發(fā)布時(shí)間：2023-02-01 15:41:18
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電源技術(shù)發(fā)展論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
[論文摘要]：通信電源是向通信設(shè)備提供交直流電的電能源，是整個(gè)通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。通信電源系統(tǒng)的設(shè)備多，分布廣，不僅單個(gè)電源設(shè)備的可靠性會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性，電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無(wú)人值守和電池自動(dòng)管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
（二）通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代
近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術(shù)的不斷改進(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)步，以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能等等方面都取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般認(rèn)為，在中、小功率場(chǎng)合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場(chǎng)合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢(shì)
（一）開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展趨勢(shì)
電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源。其中，開(kāi)關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場(chǎng)需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動(dòng)下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢(shì)：
體系架構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu)；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開(kāi)關(guān)模式，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似從線性電源到開(kāi)關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動(dòng)了通信直流電源整機(jī)的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機(jī)系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟，以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢(shì)。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問(wèn)題的理論”的俄語(yǔ)縮略語(yǔ))描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術(shù)，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)基本上開(kāi)始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高，未來(lái)幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就像開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來(lái)了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術(shù)研究的新進(jìn)展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段，其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國(guó)通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進(jìn)入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進(jìn)性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。
1．釩電池（VanadiumRedoxBattery）。釩電池（VRB）是一種電解值可以流動(dòng)的電池，目前正在逐步進(jìn)入商用化階段。
2．燃料電池。燃料電池是一種化學(xué)電池，也是一種新型的發(fā)電裝置，它所需的化學(xué)原料由外部供給，如氫氧燃料電池，只要外部供給氫和氧，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用，就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱能.
3．電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)從以前的單機(jī)或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng)，大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護(hù)工作上。不過(guò)通信設(shè)施所處環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，人煙稀少、交通不便都會(huì)增大維護(hù)的難度，這對(duì)電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求，保護(hù)通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力。此時(shí)，數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì).
4．通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問(wèn)題，一方面的指標(biāo)是通信電源的電流諧波要符合要求，降低電源的輸入諧波，不但可以改善電源對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，減少給電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重污染的情況，還可減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個(gè)重要方面，是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無(wú)污染，這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，較少考慮到電源的輸入特性。例如：傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路，其輸入電流呈脈沖狀，導(dǎo)通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實(shí)際負(fù)荷能力降低，對(duì)于三相四線制的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，還很有可能因中性線電流過(guò)大而出現(xiàn)不安全隱患。
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從嵌入式處理器來(lái)看，從最初的4位處理器，目前仍在大規(guī)模應(yīng)用的8位單片機(jī)、到日益受到廣泛青睞的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式處理器，目前具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已逾千種，數(shù)十種常用的體系架構(gòu)。廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景吸引了大量的半導(dǎo)體公司參與競(jìng)爭(zhēng)，其中從ASIC、MCU、DSP到FPGA以及因?yàn)榻Y(jié)合了MCU和DSP優(yōu)勢(shì)而近年來(lái)異軍突起的匯聚式處理器，處理器速度越來(lái)越快、性能越來(lái)越強(qiáng)，而功耗和價(jià)格卻越來(lái)越低。目前。豐富的嵌入式處理器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到從國(guó)防、工業(yè)、汽車(chē)到醫(yī)療設(shè)備和消費(fèi)電子等幾乎所有的行業(yè)和領(lǐng)域。
匯聚式處理器解決嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)挑戰(zhàn)
盡管嵌入式設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在核心處理器硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具上已經(jīng)有廣泛的選擇，然而隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、系統(tǒng)日益復(fù)雜化，目標(biāo)應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)的功能、性能、成本的要求也日趨苛刻。工程師所面臨的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)似乎并沒(méi)有隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展降低，甚至日益增高，工程師在進(jìn)行方案選擇時(shí)必須正確評(píng)估應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。
