电力电子技术研究赏析八篇

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篇的电力电子技术研究样本，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。

第1篇

【关键词】大功率；电力电子技术；可靠供电系统；研究

1前言

大功率电力电子技术在电力系统中发挥着重要的作用，主要涉及到了电力系统的发电、输电、配电以及用电等方面。实现大功率电力电子技术供电可靠性，在本文中从两方面进行分析，第一，提升大功率电力电子技术的供电可靠性，可以通过提高工业敏感负荷的供电可靠性来实现；第二，将大功率的电子技术应用于发电机励磁系统中，以提升发电机的阻尼转矩，来实现系统的动态可靠性提升。

2大功率电力系统可靠性供电概述

从敏感负荷角度对电力系统供电可靠性进行分析。实现供电的可靠性不仅要求电力系统中不能长时间断电，还需要对电力供电系统的动态电压质量提出更高的要求。对系统中的电压跌落以及电压短时中断的时间进行限定，在实际供电中，不同的电压跌落中，其敏感负荷所能够承受的电压跌落时间存在着差异性。在一般规律下，跌落幅度越大，其敏感负荷所能够才承受的时间越短。传统的供电可靠性统计统计，只能以停电时间超过1分钟或者5分钟实际依据。在我国，对于自动重合闸成功或者备用电源投入成功的现象不能视为用户停电，而此时敏感负荷用户有可能遭受到一定的电力损失。那么在实际的电力系统供电中，提升供电的可靠性，需要从电网方面进行综合考虑，以优化的配电网结构，改善动态带电压质量[1]。

3大功率电力电子技术提高供电可靠性的应用

3.1转换开关

转换开关电源供电中发挥着重要的作用，在实际电力系统电源供电中，包含两路或者多路的电源供电，转换开关应用其中，能够实现多路电源之间的相互切换。在本文中以两路电源供电为例进行分析，当有一个电源电路在正常供电时，则另外一个线路中的电源供电就会处于备用状态。一旦线路中出现线常用电源供电异常的情况时，转换开关开始发挥作用，自动切换到被用电源线路中。以转换开关的形式，实现线路正常供电，其开关投入使用成本较低，应用广泛[2]。

3.2动态电压恢复器

动态电压恢复器简称DVR，DVR通过线路中的变压器串联在线路电源与敏感负荷之间。当线路正常输电时，线路中在没有产生电压跌落的情况，DVR完全不发挥作用，其在线路中所输出的电压补偿为0。当线路中出现了较大的电压跌落时，此时，DVR就会发挥其真正的作用，DVR通过自身输出与跌落电压值相同的电压补偿值，来实现线路中的电压补偿。线路中所补偿的线路电压为额定电压。从DVR的工作原理上进行分析，其实际的作用就是对提供线路中电压补偿，避免线路由于电压跌落出现故障[3]。

3.3不间断供电电源

不间断的供电电源，简称为UPS。目前，随着科技不断发展，UPS已经逐渐趋向于市场化，其主要有三种类型：在线型、离线型以及在线互动型。在实现的UPS中，需要具有储能单元，其中最为常见的储能单元为的电池储能。在线型的UPS在逆变器支持下实现负荷供电，实际供电与电源无关，因此在电压质量获得上比较高。

3.4发电机励磁

大功率的电力电子技术在发电机励磁中的应用，作用突出。首先需要对发电机的励磁系统进行分析，发电机的励磁系统能够实现机端电压的维持，合理分配多台电发电机之间的无功功率，继而提升电力系统的稳定性。目前，在电力系统中，半导体励磁是其最为主要的励磁方式，在实际电力系统运行中，可以按照电源的不同，将半导体励磁分为他励和自励。现行在电力企业中比较实用的就是基于励磁电力电子装置的三相晶闸管全桥整流器，在该整流器中采用时间常数比较小的一阶惯性环节。

4微网可靠性供电

4.1交流微网结构与特点

典型的交流微网组成有：光伏发电、储能电源、风电机组以及柴油发电机组等。在以上的组成部件中，风电以及储能等电源，在电力电子变换器的转换下，实现了对额定电压频率交流电的转换，并在静态开关的转换下连接在微网母线上。交流微网的特点比较突出，主要表现在以下方面。第一，微网的电压等级比较低，在实际线路中与配电网相连，在大功率电力系统的尾端；第二，容量比较小，在10KV等级的微网容量为数百千瓦到十兆瓦之间；第三，电流实现双向流动，在微网结构中为分布式的电源网状，基于微网这样的特点，其能够实现的功能比较多。一方面能够实现对大电网的功率输送，另一方面，也能够从大功率电网中吸收功率；第四，微网具有多种工作模式，其中比较突出的就是并网和离网两种形式。并网工作形式帮助微网能够在大功率电网中正常运行，而离网是指，当大电网出现故障时，微网能够迅速的脱离大功率电网，而实现独立运行。

