發(fā)布時(shí)間：2024-03-25 14:39:49
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【關(guān)鍵詞】大功率；電力電子技術(shù)；可靠供電系統(tǒng)；研究
1前言
大功率電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，主要涉及到了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電以及用電等方面。實(shí)現(xiàn)大功率電力電子技術(shù)供電可靠性，在本文中從兩方面進(jìn)行分析，第一，提升大功率電力電子技術(shù)的供電可靠性，可以通過(guò)提高工業(yè)敏感負(fù)荷的供電可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)；第二，將大功率的電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，以提升發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性提升。
2大功率電力系統(tǒng)可靠性供電概述
從敏感負(fù)荷角度對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)供電的可靠性不僅要求電力系統(tǒng)中不能長(zhǎng)時(shí)間斷電，還需要對(duì)電力供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量提出更高的要求。對(duì)系統(tǒng)中的電壓跌落以及電壓短時(shí)中斷的時(shí)間進(jìn)行限定，在實(shí)際供電中，不同的電壓跌落中，其敏感負(fù)荷所能夠承受的電壓跌落時(shí)間存在著差異性。在一般規(guī)律下，跌落幅度越大，其敏感負(fù)荷所能夠才承受的時(shí)間越短。傳統(tǒng)的供電可靠性統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)，只能以停電時(shí)間超過(guò)1分鐘或者5分鐘實(shí)際依據(jù)。在我國(guó)，對(duì)于自動(dòng)重合閘成功或者備用電源投入成功的現(xiàn)象不能視為用戶停電，而此時(shí)敏感負(fù)荷用戶有可能遭受到一定的電力損失。那么在實(shí)際的電力系統(tǒng)供電中，提升供電的可靠性，需要從電網(wǎng)方面進(jìn)行綜合考慮，以優(yōu)化的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善動(dòng)態(tài)帶電壓質(zhì)量[1]。
3大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用
3.1轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電源供電中發(fā)揮著重要的作用，在實(shí)際電力系統(tǒng)電源供電中，包含兩路或者多路的電源供電，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)多路電源之間的相互切換。在本文中以兩路電源供電為例進(jìn)行分析，當(dāng)有一個(gè)電源電路在正常供電時(shí)，則另外一個(gè)線路中的電源供電就會(huì)處于備用狀態(tài)。一旦線路中出現(xiàn)線常用電源供電異常的情況時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)開(kāi)始發(fā)揮作用，自動(dòng)切換到被用電源線路中。以轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的形式，實(shí)現(xiàn)線路正常供電，其開(kāi)關(guān)投入使用成本較低，應(yīng)用廣泛[2]。
3.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器
動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器簡(jiǎn)稱DVR，DVR通過(guò)線路中的變壓器串聯(lián)在線路電源與敏感負(fù)荷之間。當(dāng)線路正常輸電時(shí)，線路中在沒(méi)有產(chǎn)生電壓跌落的情況，DVR完全不發(fā)揮作用，其在線路中所輸出的電壓補(bǔ)償為0。當(dāng)線路中出現(xiàn)了較大的電壓跌落時(shí)，此時(shí)，DVR就會(huì)發(fā)揮其真正的作用，DVR通過(guò)自身輸出與跌落電壓值相同的電壓補(bǔ)償值，來(lái)實(shí)現(xiàn)線路中的電壓補(bǔ)償。線路中所補(bǔ)償?shù)木€路電壓為額定電壓。從DVR的工作原理上進(jìn)行分析，其實(shí)際的作用就是對(duì)提供線路中電壓補(bǔ)償，避免線路由于電壓跌落出現(xiàn)故障[3]。
3.3不間斷供電電源
不間斷的供電電源，簡(jiǎn)稱為UPS。目前，隨著科技不斷發(fā)展，UPS已經(jīng)逐漸趨向于市場(chǎng)化，其主要有三種類型：在線型、離線型以及在線互動(dòng)型。在實(shí)現(xiàn)的UPS中，需要具有儲(chǔ)能單元，其中最為常見(jiàn)的儲(chǔ)能單元為的電池儲(chǔ)能。在線型的UPS在逆變器支持下實(shí)現(xiàn)負(fù)荷供電，實(shí)際供電與電源無(wú)關(guān)，因此在電壓質(zhì)量獲得上比較高。
3.4發(fā)電機(jī)勵(lì)磁
大功率的電力電子技術(shù)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁中的應(yīng)用，作用突出。首先需要對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)端電壓的維持，合理分配多臺(tái)電發(fā)電機(jī)之間的無(wú)功功率，繼而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，在電力系統(tǒng)中，半導(dǎo)體勵(lì)磁是其最為主要的勵(lì)磁方式，在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可以按照電源的不同，將半導(dǎo)體勵(lì)磁分為他勵(lì)和自勵(lì)。現(xiàn)行在電力企業(yè)中比較實(shí)用的就是基于勵(lì)磁電力電子裝置的三相晶閘管全橋整流器，在該整流器中采用時(shí)間常數(shù)比較小的一階慣性環(huán)節(jié)。
4微網(wǎng)可靠性供電
4.1交流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
典型的交流微網(wǎng)組成有：光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電源、風(fēng)電機(jī)組以及柴油發(fā)電機(jī)組等。在以上的組成部件中，風(fēng)電以及儲(chǔ)能等電源，在電力電子變換器的轉(zhuǎn)換下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)額定電壓頻率交流電的轉(zhuǎn)換，并在靜態(tài)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換下連接在微網(wǎng)母線上。交流微網(wǎng)的特點(diǎn)比較突出，主要表現(xiàn)在以下方面。第一，微網(wǎng)的電壓等級(jí)比較低，在實(shí)際線路中與配電網(wǎng)相連，在大功率電力系統(tǒng)的尾端；第二，容量比較小，在10KV等級(jí)的微網(wǎng)容量為數(shù)百千瓦到十兆瓦之間；第三，電流實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，在微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中為分布式的電源網(wǎng)狀，基于微網(wǎng)這樣的特點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能比較多。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大電網(wǎng)的功率輸送，另一方面，也能夠從大功率電網(wǎng)中吸收功率；第四，微網(wǎng)具有多種工作模式，其中比較突出的就是并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種形式。并網(wǎng)工作形式幫助微網(wǎng)能夠在大功率電網(wǎng)中正常運(yùn)行，而離網(wǎng)是指，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，微網(wǎng)能夠迅速的脫離大功率電網(wǎng)，而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。
4.2微網(wǎng)分布式電源電流保護(hù)
微網(wǎng)分布式電源主要包含兩大類的電源，第一，逆變器接口電源。例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及儲(chǔ)能電源等。第二，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)接口電源。例如柴油發(fā)電機(jī)、燃汽輪機(jī)等。當(dāng)微網(wǎng)分布式電源線路中出現(xiàn)故障時(shí)，以上兩種電源類型所能夠提供的短路電流存在著較大的差異。對(duì)于逆變器接口電源來(lái)說(shuō)，電源線路在線路中容易受到電力電子器件等耐流能力的影響與限制，其電源所能夠提供的短路電流值不超過(guò)線路中額定電流的1.5倍。在這樣的線路背景下，該種電源類型不能夠?qū)崿F(xiàn)有力的電流保護(hù)。而對(duì)于另外一種分布式電源進(jìn)行分析，當(dāng)線路中發(fā)生短路時(shí)能夠利用串聯(lián)等效電抗的形式，實(shí)現(xiàn)較大短路電流的供應(yīng)，因此該種電源類型與逆變器接口分布式電源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)電流保護(hù)。