處理能力要求越來(lái)越高。系統(tǒng)本身的復(fù)雜功能、友好的界面設(shè)計(jì)要求、各種接口和通信需求都需要占用大量的MIPS處理能力，單一的傳統(tǒng)MCU或ASIC很多時(shí)候難以滿足系統(tǒng)高處理能力的需求，雙芯片甚至三芯片解決方案日益增多，但隨之而來(lái)的高設(shè)計(jì)復(fù)雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競(jìng)爭(zhēng)性。此外，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別是一些新產(chǎn)品和功能復(fù)雜的嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要在設(shè)計(jì)周期很有限的條件下完全從零開(kāi)始實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)變得不現(xiàn)實(shí)，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的開(kāi)發(fā)工具套件、必要的軟件模塊、成熟的參考設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持，以及是否有完整的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)等，對(duì)于是否能按期高質(zhì)量地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。
標(biāo)準(zhǔn)的多樣性和不確定性帶來(lái)產(chǎn)品升級(jí)換代的顧慮。當(dāng)前在各個(gè)行業(yè)都面臨一些創(chuàng)新型應(yīng)用，例如智能電表和智能視頻監(jiān)控等，這些應(yīng)用都具有一定開(kāi)創(chuàng)性，目前沒(méi)有或尚未形成行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如何在保證搶占市場(chǎng)窗口期的先機(jī)，同時(shí)確保當(dāng)前的設(shè)計(jì)滿足未來(lái)變化的市場(chǎng)和技術(shù)需求，必須考慮方案的可擴(kuò)展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。處理器性能要求越來(lái)越高，而系統(tǒng)功耗要求越來(lái)越低，這幾乎形成一對(duì)矛盾。然而，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師不得不面對(duì)這種近乎矛盾的需求。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)、嵌入式處理器架構(gòu)優(yōu)化以及設(shè)計(jì)技術(shù)的改進(jìn)，低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)日新月異，電壓、工作頻率自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)、多工作模式的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字電源管理技術(shù)，以及低功耗的最新半導(dǎo)體工藝技術(shù)應(yīng)用層出不窮。在眾多方案中選擇滿足設(shè)計(jì)功率預(yù)算要求的系統(tǒng)方案也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素之一。
選擇具有廣泛嵌入式系統(tǒng)支持能力的解決方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系統(tǒng)眾多，各具優(yōu)勢(shì)，硬件平臺(tái)方案對(duì)這些操作系統(tǒng)的支持能力是進(jìn)行方案選型的考慮要點(diǎn)之一。
以Mcu或AsIc為核心器件的硬件平臺(tái)方案在解決上述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求上正面臨挑戰(zhàn)，有限的處理能力通常難以滿足很多應(yīng)用的高處理能力需求，或者缺乏進(jìn)行功能擴(kuò)展和產(chǎn)品升級(jí)換代的設(shè)計(jì)靈活性，某些設(shè)計(jì)為了滿足系統(tǒng)的處理能力要求而增加DsP或協(xié)處理器，從而增加系統(tǒng)的復(fù)雜性、功耗和成本。
結(jié)合MCU和DsP性能優(yōu)勢(shì)的匯聚式處理器是有效解決上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方案之一，而ADI公司Blackfin處理器是目前市面上唯一的匯聚式處理器產(chǎn)品。匯聚式處理器典型應(yīng)用有電力應(yīng)用的智能電表，安防應(yīng)用的視頻監(jiān)控，醫(yī)療設(shè)備的便攜式房顫監(jiān)測(cè)儀，工業(yè)應(yīng)用的3DLevelScanner三維曲面測(cè)量?jī)x等。預(yù)覽全文，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)本刊網(wǎng)。
科學(xué)大師是引用出來(lái)的
在一次期刊培訓(xùn)會(huì)上，我國(guó)一位期刊研究專(zhuān)家語(yǔ)出驚人：“科學(xué)大師不是評(píng)出來(lái)的，而是引用出來(lái)的。”例如達(dá)爾文的相對(duì)論、牛頓三大定律的引用率都屬最高級(jí)。但目前，我國(guó)科技論文的引用量和引用率偏少，這不僅不利于眾多科研成果傳播，也不利于科研新人的顯現(xiàn)，因此，應(yīng)該鼓勵(lì)科研人員在學(xué)術(shù)論文中多引用文章和著作。
【關(guān)鍵詞】 有中繼 海底光纜通信系統(tǒng) 水下網(wǎng)絡(luò)融合 應(yīng)用與發(fā)展
一、引言
有中繼海底光纜通信系統(tǒng)以穩(wěn)定可靠、隱蔽性好、保密性好、抗毀抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已成為跨洋通信的必備通信手段，截止目前世界上已建成100多條海底光纜線路。我國(guó)海域廣闊、海岸線、島嶼眾多，海纜通信尤為重要。1989年以來(lái)，我國(guó)投資參與建設(shè)了近20個(gè)國(guó)際海纜系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，但我國(guó)現(xiàn)有有中繼海底光纜通信系統(tǒng)都是依賴(lài)國(guó)外公司以交鑰匙的方式承建的。隨著國(guó)際形勢(shì)變化和技術(shù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)有中繼海底光纜通信系統(tǒng)建設(shè)出現(xiàn)新的發(fā)展趨勢(shì)。
二、系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)
2.1系統(tǒng)組成
有中繼海底光纜通信系統(tǒng)水下含有有源設(shè)備，主要由水下設(shè)備和岸上設(shè)備兩大部分組成，如圖1所示。
水下設(shè)備主要包括海底光纜、水下光中繼器和水下分支單元。海底光纜除與陸地光纜具有相同（相似）的光纖作為主要元件以及更為加強(qiáng)的鎧裝保護(hù)之外，還有一個(gè)重要的組成部分就是遠(yuǎn)供電源導(dǎo)體。水下光中繼器由摻鉺光纖、泵浦光源、WDM耦合器、回環(huán)和OTDR通路、海底光纜的光耦合裝置和連接殼體組成，具有監(jiān)測(cè)和自動(dòng)防護(hù)功能。海底分支單元實(shí)現(xiàn)海底光纜的分支和電源遠(yuǎn)供的倒換。
岸上設(shè)備主要包括線路終端設(shè)備、SDH設(shè)備、遠(yuǎn)供電源設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備以及海洋接地裝置等。線路終端設(shè)備一般為DWDM設(shè)備，負(fù)責(zé)再生段端到端通信信號(hào)的處理、發(fā)送和接收；SDH設(shè)備承載在線路終端設(shè)備之上，在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的情況下，形成環(huán)路自愈保護(hù)；遠(yuǎn)供電源設(shè)備通過(guò)光纜遠(yuǎn)供導(dǎo)體向海底中繼器饋電并通過(guò)海水和海洋接地裝置回流，供電電流在1安培左右，供電電壓可高達(dá)幾千伏；線路監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)海底光纜和中繼器的狀態(tài)，在光纜和中繼器故障的情況下，自動(dòng)告警并故障定位。
2.2關(guān)鍵技術(shù)
有中繼海底光纜傳輸系統(tǒng)因其特殊的工作環(huán)境，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用上涉及如下關(guān)鍵技術(shù)：
（1）傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。影響傳輸系統(tǒng)性能的主要因素有光信噪比、色散、非線性。為了克服這些因素給海底光纜傳輸系統(tǒng)帶來(lái)的影響，必須采用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)和對(duì)策加以克服，包括低噪聲光放大技術(shù)、前向糾錯(cuò)和色散補(bǔ)償技術(shù)等。另外，水下中繼器的間距設(shè)計(jì)也是其中設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
