发布时间：2023-02-01 15:41:18
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电源技术发展论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
[论文摘要]：通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源，是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多，分布广，不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性，电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
（一）供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
（二）通信电源设备的更新换代
近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
（三）现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的；在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
（一）开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。
（二）通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构；功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。
（三）通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1．钒电池（VanadiumRedoxBattery）。钒电池（VRB）是一种电解值可以流动的电池，目前正在逐步进入商用化阶段。
2．燃料电池。燃料电池是一种化学电池，也是一种新型的发电装置，它所需的化学原料由外部供给，如氢氧燃料电池，只要外部供给氢和氧，经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用，就能产生0.9V电压的直流电能，同时产生大量的热能.
3．电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统，大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度，这对电源设备的监控管理提出了新的需求，保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时，数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势，数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4．通信电源的环保要求。环保问题，一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求，降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重污染的情况，还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面，是材料的可循环利用和环境的无污染，这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，较少考虑到电源的输入特性。例如：传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路，其输入电流呈脉冲状，导通角约为π/3，波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染，使电网波形失真，实际负荷能力降低，对于三相四线制的电网来说，还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献：
[1]朱雄世，《通信电源的现状与展望》.
[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.
[3]《通信直流电源发展趋势》.
[4]孙向阳、张树治，《国外通信用蓄电池技术研究的新进展》.
[5]《通信电源技术发展趋势及标准研究方向》.
[6]曾瑛，《浅谈通信电源》.
[7]王改娥、李克民，《谈我国通信电源的发展方向》.
[8]王改娥、李克民，《我国通信电源的发展回顾与展望》.
[9]侯福平，《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.
[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
从嵌入式处理器来看，从最初的4位处理器，目前仍在大规模应用的8位单片机、到日益受到广泛青睐的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式处理器，目前具有嵌入式功能特点的处理器已逾千种，数十种常用的体系架构。广阔的市场应用前景吸引了大量的半导体公司参与竞争，其中从ASIC、MCU、DSP到FPGA以及因为结合了MCU和DSP优势而近年来异军突起的汇聚式处理器，处理器速度越来越快、性能越来越强，而功耗和价格却越来越低。目前。丰富的嵌入式处理器已经广泛应用到从国防、工业、汽车到医疗设备和消费电子等几乎所有的行业和领域。