5結(jié)論
隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的供電可靠性逐漸受到社會(huì)所關(guān)注。因此，在本文中對(duì)大功率電力電子技術(shù)進(jìn)行分析，研究大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用，并對(duì)微網(wǎng)可靠性供電進(jìn)行詳細(xì)研究。在電力電力技術(shù)可靠性供電中的應(yīng)用研究中，分別對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、不間斷供電電源以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等方面進(jìn)行詳細(xì)研究，針對(duì)這些供電系統(tǒng)的作用論述，希望能夠?yàn)殡娏╇娤到y(tǒng)發(fā)展帶來(lái)幫助。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電子電工技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用
0引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子電工技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在社會(huì)生產(chǎn)不斷擴(kuò)大以及人們生活水平不斷提高的背景下，對(duì)電能的需求進(jìn)一步增加。基于此，電力系統(tǒng)迫切呼喚電子電工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)電子電工技術(shù)是一種由傳統(tǒng)電工技術(shù)開(kāi)發(fā)而來(lái)的新型電工技術(shù)，是傳統(tǒng)電工技術(shù)和現(xiàn)代電工技術(shù)的融合，將其合理地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，對(duì)于電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。
1電子電工技術(shù)的基本特點(diǎn)
（1）全控化：電子電工技術(shù)中，半控型普通晶閘管已經(jīng)不再使用，由自斷功能的電氣元件，使得電子器件的功能作用得到提升，系統(tǒng)的運(yùn)行效率的獲得一定的提升[1]。（2）高頻化：電子電工技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得器件踏入了一個(gè)新的發(fā)展階段，運(yùn)行速度更快，從原先的十千赫茲導(dǎo)致數(shù)十千赫茲，再到幾百千赫茲。（3）集成化：集成化指的是將多種元器件技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，將全部的全控型器件通過(guò)許多的器件集成到一個(gè)基片上。
2電子電工技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的意義
2.1有利于機(jī)電一體化的發(fā)展
經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，帶動(dòng)各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是新型產(chǎn)業(yè)的逐漸出現(xiàn)，對(duì)電子電工技術(shù)提出了新的要求，機(jī)電一體化便是其中最明顯的一點(diǎn)。
2.2有利于電能使用水平提升
電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電子電工技術(shù)的應(yīng)用，可以最大限度地對(duì)電能、各大系統(tǒng)的資源進(jìn)行科學(xué)合理地分配，有利于提升電能使用水平。
2.3有利于電子電工智能發(fā)展
必須承認(rèn)的是，在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的大背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度非常快速，智能化社會(huì)成為了社會(huì)發(fā)展的一個(gè)主要目標(biāo)。電力系統(tǒng)中，電子電工技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)符合社會(huì)發(fā)展大趨勢(shì)，朝著智能化方向前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。
3電子電工技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用
3.1發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
設(shè)備是電力系統(tǒng)發(fā)電不可或缺的因素，離開(kāi)了設(shè)備電力系統(tǒng)發(fā)電幾無(wú)可能。由于電力系統(tǒng)發(fā)電需要使用到的設(shè)備多種多樣，不同的設(shè)備性能各不相同，要想實(shí)現(xiàn)發(fā)電的最大化發(fā)揮，必須要提升設(shè)備的性能。發(fā)電環(huán)節(jié)的電子電工技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）靜止勵(lì)磁技術(shù)：靜止勵(lì)磁技術(shù)的作用發(fā)揮，離不開(kāi)晶閘管整流自并勵(lì)模式，該技術(shù)具有安全度高、成本低的特點(diǎn)[2]。由于靜止勵(lì)磁技術(shù)具有上述幾方面的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，因而已經(jīng)得到了國(guó)際社會(huì)的廣泛認(rèn)可。（2）變頻調(diào)速技術(shù)：水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中占據(jù)了一定的比例，無(wú)論是水力發(fā)電還是風(fēng)力發(fā)電，調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的恒變頻率都非常重要。電子電工技術(shù)的應(yīng)用，滿足了它們的技術(shù)使用需求。
3.2輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
電力系統(tǒng)運(yùn)行中，輸電環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何問(wèn)題電力系統(tǒng)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，社會(huì)生產(chǎn)及人們生活也將無(wú)法正常開(kāi)展。電子電工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于電力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)而言，是一個(gè)非常大的突破，很好地提升了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。電子電工技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用主要體現(xiàn)直流輸電技術(shù)和交流輸電技術(shù)兩個(gè)方面。（1）直流輸電技術(shù)：無(wú)論是送電側(cè)還是受電側(cè)都依托于晶閘變流設(shè)備，這樣一來(lái)遠(yuǎn)距離送電以及大規(guī)模送電中的無(wú)功損耗問(wèn)題就得以解決，并且具有很高的安全性和穩(wěn)定性，操作起來(lái)也比較簡(jiǎn)單。（2）交流輸電技術(shù)：該技術(shù)的核心與彈性補(bǔ)償技術(shù)相類似，主要是對(duì)舊式交流電力系統(tǒng)的優(yōu)化與升級(jí)，克服了輸電損耗問(wèn)題，保證了電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
3.3配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
電力系統(tǒng)中，發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)以及配電環(huán)節(jié)是絕對(duì)核心部分。電子電工技術(shù)的應(yīng)用，極大地提升了電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，保證了電能的質(zhì)量。以往，電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)使用到的設(shè)備主要為工頻配電系統(tǒng)變壓器，其最大的不足便是自身的功能會(huì)對(duì)供電造成影響，并且這種傳統(tǒng)的變壓器使用時(shí)極其不方便，還容易產(chǎn)生污染。電子電工變壓器應(yīng)用在電力系統(tǒng)的配電環(huán)節(jié)，優(yōu)勢(shì)非常明顯，不僅克服了傳統(tǒng)工頻配電系統(tǒng)變壓器的缺點(diǎn)，還能夠使得能量的轉(zhuǎn)化和利用得到最大化發(fā)揮，在改善電能的質(zhì)量方面作用巨大，從而使得電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行得到有效保證[3]。此外，配電環(huán)節(jié)中電子電工技術(shù)的應(yīng)用，還能夠?qū)χC波進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，全面提升配電水平。
3.4節(jié)能減排的應(yīng)用
