數(shù)字電子技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

“數(shù)字電子技術(shù)”課程首先讓學(xué)生了解了數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識及邏輯代數(shù)，接著重點讓學(xué)生熟悉常用的集成電路及其應(yīng)用。在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，在課程的教學(xué)過程中采用項目教學(xué)法，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生采用模塊化的設(shè)計思路對綜合性的數(shù)字系統(tǒng)進行設(shè)計。項目的選擇應(yīng)遵循的原則：（1）難度適中；（2）與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合；（3）能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；（4）與專業(yè)相關(guān)，對專業(yè)知識有更深入的理解。

二、項目教學(xué)法的實施步驟

1.創(chuàng)造情境，激發(fā)學(xué)生興趣。

在教學(xué)中創(chuàng)建良好的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在課程的“組合邏輯電路設(shè)計”教學(xué)中，詢問學(xué)生有沒有獻過血。通過此問題可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，探究獻血和所學(xué)知識的相關(guān)性；接著詢問血型匹配知識。通過此問題調(diào)動大家探討的積極性；最后提出能否利用所學(xué)知識設(shè)計一個血型匹配判斷電路。通過前期的情境培養(yǎng)，使學(xué)生對“組合邏輯電路設(shè)計”知識產(chǎn)生濃厚的興趣。

2.圍繞主題，逐步深入。

學(xué)習(xí)了典型的時序集成電路后，為了進一步加深學(xué)生對集成電路的理解和應(yīng)用，繼而引導(dǎo)學(xué)生作進一步討論：能否用現(xiàn)有知識設(shè)計數(shù)字電子鐘？數(shù)字電子鐘的設(shè)計包含哪些模塊？學(xué)生對數(shù)字電子鐘比較熟悉，能夠確定數(shù)字電子鐘需要實現(xiàn)哪些功能。學(xué)生通過研究和討論，設(shè)計出數(shù)字電子鐘的總體結(jié)構(gòu)圖。數(shù)字電子鐘的模塊包括：秒脈沖信號產(chǎn)生、計數(shù)、譯碼、校時和顯示等基本模塊，利用Multisim仿真軟件實現(xiàn)各電路模塊的獨立調(diào)試和仿真，再進行系統(tǒng)的級聯(lián)調(diào)試。在此過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考數(shù)字電子鐘的關(guān)鍵問題：秒脈沖信號如何產(chǎn)生？時計數(shù)電路，即二十四進制計數(shù)電路如何設(shè)計與實現(xiàn)？分、秒計數(shù)電路，即六十進制計數(shù)電路如何設(shè)計與實現(xiàn)？時（分、秒）譯碼電路如何設(shè)計與實現(xiàn)？時（分、秒）顯示電路如何設(shè)計與實現(xiàn)？怎樣實現(xiàn)對時、分的校準。

3.模塊化設(shè)計，團隊合作。

基本設(shè)計思路確定以后，進入項目的實施階段。在對學(xué)生進行分組時，應(yīng)從多個方面考慮團隊成員的組合，如知識結(jié)構(gòu)、特長、性格等。確定了小組成員后，明確每位同學(xué)職責(zé)。項目負責(zé)人將項目任務(wù)模塊化，負責(zé)項目的整體組織和協(xié)調(diào)，確保項目有條不紊地開展；成員兩人一組完成子模塊的設(shè)計與調(diào)試；最后以小組為單位，梳理項目，由項目負責(zé)人組織編寫和完善所有項目文檔和報告。在項目的設(shè)計過程中，學(xué)生參考他人的設(shè)計及實現(xiàn)方法時，主要是學(xué)習(xí)他人的設(shè)計方法，如編碼、接口和電路的工作原理，而不是原封不動地使用他人的電路。在項目的方案論證過程中，鼓勵學(xué)生開展討論。學(xué)生可以通過提方案、相互補充和正反對比等多種探討思路，對所擬定的方案進行仿真或試驗驗證。教師在這一環(huán)節(jié)中力求全面把握學(xué)生動向，主動獲取學(xué)生設(shè)計過程中的認知錯誤，加以指導(dǎo)。最后學(xué)生可以得出電子鐘每一子模塊的設(shè)計內(nèi)容。數(shù)字電子鐘的第一部分是時間基準，即時鐘。學(xué)生通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，為了獲得可能的最高精度，時鐘電路選擇比較常見的32.768kHz的晶振，而32768是2的15次方，所以對這種晶振進行15次分頻的話，就可以得到準確穩(wěn)定的1Hz的標(biāo)準時鐘信號。數(shù)字電子鐘的第二部分是秒計數(shù)器。秒計數(shù)器的工作原理為：給其裝載一個初始值并執(zhí)行減計數(shù)至零。當(dāng)計數(shù)到達零時，產(chǎn)生一個時鐘脈沖并將其傳遞給分計數(shù)器。在這里，裝載的初始值根據(jù)需要設(shè)定的時間和時鐘基準信號來計算，若時鐘基準信號為1Hz，則60s的設(shè)定時間所需的初始值為60，若時鐘基準信號為2Hz，則60s的設(shè)定時間所需的初始值為120。也就是說，裝載的初始值等于需要設(shè)定的時間乘以時鐘基準信號。數(shù)字電子鐘的第三部分是分計數(shù)器，它實現(xiàn)分的計數(shù)和顯示，且進行小時比較。每當(dāng)秒計數(shù)器減至零時，分計數(shù)器加1。電路需包含一個比較電路的8位計數(shù)器，以實現(xiàn)分的復(fù)位并使小時計數(shù)器加1。通過仿真，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，為了保證LED顯示的正確性，當(dāng)復(fù)位為零時，設(shè)置顯示值為59。數(shù)字電子鐘的第四部分是時計數(shù)器，當(dāng)分計數(shù)器計數(shù)到60時，小時計數(shù)器加1。在計數(shù)器的設(shè)計過程中，學(xué)生最容易忽略計數(shù)器的工作特性，在仿真時就會出現(xiàn)問題。例如，在電子鐘設(shè)計中計數(shù)器選用74LS193時，就要考慮其工作特性，在分計數(shù)器的值小于而不是等于60的那一個時刻加1。這樣做可以避免使用額外的邏輯運算，來使比較器的輸出轉(zhuǎn)化為小時計數(shù)器的輸入時鐘脈沖。小時計數(shù)器電路中也應(yīng)該包含一個比較器，用以檢測當(dāng)前值是否為12（電子鐘小時顯示為12進制），如果是，立即將小時計數(shù)器復(fù)位。