汇聚式处理器解决嵌入式设计技术挑战
尽管嵌入式设计经过数十年的发展，在核心处理器硬件平台、嵌入式操作系统和开发工具上已经有广泛的选择，然而随着市场竞争加剧、系统日益复杂化，目标应用对系统的功能、性能、成本的要求也日趋苛刻。工程师所面临的设计挑战似乎并没有随着半导体技术的发展降低，甚至日益增高，工程师在进行方案选择时必须正确评估应用面临的挑战。
处理能力要求越来越高。系统本身的复杂功能、友好的界面设计要求、各种接口和通信需求都需要占用大量的MIPS处理能力，单一的传统MCU或ASIC很多时候难以满足系统高处理能力的需求，双芯片甚至三芯片解决方案日益增多，但随之而来的高设计复杂性、功耗和BOM(材料清单)成本让方案缺乏竞争性。此外，当前嵌入式系统设计，特别是一些新产品和功能复杂的嵌入式产品设计，要在设计周期很有限的条件下完全从零开始实现设计已经变得不现实，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的开发工具套件、必要的软件模块、成熟的参考设计、系统设计支持，以及是否有完整的设计生态系统等，对于是否能按期高质量地完成系统设计非常关键。
标准的多样性和不确定性带来产品升级换代的顾虑。当前在各个行业都面临一些创新型应用，例如智能电表和智能视频监控等，这些应用都具有一定开创性，目前没有或尚未形成行业统一的标准，如何在保证抢占市场窗口期的先机，同时确保当前的设计满足未来变化的市场和技术需求，必须考虑方案的可扩展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。处理器性能要求越来越高，而系统功耗要求越来越低，这几乎形成一对矛盾。然而，实际设计过程中，工程师不得不面对这种近乎矛盾的需求。随着半导体工艺技术、嵌入式处理器架构优化以及设计技术的改进，低功耗设计技术日新月异，电压、工作频率自适应调整技术、多工作模式的节能技术、数字电源管理技术，以及低功耗的最新半导体工艺技术应用层出不穷。在众多方案中选择满足设计功率预算要求的系统方案也是系统设计成功的关键因素之一。
选择具有广泛嵌入式系统支持能力的解决方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系统众多，各具优势，硬件平台方案对这些操作系统的支持能力是进行方案选型的考虑要点之一。
以Mcu或AsIc为核心器件的硬件平台方案在解决上述嵌入式系统设计要求上正面临挑战，有限的处理能力通常难以满足很多应用的高处理能力需求，或者缺乏进行功能扩展和产品升级换代的设计灵活性，某些设计为了满足系统的处理能力要求而增加DsP或协处理器，从而增加系统的复杂性、功耗和成本。
结合MCU和DsP性能优势的汇聚式处理器是有效解决上述设计挑战的方案之一，而ADI公司Blackfin处理器是目前市面上唯一的汇聚式处理器产品。汇聚式处理器典型应用有电力应用的智能电表，安防应用的视频监控，医疗设备的便携式房颤监测仪，工业应用的3DLevelScanner三维曲面测量仪等。预览全文，请访问本刊网。
科学大师是引用出来的
在一次期刊培训会上，我国一位期刊研究专家语出惊人：“科学大师不是评出来的，而是引用出来的。”例如达尔文的相对论、牛顿三大定律的引用率都属最高级。但目前，我国科技论文的引用量和引用率偏少，这不仅不利于众多科研成果传播，也不利于科研新人的显现，因此，应该鼓励科研人员在学术论文中多引用文章和著作。
【关键词】 有中继 海底光缆通信系统 水下网络融合 应用与发展
一、引言
有中继海底光缆通信系统以稳定可靠、隐蔽性好、保密性好、抗毁抗干扰能力强等优势，已成为跨洋通信的必备通信手段，截止目前世界上已建成100多条海底光缆线路。我国海域广阔、海岸线、岛屿众多，海缆通信尤为重要。1989年以来，我国投资参与建设了近20个国际海缆系统建设项目，但我国现有有中继海底光缆通信系统都是依赖国外公司以交钥匙的方式承建的。随着国际形势变化和技术发展，国内有中继海底光缆通信系统建设出现新的发展趋势。
二、系统组成及关键技术
2.1系统组成
有中继海底光缆通信系统水下含有有源设备，主要由水下设备和岸上设备两大部分组成，如图1所示。
水下设备主要包括海底光缆、水下光中继器和水下分支单元。海底光缆除与陆地光缆具有相同（相似）的光纤作为主要元件以及更为加强的铠装保护之外，还有一个重要的组成部分就是远供电源导体。水下光中继器由掺铒光纤、泵浦光源、WDM耦合器、回环和OTDR通路、海底光缆的光耦合装置和连接壳体组成，具有监测和自动防护功能。海底分支单元实现海底光缆的分支和电源远供的倒换。
岸上设备主要包括线路终端设备、SDH设备、远供电源设备、线路监测设备、网络管理设备以及海洋接地装置等。线路终端设备一般为DWDM设备，负责再生段端到端通信信号的处理、发送和接收；SDH设备承载在线路终端设备之上，在环形网络的情况下，形成环路自愈保护；远供电源设备通过光缆远供导体向海底中继器馈电并通过海水和海洋接地装置回流，供电电流在1安培左右，供电电压可高达几千伏；线路监测设备自动监测海底光缆和中继器的状态，在光缆和中继器故障的情况下，自动告警并故障定位。
2.2关键技术
有中继海底光缆传输系统因其特殊的工作环境，在系统设计和技术应用上涉及如下关键技术：
（1）传输系统设计技术。影响传输系统性能的主要因素有光信噪比、色散、非线性。为了克服这些因素给海底光缆传输系统带来的影响，必须采用专门的技术和对策加以克服，包括低噪声光放大技术、前向纠错和色散补偿技术等。另外，水下中继器的间距设计也是其中设计的关键。