在當(dāng)前國(guó)際社會(huì)提倡節(jié)能減排的大背景下，電力系統(tǒng)作為節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，電子電工技術(shù)的應(yīng)用符合了節(jié)能減排的大趨勢(shì)。電力系統(tǒng)中，電子電工技術(shù)通過(guò)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行以及控制無(wú)功損耗，提升功率因素實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損的目標(biāo)。變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差損耗相對(duì)較少，能減少定子的銅損耗率，節(jié)能將近30%以上的電量。電子電工技術(shù)通過(guò)對(duì)無(wú)功損耗的控制，可以實(shí)現(xiàn)功率因素提升的目的。電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)消耗非常大，通過(guò)保證電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備的無(wú)功平衡，通常可以通過(guò)配置無(wú)功補(bǔ)償裝置提升電氣設(shè)備功率因數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)也處于快速發(fā)展的過(guò)程中，這就為電子電工技術(shù)的應(yīng)用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)展中，電力系統(tǒng)的重要性不言而喻，將電子電工技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，不僅有利于機(jī)電一體化的發(fā)展，還有利于電能使用水平提升，更有利于電子電工智能發(fā)展。通過(guò)電子電工技術(shù)的應(yīng)用，有效地解決了電力系統(tǒng)以往運(yùn)行中的問(wèn)題，使得電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)以及節(jié)能降損環(huán)節(jié)都能夠平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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在電子技術(shù)中應(yīng)運(yùn)中，近似計(jì)算貫穿其始終。然而，沒(méi)有近似計(jì)算是不可想象的。而精確計(jì)算在電子技術(shù)中往往行不通，也沒(méi)有其必要。盡管近似計(jì)算會(huì)引入一定的誤差，但這個(gè)誤差控制得好，不會(huì)對(duì)分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆眨貏e是如何應(yīng)用近似計(jì)算。
在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過(guò)程及結(jié)論。
二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級(jí)，因此，其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問(wèn)題需要解決，如電子在勢(shì)阱中的隧穿過(guò)程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此，納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工
要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋印⒐饪痰燃夹g(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中，不同層通常是由不同勢(shì)能的半導(dǎo)體材料制成的，構(gòu)建成納米尺度的量子勢(shì)阱，這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。
（2）分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線，但把這些元件組裝成一個(gè)可以運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個(gè)平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過(guò)陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機(jī)構(gòu)在這個(gè)方向上取得了可喜的進(jìn)展，但該技術(shù)何時(shí)能夠走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用，仍無(wú)法斷言。
（3）超高密度量子效應(yīng)存儲(chǔ)器
超高密度存儲(chǔ)量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來(lái)納米計(jì)算機(jī)的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒(méi)有可動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲(chǔ)手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲(chǔ)的量子效應(yīng)存儲(chǔ)器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。
（4）納米計(jì)算機(jī)的“互連問(wèn)題”
一臺(tái)由數(shù)萬(wàn)億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計(jì)算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局，而整體結(jié)構(gòu)問(wèn)題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問(wèn)題”。換句話說(shuō)，就是計(jì)算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問(wèn)題。納米計(jì)算機(jī)要把海量信息存儲(chǔ)在一個(gè)很小的空間內(nèi)，并極快地使用和產(chǎn)生信息，需要有特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的諸多元件，而納米計(jì)算元件之間、計(jì)算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的微型化而言，由于電線之間要相互隔開(kāi)以避免過(guò)熱或“串線”，這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制，連接的數(shù)量不可能無(wú)限制地增加。因此，納米計(jì)算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問(wèn)題急需解決。
（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)、性能分析模擬環(huán)境
當(dāng)前，分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計(jì)算、計(jì)算機(jī)并行技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展，利用這些技術(shù)建立一個(gè)能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)與性能分析的模擬虛擬環(huán)境，并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗(yàn)已成為可能。但由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問(wèn)題，目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術(shù)手冊(cè)
交互式電子技術(shù)手冊(cè)經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段，根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的定義：加注索引的掃描頁(yè)圖、滾動(dòng)文檔式電子技術(shù)手冊(cè)、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊(cè)、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的電子技術(shù)手冊(cè)和集成電子技術(shù)手冊(cè)。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術(shù)手冊(cè)并不存在，大多數(shù)電子技術(shù)手冊(cè)基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術(shù)手冊(cè)雖然代表不同的發(fā)展階段，但是各有優(yōu)點(diǎn)，較低級(jí)別的電子技術(shù)手冊(cè)目前仍然有著各自的應(yīng)用價(jià)值。由于類以上的電子技術(shù)手冊(cè)在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，電子技術(shù)手冊(cè)就是技術(shù)手冊(cè)的數(shù)字化。為了獲取信息的方便，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個(gè)良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術(shù)手冊(cè)的發(fā)展就是圍繞這一過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。