4.總結(jié)問題，共同研討。

在項目教學(xué)實施的過程中，教師在做到整體掌握、全程引導(dǎo)的同時，還要尊重學(xué)生的設(shè)計，協(xié)助學(xué)生解決遇到的難題。如學(xué)生在校時電路的設(shè)計中遇到了如下問題：校時電路的開關(guān)在接通和斷開時均存在抖動問題，使電路無法正常工作。這時學(xué)生在教師的鼓勵、引導(dǎo)下查閱資料，了解到常用的消除抖動的方法：軟實現(xiàn)（編程實現(xiàn)）、硬件實現(xiàn)。軟實現(xiàn)即處理器查詢或者監(jiān)視開關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)在規(guī)定時間內(nèi)沒有改變狀態(tài)時，即認為開關(guān)已經(jīng)不再抖動。常用的硬件去抖動的方法有：（1）使用施密特觸發(fā)器電路；（2）使用CMOS555定時器；（3）基本RS鎖存器電路。利用施密特觸發(fā)器電路消除抖動時，應(yīng)確保施密特觸發(fā)器的門限電壓盡可能小，以保證能被電容上的電壓觸發(fā)；當(dāng)開關(guān)存在很多抖動時，最好的方法是采用CMOS555定時器構(gòu)建單穩(wěn)態(tài)電路來消除抖動。當(dāng)開關(guān)按下時，555定時器可以輸出一個穩(wěn)定的脈沖信號，代替開關(guān)來觸發(fā)實際；利用基本RS鎖存器電路，將鎖存器的S端接開關(guān)輸入，R端接應(yīng)用電路，將開關(guān)的狀態(tài)鎖存，當(dāng)操作完成后取消鎖存。學(xué)生可以分組，應(yīng)用不同的方法消除抖動，比較去抖動的效果，確定最佳方案。學(xué)生通過查閱資料，不僅解決了設(shè)計中遇到的問題，同時也發(fā)散了思維，擴展了知識面。

5.時序仿真，實現(xiàn)目標(biāo)。

學(xué)生通過原理圖設(shè)計，得到了秒脈沖信號、二十四進制計數(shù)器、六十進制計數(shù)器，通過仿真可以得到其時序圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)利用集成計數(shù)器芯片實現(xiàn)其他進制計數(shù)器的方法，最后通過級聯(lián)實現(xiàn)數(shù)字鐘的設(shè)計和仿真。每個小組實現(xiàn)項目設(shè)計后，教師應(yīng)對學(xué)生作品進行評價，項目組負責(zé)人應(yīng)向全班匯報并展示本組設(shè)計的作品，列舉在項目實施過程中遇到的問題及解決方案。

6.拓展項目，鼓勵創(chuàng)新。

在學(xué)生實現(xiàn)了項目任務(wù)時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行項目的拓展，增強學(xué)生的靈活應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。鼓勵學(xué)生進行討論，如現(xiàn)在市場上的電子鐘定時有何特點，學(xué)生自身對定時功能有何要求等。學(xué)生可以通過提方案、互相補充、多方面對比等探討過程，實現(xiàn)電子鐘個性化定時的設(shè)計。在這一過程中，學(xué)生不僅學(xué)會思維探索，而且提高了對知識的理解記憶，為課程學(xué)習(xí)打下了堅實基礎(chǔ)。不要局限于一套設(shè)計方案。在系統(tǒng)設(shè)計前，將學(xué)生分組，要求每組同學(xué)采用不同的方法達到設(shè)計目的。例如用數(shù)字電路設(shè)計一個閃爍式LED時序電路，在設(shè)計時序發(fā)生器時可以采用以下幾種方法：（1）555定時器；（2）慢時鐘；（3）快時鐘，通過計數(shù)器來分頻。

三、結(jié)語

第2篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

在考核方式上，主要改革就是改變“期末成績＝平時成績＋期末考試成績”這樣的傳統(tǒng)方式，結(jié)合獨立院校學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低、到課率差的現(xiàn)狀，讓“平時成績＝平時成績＋考勤成績”，這樣“期末成績＝平時成績＋考勤成績＋期末考試成績”，按照數(shù)字電子技術(shù)課程實踐要求較高的特點考勤成績占10％，平時成績占30％，期末考試成績占60％。其中考勤成績可要求學(xué)生按時上下課，并認真聽講即可得滿分，這樣可以很大程度上提高學(xué)生上課積極性，改善到課率低這樣的現(xiàn)狀，其中平時成績可分為兩部分，平時作業(yè)占10％和實驗占20％，作業(yè)要求學(xué)生認真獨立完成。實驗可參考實驗操作，實驗報告以及實驗考試三個部分來打分。