（2）水下中继器技术。水下光中继器是有中继海缆系统最重要的设备，对设备可靠性提出很高的要求，要求使用寿命超过25年。为实现高可靠性，在实现取电、放大的同时，需考虑状态监测、关键部件冗余备份等。对结构体积要求高，要求直径小适合敷设、高水压密封。另外，要求设备功耗小，并考虑长时间使用散热问题。
（3）远供电源系统技术。远供电源技术是控制传输距离和每光缆系统数的一个重要因素。远供电源系统采用高压恒直流的方式通过海缆远供导体向海底设备供电。可采用单端或双端供电方式，双端供电方式时，在一端故障情况下另一端自动转换为单端供电。远供电源系统参数选择与设计、供电方案、备份方案、故障与维护技术等难度大。
（4）线路故障监测定位与性能监控技术。包括网元管理系统（EMS）以及海底设备的线路监控系统（LME）。其中EMS实现对站内网元设备的集中监控，LME用于检测海底中继器和光纤情况，在光缆和中继器故障的情况下，LME可以自动告警并故障定位。
（5）工程施工技术。海缆系统施工受地域建设、海洋工程、施工设备等条件限制，工程建设涉及技术领域广泛，投资规模大，施工技术复杂。工程前期主要涉及工程设计、海缆路由选择、海缆制造运输；工程施工期间主要包含海缆路由定位、海缆敷设、海缆保护、陆地设备安装、检测与调试、工程验收等，技术复杂且难度高。
三、市场应用前景分析
当前有中继海底光缆通信系统存在广阔的市场及应用前景。全球增长的带宽需求需要通过升级现有的海底路径，泛太平洋是最大的海底光缆市场。未来市场增长将由发展中市场的增长投资驱动，包括中国、印度、巴西和非洲。未来5年，非洲成为全球海底光缆发展最快的地区，年复合增长率达6.8%。近日，知名市场报告网站“企业与市场”了一份“海底光缆：全球战略商业报告”的市场报告。报告指出，到2018年，全球海底光缆累计敷设预计200万千米。如今，绝大多数的跨洋网络流量是通过有中继海底光缆系统传输，这是由于海底光缆相比卫星具有更高的传输效率，卫星通常作为补充手段。
国内市场前景看好。我国是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的海域和18000公里长的海岸线，沿海分布有6000多个岛屿，国内沿海岛屿发展急需通信保障。有中继海底光缆通信系统是沿海岛屿与城市之间通信的重要传输手段，对较长距离岛屿的通信尤其是军用保密通信都需要通过有中继海底光缆通信系统来解决。根据国家目前的海缆建设情况及沿海经济建设规划的需求，海缆系统建设将会相应扩大。另外，包括海上石油平台通信与电力输送等也可通过有中继海底光缆通信系统解决，根据我国石油发展规划，我国海洋石油开发将迎来一个高速发展期。
四、技术发展趋势
随着近年来光纤通信技术的快速发展，许多新技术和新产品得以应用，有中继海底光缆传输系统主要呈现出以下发展趋势：更高系统带宽、高频谱效率、新型光纤技术、新调制编码技术等。在未来海缆系统中水下光中继器将采用C+L波段并行EDFA、拉曼放大器等方式实现大带宽。超宽传输频带需要精确的色散管理和增益均衡，提高频带效率是追求每光纤总容量的另外一个课题。海底光缆系统一直在追求高的传输速率，提高线路速率会降低系统受光纤色散和非线性效应的能力，因此新型光纤和光纤配置方案在试验系统中出现。另外，新的调制接收技术以及前向纠错技术也在研究中。在新一代传输系统中，系统PMD将是限制系统传输距离的一个重要因素，除选择PMD极低的光纤外，选择PMD低的中继器元件也变得十分重要。基于100G的系统，在低非线性效应、色散斜率补偿、低PMD光纤技术和先进的调制接收、前向纠错、编码技术支撑下，将投入商用。
对现有系统的升级扩容是其另一个发展趋势。海底光缆系统是一种宝贵的通信资源，新系统筹建并不简单，为满足日益增长的业务需求，对现有系统升级改造是比较现实的做法，通常是通过对陆上设备升级改造实现系统容量及性能提升。对系统中还存在空闲的频谱资源的情况，考虑如何利用好剩余的资源实现最终容量的最大化。对原有设计容量已经饱和的情况，考虑如何突破原有容量设计的方案实现容量提升。可通过波长提速替换（如10G替换为40G）、可用带宽扩展、缩小波长间隔增加波长数目等方式实现。
国内发展方面，有中继海缆系统将尽可能的实现国产化建设，以提高安全保密性能并提升民族产业竞争能力。从中国电科34所、中天科技、亨通等国内企业参与海缆项目建设，到2012年华为海洋实现首次盈利，标志我国海缆系统企业正逐步成长，可逐步与外企抗争。另外，国内新建有中继海缆系统将考虑与海洋观测网、海洋警戒网的融合。三网融合的规划设计、安全可靠运行和长期维护及管理机制需要进一步研究探索。三网融合后，对有中继海底光缆通信系统远供电源系统、水下中继器和海底光缆提出了新的要求。首先，有中继海底光缆通信系统中成熟的供电方式并不完全适合融合后的网络，需要进一步研究并联或串并馈电系统的方式方法和可靠性。再次，水下光中继器不只要放大海缆通信系统的传输信号，还要放大观测网和探测网的传感信号，这对水下中继器提出了新的要求。另外，要求主干海缆不仅要承受高电压，还要承载比通信缆大数倍的大电流，支线海缆预计要求多极缆。
五、结束语
我国是一个海洋大国，党的十首次提出了建设海洋强国的战略目标，清晰地指出了未来中国走向海洋、依托海洋、开发海洋和保护海洋的目标和方向。凭借着市场需求的不断增加及相关政策支持将越来越受宠，有中继海缆系统的发展迎来了难得的战略发展机遇。近些年来我国有中继海缆通信技术在不断发展，与国际先进水平更加接近。我们应该紧随新技术的发展步伐，加快我国有中继海底光缆通信系统的建设脚步，提高我国的国际及国内通信能力。
参 考 文 献
[1] 董峰. 海底光缆传输系统升级改造可行研究及关键技术分析[J]. 广东通信技术，2012， 12：17-23.