4.2微网分布式电源电流保护

微网分布式电源主要包含两大类的电源，第一，逆变器接口电源。例如光伏发电、风力发电以及储能电源等。第二，传统发电机接口电源。例如柴油发电机、燃汽轮机等。当微网分布式电源线路中出现故障时，以上两种电源类型所能够提供的短路电流存在着较大的差异。对于逆变器接口电源来说，电源线路在线路中容易受到电力电子器件等耐流能力的影响与限制，其电源所能够提供的短路电流值不超过线路中额定电流的1.5倍。在这样的线路背景下，该种电源类型不能够实现有力的电流保护。而对于另外一种分布式电源进行分析，当线路中发生短路时能够利用串联等效电抗的形式，实现较大短路电流的供应，因此该种电源类型与逆变器接口分布式电源相比，具有明显的优势，能够实现电流保护。

5结论

随着电力系统不断发展，电力系统的供电可靠性逐渐受到社会所关注。因此，在本文中对大功率电力电子技术进行分析，研究大功率电力电子技术提高供电可靠性的应用，并对微网可靠性供电进行详细研究。在电力电力技术可靠性供电中的应用研究中，分别对转换开关、动态电压恢复器、不间断供电电源以及发电机励磁等方面进行详细研究，针对这些供电系统的作用论述，希望能够为电力供电系统发展带来帮助。

参考文献：

[1]贺超.具有高可靠性的数字化大功率电力电子集成模块研究与应用[D].杭州:浙江大学,2014.

[2]周明磊.电力机车牵引电机在全速度范围的控制策略研究[D].北京:北京交通大学,2013.

第2篇

关键词：电子电工技术；电力系统；应用

0引言

随着社会经济的快速发展，电子电工技术也取得了长足的进步。在社会生产不断扩大以及人们生活水平不断提高的背景下，对电能的需求进一步增加。基于此，电力系统迫切呼唤电子电工技术的出现与应用。从本质上来说电子电工技术是一种由传统电工技术开发而来的新型电工技术，是传统电工技术和现代电工技术的融合，将其合理地应用于电力系统中，对于电力系统的发展具有重要的推动作用。

1电子电工技术的基本特点

（1）全控化：电子电工技术中，半控型普通晶闸管已经不再使用，由自断功能的电气元件，使得电子器件的功能作用得到提升，系统的运行效率的获得一定的提升[1]。（2）高频化：电子电工技术的出现和应用，使得器件踏入了一个新的发展阶段，运行速度更快，从原先的十千赫兹导致数十千赫兹，再到几百千赫兹。（3）集成化：集成化指的是将多种元器件技术有机地结合在一起，将全部的全控型器件通过许多的器件集成到一个基片上。

2电子电工技术在电力系统中应用的意义

2.1有利于机电一体化的发展

经济社会的发展，带动各种产业的发展，尤其是新型产业的逐渐出现，对电子电工技术提出了新的要求，机电一体化便是其中最明显的一点。

2.2有利于电能使用水平提升

电力系统运行中，电子电工技术的应用，可以最大限度地对电能、各大系统的资源进行科学合理地分配，有利于提升电能使用水平。

2.3有利于电子电工智能发展

必须承认的是，在当前社会经济不断发展的大背景下，计算机技术的发展速度非常快速，智能化社会成为了社会发展的一个主要目标。电力系统中，电子电工技术的应用也应当符合社会发展大趋势，朝着智能化方向前进，实现智能化控制。

3电子电工技术在电力系统中的具体应用

3.1发电环节的应用

设备是电力系统发电不可或缺的因素，离开了设备电力系统发电几无可能。由于电力系统发电需要使用到的设备多种多样，不同的设备性能各不相同，要想实现发电的最大化发挥，必须要提升设备的性能。发电环节的电子电工技术主要表现在以下几个方面：（1）静止励磁技术：静止励磁技术的作用发挥，离不开晶闸管整流自并励模式，该技术具有安全度高、成本低的特点[2]。由于静止励磁技术具有上述几方面的优势特点，因而已经得到了国际社会的广泛认可。（2）变频调速技术：水力发电和风力发电在电力系统中占据了一定的比例，无论是水力发电还是风力发电，调整转子励磁电流的恒变频率都非常重要。电子电工技术的应用，满足了它们的技术使用需求。