（2）水下中繼器技術(shù)。水下光中繼器是有中繼海纜系統(tǒng)最重要的設(shè)備，對(duì)設(shè)備可靠性提出很高的要求，要求使用壽命超過(guò)25年。為實(shí)現(xiàn)高可靠性，在實(shí)現(xiàn)取電、放大的同時(shí)，需考慮狀態(tài)監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵部件冗余備份等。對(duì)結(jié)構(gòu)體積要求高，要求直徑小適合敷設(shè)、高水壓密封。另外，要求設(shè)備功耗小，并考慮長(zhǎng)時(shí)間使用散熱問(wèn)題。
（3）遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)技術(shù)。遠(yuǎn)供電源技術(shù)是控制傳輸距離和每光纜系統(tǒng)數(shù)的一個(gè)重要因素。遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)采用高壓恒直流的方式通過(guò)海纜遠(yuǎn)供導(dǎo)體向海底設(shè)備供電?？刹捎脝味嘶螂p端供電方式，雙端供電方式時(shí)，在一端故障情況下另一端自動(dòng)轉(zhuǎn)換為單端供電。遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)、供電方案、備份方案、故障與維護(hù)技術(shù)等難度大。
（4）線路故障監(jiān)測(cè)定位與性能監(jiān)控技術(shù)。包括網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）以及海底設(shè)備的線路監(jiān)控系統(tǒng)（LME）。其中EMS實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)網(wǎng)元設(shè)備的集中監(jiān)控，LME用于檢測(cè)海底中繼器和光纖情況，在光纜和中繼器故障的情況下，LME可以自動(dòng)告警并故障定位。
（5）工程施工技術(shù)。海纜系統(tǒng)施工受地域建設(shè)、海洋工程、施工設(shè)備等條件限制，工程建設(shè)涉及技術(shù)領(lǐng)域廣泛，投資規(guī)模大，施工技術(shù)復(fù)雜。工程前期主要涉及工程設(shè)計(jì)、海纜路由選擇、海纜制造運(yùn)輸；工程施工期間主要包含海纜路由定位、海纜敷設(shè)、海纜保護(hù)、陸地設(shè)備安裝、檢測(cè)與調(diào)試、工程驗(yàn)收等，技術(shù)復(fù)雜且難度高。
三、市場(chǎng)應(yīng)用前景分析
當(dāng)前有中繼海底光纜通信系統(tǒng)存在廣闊的市場(chǎng)及應(yīng)用前景。全球增長(zhǎng)的帶寬需求需要通過(guò)升級(jí)現(xiàn)有的海底路徑，泛太平洋是最大的海底光纜市場(chǎng)。未來(lái)市場(chǎng)增長(zhǎng)將由發(fā)展中市場(chǎng)的增長(zhǎng)投資驅(qū)動(dòng)，包括中國(guó)、印度、巴西和非洲。未來(lái)5年，非洲成為全球海底光纜發(fā)展最快的地區(qū)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.8%。近日，知名市場(chǎng)報(bào)告網(wǎng)站“企業(yè)與市場(chǎng)”了一份“海底光纜：全球戰(zhàn)略商業(yè)報(bào)告”的市場(chǎng)報(bào)告。報(bào)告指出，到2018年，全球海底光纜累計(jì)敷設(shè)預(yù)計(jì)200萬(wàn)千米。如今，絕大多數(shù)的跨洋網(wǎng)絡(luò)流量是通過(guò)有中繼海底光纜系統(tǒng)傳輸，這是由于海底光纜相比衛(wèi)星具有更高的傳輸效率，衛(wèi)星通常作為補(bǔ)充手段。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景看好。我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，擁有300多萬(wàn)平方公里的海域和18000公里長(zhǎng)的海岸線，沿海分布有6000多個(gè)島嶼，國(guó)內(nèi)沿海島嶼發(fā)展急需通信保障。有中繼海底光纜通信系統(tǒng)是沿海島嶼與城市之間通信的重要傳輸手段，對(duì)較長(zhǎng)距離島嶼的通信尤其是軍用保密通信都需要通過(guò)有中繼海底光纜通信系統(tǒng)來(lái)解決。根據(jù)國(guó)家目前的海纜建設(shè)情況及沿海經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃的需求，海纜系統(tǒng)建設(shè)將會(huì)相應(yīng)擴(kuò)大。另外，包括海上石油平臺(tái)通信與電力輸送等也可通過(guò)有中繼海底光纜通信系統(tǒng)解決，根據(jù)我國(guó)石油發(fā)展規(guī)劃，我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)將迎來(lái)一個(gè)高速發(fā)展期。
四、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著近年來(lái)光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，許多新技術(shù)和新產(chǎn)品得以應(yīng)用，有中繼海底光纜傳輸系統(tǒng)主要呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：更高系統(tǒng)帶寬、高頻譜效率、新型光纖技術(shù)、新調(diào)制編碼技術(shù)等。在未來(lái)海纜系統(tǒng)中水下光中繼器將采用C+L波段并行EDFA、拉曼放大器等方式實(shí)現(xiàn)大帶寬。超寬傳輸頻帶需要精確的色散管理和增益均衡，提高頻帶效率是追求每光纖總?cè)萘康牧硗庖粋€(gè)課題。海底光纜系統(tǒng)一直在追求高的傳輸速率，提高線路速率會(huì)降低系統(tǒng)受光纖色散和非線性效應(yīng)的能力，因此新型光纖和光纖配置方案在試驗(yàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)。另外，新的調(diào)制接收技術(shù)以及前向糾錯(cuò)技術(shù)也在研究中。在新一代傳輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)PMD將是限制系統(tǒng)傳輸距離的一個(gè)重要因素，除選擇PMD極低的光纖外，選擇PMD低的中繼器元件也變得十分重要?；?00G的系統(tǒng)，在低非線性效應(yīng)、色散斜率補(bǔ)償、低PMD光纖技術(shù)和先進(jìn)的調(diào)制接收、前向糾錯(cuò)、編碼技術(shù)支撐下，將投入商用。
對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)容是其另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。海底光纜系統(tǒng)是一種寶貴的通信資源，新系統(tǒng)籌建并不簡(jiǎn)單，為滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)升級(jí)改造是比較現(xiàn)實(shí)的做法，通常是通過(guò)對(duì)陸上設(shè)備升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量及性能提升。對(duì)系統(tǒng)中還存在空閑的頻譜資源的情況，考慮如何利用好剩余的資源實(shí)現(xiàn)最終容量的最大化。對(duì)原有設(shè)計(jì)容量已經(jīng)飽和的情況，考慮如何突破原有容量設(shè)計(jì)的方案實(shí)現(xiàn)容量提升。可通過(guò)波長(zhǎng)提速替換（如10G替換為40G）、可用帶寬擴(kuò)展、縮小波長(zhǎng)間隔增加波長(zhǎng)數(shù)目等方式實(shí)現(xiàn)。
國(guó)內(nèi)發(fā)展方面，有中繼海纜系統(tǒng)將盡可能的實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化建設(shè)，以提高安全保密性能并提升民族產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。從中國(guó)電科34所、中天科技、亨通等國(guó)內(nèi)企業(yè)參與海纜項(xiàng)目建設(shè)，到2012年華為海洋實(shí)現(xiàn)首次盈利，標(biāo)志我國(guó)海纜系統(tǒng)企業(yè)正逐步成長(zhǎng)，可逐步與外企抗?fàn)?。另外，?guó)內(nèi)新建有中繼海纜系統(tǒng)將考慮與海洋觀測(cè)網(wǎng)、海洋警戒網(wǎng)的融合。三網(wǎng)融合的規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全可靠運(yùn)行和長(zhǎng)期維護(hù)及管理機(jī)制需要進(jìn)一步研究探索。三網(wǎng)融合后，對(duì)有中繼海底光纜通信系統(tǒng)遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)、水下中繼器和海底光纜提出了新的要求。首先，有中繼海底光纜通信系統(tǒng)中成熟的供電方式并不完全適合融合后的網(wǎng)絡(luò)，需要進(jìn)一步研究并聯(lián)或串并饋電系統(tǒng)的方式方法和可靠性。再次，水下光中繼器不只要放大海纜通信系統(tǒng)的傳輸信號(hào)，還要放大觀測(cè)網(wǎng)和探測(cè)網(wǎng)的傳感信號(hào)，這對(duì)水下中繼器提出了新的要求。另外，要求主干海纜不僅要承受高電壓，還要承載比通信纜大數(shù)倍的大電流，支線海纜預(yù)計(jì)要求多極纜。
五、結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，黨的十首次提出了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，清晰地指出了未來(lái)中國(guó)走向海洋、依托海洋、開(kāi)發(fā)海洋和保護(hù)海洋的目標(biāo)和方向。憑借著市場(chǎng)需求的不斷增加及相關(guān)政策支持將越來(lái)越受寵，有中繼海纜系統(tǒng)的發(fā)展迎來(lái)了難得的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇。近些年來(lái)我國(guó)有中繼海纜通信技術(shù)在不斷發(fā)展，與國(guó)際先進(jìn)水平更加接近。我們應(yīng)該緊隨新技術(shù)的發(fā)展步伐，加快我國(guó)有中繼海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)腳步，提高我國(guó)的國(guó)際及國(guó)內(nèi)通信能力。