[2] 王卫昀. 海底光缆系统设计及线路佘量的考虑[J].电信工程技术与标准化， 2006， 3：42-44
【关键词】高压电气设备 检测技术 在线检测 绝缘
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一．前言
改革开放以来我国经济实现了腾飞，科技不断的进步，高压电气设备应用越来越多且作用越来越大，比如最具代表性的就是电气化铁路的普及。因此高压电气设备的运行状态已经深刻的影响到了人们的生活。本文所说的在线检测是一种比较新型的检测方法，其原理是利用高压作为检测的电压,但是高压必须是运行中的高压，采用这种方法对高压电气设备进行在线检测，了解其性能。这种在线检测是在不停电的状态下进行的，这样可以有效的减少对对设备运行的干扰。不仅效率高而且还可以准确的掌握设备的性能状态，提高设备的安全性和稳定性。当前的在线检测技术大量的采用了高科技技术，利用高科技技术能够有效的提高检测速率和准确性，使我国的高压电气设备在线检测技术更上了一个台阶。
二．电气设备高压测试
高压电气设备主要包括高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜和电力变压器等。电气设备高压故障的产生原因有很多，通常包括控制回路电器老化损坏、性能下降、保护失准、误动作；控制电源电压严重下降、元器件误动；控制纷路受潮、破损、老化击穿短路；负载及电缆绝缘下降、击穿短路；严重超载热击穿短路等。
三．高压电气设备检测技术
1.绝缘检测与诊断
电力系统中的高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜和电力变压器等高压电气设备，其首要任务是安全可靠的运行，任何故障的发生，都会影响到企业生产的正常进行，甚至给国民经济造成巨大的损失。目前，绝缘故障的发生是高压电气设备的多发故障，因此，绝缘检测与诊断是电力设备检测中最重要的方面。对设备进行绝缘检测与诊断则是其中必不可少的试验项目，以下几种情况均必须进行试验：
①对于高压电气设备的制造厂，必须对其生产的所有原材料、产品定型和出厂进行试验。其目的是检验新的高压电气设备是否符合有关的技术标准规定。
②对于正在运行中的电气设备，则需要定期进行全面的预防性试验，电力设备以及电缆的现场试验最重要的是耐压试验。
③对于大修后的设备进行绝缘试验，其目的是判定设备在维修、运输过程中性能是否发生变化，是否出现绝缘损伤，以及修理部位的质量是否符合原来的标准。
2.在线检测技术。
随着技术的进步，我国高压电器逐渐普及，其高压电气设备正在向着高电压以及高容量的趋势发展，为了保证设备的正常运行，所以为了适应技术的需要在线检测技术才应用而生。这项技术是科研人员长期研究的结果，学者在研究时发现：在高压电气运行的状态下，对其绝缘状态进行实验检测，是一种有效反映电气设备绝缘状态的科学方法，这就是本文所探讨的在线检测法。需要强调的是这种检测是在不断电的状态下进行的，实施证明试验是在运行的电压下实施，是行之有效的方法，也是以后绝缘检测技术发展的趋势，有良好的发展前景。
高压电气设备在线检测技术具有的优点
①这种检测方法在不停电的状态下进行，检测时设备可以正常的运行，这样可以减少停电对客户的影响，节省了人力物力，大量的减少了工作量，提高了安全度，具有很强的优越性。
②在检测时可控性强，可以针对需要随时做出调整，有效提高检测的灵敏度，缩短了检测周期，提高了检测的有效性。
③通过在线检测，可以得到大量的检测数据，并且及时的对数据进行分析，为检测提供了客观依据。不仅仅提高了可靠性还为企业节约了成本。
斯二十一世纪是信息时代，计算机网络技术有了飞速的发展，且使用范围十分广泛。当前的高压电气设备在线检测工作与计算机网络相结合，大大提高了检测速率和准确性。
3.在线监测技术
我们知道在当前对于高压电气设备维修多半还是采用的定期检修方法，这种方法是带电检测方法，是对离线检测的升级方法，将监测技术升级为在线的检测，也就是带电的检测，这样的话在监测的工程中，电器设备是正常运行的，不会影响到设备的正常工作，其相对于在线监测技术离线监测技术还是有很多不足的地方需要我们改正，其不足主要表现在两个方面：
①离线检测检测时设备不能工作，影响了设备的效率，造成停工，必须承担停工素损失。
②离线监测具有盲目性，目标不明确，导致设备可能存在隐患，有太多的不稳定因素。
四．高压测试要求
1.对测试平台的要求
①测试平台应选择一个员工常规工作行动的地方，测试区用清晰的图案标识，上面标明“危险—高压勿近！”等警示信息。建立测试平台，除了警示标志外，还应装置一个可以关掉所有电源的开关。
②只能用不导电的工作桌或专用工作台做测试。把测试者与被测产品之间的任何金属物体移开。没有与DUT 接触的其他金属物体全部接地。在测试区用绝缘的安全垫垫在地面上，使操作者与地面隔离，如果仪器可以通过遥控开关操作，可考虑两个开关同时控制。耐压测试仪必须良好接地。