3.2输电环节的应用

电力系统运行中，输电环节出现任何问题电力系统将无法实现其价值，社会生产及人们生活也将无法正常开展。电子电工技术的应用，对于电力系统的输电环节而言，是一个非常大的突破，很好地提升了电网运行的稳定性和安全性。电子电工技术在输电环节的应用主要体现直流输电技术和交流输电技术两个方面。（1）直流输电技术：无论是送电侧还是受电侧都依托于晶闸变流设备，这样一来远距离送电以及大规模送电中的无功损耗问题就得以解决，并且具有很高的安全性和稳定性，操作起来也比较简单。（2）交流输电技术：该技术的核心与弹性补偿技术相类似，主要是对旧式交流电力系统的优化与升级，克服了输电损耗问题，保证了电力系统的安全与稳定。

3.3配电环节的应用

电力系统中，发电环节、输电环节以及配电环节是绝对核心部分。电子电工技术的应用，极大地提升了电力系统配电环节的稳定性，保证了电能的质量。以往，电力系统配电环节使用到的设备主要为工频配电系统变压器，其最大的不足便是自身的功能会对供电造成影响，并且这种传统的变压器使用时极其不方便，还容易产生污染。电子电工变压器应用在电力系统的配电环节，优势非常明显，不仅克服了传统工频配电系统变压器的缺点，还能够使得能量的转化和利用得到最大化发挥，在改善电能的质量方面作用巨大，从而使得电力系统的安全运行得到有效保证[3]。此外，配电环节中电子电工技术的应用，还能够对谐波进行实时监控，全面提升配电水平。

3.4节能减排的应用

在当前国际社会提倡节能减排的大背景下，电力系统作为节能减排的重点领域，电子电工技术的应用符合了节能减排的大趋势。电力系统中，电子电工技术通过变负荷电动机调速运行以及控制无功损耗，提升功率因素实现节能降损的目标。变负荷电动机调速运行时的转差损耗相对较少，能减少定子的铜损耗率，节能将近30%以上的电量。电子电工技术通过对无功损耗的控制，可以实现功率因素提升的目的。电力系统中的电动机消耗非常大，通过保证电动机等电气设备的无功平衡，通常可以通过配置无功补偿装置提升电气设备功率因数来实现。

4结语

总而言之，在社会经济快速发展的背景下，计算机技术也处于快速发展的过程中，这就为电子电工技术的应用奠定了良好的技术基础。社会各领域发展中，电力系统的重要性不言而喻，将电子电工技术应用于电力系统中，不仅有利于机电一体化的发展，还有利于电能使用水平提升，更有利于电子电工智能发展。通过电子电工技术的应用，有效地解决了电力系统以往运行中的问题，使得电力系统的发电环节、输电环节、配电环节以及节能降损环节都能够平稳运行，促进了电力系统的可持续发展。

参考文献：

[1]唐静娴.浅谈电子电工技术在电力系统的应用[J].机电信息,2014,30(07):90-91.

[2]高静思.浅谈电子电工技术在电力系统的应用[J].电子测试,2016,35(16):176-177.

第3篇

在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。

在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。

二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题

由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。

（1）纳米Si基量子异质结加工

要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。

（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。

（3）超高密度量子效应存储器

超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。

（4）纳米计算机的“互连问题”

一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。

（5）纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境

当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。

三、交互式电子技术手册

交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。

简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。

四、电子技术在时间与频率标准中的应用

时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。

1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的，分别称为世界时（UT）和历书时（ET）。这种基于天文方面的宏观计时标准，设备庞大，操作麻烦，精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展，产生了量子电子学、激光等新技术，由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准，如（133Cs）频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后，将过去基于宏观的天体运动的计时标准，改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化，体积、重量大减小；另一方面使频率标准的稳定度大为提高（可达10-12—10-14量级，即30万年——300万年差1秒）。1967年第13届国际计量大会正式通过决议，规定：“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准，发展了高精度的测频技术，大大有助于宇宙航行和空间探索，加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。

总之，在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后，广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣，尖端信息普遍进入我们生活之中的同时，国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用，因此说，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。

【参考文献】

[1]张凡，殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》，2006（01）。

[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J]，《汽车运用》，2006（09）。

[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J]，《电子设计应用》，2005（05）。

[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J]，《中国科技信息》，2006（01）。

[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J]，《中国科技信息》，2005（19）。

[6]黄军辉，张南峰，管卫华《创办汽车电子技术专业——适应现代汽车技术的发展之路》[J]，《广东农工商职业技术学院学报》，2006（01）。

[7]巨永锋《汽车电子技术的发展趋势》[J]，《现代电子技术》，2003（09）。

第4篇

关键词：电力工程；电力电子技术；系统应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.131

0 引言

通过计算机与信息技术的应用，电力系统实现了电力电子技术的控制，该技术由控制系统、半导体器件和计算机技术组合搭建而成，其目的在于通过强电与弱电的有效组合，实现大功率电力系统向直流电的转化，是为电力系统控制的关键所在。因此，如何加强电力电子技术的研究，使其更好的服务于现代电力系统的发展，对于我国电力事业的可持续发展具有深远的意义。