四、電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用
時(shí)間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個(gè)參數(shù)，可由時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn)，兩者可共用的一個(gè)基準(zhǔn)。
1952年國(guó)際天文協(xié)會(huì)定義的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的，分別稱為世界時(shí)（UT）和歷書(shū)時(shí)（ET）。這種基于天文方面的宏觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備龐大，操作麻煩，精度僅達(dá)10-9。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù)，由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國(guó)相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn)，如（133Cs）頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后，將過(guò)去基于宏觀的天體運(yùn)動(dòng)的計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡(jiǎn)化，體積、重量大減小；另一方面使頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高（可達(dá)10-12—10-14量級(jí)，即30萬(wàn)年——300萬(wàn)年差1秒）。1967年第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過(guò)決議，規(guī)定：“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細(xì)能級(jí)躍遷的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間”。該時(shí)間基準(zhǔn)，發(fā)展了高精度的測(cè)頻技術(shù)，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長(zhǎng)度計(jì)量提供了新的測(cè)試手段。
總之，在探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問(wèn)題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)后，廣大科技工作者對(duì)電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識(shí)的初步了解和認(rèn)識(shí)。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時(shí)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會(huì)的構(gòu)建離不開(kāi)我們科技工作者對(duì)新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用，因此說(shuō)，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是不足為虛的。
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關(guān)鍵詞：電力工程；電力電子技術(shù)；系統(tǒng)應(yīng)用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.131
0 引言
通過(guò)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的控制，該技術(shù)由控制系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)組合搭建而成，其目的在于通過(guò)強(qiáng)電與弱電的有效組合，實(shí)現(xiàn)大功率電力系統(tǒng)向直流電的轉(zhuǎn)化，是為電力系統(tǒng)控制的關(guān)鍵所在。因此，如何加強(qiáng)電力電子技術(shù)的研究，使其更好的服務(wù)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。
1 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)主要以發(fā)電機(jī)組的變頻調(diào)速與勵(lì)磁控制為其在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的體現(xiàn)，對(duì)于我國(guó)以及整個(gè)世界范圍的情況而言，靜止勵(lì)磁系統(tǒng)為各大型電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組中運(yùn)用最為常見(jiàn)的一種形式，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其逐漸取代了勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)在勵(lì)磁控制中的應(yīng)用，并以此實(shí)現(xiàn)了靜止勵(lì)磁控制構(gòu)造的簡(jiǎn)化、運(yùn)作成本的降低以及工作性能的提高。與此同時(shí)，由于現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用，可迅速有效的調(diào)節(jié)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的自身運(yùn)行情況，從而大大提高了整個(gè)電力系統(tǒng)的工作效率。
其次，對(duì)于發(fā)電機(jī)組變速恒頻勵(lì)磁而言，電力電子技術(shù)也有較為普遍的應(yīng)用。水利發(fā)電系統(tǒng)中，水源頭壓力與單位時(shí)間內(nèi)水力流動(dòng)量同時(shí)影響著發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與工作效率， 并且其在風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電中擁有同樣的影響作用，因此，通過(guò)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可有效調(diào)整發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的勵(lì)磁電流頻率，使其與機(jī)組的轉(zhuǎn)速保持一致，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的最大運(yùn)作功效。
同時(shí)，對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)與發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速中，電力電子技術(shù)同樣擁有很好的應(yīng)用效果。太陽(yáng)能作為當(dāng)今時(shí)代的一種新型能源，其發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用過(guò)程倍受社會(huì)關(guān)注，并且電力電子技術(shù)在其發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用效果尤為突出，是為我國(guó)乃至世界能源戰(zhàn)略目標(biāo)所在。但是，在實(shí)際操作過(guò)程中，由于太陽(yáng)能發(fā)電本身?yè)碛羞^(guò)大的功率，應(yīng)用過(guò)程中需用大功率的電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換其所生產(chǎn)的電能，不僅操作復(fù)雜，更是需要投入大量的既有資源，然而，通過(guò)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可以很好的將上述問(wèn)題解決，從意義上可視為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一種技術(shù)性革命。電力系統(tǒng)發(fā)電過(guò)程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)組等自身設(shè)備同時(shí)需要損耗較大的電量，出于能源節(jié)約的考慮，在高、低壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中，原有的變頻器逐漸被現(xiàn)代化風(fēng)機(jī)水泵變頻機(jī)所代替，以此大大降低了電流轉(zhuǎn)換過(guò)程中的高能耗問(wèn)題，但是該技術(shù)應(yīng)用目前尚不完善，仍處于不斷摸索過(guò)程中。
2 在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