2.测试操作要求
面放好绝缘垫，并在测试前认真设备检查。检查仪器的各个连线是否有破损等，如果有则不能进行测试，必须先进行维修；如果仪器完好，则将0.7 MΩ标准电阻的一端连接耐压仪的地线；接通电源，将仪器、报警漏电流设定在5 mA；开启仪器，用测试棒击标准电阻另一端，调整电压在3 410～3 590 V 内仪器发出报警，则判定该仪器处于正常工作状态，若不在3 410～3 590 V范围内仪器自动报警，则仪器工作不正常。
七．结束语
当代的高压电气设备的在线检测技术，是电气设备检测技术的一大突破，它克服和完善了传统检测方法的不足，加之当今是信息时代，计算机网络技术高度发达，计算机网络技术与在线检测技术的有效结合，更加强有力地促进了我国在线检测技术的发展。在线检测技术能够非常及时的检测出高压电气设备运行过程中出现的各种故，是我国电网系统正常运行的得力保证，但是其检测技术也存在一些瓶颈，相信通过不断的努力探索，高压电气设备的在线检测技术会越来越完善。
参考文献：
[1]刘平甘 陈洪波 刘凡紫外检测技术在电力系统中的应用及其展望 [会议论文]，2009 - 中国电机工程学会高电压专业委员会2009年学术年会
[2]吴栩 冯鹏英 高压电气设备的在线检测技术 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年8期
[3]张川 刘乃涛 贺福敏 李林 李成龙 高压电力设备的在线绝缘检测技术 [会议论文]，2011 - 中国石油和化工自动化第十届年会
[4]曾晓晖 聂端 基于绝缘在线检测技术的状态维修 [期刊论文] 《中国农村水电及电气化》 -2005年9期
[5]陈伟球 在线检测技术可行性分析 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2009年31期
[6]文江林基于光纤荧光的电力设备温度检测系统的研究 [学位论文]， 2005 - 沈阳工业大学：检测技术及自动化装置
论文关键词：中职学校 电工电子类课程 实验教学
电工电子类课程是中职应用电子、机电一体化和计算机应用等专业的基础课程，与后续专业课程之间有着紧密的联系同时。随着科技的不断进步，电工电子产品不断推陈新，电气化程度不断提高，这门课程的不少知识涉及学生就业领域的基本操作技能。冈此，开没电工电子课程无疑是必要的，是合理的。
电工电子实验埘帮助学生消化理论知识．激发学习兴趣，提高实践操作能力具有重要作用，因此在现有条件下进一步开展中职电工电子实验教学具有重要意义。我结合电工电子实验教学实践，进行总结反思，谈谈个人的见解。
一、电工电子实验教学存在的问题
观今的电工电子类课程的实验教学中存在着很多问题，主要表现在以下几点
1．实验中存在不安全因素．．
电工电子实验中所使用的设备、仪器仪表和电子元器件较多，如果不能正确使用，容易造成损坏；另外，实验巾提供的电源是220V的市电，远高于36V的安全电压，操作不当会造成触电事故中职学生的纪律观念淡溥，在实验教学过程中往往会出现上述问题
2．实验内容陈旧，方法单一。
目前在大部分巾职学校，电工电子实验教学仍从属或附属于理论教学，实验内容陈旧，脱离现代科学技术发展的实际有些经典实验没有发展创新，对学生失去吸引力，如单级放大器实验，就是孤立的一个放大电路．对放大信号是否失真．只是简单地用示波器观察波形，在实验方法上，传统电工电子实验主要是验证性实验，存文验过程中不能结合存在的问题主动思考．只是机械地按部就班地连线、测，片面追求数据的正确．不注重实验全过程，对一些基本问题缺乏理解、更有一些学生存在应付心理，抄袭或伪造实验数据。这种方式严重影响了学生分析问题和解决问题能力的培养，缺乏独立思考和积极主动性的训练，起不到应有的作用．．
3．实验考核方式不合理
电工电子实验教学的考核主要是实验报告和实际操作两种方式，但目前存存的问题是巾职学生自觉性羞，实验报告仅仅是抄抄实验步骤和实验数据，存在严重的抄袭和弄虚作假现象．另外，由于学生多，实验指导老师少，很多学校甚至对实际操作能力不予考核。这样就不能真正了解学生的学习情况，不能公平公正地对学生的实验能力作出评价．学生的实际操作能力也就得不到提高。
二、电工电子实验教学的思考和实践
1．严格实验管理．培养良好的实验习惯
实验教学不仅仅是培养学生职业知识、职业技能的再要环节，也是加强学生职业规范和行为训练．培养良好实验习惯的良机．．通过电工电子实验，学生可以掌握基本的操作流程，了解实验中的安全注意事项，有利于养成认真仔细的习惯教师在实验教学中必须制定完善的实验管理制度，用纪律约束学生，落实安全和设备使刖责任制实验前，教师首先爱强调支验纪律，讲解试验巾应注意的安全问题；实验过程中，凡是发现破坏实验设备、不爱惜实验器材、不按规范操作的情况，要及时制止并对相关人员进行严肃教育；实验结束后，设备如果出现故障或丢失，仪表和电子元器件不能按时交回等情况，教师可根据相关记录追究相应实验小组的责任 2．更新实验内容和方法，提高实验效果