2教學(xué)方法改革

（1）改變傳統(tǒng)教師直接講新內(nèi)容的方式，可以在每節(jié)課開始，先寫出本節(jié)課要解決的所有問題，按照問題來講課，讓學(xué)生帶著問題聽課，這樣可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如在講卡諾圖化簡時，可先提幾個問題：①什么是最小項？②卡諾圖的結(jié)構(gòu)？③邏輯函數(shù)和卡諾圖的關(guān)系？④用卡諾圖如何化簡表達式以及卡諾圖化簡規(guī)則？在講課中可一步一步逐漸解決問題，最后讓學(xué)生學(xué)會如何用卡諾圖化簡邏輯表達式。

（2）因為在數(shù)字電子技術(shù)課程中主要以分析和設(shè)計兩部分為主，在學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程中就可以讓學(xué)生逐步建立設(shè)計思維，可從最基礎(chǔ)最簡單的開始，例如最初可讓設(shè)計一個判斷輸血者與受血者的血型是否符合的邏輯電路，4－6個人分為一組，采用小組討論的形式，最后要求每組說明自己的設(shè)計思路，并比較每種設(shè)計的優(yōu)劣點。這樣可逐步設(shè)計計數(shù)器、秒表計時器等等。當(dāng)然在此過程中，為防止個別學(xué)生偷懶，可在每組說明自己的設(shè)計思路時，要求每位同學(xué)只說一個部分。

（3）傳統(tǒng)的教學(xué)手法主要用黑板講授，但是數(shù)字電子技術(shù)這門課有大量的電路，像集成芯片的內(nèi)部電路圖，需花費大量時間畫圖，而且這種教學(xué)手法單一，很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，隨著現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)發(fā)展，多媒體技術(shù)應(yīng)用越來越多，我們可以在數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)中采用多媒體教學(xué)，當(dāng)然多媒體教學(xué)也有弊端，幻燈片放映過快，沒有黑板講述思路清晰，所以我們可以在以多媒體講課為主的情況下，采用黑板輔助的教學(xué)方式。這樣既節(jié)省大量教學(xué)時間，又可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（4）實驗教學(xué)部分需要降低驗證性實驗的比例，增加設(shè)計性實驗內(nèi)容，為增加學(xué)生對實驗的重視度，可增加實驗考試部分，可在實驗開始時告訴學(xué)生將會進行實驗考試，實驗考試內(nèi)容就在所有做過的實驗中，到時抽簽決定做那個實驗，可以提高學(xué)生獨自做實驗的積極性。

3結(jié)束語

第3篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(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)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(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發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(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)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(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變頻器時代

進入八十年代,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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,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,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(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。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準控制板上,對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)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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(開關(guān)電源),同時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,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(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)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

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的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(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)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當(dāng)今焊機電源的發(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。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到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)變換器在投運時,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,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(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。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(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)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(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,對分布式高頻開關(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，各種變換器拓撲結(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,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、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

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(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)這一原理進行改造,成為“開關(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,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

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。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標(biāo)準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,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重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(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)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,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,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。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,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。

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來設(shè)計和工作的。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、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之,電力電子及開關(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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(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_發(fā)。

參考文獻

(l)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

(2)季幼章:迎接知識經(jīng)濟時代,發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用,電源技術(shù)應(yīng)用,N0.2,l998

(3)葉治正,葉靖國:開關(guān)穩(wěn)壓電源。高等教育出版社,1998

張國君,男,1962年生,博士后,副總工程師,1997年5月于天津大學(xué)測控博士后流動站出站,現(xiàn)從事通信電源和電力直流操作電源系統(tǒng)的研究開發(fā)工作,并在清華大學(xué)電力電子研究中心進行第二站博士后研究工作。

第4篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機(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、自動化、智能化、機電一體化的基礎(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。在不遠的將來，電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用，實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

一、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)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術(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)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費的，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(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(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)橹绷麟姡虼嗽诹甏推呤甏蠊β使枵鞴芎途чl管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機，交流電機變頻惆速因節(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)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出，靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(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變頻器時代

進入八十年代，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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合，出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世，導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展，而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn)，又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，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，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步，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，實現(xiàn)小型輕量化，機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展，提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定，桌上型個人電腦或相關(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通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(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。目前在程控交換機用的一次電源中，傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代，高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年，開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到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，且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準控制板上，對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)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(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(開關(guān)電源)，同時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，要求電源模塊實現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu)，目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(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)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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，可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理，進行遠程維護和遠程診斷。

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的變頻調(diào)速，其在電氣傳動系統(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)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào)，96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器，逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略，精選功能組件，是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源，代表了當(dāng)今焊機電源的發(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。

由于焊機電源的工作條件惡劣，頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中，因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題，也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器，通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析，達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的，進而提前對系統(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。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A，負載持續(xù)率60%，全載電壓60~75V，電流調(diào)節(jié)范圍5~300A，重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100kW。

