论外，均安排具有相应专长的教师进行精细化指导，改变传统的挂名教师自始至终的“单一化”指导方式，实行“挂名但不仅仅属于”的指导模式，即团队中每位指导教师均无偏见、所有学生一视同仁，以确保毕业设计顺利进行的同时，使学生得到全面的学习和锻炼。学生在深刻理解团队目标的基础上，一方面要明确所做的论文工作只是团队工作的一部分，所采取的方法、手段应能相互融合，从而促使学生互相学习、互相探讨，共同实现团队整体目标；另一方面要了解团队协作并不意味着依附他人，只有依靠自己的努力才能完成毕业设计，每个子课题具有一定的独立性，以激发学生养成独立思考的习惯，提升学生发现问题、分析问题、解决问题以及独立判断与策划的能力。

（三）总结阶段

这一阶段主要对毕业设计工作的总结、验收与反思，指导教师团队应做好以下几个方面的工作：一是指定具有写作专长的指导教师开展毕业论文撰写讲座，使学生明确论文在结构、思路、语言以及图表等方面的撰写技巧，以提高毕业论文写作能力；二是教师指导团队采用交叉评阅的方式检查与审阅毕业论文，要求学生精心准备答辩材料，通过进行预答辩，提前发现学生答辩过程可能出现的思路与语言表达等问题；三是做好毕业论文的总结与存档工作，积极引导学生站在更高的角度审视团队与个人工作，总结经验，以提升认识水平，并制定毕业设计发展规划和成果延续方案，逐渐完善毕业设计工作。

四、实践与效果

近年来，作者所在学院高度重视本科毕业设计团队的搭建，依托湖南省重点学科“电气工程”、湖南省高校科技创新团队“复杂电气系统测控技术及应用”等平台，组建了电机传动技术及故障诊断、现代电力电子技术与系统等8个具有优势和特色的毕业设计团队，每个团队均有1位负责人和5～6名指导教师，且至少1名或以上拥有多年现场工作经验。在毕业设计工作开始之前，教师指导团队会结合当年的就业需求和发展趋势，从承担的项目中选择一个课题作为总课题，并分解为多个关联子课题。以我院电机传动技术及故障诊断毕业设计团队为例，该团队2013-2014年度选择校企合作项目“城轨车辆电力牵引传动控制系统”作为总课题，其整体目的是开发一个高性能城轨车辆电力传动新型控制系统，为保持城轨车辆传动控制系统的先进性和持续竞争力发挥作用。经研讨，课题被分解为总体设计与分析、融合动态磁场削弱和稳态磁场削弱的自适应控制方案设计、逆变器全速域的线性控制器设计、定转子磁链观测器模型设计、高效电压利用的逆变器非线性补偿环节设计共5个子课题，每个子课题又下设3-4个工作内容，每个工作内容由1名学生完成，由此形成了一个完整的系统设计与开发方案，并组建了一个由1位团队责任人、5位指导教师和18名学生组成的毕业设计团队。历经数次的集中汇报、讨论、学术讲座等方式，通过严格执行任务书下达、开题报告、中期检查、预答辩等流程，该团队共完成毕业设计18篇。经学院和学校学术委员会评审，8篇毕业设计被定为院级优良及以上成绩，校优秀毕业设计4篇，并经修订与完善，已投稿学术论文3篇、申请专利1项，高质量完成了本科毕业设计任务。

五、结束语

随着我国高等教育的大众化，人才培养与人才需求接轨不畅引起的矛盾凸显了现行毕业设计机制的弊端，文章从教师指导团队和学生协作团队的组建方式、工作流程和信息交换等方面，探讨了支撑课题驱动的工科专业本科毕业设计团队模式。将毕业设计环节恰当的融入支撑课题研究进程，使设计对象明确化；通过搭建职称、年龄和知识结构优化的教师指导团队，催生了教师科研与教学工作的积极性和创造性；将兴趣相同的学生汇聚起来，以完成相互关联的多个子课题，不仅使学生得到全面的学习和锻炼，更有利于培养学生团队精神。最后结合具体实例，分析了毕业设计团队模式在人才培养质量、毕业设计质量以及后续的学术论文、专利申请等方面的积极作用。

作者:刘建华 李哲姝 单位:湖南工业大学

参考文献:

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