随着电子技术的巨大发展．实验教学方法和内容的创新迫存屑睫．应存教学中增加一些综合性和没计性实验，采取切实可行的适合中职学生的实验教学方法，加强实验和生活实际的联系，借此提高学生的动手能力和学习的积极性。如在进行单级放大器的性能测试时，教师可对学生对收音机的中放电路进行测试，通过收音机的声音的变化，使学生对放大器的性能有一个感性的认识。
在实验方法上教师应根据理论课教学计划和电工电子技术发展趋势进行调整，增加一些综合性实验，如开设音频功率放大器、波形发生器、商流稳压电源等实验，这些综合性实验可以覆盖模拟电路的静态工作点、单管放大、低频振荡电路、运算放大器、滤波器等内容，增强实验的实用性、功能性。为了增强实验的趣味性．可以多向学生介绍一些有趣的电子产品，对一些经典实验做些变化，加入一些能涮动学生学习兴趣的元素。实验中可以采用语音信号发生器或其他音频信号源代替普通信号发生器．例如存实验功率放大器时，教师通过随身听的耳机线为功放电路提供信号，提高学生的学习热情和实验的积极性
3．改革实验报告写法和考试、考核方法．．
实验报告是学生对自己所做实验的总结，重点强调对实验原理、实验过程中问题的变化、分析，多写对实验的体会，对不成功的分析、讨论和解决问题的方法，而不过于强调实验报告格式的统一，内容的多少和数据的准确性。
在考核方法上．电工电子实验是以平时的训练来培养学生的动手能力和实践能力的课程，学生的实验能力主要体现存对实验原理的理解、现象的观察、问题的处理、数据的分析处理等方而，所以对陔课程的考核不应只注重实验结果，更应注重实验过程．注重学生能力的提高对电工电子实验课程的考核应进行三次i平分：一是现场评分，根据学生的预习．仪器使用的正确程序，实验过程巾的态度等给予评定分数；二是根据学生的实验报告评分，根据其对实验过程的分析、数据的记录、数据处理、实验结果分析与书写情况评分，不要只简单看数据准确与否：三是进行考核，期末考核可以采取试题抽签方式．这样既可以避免学生在操作考核中互相抄袭的情况，又可以督促学生全面掌握实验项目。教师对三次成绩进行总评得出实验课程的成绩，这样可有效督促学生做好实验。
【关键词】数控技术；加工方法；自动技术；程序指令
1.数控机床加工特点
数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
2.数控机床零件加工前的准备要求与操作
2.1数控机床加工前的准备要求
2.1.1 机床位置环境要求
机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。
2.1.2 电源要求
一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。
2.1.3 温度条件
数控车床的环境温度低于30摄氏度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。
2.1.4按说明书的规定使用机床
用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。
用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。
2.2数控车床是怎样操作的
2.2.1手工编程操作
将编制的加工程序输入数控系统，具体的操作方法是：先通过机械操作面板启动数控机床，接着由CRT/MDI面板输入加工程序，然后运行加工程序。
2.2.1.1启动数控机床操作
① 机床启动按钮ON
② 程序锁定按钮OFF
① 选择MDI方式或EDIT方式
② 按（PRGRM）健
③ 输入程序名 键入程序地址符、程序号字符后按（INSRT）键。
④ 键入程序段
⑤ 键入程序段号、操作指令代码后按（INPUT）键。
2.2.1.3运行程序操作
① 程序锁定按钮ON
② 选择自动循环方式
2.3、数控车床对刀操作
数控车床对刀方法有三种：试切削对刀法、机械对刀法和光学对刀法。
2.3.1 数控车床对刀方法
假设刀架在外圆刀所处位置换上切割刀，虽然刀架没有移动，刀具的坐标位置也没有发生变化，但两把刀尖不在同一位置上，如果不消除这种换刀后产生的刀尖位置误差，势必造成换刀后的切削加工误差。
2.3.2 基准刀对刀操作
① 用外圆车刀切削工件端面，向数控系统输入刀尖位置的Z坐标。
② 用外圆车刀切削工件外圆，测量工件的外圆直径，向数控系统输入该工件的外圆直径测量值，即刀尖位置的X坐标。
2.4刀位偏置值的修改与应用