自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術(shù)，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。進入80年代，高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件，將電源的開關(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到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)變換器在投運時，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，網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(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。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(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)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(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，對分布式高頻開關(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，各種變換器拓撲結(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，從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始，這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點，論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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。在大功率場合，如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

三、高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù)，其體積和重量都會大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中，更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù)，更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、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

理論分析和實踐經(jīng)驗表明，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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機，還是通訊電源用的開關(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)這一原理進行改造，成為“開關(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，促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化，帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益，更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

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。我們常見的器件模塊，含有一單元、兩單元、六單元直至七單元，包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管，實質(zhì)上都屬于“標(biāo)準”功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去，構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM)，不但縮小了整機的體積，更方便了整機的設(shè)計制造。實際上，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重，對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM)，它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接，這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計，達到優(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)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片，再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，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，一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔(dān)負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。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，而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時間。

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來設(shè)計和工作的。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、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說，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)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決，離不開模擬技術(shù)的知識，但是對于智能化的開關(guān)電源，需要用計算機控制時，數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上，許多功率電子節(jié)電設(shè)備，往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流，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世紀末，各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生，有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

第5篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)之所以能夠促進國內(nèi)廣播電視行業(yè)的發(fā)展，關(guān)鍵在于依托其自身技術(shù)優(yōu)勢。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)主要由通信設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等軟硬件共同組成，正是因為這些設(shè)備的可靠性才保證了其在廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的可靠性，對于促進系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠運行有積極意義。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)利用先進的設(shè)備將原本不可能實現(xiàn)的目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實，信息技術(shù)與計算機技術(shù)支持下，廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用先進可靠，增強了系統(tǒng)運行的生命力，且通過多年探究實踐與發(fā)展，目前技術(shù)體系已經(jīng)相對較為成熟，廣播電視系統(tǒng)運行風(fēng)險被極大的降低，系統(tǒng)運行安全性、可靠性、有效性得到了強力保障。目前廣播電視系統(tǒng)在國家標(biāo)準和行業(yè)規(guī)范的約束下可實現(xiàn)數(shù)字設(shè)備的無縫接入，保證了系統(tǒng)的延展性與功能的可擴充性，數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的服務(wù)空間與層次都得到了進一步拓展。廣播電視系統(tǒng)運行中安全問題至關(guān)重要，數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的應(yīng)用在保障系統(tǒng)順利運行的同時可通過建立完善的系統(tǒng)訪問權(quán)限機制、專用網(wǎng)絡(luò)、備份恢復(fù)機制等確保系統(tǒng)運行安全，規(guī)避用戶及工作人員或有意或無意的破壞，為系統(tǒng)的持續(xù)、健康運行提供可靠支持。目前我國廣播電視系統(tǒng)所容納的用戶越來越多，為滿足用戶數(shù)量增加、需求增加現(xiàn)狀應(yīng)用數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)可提升服務(wù)的前瞻性，通過靈活構(gòu)建系統(tǒng)、改動系統(tǒng)構(gòu)架等途徑提升服務(wù)質(zhì)量，增強廣播電視行業(yè)發(fā)展的動力。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)本身的實用性與擴充性為廣播電視系統(tǒng)與時俱進提供了支持與保障，本身數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項耗時長且復(fù)雜的工程，這個過程中利用本身的實用性和擴充性可消除系統(tǒng)建設(shè)滯后帶來的諸多問題，為用戶提供多元化服務(wù)，進一步降低服務(wù)成本、減少停播情況，保證數(shù)字信號的優(yōu)質(zhì)覆蓋，更深層次的挖掘受眾群體資源，促進廣播電視行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)分析

廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)以ATSC技術(shù)、DVB技術(shù)、ISDB技術(shù)與DMB-T技術(shù)為主。ATSC技術(shù)服務(wù)廣播電視系統(tǒng)主要是依靠自身組成層面、構(gòu)成層級的清晰配合實現(xiàn)，第一層定像層確定圖像形式，第二層依照MPEG模式壓縮圖像，第三層完成信號數(shù)據(jù)傳輸，前兩層圖像數(shù)據(jù)最終由第三層完成發(fā)射覆蓋。DVB技術(shù)是典型的歐洲技術(shù)，利用衛(wèi)星、地面數(shù)據(jù)交換機數(shù)字電視完成信號發(fā)射與覆蓋，不僅能夠接收傳送音視頻文件信號，還可接收傳送圖標(biāo)圖像及TRD等節(jié)目，不過DVB業(yè)務(wù)傳送條件受限制，需支付一定費用，其業(yè)務(wù)開展有利有弊，國內(nèi)參考該技術(shù)對廣播電視系統(tǒng)進行了改造，為用戶提供了更好的服務(wù)。ISDB技術(shù)來源于日本，核心在于利用計算機與無線信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為廣播電視系統(tǒng)信號傳輸覆蓋提供更加多元化的服務(wù)，尤其是在3G、4G業(yè)務(wù)方面有出眾表現(xiàn)。DMB-T技術(shù)在我國廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用可更好的實現(xiàn)數(shù)字信號的傳導(dǎo)與接收，其采用的FJL技術(shù)促使數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步向多載波技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展，可在多徑時拖延信號擴散避免來自亂碼的干擾，保證信號傳輸?shù)臏蚀_與順暢，其采用的循環(huán)前綴填充技術(shù)可有效實現(xiàn)保護間隔，并極大的提升了數(shù)字電視信號發(fā)射覆蓋的效率。實現(xiàn)了20dB以上同步保護增益，對于促使我國廣播電視行業(yè)更好的發(fā)展有積極意義。