參 考 文 獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】高壓電氣設(shè)備 檢測(cè)技術(shù) 在線檢測(cè) 絕緣
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一．前言
改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了騰飛，科技不斷的進(jìn)步，高壓電氣設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越多且作用越來(lái)越大，比如最具代表性的就是電氣化鐵路的普及。因此高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)深刻的影響到了人們的生活。本文所說(shuō)的在線檢測(cè)是一種比較新型的檢測(cè)方法，其原理是利用高壓作為檢測(cè)的電壓,但是高壓必須是運(yùn)行中的高壓，采用這種方法對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)，了解其性能。這種在線檢測(cè)是在不停電的狀態(tài)下進(jìn)行的，這樣可以有效的減少對(duì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的干擾。不僅效率高而且還可以準(zhǔn)確的掌握設(shè)備的性能狀態(tài)，提高設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)前的在線檢測(cè)技術(shù)大量的采用了高科技技術(shù)，利用高科技技術(shù)能夠有效的提高檢測(cè)速率和準(zhǔn)確性，使我國(guó)的高壓電氣設(shè)備在線檢測(cè)技術(shù)更上了一個(gè)臺(tái)階。
二．電氣設(shè)備高壓測(cè)試
高壓電氣設(shè)備主要包括高壓熔斷器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓斷路器、高壓開(kāi)關(guān)柜和電力變壓器等。電氣設(shè)備高壓故障的產(chǎn)生原因有很多，通常包括控制回路電器老化損壞、性能下降、保護(hù)失準(zhǔn)、誤動(dòng)作；控制電源電壓嚴(yán)重下降、元器件誤動(dòng)；控制紛路受潮、破損、老化擊穿短路；負(fù)載及電纜絕緣下降、擊穿短路；嚴(yán)重超載熱擊穿短路等。
三．高壓電氣設(shè)備檢測(cè)技術(shù)
1.絕緣檢測(cè)與診斷
電力系統(tǒng)中的高壓熔斷器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓斷路器、高壓開(kāi)關(guān)柜和電力變壓器等高壓電氣設(shè)備，其首要任務(wù)是安全可靠的運(yùn)行，任何故障的發(fā)生，都會(huì)影響到企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，甚至給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。目前，絕緣故障的發(fā)生是高壓電氣設(shè)備的多發(fā)故障，因此，絕緣檢測(cè)與診斷是電力設(shè)備檢測(cè)中最重要的方面。對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣檢測(cè)與診斷則是其中必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目，以下幾種情況均必須進(jìn)行試驗(yàn)：
①對(duì)于高壓電氣設(shè)備的制造廠，必須對(duì)其生產(chǎn)的所有原材料、產(chǎn)品定型和出廠進(jìn)行試驗(yàn)。其目的是檢驗(yàn)新的高壓電氣設(shè)備是否符合有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
②對(duì)于正在運(yùn)行中的電氣設(shè)備，則需要定期進(jìn)行全面的預(yù)防性試驗(yàn)，電力設(shè)備以及電纜的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最重要的是耐壓試驗(yàn)。
③對(duì)于大修后的設(shè)備進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，其目的是判定設(shè)備在維修、運(yùn)輸過(guò)程中性能是否發(fā)生變化，是否出現(xiàn)絕緣損傷，以及修理部位的質(zhì)量是否符合原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。
2.在線檢測(cè)技術(shù)。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)高壓電器逐漸普及，其高壓電氣設(shè)備正在向著高電壓以及高容量的趨勢(shì)發(fā)展，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，所以為了適應(yīng)技術(shù)的需要在線檢測(cè)技術(shù)才應(yīng)用而生。這項(xiàng)技術(shù)是科研人員長(zhǎng)期研究的結(jié)果，學(xué)者在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)：在高壓電氣運(yùn)行的狀態(tài)下，對(duì)其絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，是一種有效反映電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的科學(xué)方法，這就是本文所探討的在線檢測(cè)法。需要強(qiáng)調(diào)的是這種檢測(cè)是在不斷電的狀態(tài)下進(jìn)行的，實(shí)施證明試驗(yàn)是在運(yùn)行的電壓下實(shí)施，是行之有效的方法，也是以后絕緣檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，有良好的發(fā)展前景。
高壓電氣設(shè)備在線檢測(cè)技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
①這種檢測(cè)方法在不停電的狀態(tài)下進(jìn)行，檢測(cè)時(shí)設(shè)備可以正常的運(yùn)行，這樣可以減少停電對(duì)客戶的影響，節(jié)省了人力物力，大量的減少了工作量，提高了安全度，具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。
②在檢測(cè)時(shí)可控性強(qiáng)，可以針對(duì)需要隨時(shí)做出調(diào)整，有效提高檢測(cè)的靈敏度，縮短了檢測(cè)周期，提高了檢測(cè)的有效性。
③通過(guò)在線檢測(cè)，可以得到大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并且及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為檢測(cè)提供了客觀依據(jù)。不僅僅提高了可靠性還為企業(yè)節(jié)約了成本。
斯二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，且使用范圍十分廣泛。當(dāng)前的高壓電氣設(shè)備在線檢測(cè)工作與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，大大提高了檢測(cè)速率和準(zhǔn)確性。
3.在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
我們知道在當(dāng)前對(duì)于高壓電氣設(shè)備維修多半還是采用的定期檢修方法，這種方法是帶電檢測(cè)方法，是對(duì)離線檢測(cè)的升級(jí)方法，將監(jiān)測(cè)技術(shù)升級(jí)為在線的檢測(cè)，也就是帶電的檢測(cè)，這樣的話在監(jiān)測(cè)的工程中，電器設(shè)備是正常運(yùn)行的，不會(huì)影響到設(shè)備的正常工作，其相對(duì)于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)離線監(jiān)測(cè)技術(shù)還是有很多不足的地方需要我們改正，其不足主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
①離線檢測(cè)檢測(cè)時(shí)設(shè)備不能工作，影響了設(shè)備的效率，造成停工，必須承擔(dān)停工素?fù)p失。
②離線監(jiān)測(cè)具有盲目性，目標(biāo)不明確，導(dǎo)致設(shè)備可能存在隱患，有太多的不穩(wěn)定因素。
四．高壓測(cè)試要求
1.對(duì)測(cè)試平臺(tái)的要求
①測(cè)試平臺(tái)應(yīng)選擇一個(gè)員工常規(guī)工作行動(dòng)的地方，測(cè)試區(qū)用清晰的圖案標(biāo)識(shí)，上面標(biāo)明“危險(xiǎn)—高壓勿近！”等警示信息。建立測(cè)試平臺(tái)，除了警示標(biāo)志外，還應(yīng)裝置一個(gè)可以關(guān)掉所有電源的開(kāi)關(guān)。
②只能用不導(dǎo)電的工作桌或?qū)Ｓ霉ぷ髋_(tái)做測(cè)試。把測(cè)試者與被測(cè)產(chǎn)品之間的任何金屬物體移開(kāi)。沒(méi)有與DUT 接觸的其他金屬物體全部接地。在測(cè)試區(qū)用絕緣的安全墊墊在地面上，使操作者與地面隔離，如果儀器可以通過(guò)遙控開(kāi)關(guān)操作，可考慮兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制。耐壓測(cè)試儀必須良好接地。
2.測(cè)試操作要求