對(duì)于高壓輸電系統(tǒng)而言，電力電子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到了大幅的改善。基于直流輸電控制調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定性好及電容量大等特點(diǎn)，因此其在不同頻率的聯(lián)網(wǎng)、海底電纜輸電和遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。高壓直流輸電過(guò)程中的兩個(gè)交流電網(wǎng)互聯(lián)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，通常是以有源逆變和可控整流兩種方式進(jìn)行實(shí)施，其不僅可以實(shí)現(xiàn)兩區(qū)域電網(wǎng)非同步互聯(lián)、遠(yuǎn)距離輸送及大容量電能的需求，而且還可通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的提高、低頻振蕩的抑制與功率緊急援助的目的。柔流輸電系統(tǒng)（FACTS）是綜合利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的潮流和參數(shù)進(jìn)行靈活快速調(diào)節(jié)控制，增加系統(tǒng)可控度與提高輸電容量的交流輸電系統(tǒng)。用于配電系統(tǒng)柔流輸電技術(shù)為用戶電力技術(shù)CPT，柔流輸電技術(shù)是一種用于遠(yuǎn)距離輸電的靜態(tài)電力電子裝置，核心是FACTS控制器。基于FACTS產(chǎn)品包括靜止無(wú)功補(bǔ)償品、靜止調(diào)相機(jī)、統(tǒng)一潮流控制器、晶閘管可控串聯(lián)補(bǔ)償器、靜止快速勵(lì)磁器等。高壓直流輸電技術(shù)等用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變，解決了用直流輸電向無(wú)交流電源的負(fù)荷送電的問(wèn)題。
3 在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電任務(wù)的實(shí)施，電能質(zhì)量提高與供電穩(wěn)定性的加強(qiáng)一直以來(lái)都是我們亟待解決的問(wèn)題，作為配電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)最為普遍的系統(tǒng)，應(yīng)用用戶電力技術(shù)（Custom Power，亦稱DFACTS）是為電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合而成，通過(guò)交流輸出電系統(tǒng)手段的應(yīng)用，配電過(guò)程中應(yīng)用用戶電力技術(shù)可對(duì)供電穩(wěn)定性、輸出能力及電能質(zhì)量得到很好的改善效果，除此之外，柔流輸電技術(shù)（FACTS）同為配電環(huán)節(jié)應(yīng)用較為普遍的一種電力電子技術(shù)，與用戶用電技術(shù)相比，其可視為該技術(shù)的姊妹版或縮小版，原理大致相同，目前，兩種技術(shù)已得到了有效的融合。
4 在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
4.1 變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
目前，變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵采用交流調(diào)速在國(guó)外居多，在我國(guó)還需要進(jìn)一步推廣應(yīng)用。風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量收到良好的效果，其調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速且在調(diào)速過(guò)程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，可以達(dá)到30% 的節(jié)電率，缺點(diǎn)就是成本較高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
4.2 減少無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)
在電氣設(shè)備中，屬于感性負(fù)載的變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行的過(guò)程中是有功功率和無(wú)功功率均消耗的設(shè)備，作為保證電能質(zhì)量不可缺少的部分無(wú)功電源與有功電源是一樣的，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無(wú)功平衡，不然就會(huì)系統(tǒng)電壓降低、功率因數(shù)下降、設(shè)備遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成大面積的停電事故，為防止這樣的事情發(fā)生，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無(wú)功容量不足時(shí)，增裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)勢(shì)在必行。
5 結(jié)語(yǔ)
基于以上論述，現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究為一項(xiàng)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的工作，時(shí)代在發(fā)展，社會(huì)在進(jìn)步，新環(huán)境的出現(xiàn)必然會(huì)遇到新問(wèn)題，作為一名現(xiàn)代化電力工程從事者，這就要求我們不斷探索，不斷實(shí)踐，在探索與實(shí)踐過(guò)程中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新與改進(jìn)，以此時(shí)刻保證控制技術(shù)的先進(jìn)性與實(shí)時(shí)性，真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)的多元化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)：
隨著電子企業(yè)在信息化工作上起步較早，但是在電子商務(wù)包裝服務(wù)技術(shù)方面卻沒(méi)有形成統(tǒng)一的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，本文在分析國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)模式與運(yùn)營(yíng)機(jī)制基礎(chǔ)上，研究了了電力行業(yè)電子商務(wù)包裝服務(wù)的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、應(yīng)用集成系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)，研究共性技術(shù)的集成方法和具體機(jī)制，為電力及其上下游行業(yè)提供完備的電子商務(wù)包裝服務(wù)技術(shù)架構(gòu)。
關(guān)鍵詞：
電子商務(wù)；集成系統(tǒng)；架構(gòu)；包裝服務(wù)
電力行業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)型產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)，隨著工業(yè)化進(jìn)程加快，包裝產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，科技進(jìn)步促使電力行業(yè)科技化信息化逐漸加快。從目前的情況看，電力行業(yè)還未形成集服務(wù)開(kāi)發(fā)、服務(wù)接入、服務(wù)集成于一體的服務(wù)平臺(tái)，還有大量的工作需要做。在這方面利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)造具有良好可用性的服務(wù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用與集成平臺(tái)，是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
1電子商務(wù)包裝服務(wù)架構(gòu)技術(shù)
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀電子商務(wù)包裝服務(wù)是指，當(dāng)社會(huì)的工業(yè)化進(jìn)入了比較發(fā)達(dá)的階段，依托信息與通信技術(shù)和現(xiàn)代管理理念而發(fā)展起來(lái)的知識(shí)和技術(shù)相對(duì)密集的服務(wù)業(yè)，它的發(fā)展必須由以信息與通信技術(shù)為核心的高技術(shù)來(lái)支持。近幾年來(lái)，在信息與通信領(lǐng)域涌現(xiàn)出很多新技術(shù)、新概念，例如現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、虛擬化、WebX.0、云計(jì)算、感知中國(guó)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)等。作為軟件即服務(wù)廠商的先驅(qū)，Salesforce在多租戶架構(gòu)方面表明了自己的看法：讓軟件開(kāi)發(fā)商只需要為在單一環(huán)境下運(yùn)行的軟件的一個(gè)版本而操心，不需要為不同的軟硬件配置支持多個(gè)版本。Salesforce還通過(guò)平臺(tái)把多租戶架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大到其他軟件開(kāi)發(fā)人員；該平臺(tái)讓第三方公司可以使用其軟件的原始構(gòu)建模塊和高級(jí)應(yīng)用程序組件，開(kāi)發(fā)自己的多租戶應(yīng)用程序。
2電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建
電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)整體解決方案。主要研究?jī)?nèi)容包括電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)模式與運(yùn)營(yíng)機(jī)制、關(guān)鍵支撐技術(shù)層、應(yīng)用與服務(wù)層以及應(yīng)用示范工程等部分。