3結(jié)論

第6篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

電子技術(shù)之所以在人類生產(chǎn)生活的方方面面得到廣泛推廣與應(yīng)用，主要是因為其具有明顯的優(yōu)勢，本文經(jīng)過研究分析，總結(jié)出其存在的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾個方面。第一，全控化。該性能主要是針對自關(guān)斷器件來講的，傳統(tǒng)的電器件是半自動控制的，這種電子器件的換相電路非常復(fù)雜，而通過電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使自關(guān)斷器件的電路得到了進一步優(yōu)化，實現(xiàn)了全自動控制操作。第二，集成化。這種集成化主要是將全部的全控型電子器件用很多的單元電子器件連接在一起，放在一個基片上，與以前的電子器件分立方式相比，節(jié)約了很多的時間；再次，高頻化。這個優(yōu)勢主要是因為電子技術(shù)實現(xiàn)了集成化，這就大大提高了電子器件的工作速度；最后，高效率化。這個優(yōu)勢主要體現(xiàn)在電子器件和變換技術(shù)上，這是因為電子器件在運行時，通過電子技術(shù)能夠降低導(dǎo)通壓降，從而就減少了導(dǎo)通消耗；電子技術(shù)的應(yīng)用提高了電子器件開關(guān)上升與下降的速度，這樣又減少了開關(guān)的消耗；電子技術(shù)的應(yīng)用使得電子器件的運行狀態(tài)更加平穩(wěn)，這樣又提高了運行的效率；軟開關(guān)技術(shù)在變換器中的廣泛應(yīng)用，對提高強電系統(tǒng)的運行效率也起著重要的作用。其次，電子技術(shù)在強電系統(tǒng)中有以下幾個方面應(yīng)用的意義。第一，電子技術(shù)在強電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有效的提高了電力能源的應(yīng)用效率。先進的電子技術(shù)可以提高強電系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定，并且實現(xiàn)了對電力資源的優(yōu)化配置，這樣就降低了電力企業(yè)的投入成本，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。第二，對于我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)具有重要的推動作用。伴隨著高端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及新型產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與應(yīng)用，越來越多的產(chǎn)業(yè)需要在投入使用前進行全面的電子技術(shù)處理與加工工作，并以此保障互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下電力系統(tǒng)的運行安全與穩(wěn)定。

2電子技術(shù)在強電系統(tǒng)中的應(yīng)用

研究電子技術(shù)作為信息時展下的一項新技術(shù)，是強電技術(shù)與弱電技術(shù)結(jié)合的重大突破，其在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用有效的推動了我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展。第一，在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。電子技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是對發(fā)電系統(tǒng)所使用到的機械設(shè)備的運行特性進行改善，從而調(diào)節(jié)發(fā)電系統(tǒng)中的功率。如果對大型發(fā)電機的靜止勵磁進行控制時，水力和風(fēng)力發(fā)電機的變速恒頻勵磁，從而對風(fēng)機水泵的變頻進行調(diào)速，在結(jié)構(gòu)較為簡單的靜止勵磁中，使用了晶閘管整流提高了靜止勵磁的可靠性，且需要花費的資金成本較低，在電力系統(tǒng)中以極快的速度發(fā)展。在控制水力和風(fēng)力發(fā)電機時，對轉(zhuǎn)子中的勵磁電流產(chǎn)生的頻率進行調(diào)整，提高水力和風(fēng)力發(fā)電的功率，可以有效地降低水力和風(fēng)力的頻差。電力系統(tǒng)中的風(fēng)機水泵的耗能極大，占了整個系統(tǒng)中的65%，且工作效率極低，只需要在系統(tǒng)中安裝變頻調(diào)速就可以解決這些問題，但是我國能夠運用高壓大容量的變頻器的實力的系統(tǒng)不多，更何談是能夠精確的控制。第二，電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)的廣泛應(yīng)用。直流輸電技術(shù)的研究與應(yīng)用。高壓直流輸電，其送電端的整流和受電端的逆變裝置都是采用晶閘管變流裝置，它從根本上解決了長距離、大容量輸電系統(tǒng)無功損耗問題。直流輸電技術(shù)不僅具備了穩(wěn)定性強、控制性強、操作性強、靈活度高、電容量大等特點，并且在不同地質(zhì)地貌下遠程輸電工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3結(jié)語

第7篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

1．1高壓直流電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展

歐洲專家介紹了近海岸直流電網(wǎng)示范工程的研究結(jié)論，這項研究工作包括近海岸間歇性能源，直流電網(wǎng)經(jīng)濟，控制保護等問題。兩個著名硬件設(shè)備開發(fā)商參與了該項目，完成用于測試控制技術(shù)開發(fā)的低功率模擬器，并證明保護算法可用于直流電網(wǎng)，開發(fā)出了基于電力電子和機械技術(shù)創(chuàng)新的直流斷路器；另有專家提出了利用有限的直流斷路器操作，設(shè)計具有故障清除能力直流網(wǎng)絡(luò)，模擬研究表明使用直流斷路器可迅速隔離直流側(cè)電網(wǎng)故障，即可在點對點的電纜方案中使換流器繼續(xù)支撐交流網(wǎng)絡(luò)。針對此問題，中國專家發(fā)言指出可采用全橋型子模塊拓撲結(jié)構(gòu)來清除直流側(cè)故障，實現(xiàn)與電網(wǎng)換相換流器（LCC）相同的功能。德國專家提出了關(guān)于采用電壓源換流器（VSC）的交直流混合架空線運行的特殊要求，雖然混合運行可提高現(xiàn)有輸電通道的容量，但存在一系列挑戰(zhàn)，包括利用可控、有效的方式實現(xiàn)多終端的操作管理，交直流系統(tǒng)的耦合效應(yīng)，直流電壓和電流匹配原則以及機械特性差異等。韓國專家提出了用于晶閘管換流閥的新型合成運行試驗回路，該回路可向測試對象施加試驗用交、直流電壓和電流脈沖，并配置了可在試驗前給電容充電的可控硅開關(guān)，以及為試驗回路中晶閘管門極提供觸發(fā)能量的獨立高頻電源。