如果车削工件外圆后，工件的外圆直径大了0.30mm。对此，我们可不用修改程序，而通过修改刀位偏置值来解决，即在X方向把刀具位置的偏置值减小0.30mm，这样方便地解决了切削加工中产生的加工误差。
3. 数控机床维修注意事项
数控机床维修中应注意的事项：
3.1从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。 3.2电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。
3.3测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。
3.4线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。
3.5不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。
3.6不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。进口泵 阀门
3.7拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。
3.8更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。
3.9记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。
3.10查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。
参考文献：
[1] 胡占齐，机床数控技术，北京：机械工业出版社，2002
[2] 王润孝，机床数控原理与系统，西安：西北工业大学出版社，2003
[3] 卢小平，数控加工与编程，西安：电子科技大学出版社，1999
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。
关键词：电力电子，逆变，整流，谐波
0.引言
随着我国经济的发展，用电设备的类型越来越多。在三相供电系统中，除了大量的对称负荷外，还新增了许多不对称负荷和单相负荷。由于单相负载的大量应用，且各负荷的用电不同时等原因，导致三相四线制配电系统出现了严重的三相不平衡的运行状态，给系统的安全稳定运行和用户设备的正常可靠使用造成了严重的危害。
本文中从人工和技术两方面提出了目前三相不平衡的解决方法，重点解析了新技术方面的内容，突出了各种方法的优缺点，并提出采用大容量电力电子技术的基本方法。
1.国内外三相平衡系统研究现状
1.1人工方面：
(1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。
(2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,对配电变压器负荷状况做到心中有数,为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。利用检修停电时间调整负荷。
(3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。
(4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。
1.2新兴技术方面：
（1）三相自动平衡器
用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。
图1 三相自动平衡器的工作原理框图
（2）早期无功补偿装置
早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器，它主要包括同步调相机和静电电容器。
同步调相机又称同步补偿器，是早期无功补偿装置的典型代表。它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。当系统电压下降时，它通过控制励磁发出和吸收无功功率，并通过电压调节器自动调节无功功率的大小以维持端电压恒定。它的损耗和噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢。
静电电容器可以改善线路参数，减少线路的感性无功功率，补偿系统的无功功率。由于它供给的无功功率与节点电压的平方成正比，当节点电压下降时，它供给的无功功率反而会减少，所以静电电容器的无功功率调节性能较差。论文参考。但由于其维护较方便!装设容量可大可小，既可集中使用又可分散装设，所以目前仍是中国采用的主要补偿装置。
同时，无源装置使用机械开关，它不具备快速性、反复性和连续性的特点，因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。
（3）静止无功补偿装置SVC