（1）電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)模式與運(yùn)營(yíng)機(jī)制。電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)模式與運(yùn)營(yíng)機(jī)制研究政府監(jiān)管之下，企業(yè)自主運(yùn)營(yíng)，第三方開(kāi)放的電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)體系的體系架構(gòu)、服務(wù)模式、運(yùn)營(yíng)維護(hù)機(jī)制，包括B2B（BusinessToBusiness，商家到商家）、B2G（BusinessToGovernment，商家到政府）、B2C（BusinessToCustomer，商家到客戶）和SAAS（SoftwareasaService，軟件即服務(wù)）等。
（2）電力行業(yè)電子商務(wù)包裝服務(wù)關(guān)鍵支撐技術(shù)層。電力行業(yè)電子商務(wù)包裝服務(wù)關(guān)鍵支撐技術(shù)層集成現(xiàn)代服務(wù)業(yè)相關(guān)共性技術(shù)，如：安全認(rèn)證技術(shù)、征信與信用技術(shù)、電子合同技術(shù)、計(jì)費(fèi)管理技術(shù)和互動(dòng)協(xié)同技術(shù)等，并攻克電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)平臺(tái)的若干關(guān)鍵支撐技術(shù)，主要包括：
①電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集與整合技術(shù)，針對(duì)電力綜合業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，研究地理分散的異構(gòu)數(shù)據(jù)采集、整合和建模技術(shù)，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載工具；
②電力數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)，研究電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析模型和數(shù)據(jù)挖掘算法，建立專業(yè)數(shù)據(jù)分析主題，實(shí)現(xiàn)電力物資交易等專業(yè)數(shù)據(jù)的分析與挖掘，為電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)體系提供完備的數(shù)據(jù)支撐；
③電力綜合信息管理技術(shù)，針對(duì)電力信息特點(diǎn)，研究電力信息元數(shù)據(jù)加工技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)技術(shù)、基于共建共享體系的電力信息上傳、編輯、審批、技術(shù)，形成電力行業(yè)綜合信息管理規(guī)范，實(shí)現(xiàn)電力信息的有效關(guān)聯(lián)，促進(jìn)電力科技知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、轉(zhuǎn)化和傳播，支持電力信息的科學(xué)管理和綜合經(jīng)營(yíng)。綜上，電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)關(guān)鍵支撐技術(shù)層為上層電子商務(wù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐。
3應(yīng)用前景
電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)的架構(gòu)是依托國(guó)電集團(tuán)"GD193"工程和國(guó)家電網(wǎng)公司"SG186"工程，采用底層所提供的電力行業(yè)共，建立實(shí)施的應(yīng)用示范工程，主要分為電力物資交易服務(wù)應(yīng)用示范、電力綜合信息服務(wù)應(yīng)用示范和電力業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)應(yīng)用示范，逐步建成為國(guó)家電力物資交易和綜合信息服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。
4結(jié)語(yǔ)
針對(duì)電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)的實(shí)際需求，研究我國(guó)電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)模式與運(yùn)營(yíng)機(jī)制，構(gòu)建集物資交易服務(wù)、綜合信息服務(wù)和業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)等于一體的電力行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)體系，為電力及其上下游行業(yè)提供完備的電子商務(wù)服務(wù)，能夠解決電力行業(yè)現(xiàn)有電子商務(wù)平臺(tái)功能單一、供應(yīng)鏈整合能力弱等問(wèn)題，幫助相關(guān)企業(yè)開(kāi)源節(jié)流、持續(xù)提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)現(xiàn)代電力服務(wù)業(yè)的初步形成，帶動(dòng)電力及其上下游行業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；開(kāi)關(guān)電源
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來(lái),電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
1.1整流器時(shí)代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時(shí)代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問(wèn)世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門(mén)極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開(kāi)關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開(kāi)關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開(kāi)關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開(kāi)關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過(guò)整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過(guò)對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門(mén)子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開(kāi)關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開(kāi)關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對(duì)分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為"開(kāi)關(guān)變換類電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫(xiě)入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。
總而言之,電力電子及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
[1]林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學(xué),384-390,1992。
關(guān)鍵詞：電力電子；牽引供電系統(tǒng)；優(yōu)勢(shì)；問(wèn)題；對(duì)策
1利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
1.1節(jié)省了自動(dòng)過(guò)分相裝置的投資費(fèi)用
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)分相，限制大部分都安裝自動(dòng)過(guò)分相裝置。這樣的設(shè)備投資巨大，并且日常的維護(hù)頻繁，維護(hù)的投入也不少，同時(shí)也比較復(fù)雜的。比如：1000公里左右的鐵路地面自動(dòng)過(guò)分相裝置，其投資超過(guò)600萬(wàn)元。那么采用新型車載自動(dòng)過(guò)分相，只需要在線路旁邊設(shè)置磁鐵，在火車上裝一個(gè)控制器，這樣便有限的減少了自動(dòng)過(guò)分相裝置的投資費(fèi)用[1]。
1.2節(jié)約電價(jià)
牽引供電系統(tǒng)中，采用同一端口供電，負(fù)荷的均衡性得到良好改善，提高了變壓器負(fù)荷側(cè)的功率因數(shù)，降低了負(fù)序電流不對(duì)稱情況，釋放了變壓器的容量，降低了變壓器油溫升，有效的降低了耗電量[2]。
1.3節(jié)省的變壓器有功功率損耗費(fèi)用