面放好絕緣墊，并在測(cè)試前認(rèn)真設(shè)備檢查。檢查儀器的各個(gè)連線是否有破損等，如果有則不能進(jìn)行測(cè)試，必須先進(jìn)行維修；如果儀器完好，則將0.7 MΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端連接耐壓儀的地線；接通電源，將儀器、報(bào)警漏電流設(shè)定在5 mA；開(kāi)啟儀器，用測(cè)試棒擊標(biāo)準(zhǔn)電阻另一端，調(diào)整電壓在3 410～3 590 V 內(nèi)儀器發(fā)出報(bào)警，則判定該儀器處于正常工作狀態(tài)，若不在3 410～3 590 V范圍內(nèi)儀器自動(dòng)報(bào)警，則儀器工作不正常。
七．結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)代的高壓電氣設(shè)備的在線檢測(cè)技術(shù)，是電氣設(shè)備檢測(cè)技術(shù)的一大突破，它克服和完善了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，加之當(dāng)今是信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與在線檢測(cè)技術(shù)的有效結(jié)合，更加強(qiáng)有力地促進(jìn)了我國(guó)在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。在線檢測(cè)技術(shù)能夠非常及時(shí)的檢測(cè)出高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種故，是我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的得力保證，但是其檢測(cè)技術(shù)也存在一些瓶頸，相信通過(guò)不斷的努力探索，高壓電氣設(shè)備的在線檢測(cè)技術(shù)會(huì)越來(lái)越完善。
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論文關(guān)鍵詞：中職學(xué)校 電工電子類(lèi)課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
電工電子類(lèi)課程是中職應(yīng)用電子、機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程之間有著緊密的聯(lián)系同時(shí)。隨著科技的不斷進(jìn)步，電工電子產(chǎn)品不斷推陳新，電氣化程度不斷提高，這門(mén)課程的不少知識(shí)涉及學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域的基本操作技能。岡此，開(kāi)沒(méi)電工電子課程無(wú)疑是必要的，是合理的。
電工電子實(shí)驗(yàn)塒幫助學(xué)生消化理論知識(shí)．激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐操作能力具有重要作用，因此在現(xiàn)有條件下進(jìn)一步開(kāi)展中職電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要意義。我結(jié)合電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)行總結(jié)反思，談?wù)剛€(gè)人的見(jiàn)解。
一、電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題
觀今的電工電子類(lèi)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)
1．實(shí)驗(yàn)中存在不安全因素．．
電工電子實(shí)驗(yàn)中所使用的設(shè)備、儀器儀表和電子元器件較多，如果不能正確使用，容易造成損壞；另外，實(shí)驗(yàn)巾提供的電源是220V的市電，遠(yuǎn)高于36V的安全電壓，操作不當(dāng)會(huì)造成觸電事故中職學(xué)生的紀(jì)律觀念淡溥，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題
2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，方法單一。
目前在大部分巾職學(xué)校，電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍從屬或附屬于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，脫離現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際有些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)沒(méi)有發(fā)展創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生失去吸引力，如單級(jí)放大器實(shí)驗(yàn)，就是孤立的一個(gè)放大電路．對(duì)放大信號(hào)是否失真．只是簡(jiǎn)單地用示波器觀察波形，在實(shí)驗(yàn)方法上，傳統(tǒng)電工電子實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，存文驗(yàn)過(guò)程中不能結(jié)合存在的問(wèn)題主動(dòng)思考．只是機(jī)械地按部就班地連線、測(cè)，片面追求數(shù)據(jù)的正確．不注重實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，對(duì)一些基本問(wèn)題缺乏理解、更有一些學(xué)生存在應(yīng)付心理，抄襲或偽造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種方式嚴(yán)重影響了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，缺乏獨(dú)立思考和積極主動(dòng)性的訓(xùn)練，起不到應(yīng)有的作用．．
3．實(shí)驗(yàn)考核方式不合理
電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核主要是實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)際操作兩種方式，但目前存存的問(wèn)題是巾職學(xué)生自覺(jué)性羞，實(shí)驗(yàn)報(bào)告僅僅是抄抄實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，存在嚴(yán)重的抄襲和弄虛作假現(xiàn)象．另外，由于學(xué)生多，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師少，很多學(xué)校甚至對(duì)實(shí)際操作能力不予考核。這樣就不能真正了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不能公平公正地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ鞒鲈u(píng)價(jià)．學(xué)生的實(shí)際操作能力也就得不到提高。
二、電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考和實(shí)踐
1．嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)管理．培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣
實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)知識(shí)、職業(yè)技能的再要環(huán)節(jié)，也是加強(qiáng)學(xué)生職業(yè)規(guī)范和行為訓(xùn)練．培養(yǎng)良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的良機(jī)．．通過(guò)電工電子實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以掌握基本的操作流程，了解實(shí)驗(yàn)中的安全注意事項(xiàng)，有利于養(yǎng)成認(rèn)真仔細(xì)的習(xí)慣教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須制定完善的實(shí)驗(yàn)管理制度，用紀(jì)律約束學(xué)生，落實(shí)安全和設(shè)備使刖責(zé)任制實(shí)驗(yàn)前，教師首先愛(ài)強(qiáng)調(diào)支驗(yàn)紀(jì)律，講解試驗(yàn)巾應(yīng)注意的安全問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，凡是發(fā)現(xiàn)破壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備、不愛(ài)惜實(shí)驗(yàn)器材、不按規(guī)范操作的情況，要及時(shí)制止并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)肅教育；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備如果出現(xiàn)故障或丟失，儀表和電子元器件不能按時(shí)交回等情況，教師可根據(jù)相關(guān)記錄追究相應(yīng)實(shí)驗(yàn)小組的責(zé)任 2．更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法，提高實(shí)驗(yàn)效果