1．2可再生能源的并網(wǎng)

美國專家提出了近海岸高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)計方案的可靠性分析方法，研究了平均失效時間和平均修復(fù)時間等可靠性指標(biāo)，并結(jié)合概率（蒙特卡洛）技術(shù)來評估風(fēng)速波動對風(fēng)電場的影響，且評估不同的系統(tǒng)互聯(lián)、系統(tǒng)冗余以及使用直流斷路器與否等技術(shù)方案的能量削減水平，提議將能量削減作為量化直流電網(wǎng)可靠性的指標(biāo)。為設(shè)計人員選擇不同的技術(shù)方案、拓撲結(jié)構(gòu)和保護方案提供依據(jù)。近海岸直流輸電換流站選址缺乏相關(guān)的標(biāo)準、項目參考及工程經(jīng)驗，難以給項目相關(guān)者提供合理的建議，并且可能會在項目的開發(fā)過程中引入風(fēng)險。挪威專家針對此情況提出了一種從石油和天然氣行業(yè)經(jīng)驗總結(jié)得出的技術(shù)資格要求，將有助于更加快速、高效、可靠地部署海上高壓直流輸電系統(tǒng)。

1．3工程項目規(guī)劃、環(huán)境和監(jiān)管

哥倫比亞和意大利專家提出了哥倫比亞與巴拿馬電氣互聯(lián)優(yōu)化設(shè)計方案，初步設(shè)計方案額定容量為600MW／±450kV，經(jīng)過綜合比較，方案優(yōu)化為300MW／±250kV，400MW／±300kV的雙極結(jié)構(gòu)，并使用金屬回線作為最佳的技術(shù)和經(jīng)濟解決方案。線路長度由原來的600km變?yōu)?80km，但考慮到哥倫比亞輸電系統(tǒng)的強度問題，決定保留原來的輸電路線。貝盧蒙蒂第一條800kV特高壓直流輸電線路項目規(guī)劃構(gòu)想了額定參數(shù)為2×4GW／±800kV雙極結(jié)構(gòu)，直流線路長2092km，連接巴西北部與南部的直流輸電工程方案；印尼第一條Java－Sumatra直流輸電工程，額定參數(shù)為3GW／±500kV，雙極結(jié)構(gòu)，直流線路包含架空線和海底電纜，考慮采用每極雙十二脈動換流器和備用海底電纜來提高系統(tǒng)的可靠性和可用率；太平洋直流聯(lián)接紐帶介紹了延長太平洋北部換流站壽命的最佳方案，將原有的換流器變?yōu)閭鹘y(tǒng)的雙極雙換流器結(jié)構(gòu)，但保留多余的2個換流器閥廳，現(xiàn)以3．8GW／±560kV為額定參數(shù)運行。

1．4工程項目實施和運行經(jīng)驗

新西蘭和德國專家提出“新西蘭直流工程新增極3的挑戰(zhàn)和解決方案”，該工程不僅要保證設(shè)備能承受較高的地震烈度，保障其在弱交流系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運行，還要設(shè)計合理的設(shè)備安裝地點，以及新建極與原有極的一體化控制保護系統(tǒng)；巴西互聯(lián)電力系統(tǒng)的Madeira河項目中SanAntonio發(fā)電廠對400MW的背靠背中第一個模塊及額定參數(shù)為3．15GW／±600kV雙極中的第一極進行充電，工程因交流系統(tǒng)沒有足夠的短路容量而延遲工期，后通過安裝500kV／230kV聯(lián)接變壓器得以解決。印度的Champa－Kurukshetra±800kV／3GW高壓直流工程首次在特高壓輸電工程中采用金屬回線返回方式運行，輸電線路長1035km，遠期增加容量3GW，雙極功率傳輸容量可達6GW；法國與西班牙東部互聯(lián)案例中采用雙回VSC－HVDC饋入交流網(wǎng)絡(luò)，研究認為VSC－HVDC是首選的技術(shù)解決方案。

2FACTS裝置及技術(shù)應(yīng)用

2．1可再生能源并網(wǎng)

丹麥專家開發(fā)了多電平靜止同步補償器（STATCOM）通用電磁暫態(tài)模型，并基于倫敦Array風(fēng)力發(fā)電廠多電平STATCOM現(xiàn)場測量和電磁暫態(tài)仿真結(jié)果對比研究進行了驗證，仿真結(jié)果與現(xiàn)場測量結(jié)果比較相符，并顯示出良好的相關(guān)性。