牽引變壓器有功功率的主要損耗，是銅耗和鐵耗。在同相供電系統(tǒng)中，因?yàn)樨?fù)序和諧波功率，可以被潮流控制補(bǔ)償，甚至是消除。那么，牽引負(fù)荷三相對(duì)稱，牽引變壓器的損耗可以得到降低。
2現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)的主要問(wèn)題
首先，現(xiàn)在的牽引供電系統(tǒng)，為了節(jié)省開(kāi)支，大部分使用單相工頻交流制。但是這種方式主要是系統(tǒng)三相嚴(yán)重不平衡，其交流電氣化的鐵道牽引負(fù)荷不平衡。當(dāng)兩個(gè)臂負(fù)荷完全相同的情況下，采用平衡變換的變壓器，電流不對(duì)稱程度的情況非常嚴(yán)重。由于兩臂同時(shí)有的負(fù)荷小，并且機(jī)車類型和機(jī)車工作狀態(tài)的負(fù)荷有不同。三相總是處于嚴(yán)重不平衡的狀態(tài)[3]。其次，換相聯(lián)接后任意3個(gè)異相供電臂都有相同負(fù)荷時(shí)，3個(gè)異相供電臂負(fù)荷都不同。換相聯(lián)接對(duì)三相不平衡的特點(diǎn)，改善效果不明顯程。此外換相聯(lián)接后的分相絕緣器使用，使電力機(jī)車安全平穩(wěn)通過(guò)存在較大的隱患。并且無(wú)論是分相或是分段絕緣器，在電氣上的使用都是相對(duì)脆弱的部分。如果有高速列車通過(guò)時(shí)，絕緣器形成的硬點(diǎn)，都會(huì)對(duì)受電弓形成嚴(yán)重威脅，絕緣器同時(shí)也會(huì)燒損。并且這給火車司機(jī)的操作帶來(lái)了很大的不便。再次，是諧波與無(wú)功問(wèn)題帶來(lái)的一些問(wèn)題。我國(guó)的電氣化鐵道運(yùn)行的流器電力機(jī)車，在不同的工作狀態(tài)下，其牽引負(fù)荷電流相位角的變化幅度不一樣，致使功率因數(shù)也十分不穩(wěn)定。當(dāng)高速機(jī)車處于再生制動(dòng)時(shí)，機(jī)車電流反饋牽引網(wǎng)，電流相位角變回相對(duì)滯后。發(fā)生牽引網(wǎng)短路故障時(shí)，故障電流相位角也同樣滯后。正常的工況下，相位角的大幅度變化和牽引負(fù)荷電流動(dòng)態(tài)的波動(dòng)幅度不同意，這使得補(bǔ)償無(wú)功功率的難度加大[4]。
3利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)
3.1新型牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
無(wú)源對(duì)稱補(bǔ)償技術(shù)和電力電子技術(shù)，都是解決現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題的有效方法。這樣有良好的動(dòng)態(tài)平衡與補(bǔ)償效果，其結(jié)構(gòu)效果明顯。它主要由牽引主變壓器和平衡變換裝置所構(gòu)成，可以起到變壓平衡變換、補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功和諧波的作用。一般情況下，有源濾波器主要是用于抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功，而同相供電系統(tǒng)的平衡變換裝置的另外一個(gè)重要功能，就是實(shí)現(xiàn)平衡變換。
3.2同相牽引變電所的結(jié)構(gòu)
同相牽引變電所的結(jié)構(gòu)，與主變壓器接線的方式以及平衡變換裝置的結(jié)構(gòu)變壓器等等的連接方式有很大關(guān)。有時(shí)，可能變壓器接線的方式有很多種，同相AT牽引變電所也就有多種接線類型。比如：三相三橋臂變流器結(jié)構(gòu)或兩“背對(duì)背”單相變流器結(jié)構(gòu)等等[5]。
3.3兩單相變流器變電所結(jié)構(gòu)
兩單相變流器構(gòu)成的同相牽引變電所結(jié)構(gòu)（圖）虛線部分是主變壓器，它主要采用的是三相變四相平衡變壓器，其阻抗匹配平衡變壓器構(gòu)成方式清晰可見(jiàn)。
3.4三相四橋臂變流器的結(jié)構(gòu)構(gòu)建
三相四橋臂變流器為核心的平衡變換裝置。主要是通過(guò)對(duì)平衡變換裝置適當(dāng)控制，使得各變電輸出的同相位電壓，取消了分相絕緣器，從而可以實(shí)現(xiàn)同相供電，達(dá)到三相的完全平衡。主要工作優(yōu)勢(shì)是。其只需要一臺(tái)工作變壓器和一臺(tái)平衡變換裝置。并且它的接線簡(jiǎn)單，資金投入低，后期維護(hù)方便。平衡變換裝置的容量不會(huì)受到主變壓器的影響。一旦平衡變換裝置的故障時(shí)，系統(tǒng)就可以為無(wú)通信提供防護(hù)能力，采用最簡(jiǎn)單的直供方式，可以保持繼續(xù)供電。平衡變換裝置主要由四橋臂變流器構(gòu)成，其控制方法會(huì)比較較復(fù)雜一些，如果平衡變換裝置出現(xiàn)一些故障時(shí)，牽引網(wǎng)將可能會(huì)失去通信防護(hù)的能力。
本文主要是對(duì)新型的同相牽引供電系統(tǒng)，開(kāi)展了一些談?wù)摚饕治隽嘶跓o(wú)源對(duì)稱補(bǔ)償技術(shù)等等。隨著我國(guó)高速鐵路的迅速發(fā)展，對(duì)于同相牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制的研究也是十分必要的。本文從利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)入手開(kāi)始探討，詳細(xì)分析了其實(shí)施的客觀必要性。此外，本文主要討論了控制器的控制模式，以及牽引變電所的運(yùn)行方式。以期可以為同相供電系統(tǒng)應(yīng)用的推廣提供重要基礎(chǔ)。
作者:林艷 單位:平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)傳媒中心
參考文獻(xiàn)
[1]張秀峰，連級(jí)三.利用電力電子技術(shù)構(gòu)建的新型牽引供電系統(tǒng)[J].變流技術(shù)與電力牽引，2007（3）：49-54+59.
[2]何曉瓊.基于多電平三相-單相變換器的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)研究[D].西南交通大學(xué)，2014.
[3]李猛.新型同相牽引供電系統(tǒng)仿真的研究[D].大連交通大學(xué)，2008.
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);理實(shí)一體化;Proteus仿真
電力電子技術(shù)是我校電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)和電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)核心課程，對(duì)于專業(yè)、專業(yè)群建設(shè)及培養(yǎng)學(xué)生崗位職業(yè)能力都有重要意義。該課程是集電力、電子和控制3個(gè)學(xué)科交叉而形成，可以看成是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)［1］。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用范圍十分廣泛，新技術(shù)、新發(fā)明突飛猛進(jìn)，已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)及日常生活各領(lǐng)域。由于我校電力電子技術(shù)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間較晚，且實(shí)驗(yàn)室配套不完善，其課程建設(shè)也相對(duì)滯后，原有以理論知識(shí)講解為主的教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)高職院校培養(yǎng)現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)型人才的要求。為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要，同時(shí)結(jié)合電力院校特點(diǎn)，課題組對(duì)電力電子技術(shù)課程進(jìn)行了理實(shí)一體化的教學(xué)探索和研究。
1課程教學(xué)現(xiàn)狀
目前，電力電子技術(shù)課程在教學(xué)過(guò)程中普遍采用以理論講解為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)方式。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，由于電力電子技術(shù)課程存在大量的理論推導(dǎo)、數(shù)學(xué)計(jì)算、電路輸出波形分析，對(duì)高職高專院校學(xué)生來(lái)講難度比較大，學(xué)生普遍感覺(jué)內(nèi)容抽象、枯燥、難懂。具體可以歸納為以下3個(gè)方面的教學(xué)問(wèn)題。理論復(fù)雜，教學(xué)方法單一:電力電子技術(shù)課程中各種變流電路參數(shù)的選擇和計(jì)算涉及高等數(shù)學(xué)，學(xué)生理解困難，各種變流電路的波形抽象，上課老師仍大多只做課件上的靜態(tài)分析，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性降低，從而影響教學(xué)質(zhì)量。理論與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié):傳統(tǒng)教學(xué)中，電力電子技術(shù)課程采用先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，理論課與實(shí)驗(yàn)課明顯分開(kāi)，學(xué)生學(xué)完理論知識(shí)再到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，間隔時(shí)間比較長(zhǎng)，學(xué)生對(duì)以前學(xué)過(guò)的理論知識(shí)容易遺忘，理論和實(shí)踐聯(lián)系不緊密。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少且存在安全風(fēng)險(xiǎn):由于學(xué)校不斷更新人才培養(yǎng)計(jì)劃，理論課學(xué)時(shí)被壓縮，實(shí)踐學(xué)時(shí)更少，存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以現(xiàn)在大多數(shù)院校實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)也比較少。