隨著電子技術(shù)的巨大發(fā)展．實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容的創(chuàng)新迫存屑睫．應(yīng)存教學(xué)中增加一些綜合性和沒(méi)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，采取切實(shí)可行的適合中職學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)際的聯(lián)系，借此提高學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)的積極性。如在進(jìn)行單級(jí)放大器的性能測(cè)試時(shí)，教師可對(duì)學(xué)生對(duì)收音機(jī)的中放電路進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)收音機(jī)的聲音的變化，使學(xué)生對(duì)放大器的性能有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。
在實(shí)驗(yàn)方法上教師應(yīng)根據(jù)理論課教學(xué)計(jì)劃和電工電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整，增加一些綜合性實(shí)驗(yàn)，如開(kāi)設(shè)音頻功率放大器、波形發(fā)生器、商流穩(wěn)壓電源等實(shí)驗(yàn)，這些綜合性實(shí)驗(yàn)可以覆蓋模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、單管放大、低頻振蕩電路、運(yùn)算放大器、濾波器等內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性、功能性。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性．可以多向?qū)W生介紹一些有趣的電子產(chǎn)品，對(duì)一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)做些變化，加入一些能涮動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的元素。實(shí)驗(yàn)中可以采用語(yǔ)音信號(hào)發(fā)生器或其他音頻信號(hào)源代替普通信號(hào)發(fā)生器．例如存實(shí)驗(yàn)功率放大器時(shí)，教師通過(guò)隨身聽(tīng)的耳機(jī)線為功放電路提供信號(hào)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)驗(yàn)的積極性
3．改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)法和考試、考核方法．．
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生對(duì)自己所做實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中問(wèn)題的變化、分析，多寫(xiě)對(duì)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，對(duì)不成功的分析、討論和解決問(wèn)題的方法，而不過(guò)于強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式的統(tǒng)一，內(nèi)容的多少和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
在考核方法上．電工電子實(shí)驗(yàn)是以平時(shí)的訓(xùn)練來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的課程，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕w現(xiàn)存對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、現(xiàn)象的觀察、問(wèn)題的處理、數(shù)據(jù)的分析處理等方而，所以對(duì)陔課程的考核不應(yīng)只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程．注重學(xué)生能力的提高對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)課程的考核應(yīng)進(jìn)行三次i平分：一是現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)．儀器使用的正確程序，實(shí)驗(yàn)過(guò)程巾的態(tài)度等給予評(píng)定分?jǐn)?shù)；二是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分，根據(jù)其對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的分析、數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與書(shū)寫(xiě)情況評(píng)分，不要只簡(jiǎn)單看數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否：三是進(jìn)行考核，期末考核可以采取試題抽簽方式．這樣既可以避免學(xué)生在操作考核中互相抄襲的情況，又可以督促學(xué)生全面掌握實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師對(duì)三次成績(jī)進(jìn)行總評(píng)得出實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)，這樣可有效督促學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；加工方法；自動(dòng)技術(shù)；程序指令
1.數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn)
數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開(kāi)了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)本之木。數(shù)控技術(shù)的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來(lái)深刻的變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備已成為關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
2.數(shù)控機(jī)床零件加工前的準(zhǔn)備要求與操作
2.1數(shù)控機(jī)床加工前的準(zhǔn)備要求
2.1.1 機(jī)床位置環(huán)境要求
機(jī)床的位置應(yīng)遠(yuǎn)離振源、應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射和熱輻射的影響，避免潮濕和氣流的影響。如機(jī)床附近有振源，則機(jī)床四周應(yīng)設(shè)置防振溝。否則將直接影響機(jī)床的加工精度及穩(wěn)定性，將使電子元件接觸不良，發(fā)生故障，影響機(jī)床的可靠性。
2.1.2 電源要求
一般數(shù)控車(chē)床安裝在機(jī)加工車(chē)間，不僅環(huán)境溫度變化大，使用條件差，而且各種機(jī)電設(shè)備多，致使電網(wǎng)波動(dòng)大。因此，安裝數(shù)控車(chē)床的位置，需要電源電壓有嚴(yán)格控制。電源電壓波動(dòng)必須在允許范圍內(nèi)，并且保持相對(duì)穩(wěn)定。否則會(huì)影響數(shù)控系統(tǒng)的正常工作。
2.1.3 溫度條件
數(shù)控車(chē)床的環(huán)境溫度低于30攝氏度，相對(duì)溫度小于80%。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控電控箱內(nèi)部設(shè)有排風(fēng)扇或冷風(fēng)機(jī)，以保持電子元件，特別是中央處理器工作溫度恒定或溫度差變化很小。過(guò)高的溫度和濕度將導(dǎo)致控制系統(tǒng)元件壽命降低，并導(dǎo)致故障增多。溫度和濕度的增高，灰塵增多會(huì)在集成電路板產(chǎn)生粘結(jié)，并導(dǎo)致短路。
2.1.4按說(shuō)明書(shū)的規(guī)定使用機(jī)床
用戶在使用機(jī)床時(shí)，不允許隨意改變控制系統(tǒng)內(nèi)制造廠設(shè)定的參數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)定直接關(guān)系到機(jī)床各部件動(dòng)態(tài)特征。只有間隙補(bǔ)償參數(shù)數(shù)值可根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。
用戶不能隨意更換機(jī)床附件，如使用超出說(shuō)明書(shū)規(guī)定的液壓卡盤(pán)。制造廠在設(shè)置附件時(shí)，充分考慮各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的匹配。盲目更換造成各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的不匹配，甚至造成估計(jì)不到的事故。
2.2數(shù)控車(chē)床是怎樣操作的
2.2.1手工編程操作
將編制的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，具體的操作方法是：先通過(guò)機(jī)械操作面板啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，接著由CRT/MDI面板輸入加工程序，然后運(yùn)行加工程序。
2.2.1.1啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床操作
① 機(jī)床啟動(dòng)按鈕ON
② 程序鎖定按鈕OFF
① 選擇MDI方式或EDIT方式
② 按（PRGRM）健
③ 輸入程序名 鍵入程序地址符、程序號(hào)字符后按（INSRT）鍵。
④ 鍵入程序段
⑤ 鍵入程序段號(hào)、操作指令代碼后按（INPUT）鍵。
2.2.1.3運(yùn)行程序操作
① 程序鎖定按鈕ON
② 選擇自動(dòng)循環(huán)方式
2.3、數(shù)控車(chē)床對(duì)刀操作
數(shù)控車(chē)床對(duì)刀方法有三種：試切削對(duì)刀法、機(jī)械對(duì)刀法和光學(xué)對(duì)刀法。