1 在发电环节中的应用

电力电子技术主要以发电机组的变频调速与励磁控制为其在电力系统发电环节的体现，对于我国以及整个世界范围的情况而言，静止励磁系统为各大型电场发电机组中运用最为常见的一种形式，随着电力电子技术的发展，其逐渐取代了励磁机环节在励磁控制中的应用，并以此实现了静止励磁控制构造的简化、运作成本的降低以及工作性能的提高。与此同时，由于现代电子技术的应用，可迅速有效的调节静止励磁系统的自身运行情况，从而大大提高了整个电力系统的工作效率。

其次，对于发电机组变速恒频励磁而言，电力电子技术也有较为普遍的应用。水利发电系统中，水源头压力与单位时间内水力流动量同时影响着发电机组的运转速度与工作效率， 并且其在风力发电与火力发电中拥有同样的影响作用，因此，通过电力电子技术的应用，可有效调整发电机组转动的励磁电流频率，使其与机组的转速保持一致，以此实现发电机组的最大运作功效。

同时，对于太阳能发电机组的控制系统与发电厂的风机水泵的变频调速中，电力电子技术同样拥有很好的应用效果。太阳能作为当今时代的一种新型能源，其发电技术的发展与应用过程倍受社会关注，并且电力电子技术在其发电系统中的应用效果尤为突出，是为我国乃至世界能源战略目标所在。但是，在实际操作过程中，由于太阳能发电本身拥有过大的功率，应用过程中需用大功率的电流转换器转换其所生产的电能，不仅操作复杂，更是需要投入大量的既有资源，然而，通过电力电子技术的应用，可以很好的将上述问题解决，从意义上可视为现代电力系统的一种技术性革命。电力系统发电过程中，由于发动机组等自身设备同时需要损耗较大的电量，出于能源节约的考虑，在高、低压转换过程中，原有的变频器逐渐被现代化风机水泵变频机所代替，以此大大降低了电流转换过程中的高能耗问题，但是该技术应用目前尚不完善，仍处于不断摸索过程中。

2 在输电环节中的应用

对于高压输电系统而言，电力电子技术的应用对于电力网络的运行稳定性得到了大幅的改善。基于直流输电控制调节灵活、稳定性好及电容量大等特点，因此其在不同频率的联网、海底电缆输电和远距离输电应用中具有明显的优势。高压直流输电过程中的两个交流电网互联目标的实现，通常是以有源逆变和可控整流两种方式进行实施，其不仅可以实现两区域电网非同步互联、远距离输送及大容量电能的需求，而且还可通过控制实现交流系统动态稳定性的提高、低频振荡的抑制与功率紧急援助的目的。柔流输电系统（FACTS）是综合利用现代电力电子技术、微电子技术、通讯技术和现代控制技术对电力系统的潮流和参数进行灵活快速调节控制，增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。用于配电系统柔流输电技术为用户电力技术CPT，柔流输电技术是一种用于远距离输电的静态电力电子装置，核心是FACTS控制器。基于FACTS产品包括静止无功补偿品、静止调相机、统一潮流控制器、晶闸管可控串联补偿器、静止快速励磁器等。高压直流输电技术等用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷送电的问题。

3 在配电环节中的应用

配电任务的实施，电能质量提高与供电稳定性的加强一直以来都是我们亟待解决的问题，作为配电环节应用电力电子技术最为普遍的系统，应用用户电力技术（Custom Power，亦称DFACTS）是为电力电子技术与现代控制技术结合而成，通过交流输出电系统手段的应用，配电过程中应用用户电力技术可对供电稳定性、输出能力及电能质量得到很好的改善效果，除此之外，柔流输电技术（FACTS）同为配电环节应用较为普遍的一种电力电子技术，与用户用电技术相比，其可视为该技术的姊妹版或缩小版，原理大致相同，目前，两种技术已得到了有效的融合。

4 在节能环节中的应用

4.1 变负荷电动机调速运行

目前，变负荷的风机、水泵采用交流调速在国外居多，在我国还需要进一步推广应用。风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量收到良好的效果，其调速范围广，精度高，效率高，可以实现连续无级调速且在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，可以达到30% 的节电率，缺点就是成本较高，产生高次谐波污染电网。