2理實(shí)一體化教學(xué)改革
針對(duì)當(dāng)前我校電力電子技術(shù)課程存在的教學(xué)問(wèn)題，課題組提出了電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)方案。“理實(shí)一體化教學(xué)”(又叫理論與實(shí)踐一體化或“教學(xué)做”一體化教學(xué))是高職教學(xué)中進(jìn)行探索、創(chuàng)新的一種教學(xué)模式，一位專業(yè)課教師既擔(dān)任理論教學(xué)，同時(shí)又從事實(shí)踐教學(xué)，將有關(guān)的專業(yè)設(shè)備和教學(xué)設(shè)備同置一室，將理論課與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)重新分解、整合，安排在專業(yè)教室中進(jìn)行教學(xué)［2］。電力電子技術(shù)作為一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，非常適合進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革。很多高職高專院校老師都在理實(shí)一體化教學(xué)模式上做了一定的探索研究。在文獻(xiàn)［3］中提出了電力電子技術(shù)課程可視化實(shí)踐教學(xué)，采用MATLAB平臺(tái)，把復(fù)雜的電路動(dòng)態(tài)過(guò)程制作為三維動(dòng)畫(huà)，可以顯示出電路的變化過(guò)程，方便學(xué)生理解。但該方法僅適合老師教學(xué)，并不適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。在文獻(xiàn)［4］中提出了虛實(shí)結(jié)合的電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)改革方案，即虛擬仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合的教學(xué)模式，但是并未說(shuō)明采用何種仿真軟件和實(shí)施方案。在文獻(xiàn)［5］中通過(guò)自身教學(xué)實(shí)踐，利用激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、完善課程評(píng)價(jià)體系、利用計(jì)算機(jī)仿真豐富實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方法來(lái)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。
3理實(shí)一體化教學(xué)改革實(shí)施
隨著教學(xué)改革的不斷深入以及人才培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整，專業(yè)課程的課時(shí)大多被壓縮。為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，必須對(duì)該課程的課程安排、教學(xué)方法和教學(xué)手段等進(jìn)行改革［6］。課程安排:傳統(tǒng)的教學(xué)時(shí)間為每節(jié)課2學(xué)時(shí)，在講完理論知識(shí)之后，學(xué)生很少有時(shí)間對(duì)剛講過(guò)的理論知識(shí)進(jìn)行消化吸收，更沒(méi)有辦法對(duì)其進(jìn)行實(shí)踐;到第二次上課時(shí)，前面講過(guò)的理論也忘得差不多了［7］。因此，課題組將上課地點(diǎn)改在電力電子實(shí)驗(yàn)室，課程安排上采用4學(xué)時(shí)連排的方式，即先講解2學(xué)時(shí)理論，其后的2學(xué)時(shí)安排學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)，這樣可以避免因?yàn)槔碚撜n講完后，時(shí)間間隔久，學(xué)生再單獨(dú)來(lái)做實(shí)驗(yàn)，容易遺忘學(xué)過(guò)的理論知識(shí)。而且4學(xué)時(shí)連排可以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓學(xué)生有充分的時(shí)間完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。教學(xué)方法:這門(mén)課程的特點(diǎn)是有大量的電路圖和輸出波形圖，學(xué)生很難通過(guò)想象去分析波形圖。課題組老師采用課件講解+虛擬仿真+實(shí)驗(yàn)操作的虛實(shí)教學(xué)法，借助計(jì)算機(jī)輔助軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，再結(jié)合電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)輸出波形，可以讓學(xué)生非常清晰地觀察分析波形圖。這種教學(xué)法既可以讓學(xué)生自己通過(guò)仿真軟件搭接電路，理解書(shū)本上復(fù)雜的電路波形，同時(shí)還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證書(shū)本上的計(jì)算公式，從而讓學(xué)生真正理解理論知識(shí)。Proteus是將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件組成三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，非常適合教學(xué)科研中的電路設(shè)計(jì)和仿真。電力電子技術(shù)作為以電路為基礎(chǔ)的課程，利用Proteus軟件來(lái)仿真教學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。考核方式:傳統(tǒng)教學(xué)中，理論課以期末試卷成績(jī)70%+平時(shí)成績(jī)20%+考勤10%來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生期末突擊復(fù)習(xí)就可以及格，但學(xué)生并沒(méi)有真正理解和掌握本課程知識(shí)，以致于學(xué)生考完就忘完。因此，本課題組提出新型考核方式，即期末試卷成績(jī)50%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)40%+考勤10%的考核方式。實(shí)驗(yàn)以過(guò)程考核為主，過(guò)程考核主要是對(duì)每組3名同學(xué)的電路接線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。
4教學(xué)案例
整流電路是電力電子技術(shù)中最常用的一種電力變換電路。下面介紹利用Proteus仿真軟件搭接單相半波可控整流電路，可控硅觸發(fā)采用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，并讓學(xué)生在電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成單相可控半波整流電路實(shí)驗(yàn)。圖1所示為單相半波可控整流電路。傳統(tǒng)教學(xué)方法是老師對(duì)電路原理進(jìn)行講解，直接將波形圖給出，學(xué)生很難理解可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷條件，且無(wú)法直觀反映負(fù)載電阻R的大小對(duì)電路輸出波形的影響。利用Proteus軟件來(lái)搭接電路模型。可以用虛擬示波器觀察電路各點(diǎn)電壓波形，還可以改變RV1阻值實(shí)時(shí)觀察其對(duì)輸出電壓波形的影響。圖3是單相半波可控整流負(fù)載電壓波形圖。另外，本校已經(jīng)配套了天凱公司生產(chǎn)的電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以完成電力電子技術(shù)課程中每個(gè)部分的電力變換實(shí)驗(yàn)。所以，老師講授理論知識(shí)之后，可以馬上進(jìn)行該部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣就實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。
5結(jié)語(yǔ)
電力電子技術(shù)課程采用Proteus仿真軟件和電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)相結(jié)合的理實(shí)一體化教學(xué)方法，使復(fù)雜的電路波形分析變得形象具體，其中的電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以真正讓學(xué)生在“學(xué)中做”“做中學(xué)”。最后，課題組通過(guò)實(shí)踐證明，采用電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)模式，不僅使課堂內(nèi)容更加豐富和有趣味性，而且極大地提高了學(xué)生的電路分析能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)值得借鑒推廣。
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