2．2提高交流系統(tǒng)的性能

加拿大專家提出了用于工程規(guī)劃的通用VSC模型，開發(fā)了基于PSS／E的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型。驗證了該模型部分交流側(cè)和直流側(cè)故障，結(jié)果表明具有良好的相關(guān)性，可在新的工程規(guī)劃和規(guī)范研究中應(yīng)用。伊朗專家提出了分布式發(fā)電并網(wǎng)中基于自適應(yīng)脈沖VSC的新型控制方法，與另外兩種控制方法相比，諧波補償和電能質(zhì)量改善比較表明，分布式發(fā)電中諧波含量減少，從而減少諧波注入交流網(wǎng)絡(luò)。“智能電力線路（smartpowerline，SPL）實驗研究項目”引入了在架空輸電線路嵌入微型變電站的概念。電源交換模塊，保護模塊和在線監(jiān)測系統(tǒng)可使輸電線路變得更智能，該技術(shù)還可以用于管理功率潮流和額外參數(shù)測量。

2．3FACTS工程項目規(guī)劃、環(huán)境和監(jiān)管

印度專家進行了動態(tài)補償裝置在印度電力系統(tǒng)的配置及選址研究，以易受故障擾動影響的印度西部地區(qū)為重點研究區(qū)域，并提出了無功功率控制補償器的最佳位置和動態(tài)范圍。

3電力電子設(shè)備的技術(shù)發(fā)展

3．1直流斷路器、直流潮流控制器和故障電流限制裝置

Alstom進行了120kV直流斷路器的開發(fā)和測試研究，該斷路器包括電力電子元器件，超快速機械斷路器，串聯(lián)電容器和避雷器等重要組成部分，可在5．3ms內(nèi)開斷電流。ABB提出混合型直流輸電工程斷路器為未來高壓直流系統(tǒng)的解決方案，描述了混合直流斷路器的詳細功能、控制方式和設(shè)計原則，混合斷路器的核心部件同樣為超快速機械斷路器。ABB的專家還提出了低損耗機械直流斷路器在高壓直流電網(wǎng)中的應(yīng)用，其可替代混合直流斷路器，開斷參數(shù)最大為10kA／5ms。斷路器包含電磁制動器、并聯(lián)諧振電路，已完成一個額定參數(shù)為80kV的斷路器樣機，并成功通過了開斷目標(biāo)電流的試驗。

3．2新型半導(dǎo)體設(shè)備和換流器拓撲

第8篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

數(shù)字化變電所是基于IEC61850標(biāo)準統(tǒng)一建模，并采用眾多智能技術(shù)，進行一體化設(shè)計的單一系統(tǒng)變電站，具有數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、系統(tǒng)分層分布化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化、系統(tǒng)建模標(biāo)準化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用集成化、設(shè)備檢修狀態(tài)化及設(shè)備操作智能化等鮮明的特征[3]，它在變電所建設(shè)、運行、維護和管理方面的獨特優(yōu)勢，使其在變電所自動化技術(shù)上具有劃時代的意義。數(shù)字化變電所由站控層、間隔層和過程層構(gòu)成。其中過程層應(yīng)用了電子式互感器和智能開關(guān)設(shè)備，可實現(xiàn)對運行電氣量檢測、設(shè)備狀態(tài)檢測和控制命令執(zhí)行等功能。間隔層配置測控裝置、保護裝置、安全自動裝置、電能計量裝置和故障錄波器等設(shè)備，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)匯總、一次設(shè)備保護控制、操作閉鎖等功能，由于網(wǎng)絡(luò)接口采用雙口全雙工方式，網(wǎng)絡(luò)通信可靠性得到保障。站控層由主機/操作員站、五防工作站、保護信息子站及遠動裝置等組成，具有數(shù)據(jù)更新及時、與電網(wǎng)調(diào)度中心聯(lián)系緊密、可在線編程操作閉鎖控制、站內(nèi)監(jiān)控、人機聯(lián)系以及對間隔層、過程層在線維護、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)等功能。因此，數(shù)字化變電所代表了當(dāng)前變電所自動化技術(shù)發(fā)展的最高水平和成就。

2.變電所自動化技術(shù)應(yīng)用

2.1工程概況某煤礦電網(wǎng)擁有多座35kV變電站和數(shù)座6kV變電站，承擔(dān)著礦區(qū)內(nèi)所有生產(chǎn)礦井及周邊地區(qū)供電任務(wù)。自上世紀90年代起，已陸續(xù)對部分變電所進行了自動化改造，并且嘗試了調(diào)度自動化技術(shù)。然而各變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸規(guī)約、通信協(xié)議等各不相同，變電站的運行維護成本高，系統(tǒng)互聯(lián)及互操作性差，也對變電所繼續(xù)升級改造形成很大阻力。為此，需要進行較為徹底的改造，以從根本上改變目前的被動局面。如上所述，應(yīng)用IEC61850標(biāo)準進行數(shù)字化改造可以較為完美解決這個問題。

2.2改造目標(biāo)與要求根據(jù)工程具體情況，制定了“一次規(guī)劃、分段實施”和“電力調(diào)度一體化系統(tǒng)”的原則，主要內(nèi)容包括變電站綜合自動化改造、五防系統(tǒng)建設(shè)、一體化傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)等內(nèi)容，并作出以下具體要求：變電站主接線運行可靠，操作、維護、檢修簡便；開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)無油化；采用直流操作電源，并有可靠備用電源；遙測量、遙信量要全面、準確、可靠等。