4.2 减少无功损耗，提高功率因数

在电气设备中，属于感性负载的变压器和交流异步电动机，在运行的过程中是有功功率和无功功率均消耗的设备，作为保证电能质量不可缺少的部分无功电源与有功电源是一样的，所以在电力系统中应保持无功平衡，不然就会系统电压降低、功率因数下降、设备遭到破坏，严重时还会造成大面积的停电事故，为防止这样的事情发生，当电力网或电气设备无功容量不足时，增装无功补偿设备，提高设备功率因数势在必行。

5 结语

基于以上论述，现代电力电子技术在电力系统中的应用研究为一项复杂而漫长的工作，时代在发展，社会在进步，新环境的出现必然会遇到新问题，作为一名现代化电力工程从事者，这就要求我们不断探索，不断实践，在探索与实践过程中实现技术的更新与改进，以此时刻保证控制技术的先进性与实时性，真正实现我国电力系统电力电子技术的多元化与标准化发展方向。

参考文献：

第5篇

随着电子企业在信息化工作上起步较早，但是在电子商务包装服务技术方面却没有形成统一的架构和标准，本文在分析国内外电力行业电子商务服务模式与运营机制基础上，研究了了电力行业电子商务包装服务的软件开发系统、应用集成系统、运营维护系统，研究共性技术的集成方法和具体机制，为电力及其上下游行业提供完备的电子商务包装服务技术架构。

关键词：

电子商务；集成系统；架构；包装服务

电力行业是支撑国民经济和社会发展的基础型产业和公用事业，随着工业化进程加快，包装产业结构调整，科技进步促使电力行业科技化信息化逐渐加快。从目前的情况看，电力行业还未形成集服务开发、服务接入、服务集成于一体的服务平台，还有大量的工作需要做。在这方面利用云计算技术构造具有良好可用性的服务开发、应用与集成平台，是必然的发展趋势。

1电子商务包装服务架构技术

国内外现状电子商务包装服务是指，当社会的工业化进入了比较发达的阶段，依托信息与通信技术和现代管理理念而发展起来的知识和技术相对密集的服务业，它的发展必须由以信息与通信技术为核心的高技术来支持。近几年来，在信息与通信领域涌现出很多新技术、新概念，例如现代服务业、虚拟化、WebX.0、云计算、感知中国、物联网、传感网等。作为软件即服务厂商的先驱，Salesforce在多租户架构方面表明了自己的看法：让软件开发商只需要为在单一环境下运行的软件的一个版本而操心，不需要为不同的软硬件配置支持多个版本。Salesforce还通过平台把多租户架构的优点扩大到其他软件开发人员；该平台让第三方公司可以使用其软件的原始构建模块和高级应用程序组件，开发自己的多租户应用程序。

2电力行业电子商务服务平台构建

电力行业电子商务服务整体解决方案。主要研究内容包括电力行业电子商务服务模式与运营机制、关键支撑技术层、应用与服务层以及应用示范工程等部分。

（1）电力行业电子商务服务模式与运营机制。电力行业电子商务服务模式与运营机制研究政府监管之下，企业自主运营，第三方开放的电力行业电子商务服务体系的体系架构、服务模式、运营维护机制，包括B2B（BusinessToBusiness，商家到商家）、B2G（BusinessToGovernment，商家到政府）、B2C（BusinessToCustomer，商家到客户）和SAAS（SoftwareasaService，软件即服务）等。

（2）电力行业电子商务包装服务关键支撑技术层。电力行业电子商务包装服务关键支撑技术层集成现代服务业相关共性技术，如：安全认证技术、征信与信用技术、电子合同技术、计费管理技术和互动协同技术等，并攻克电力行业电子商务服务平台的若干关键支撑技术，主要包括：

①电力综合业务数据采集与整合技术，针对电力综合业务的特点，研究地理分散的异构数据采集、整合和建模技术，开发数据抽取、转换、装载工具；

②电力数据分析与挖掘技术，研究电力综合业务数据分析模型和数据挖掘算法，建立专业数据分析主题，实现电力物资交易等专业数据的分析与挖掘，为电力行业电子商务服务体系提供完备的数据支撑；

③电力综合信息管理技术，针对电力信息特点，研究电力信息元数据加工技术、知识产权保护技术、基于共建共享体系的电力信息上传、编辑、审批、技术，形成电力行业综合信息管理规范，实现电力信息的有效关联，促进电力科技知识的发现、转化和传播，支持电力信息的科学管理和综合经营。综上，电力行业电子商务服务关键支撑技术层为上层电子商务服务提供数据支撑和技术支撑。

3应用前景

电力行业电子商务服务的架构是依托国电集团"GD193"工程和国家电网公司"SG186"工程，采用底层所提供的电力行业共，建立实施的应用示范工程，主要分为电力物资交易服务应用示范、电力综合信息服务应用示范和电力业务协同服务应用示范，逐步建成为国家电力物资交易和综合信息服务的基础设施。