2.3.1 數(shù)控車(chē)床對(duì)刀方法
假設(shè)刀架在外圓刀所處位置換上切割刀，雖然刀架沒(méi)有移動(dòng)，刀具的坐標(biāo)位置也沒(méi)有發(fā)生變化，但兩把刀尖不在同一位置上，如果不消除這種換刀后產(chǎn)生的刀尖位置誤差，勢(shì)必造成換刀后的切削加工誤差。
2.3.2 基準(zhǔn)刀對(duì)刀操作
① 用外圓車(chē)刀切削工件端面，向數(shù)控系統(tǒng)輸入刀尖位置的Z坐標(biāo)。
② 用外圓車(chē)刀切削工件外圓，測(cè)量工件的外圓直徑，向數(shù)控系統(tǒng)輸入該工件的外圓直徑測(cè)量值，即刀尖位置的X坐標(biāo)。
2.4刀位偏置值的修改與應(yīng)用
如果車(chē)削工件外圓后，工件的外圓直徑大了0.30mm。對(duì)此，我們可不用修改程序，而通過(guò)修改刀位偏置值來(lái)解決，即在X方向把刀具位置的偏置值減小0.30mm，這樣方便地解決了切削加工中產(chǎn)生的加工誤差。
3. 數(shù)控機(jī)床維修注意事項(xiàng)
數(shù)控機(jī)床維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)：
3.1從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相對(duì)應(yīng)的位置，連接的電纜號(hào)，對(duì)于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專(zhuān)門(mén)的盒內(nèi)，以免丟失，裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配不完整。 3.2電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚赃m應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。
3.3測(cè)量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源，測(cè)阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測(cè)量?jī)纱危宰柚荡蟮臑閰⒖贾怠?/p>
3.4線路板上大多刷有阻焊膜，因此測(cè)量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測(cè)試點(diǎn)，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開(kāi)絕緣層。
3.5不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。
3.6不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒(méi)有確定故障元件的情況下只是憑感覺(jué)那一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。進(jìn)口泵 閥門(mén)
3.7拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤(pán)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤(pán)。
3.8更換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?，焊接中不?yīng)使用酸性焊油。
3.9記錄線路上的開(kāi)關(guān)，跳線位置，不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對(duì)照檢查時(shí)，或互換元器件時(shí)注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯(cuò)亂，致使好板亦不能工作。
3.10查清線路板的電源配置及種類(lèi)，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。
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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(chē)、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)、地鐵機(jī)車(chē)、城市無(wú)軌電車(chē)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(lèi)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(lèi)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(chēng)為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(lèi)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(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)車(chē)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)?？刂萍呻娐纷骰静考?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(chē)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(chē)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(lèi)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(zhuān)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(lèi)似于微電子中的用戶專(zhuān)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。另外,大功率的開(kāi)關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。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)完全是建立在模擬電路基礎(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(lèi)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。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：電力電子，逆變，整流，諧波
0.引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電設(shè)備的類(lèi)型越來(lái)越多。在三相供電系統(tǒng)中，除了大量的對(duì)稱(chēng)負(fù)荷外，還新增了許多不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷和單相負(fù)荷。由于單相負(fù)載的大量應(yīng)用，且各負(fù)荷的用電不同時(shí)等原因，導(dǎo)致三相四線制配電系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的三相不平衡的運(yùn)行狀態(tài)，給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和用戶設(shè)備的正?？煽渴褂迷斐闪藝?yán)重的危害。
本文中從人工和技術(shù)兩方面提出了目前三相不平衡的解決方法，重點(diǎn)解析了新技術(shù)方面的內(nèi)容，突出了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出采用大容量電力電子技術(shù)的基本方法。
1.國(guó)內(nèi)外三相平衡系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.1人工方面：
(1) 完善基礎(chǔ)資料：每年組織專(zhuān)人在春季繪制一次配電變壓器網(wǎng)絡(luò)圖和負(fù)荷分配圖, 把每個(gè)臺(tái)區(qū)供出的各相上的用電戶名、戶數(shù)、電能表的型號(hào)等有關(guān)數(shù)據(jù)繪制成方便易查看的表格, 平時(shí)經(jīng)常檢查有無(wú)遺漏或新增用戶,結(jié)合負(fù)荷變化情況及時(shí)更新。
(2) 加強(qiáng)測(cè)試：給專(zhuān)人配備鉗形表,每月至少進(jìn)行一次負(fù)荷測(cè)試,對(duì)配電變壓器負(fù)荷狀況做到心中有數(shù),為調(diào)整配電變壓器負(fù)荷提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。利用檢修停電時(shí)間調(diào)整負(fù)荷。
(3) 加強(qiáng)用電管理：對(duì)臨時(shí)用電，季節(jié)性用電，管理人員必須熟悉情況，如安裝地點(diǎn)、用電量的變化情況等, 根據(jù)情況及時(shí)做好負(fù)荷調(diào)整工作。新增單相設(shè)備申請(qǐng)用電, 做好負(fù)荷的功率分配, 進(jìn)行合理搭接, 盡可能均勻分配到三相電路上。注意大的三相四線制用戶內(nèi)部三相負(fù)荷平衡問(wèn)題, 協(xié)助他們調(diào)整本單位三相負(fù)荷。
(4) 調(diào)整三相負(fù)荷做到“ 四平衡”：四平衡既計(jì)量點(diǎn)平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側(cè)平衡, 重點(diǎn)是計(jì)量點(diǎn)和各支路平衡, 可把用戶平均用電量作為調(diào)整依據(jù), 把用電量大致相同的作為一類(lèi), 分別均勻調(diào)整到三相上。由于三相同時(shí)引人負(fù)荷點(diǎn)比單相引入負(fù)荷點(diǎn)時(shí)損耗顯著減少, 為了取得三相負(fù)載的對(duì)稱(chēng), 應(yīng)將三相線路同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn), 盡量擴(kuò)大三相四線制的配電區(qū)域, 減少單相供電干線長(zhǎng)度, 接戶線應(yīng)盡量由同一電桿上分別從三相引下, 且三組單相接戶線的負(fù)載應(yīng)盡量平衡。