静止无功补偿器(StaticVar Compensator)，是将电容器（及电抗器支路）与输电线路并接，通常接于开关站或变电所母线，通过晶闸管控制的无功功率动态补偿，调节母线电压和线路无功功率在所需水平上，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。
SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR）、晶闸管相控电抗器型（TCR）、晶闸管投切电容器型（TSC）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等几种不同类型。世界各国普遍采用TCR和/或TSC型SVC作为电网的动态无功支撑点，以提高输电能力或加强电网的安全稳定运行。
SVC特点：
1、应用较为成熟，目前应用较多。
2、自身产生较大谐波，需无源滤波器配合。
3、TCR只提供感性无功，容性无功需FC或TSC电容器组提供，占地面积大。
4、响应速度慢（2~3个周期）。论文参考。
5、对快速的冲击负荷补偿效果较差。
(4) 静止无功发生器(SVG)
SVC装置为补偿 0～100 %容量变化的无功功率，几乎需要 100 %容量的电容器与超过 100 %容量的晶闸管控制电抗器，铜和铁的消耗很大。论文参考。从技术发展来说，这种类型的静补偿装置已不能说是先进的。近年来的发展趋势是采用可关断晶闸管（GTO）构成的自换向变流器，通常称为静止无功发生器（SVG），它既可提供滞后的无功功率，又可提供超前的无功功率。
SVG是采用 GTO 构成的自换相变流器，它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位可改变基波无功电流的大小与相位。当逆变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会产生一个超前（容性）无功电流。反之，当逆变器基波电压比交流电源电压低时，则会产生一个滞后（感性）无功电流。因此它能与系统进行无功功率的交换 ,故称其为“无功发生器”。
与 SVC 相比，其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强。
(5)Smartpower节电器
SmartPower系统节电器利用“平衡控制变压系统”绕组的相互交叉连接，可以消除各相位间的电压和电流的不均衡，维持控制其平衡性。
这种特殊绕组，可以相互补偿铁心的磁通量，最大限度地控制各相感应电动势的一致性，从而保持三相平衡，降低零线电流等额外损耗，它是最新一代可以改善电力消费状况高新技术产品。
2.研究趋势和前景展望
随着电力电子器件容量的不断增大以及价格的逐步下降，使用基于电力电子器件的技术来替代原来的机械开关方式的解决方法也将是今后的发展趋势。三相系统中基波不平衡度在增大的同时，由于各次谐波所导致的不平衡问题将成为将来所遇到的主要问题，因而需要有一种方案来同时解决基波无功和有功不平衡，以及消除由谐波造成的不平衡。本文提出的设计方案具备了解决上述问题所需要的全部功能，因而是未来最有发展前景的解决方案之一。
拟采用的装置功能原理图下图所示。
图2 本装置的结构原理框图
装置工作原理如下：原始的不平衡负载可能引起较大的中线电流，如图中ILN所示。若不进行补偿，则此电流将流入系统中线。在系统与负载中间增加一个三相不平衡补偿装置，该装置从系统吸收三相对称的基波电流，通过整流桥变换为直流，再通过具有中线的逆变桥变换为所需要的电流。以中线电流为例，对装置来说若以流入装置为电流的参考方向，则如能使得装置中线吸收的电流与负载侧中线电流一样，即ILN=IFN，则对系统中线而言，ISN=ILN-IFN=0。从而解决了系统侧中线电流过大的问题。同时装置的ABC三桥臂还可根据参考电流产生所需要的电流，对负载的不平衡三相电流进行补偿，目标是使得系统侧ABC三相的电流为三相基波对称分量。从而解决三相不对称问题。
3.结论
采用不同的方法各具有其优劣性，本文提出的采用大容量电力电子技术，装置适应能力强，响应速度快，控制精度高，装置无任何耗能元件，节能效率更高。采用三相四线制结构，能同时补偿不平衡电流，同时还可滤除谐波并提供无功功率的支持。因此是未来最有发展前景的解决方案之一。
参考文献：
[1]王兆安，电力电子技术[M].北京:机械工业出版社，2000
[2]王兆安，谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社，2006
[3]梅岭芳，配电网的三相平衡[J].工业加热，2007
[4]张红，谭万禹.STATCOM与SVC在电力运行系统中的比较分析[J].吉林电力，2009
[5]罗昭波，配电变压器三相平衡与无功自动补偿[J].降损节能，2007.