4结语

针对电力行业电子商务服务的实际需求，研究我国电力行业电子商务服务模式与运营机制，构建集物资交易服务、综合信息服务和业务协同服务等于一体的电力行业电子商务服务体系，为电力及其上下游行业提供完备的电子商务服务，能够解决电力行业现有电子商务平台功能单一、供应链整合能力弱等问题，帮助相关企业开源节流、持续提升企业核心竞争力，促进现代电力服务业的初步形成，带动电力及其上下游行业的快速发展。

参考文献：

[1]谢钰.电力云计算研究[J].科技传播,2013.12.

[2]王景燕.基于云计算的电力调度信息化研究[J].电工技术,2011(12).

[3]赵俊华,文福栓,林振智.云计算-构建未来电力系统的核心计算平台[J].电力系统自动化,2010.8.

第6篇

关键词：电力电子技术；开关电源

现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。

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。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。

第7篇

关键词：电力电子；牵引供电系统；优势；问题；对策

1利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统优势

1.1节省了自动过分相装置的投资费用

为了实现自动过分相，限制大部分都安装自动过分相装置。这样的设备投资巨大，并且日常的维护频繁，维护的投入也不少，同时也比较复杂的。比如：1000公里左右的铁路地面自动过分相装置，其投资超过600万元。那么采用新型车载自动过分相，只需要在线路旁边设置磁铁，在火车上装一个控制器，这样便有限的减少了自动过分相装置的投资费用[1]。

1.2节约电价

牵引供电系统中，采用同一端口供电，负荷的均衡性得到良好改善，提高了变压器负荷侧的功率因数，降低了负序电流不对称情况，释放了变压器的容量，降低了变压器油温升，有效的降低了耗电量[2]。

1.3节省的变压器有功功率损耗费用

牵引变压器有功功率的主要损耗，是铜耗和铁耗。在同相供电系统中，因为负序和谐波功率，可以被潮流控制补偿，甚至是消除。那么，牵引负荷三相对称，牵引变压器的损耗可以得到降低。

2现有牵引供电系统的主要问题

首先，现在的牵引供电系统，为了节省开支，大部分使用单相工频交流制。但是这种方式主要是系统三相严重不平衡，其交流电气化的铁道牵引负荷不平衡。当两个臂负荷完全相同的情况下，采用平衡变换的变压器，电流不对称程度的情况非常严重。由于两臂同时有的负荷小，并且机车类型和机车工作状态的负荷有不同。三相总是处于严重不平衡的状态[3]。其次，换相联接后任意3个异相供电臂都有相同负荷时，3个异相供电臂负荷都不同。换相联接对三相不平衡的特点，改善效果不明显程。此外换相联接后的分相绝缘器使用，使电力机车安全平稳通过存在较大的隐患。并且无论是分相或是分段绝缘器，在电气上的使用都是相对脆弱的部分。如果有高速列车通过时，绝缘器形成的硬点，都会对受电弓形成严重威胁，绝缘器同时也会烧损。并且这给火车司机的操作带来了很大的不便。再次，是谐波与无功问题带来的一些问题。我国的电气化铁道运行的流器电力机车，在不同的工作状态下，其牵引负荷电流相位角的变化幅度不一样，致使功率因数也十分不稳定。当高速机车处于再生制动时，机车电流反馈牵引网，电流相位角变回相对滞后。发生牵引网短路故障时，故障电流相位角也同样滞后。正常的工况下，相位角的大幅度变化和牵引负荷电流动态的波动幅度不同意，这使得补偿无功功率的难度加大[4]。

3利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统

3.1新型牵引供电系统的结构

无源对称补偿技术和电力电子技术，都是解决现有牵引供电系统存在的问题的有效方法。这样有良好的动态平衡与补偿效果，其结构效果明显。它主要由牵引主变压器和平衡变换装置所构成，可以起到变压平衡变换、补偿负载无功和谐波的作用。一般情况下，有源滤波器主要是用于抑制谐波和补偿无功，而同相供电系统的平衡变换装置的另外一个重要功能，就是实现平衡变换。

3.2同相牵引变电所的结构

同相牵引变电所的结构，与主变压器接线的方式以及平衡变换装置的结构变压器等等的连接方式有很大关。有时，可能变压器接线的方式有很多种，同相AT牵引变电所也就有多种接线类型。比如：三相三桥臂变流器结构或两“背对背”单相变流器结构等等[5]。