1.2新興技術(shù)方面：
（1）三相自動(dòng)平衡器
用于380 V 配電網(wǎng)中的平衡器的工作原理如下圖所示，電流采樣器采集配電網(wǎng)三相電流，通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口電路送至單片機(jī)進(jìn)行比較，發(fā)出指令，輸出放大后啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制電路，將大電流相中一部分負(fù)載切換到小電流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相電流不平衡度滿足要求，實(shí)現(xiàn)三相相對(duì)平衡。當(dāng)三相負(fù)載的變化未超過(guò)允許值時(shí)，平衡器不予調(diào)整，維持現(xiàn)狀，以避免頻繁切換。
圖1 三相自動(dòng)平衡器的工作原理框圖
（2）早期無(wú)功補(bǔ)償裝置
早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置主要是無(wú)源裝置，方法是在系統(tǒng)母線上并聯(lián)或者在線路中串聯(lián)一定容量的電容器或者電抗器，它主要包括同步調(diào)相機(jī)和靜電電容器。
同步調(diào)相機(jī)又稱(chēng)同步補(bǔ)償器，是早期無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表。它不僅能補(bǔ)償固定的無(wú)功功率，對(duì)變化的無(wú)功功率也能進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)電壓下降時(shí)，它通過(guò)控制勵(lì)磁發(fā)出和吸收無(wú)功功率，并通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功功率的大小以維持端電壓恒定。它的損耗和噪聲都較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，響應(yīng)速度慢。
靜電電容器可以改善線路參數(shù)，減少線路的感性無(wú)功功率，補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功功率。由于它供給的無(wú)功功率與節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給的無(wú)功功率反而會(huì)減少，所以靜電電容器的無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能較差。論文參考。但由于其維護(hù)較方便!裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用又可分散裝設(shè)，所以目前仍是中國(guó)采用的主要補(bǔ)償裝置。
同時(shí)，無(wú)源裝置使用機(jī)械開(kāi)關(guān)，它不具備快速性、反復(fù)性和連續(xù)性的特點(diǎn)，因而不能實(shí)現(xiàn)短時(shí)糾正電壓升高或降落的功能。
（3）靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC
靜止無(wú)功補(bǔ)償器(StaticVar Compensator)，是將電容器（及電抗器支路）與輸電線路并接，通常接于開(kāi)關(guān)站或變電所母線，通過(guò)晶閘管控制的無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，調(diào)節(jié)母線電壓和線路無(wú)功功率在所需水平上，從而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，擴(kuò)大線路輸送容量。
SVC技術(shù)又分為：自飽和電抗器型（SSR）、晶閘管相控電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC）、高阻抗變壓器型（TCT）和勵(lì)磁控制的電抗器型（AR）等幾種不同類(lèi)型。世界各國(guó)普遍采用TCR和/或TSC型SVC作為電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐點(diǎn)，以提高輸電能力或加強(qiáng)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
SVC特點(diǎn)：
1、應(yīng)用較為成熟，目前應(yīng)用較多。
2、自身產(chǎn)生較大諧波，需無(wú)源濾波器配合。
3、TCR只提供感性無(wú)功，容性無(wú)功需FC或TSC電容器組提供，占地面積大。
4、響應(yīng)速度慢（2~3個(gè)周期）。論文參考。
5、對(duì)快速的沖擊負(fù)荷補(bǔ)償效果較差。
(4) 靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)
SVC裝置為補(bǔ)償 0～100 %容量變化的無(wú)功功率，幾乎需要 100 %容量的電容器與超過(guò) 100 %容量的晶閘管控制電抗器，銅和鐵的消耗很大。論文參考。從技術(shù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，這種類(lèi)型的靜補(bǔ)償裝置已不能說(shuō)是先進(jìn)的。近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是采用可關(guān)斷晶閘管（GTO）構(gòu)成的自換向變流器，通常稱(chēng)為靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG），它既可提供滯后的無(wú)功功率，又可提供超前的無(wú)功功率。
SVG是采用 GTO 構(gòu)成的自換相變流器，它把逆變器電路看成是一個(gè)產(chǎn)生基波和諧波電壓的交流電壓源，控制補(bǔ)償器基波電壓大小與相位可改變基波無(wú)功電流的大小與相位。當(dāng)逆變器基波電壓比交流電源電壓高時(shí)，逆變器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)超前（容性）無(wú)功電流。反之，當(dāng)逆變器基波電壓比交流電源電壓低時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)滯后（感性）無(wú)功電流。因此它能與系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率的交換 ,故稱(chēng)其為“無(wú)功發(fā)生器”。
與 SVC 相比，其調(diào)節(jié)速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統(tǒng)欠壓條件下無(wú)功調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
(5)Smartpower節(jié)電器
SmartPower系統(tǒng)節(jié)電器利用“平衡控制變壓系統(tǒng)”繞組的相互交叉連接，可以消除各相位間的電壓和電流的不均衡，維持控制其平衡性。
這種特殊繞組，可以相互補(bǔ)償鐵心的磁通量，最大限度地控制各相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一致性，從而保持三相平衡，降低零線電流等額外損耗，它是最新一代可以改善電力消費(fèi)狀況高新技術(shù)產(chǎn)品。
2.研究趨勢(shì)和前景展望
隨著電力電子器件容量的不斷增大以及價(jià)格的逐步下降，使用基于電力電子器件的技術(shù)來(lái)替代原來(lái)的機(jī)械開(kāi)關(guān)方式的解決方法也將是今后的發(fā)展趨勢(shì)。三相系統(tǒng)中基波不平衡度在增大的同時(shí)，由于各次諧波所導(dǎo)致的不平衡問(wèn)題將成為將來(lái)所遇到的主要問(wèn)題，因而需要有一種方案來(lái)同時(shí)解決基波無(wú)功和有功不平衡，以及消除由諧波造成的不平衡。本文提出的設(shè)計(jì)方案具備了解決上述問(wèn)題所需要的全部功能，因而是未來(lái)最有發(fā)展前景的解決方案之一。
擬采用的裝置功能原理圖下圖所示。
圖2 本裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖
裝置工作原理如下：原始的不平衡負(fù)載可能引起較大的中線電流，如圖中ILN所示。若不進(jìn)行補(bǔ)償，則此電流將流入系統(tǒng)中線。在系統(tǒng)與負(fù)載中間增加一個(gè)三相不平衡補(bǔ)償裝置，該裝置從系統(tǒng)吸收三相對(duì)稱(chēng)的基波電流，通過(guò)整流橋變換為直流，再通過(guò)具有中線的逆變橋變換為所需要的電流。以中線電流為例，對(duì)裝置來(lái)說(shuō)若以流入裝置為電流的參考方向，則如能使得裝置中線吸收的電流與負(fù)載側(cè)中線電流一樣，即ILN=IFN，則對(duì)系統(tǒng)中線而言，ISN=ILN-IFN=0。從而解決了系統(tǒng)側(cè)中線電流過(guò)大的問(wèn)題。同時(shí)裝置的ABC三橋臂還可根據(jù)參考電流產(chǎn)生所需要的電流，對(duì)負(fù)載的不平衡三相電流進(jìn)行補(bǔ)償，目標(biāo)是使得系統(tǒng)側(cè)ABC三相的電流為三相基波對(duì)稱(chēng)分量。從而解決三相不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。
3.結(jié)論
采用不同的方法各具有其優(yōu)劣性，本文提出的采用大容量電力電子技術(shù)，裝置適應(yīng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，控制精度高，裝置無(wú)任何耗能元件，節(jié)能效率更高。采用三相四線制結(jié)構(gòu)，能同時(shí)補(bǔ)償不平衡電流，同時(shí)還可濾除諧波并提供無(wú)功功率的支持。因此是未來(lái)最有發(fā)展前景的解決方案之一。
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