3.3两单相变流器变电所结构

两单相变流器构成的同相牵引变电所结构（图）虚线部分是主变压器，它主要采用的是三相变四相平衡变压器，其阻抗匹配平衡变压器构成方式清晰可见。

3.4三相四桥臂变流器的结构构建

三相四桥臂变流器为核心的平衡变换装置。主要是通过对平衡变换装置适当控制，使得各变电输出的同相位电压，取消了分相绝缘器，从而可以实现同相供电，达到三相的完全平衡。主要工作优势是。其只需要一台工作变压器和一台平衡变换装置。并且它的接线简单，资金投入低，后期维护方便。平衡变换装置的容量不会受到主变压器的影响。一旦平衡变换装置的故障时，系统就可以为无通信提供防护能力，采用最简单的直供方式，可以保持继续供电。平衡变换装置主要由四桥臂变流器构成，其控制方法会比较较复杂一些，如果平衡变换装置出现一些故障时，牵引网将可能会失去通信防护的能力。

本文主要是对新型的同相牵引供电系统，开展了一些谈论，主要分析了基于无源对称补偿技术等等。随着我国高速铁路的迅速发展，对于同相牵引供电系统的运行和控制的研究也是十分必要的。本文从利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统优势入手开始探讨，详细分析了其实施的客观必要性。此外，本文主要讨论了控制器的控制模式，以及牵引变电所的运行方式。以期可以为同相供电系统应用的推广提供重要基础。

作者:林艳 单位:平潭综合实验区传媒中心

参考文献

[1]张秀峰，连级三.利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统[J].变流技术与电力牵引，2007（3）：49-54+59.

[2]何晓琼.基于多电平三相-单相变换器的贯通式同相牵引供电系统研究[D].西南交通大学，2014.

[3]李猛.新型同相牵引供电系统仿真的研究[D].大连交通大学，2008.

第8篇

关键词:电力电子技术;理实一体化;Proteus仿真

电力电子技术是我校电力系统自动化技术专业和电子信息工程技术专业的一门专业核心课程，对于专业、专业群建设及培养学生岗位职业能力都有重要意义。该课程是集电力、电子和控制3个学科交叉而形成，可以看成是弱电控制强电的技术［1］。随着电力电子技术的飞速发展，其应用范围十分广泛，新技术、新发明突飞猛进，已渗透到国民经济及日常生活各领域。由于我校电力电子技术课程开设时间较晚，且实验室配套不完善，其课程建设也相对滞后，原有以理论知识讲解为主的教学模式已经不适应高职院校培养现代化应用技术型人才的要求。为适应技术发展需要，同时结合电力院校特点，课题组对电力电子技术课程进行了理实一体化的教学探索和研究。

1课程教学现状

目前，电力电子技术课程在教学过程中普遍采用以理论讲解为主、实验为辅的教学方式。在传统教学过程中，由于电力电子技术课程存在大量的理论推导、数学计算、电路输出波形分析，对高职高专院校学生来讲难度比较大，学生普遍感觉内容抽象、枯燥、难懂。具体可以归纳为以下3个方面的教学问题。理论复杂，教学方法单一:电力电子技术课程中各种变流电路参数的选择和计算涉及高等数学，学生理解困难，各种变流电路的波形抽象，上课老师仍大多只做课件上的静态分析，导致学生学习积极性降低，从而影响教学质量。理论与实践教学严重脱节:传统教学中，电力电子技术课程采用先理论后实验的教学模式，理论课与实验课明显分开，学生学完理论知识再到实验室做实验，间隔时间比较长，学生对以前学过的理论知识容易遗忘，理论和实践联系不紧密。实验学时少且存在安全风险:由于学校不断更新人才培养计划，理论课学时被压缩，实践学时更少，存在重理论轻实践的现象。电力电子技术实验存在一定的安全风险，所以现在大多数院校实验项目开设也比较少。

2理实一体化教学改革

针对当前我校电力电子技术课程存在的教学问题，课题组提出了电力电子技术理实一体化教学方案。“理实一体化教学”(又叫理论与实践一体化或“教学做”一体化教学)是高职教学中进行探索、创新的一种教学模式，一位专业课教师既担任理论教学，同时又从事实践教学，将有关的专业设备和教学设备同置一室，将理论课与生产实习、实践性教学环节重新分解、整合，安排在专业教室中进行教学［2］。电力电子技术作为一门应用性和实践性很强的专业课程，非常适合进行理实一体化教学改革。很多高职高专院校老师都在理实一体化教学模式上做了一定的探索研究。在文献［3］中提出了电力电子技术课程可视化实践教学，采用MATLAB平台，把复杂的电路动态过程制作为三维动画，可以显示出电路的变化过程，方便学生理解。但该方法仅适合老师教学，并不适合学生实验实践。在文献［4］中提出了虚实结合的电力电子技术理实一体化教学改革方案，即虚拟仿真和实验环节相结合的教学模式，但是并未说明采用何种仿真软件和实施方案。在文献［5］中通过自身教学实践，利用激发学生学习兴趣、充分利用网络教学、完善课程评价体系、利用计算机仿真丰富实践教学环节等方法来提高该课程的教学质量。

3理实一体化教学改革实施

随着教学改革的不断深入以及人才培养计划的调整，专业课程的课时大多被压缩。为达到预期的教学效果，必须对该课程的课程安排、教学方法和教学手段等进行改革［6］。课程安排:传统的教学时间为每节课2学时，在讲完理论知识之后，学生很少有时间对刚讲过的理论知识进行消化吸收，更没有办法对其进行实践;到第二次上课时，前面讲过的理论也忘得差不多了［7］。因此，课题组将上课地点改在电力电子实验室，课程安排上采用4学时连排的方式，即先讲解2学时理论，其后的2学时安排学生在实验台上做实验，这样可以避免因为理论课讲完后，时间间隔久，学生再单独来做实验，容易遗忘学过的理论知识。而且4学时连排可以保证实验时间，让学生有充分的时间完成每个实验，提高学生的动手能力。教学方法:这门课程的特点是有大量的电路图和输出波形图，学生很难通过想象去分析波形图。课题组老师采用课件讲解+虚拟仿真+实验操作的虚实教学法，借助计算机辅助软件对电路进行仿真，再结合电力电子实验台输出波形，可以让学生非常清晰地观察分析波形图。这种教学法既可以让学生自己通过仿真软件搭接电路，理解书本上复杂的电路波形，同时还可以通过实验验证书本上的计算公式，从而让学生真正理解理论知识。Proteus是将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件组成三合一的设计平台，非常适合教学科研中的电路设计和仿真。电力电子技术作为以电路为基础的课程，利用Proteus软件来仿真教学，可以提高学生的学习兴趣和积极性。考核方式:传统教学中，理论课以期末试卷成绩70%+平时成绩20%+考勤10%来对学生进行考核评价，常会出现学生期末突击复习就可以及格，但学生并没有真正理解和掌握本课程知识，以致于学生考完就忘完。因此，本课题组提出新型考核方式，即期末试卷成绩50%+实验成绩40%+考勤10%的考核方式。实验以过程考核为主，过程考核主要是对每组3名同学的电路接线和实验结果、实验报告进行评价。

4教学案例

整流电路是电力电子技术中最常用的一种电力变换电路。下面介绍利用Proteus仿真软件搭接单相半波可控整流电路，可控硅触发采用单结晶体管触发电路，并让学生在电力电子实验台上完成单相可控半波整流电路实验。图1所示为单相半波可控整流电路。传统教学方法是老师对电路原理进行讲解，直接将波形图给出，学生很难理解可控硅导通与关断条件，且无法直观反映负载电阻R的大小对电路输出波形的影响。利用Proteus软件来搭接电路模型。可以用虚拟示波器观察电路各点电压波形，还可以改变RV1阻值实时观察其对输出电压波形的影响。图3是单相半波可控整流负载电压波形图。另外，本校已经配套了天凯公司生产的电力电子实验台。该实验台可以完成电力电子技术课程中每个部分的电力变换实验。所以，老师讲授理论知识之后，可以马上进行该部分实验内容，这样就实现了理论和实践的紧密结合。

5结语

电力电子技术课程采用Proteus仿真软件和电力电子实验台相结合的理实一体化教学方法，使复杂的电路波形分析变得形象具体，其中的电路实验项目可以真正让学生在“学中做”“做中学”。最后，课题组通过实践证明，采用电力电子技术理实一体化教学模式，不仅使课堂内容更加丰富和有趣味性，而且极大地提高了学生的电路分析能力和创新设计能力，其教学经验值得借鉴推广。

参考文献:

［1］王兆安，黄俊．电力电子技术［M］．北京:机械工业出版社，2002．

［2］张德秀．“理实一体化”教学模式的研究与实践［J］．市场论坛，2012(5):113－134．

［3］夏小虎，张春鹏，冯敏亮．“电力电子技术”课程可视化实践教学改革与探索［J］．中国电力教育，2011(22):147－148．

［4］王波．虚实结合、理实一体化的电力电子技术课程改革的探索与实践［J］．时代教育，2015，(14):28－28．

［5］宗哲英，郝敏．关于电力电子技术课程实践与探讨［J］．内蒙古农业大学学报，2013，15(1):81－82．

［6］杨奕．电力电子技术课程教学改革初探［J］．南通大学学报，2006，3(22):95－96．