2.3實施方法變電站總體架構(gòu)將操作員接口、工程師接口、通用計算機接口、現(xiàn)場單元（1、2、…、n）、低級人機接口分別與通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)，即將物理上分散配置的各計算機、現(xiàn)場單元通過通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有機連接在一起，實現(xiàn)信息交互、資源共享，以便集中控制。變電站綜合自動化模塊分為中心樞紐單元和現(xiàn)場單元兩部分，并分別與通用通信網(wǎng)絡(luò)和專用通信設(shè)備（通道控制機）相連，實現(xiàn)通信和控制功能。中心樞紐單元包括調(diào)度員接口（操作員接口）、維護人員接口（工程師接口）、通用微機接口、上級調(diào)度接口，這些設(shè)備安裝在變電站（所）值班室內(nèi)，并通過站內(nèi)以太網(wǎng)連接。現(xiàn)場單元包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊、主變保護模塊、出線保護模塊、母線保護模塊、直流保護模塊、電容器保護模塊，這些設(shè)備分布于變電站現(xiàn)場。采用一體化通信平臺作為各變電站、電力調(diào)度中心和用戶之間的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺，并采用光纖通道實現(xiàn)高可靠性的通信要求。除保留必要的緊急操作的手動分、合閘以外，其他全部監(jiān)控、測量、報警等都由監(jiān)控計算機完成。調(diào)度自動化平臺由前置系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)器和Web服務(wù)器等設(shè)備組屏而成。改造后的數(shù)字化變電所具有分布式結(jié)構(gòu)與集中設(shè)計相結(jié)合、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠、兼容性與可擴展性強的特點。

3.變電所自動化技術(shù)展望

雖然數(shù)字化技術(shù)較好地解決了變電所自動化過程中存在的眾多問題，但是仍未完全成熟，目前存在的不足有：（1）IEC61850應(yīng)用問題，如該標(biāo)準基于歐美標(biāo)準和習(xí)慣而制定，與我國目前使用的保護功能、方法等方面存在一些差異，在實際建模過程中受到一些限制；再如高壓保護雙重化配置，兩套保護同時動作并發(fā)送報文時存在沖突的可能。（2）設(shè)備方面的不成熟，如智能一次設(shè)備智能斷路器未完全成熟，所以采用完全數(shù)字化技術(shù)有一定困難，折中的解決方法包括設(shè)計基于IEC61850通信協(xié)議的過渡型數(shù)字變電站或基于IEC61850通信協(xié)議與數(shù)字化互感器的實用型數(shù)字化變電站。無論如何，一項新技術(shù)從孕育、發(fā)展到成熟必然有一個過程，展望未來可以預(yù)計在信息安全、狀態(tài)檢修、基于GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新應(yīng)用、采用高端交換機冗余組網(wǎng)、高度集成、智能自愈、異地同步測量、三態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)準化等方面會有所突破，從而使數(shù)字化變電站運行更加智能、可靠，并為智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。

4.結(jié)語

第9篇：數(shù)字電子技術(shù)論文范文

1.1有源效率校正技術(shù)

在高壓氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)備中，功率因數(shù)矯正器能夠有效提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制輸入電流波形產(chǎn)生畸變，從而保障后級直流電壓的穩(wěn)定，這就說明功率因數(shù)的矯正技術(shù)是電子鎮(zhèn)流器發(fā)展過程中工程人員應(yīng)當(dāng)重視研究的關(guān)鍵性技術(shù)之一。功率因數(shù)矯正技術(shù)包括無緣功率因數(shù)矯正技術(shù)（PPFC）和有源功率因數(shù)矯正技術(shù)（APFC），與PPFC相比，APFC具備更出色的性能，因而備受工程技術(shù)人員的關(guān)注與認可。在APFC技術(shù)中，Boost型技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，以電感電流的連續(xù)性進行分類，Boost型技術(shù)具體來說，可分為DCM、CCM和CRM三種模式。當(dāng)前APFC技術(shù)在發(fā)展過程中所出現(xiàn)的主要問題集中于高電壓輸入、低電壓輸入和大功率應(yīng)用三個方面，研究人員針對這三方面的問題，近年來開始研究有源嵌位技術(shù)、交錯并聯(lián)技術(shù)。一些學(xué)者還通過有效利用數(shù)字信號處理器的方式，達到對數(shù)字PFC進行有效控制的目的。數(shù)字PFC控制應(yīng)用于功率變化技術(shù)中，能夠有效減低元件成本，促進產(chǎn)品更新升級，是APFC技術(shù)的一個重要研究發(fā)展方向。

1.2調(diào)光技術(shù)

調(diào)光技術(shù)是HID燈電子鎮(zhèn)流器有效實現(xiàn)節(jié)能省電目標(biāo)的核心技術(shù)。基于HID燈自身高效率與高光效的優(yōu)勢，配合現(xiàn)今的調(diào)光技術(shù)，就能有效調(diào)節(jié)城市公共照明，實現(xiàn)技術(shù)發(fā)展與節(jié)能省電的有機結(jié)合。當(dāng)前調(diào)光技術(shù)主要包括以下三種：首先是調(diào)壓調(diào)光法，即通過調(diào)節(jié)逆變器的輸入直流電壓，改變HID燈的功率。這一調(diào)光技術(shù)工作頻率較為固定，但輸出電壓調(diào)節(jié)的范圍也很有限；第二種是調(diào)頻調(diào)光法，它通過調(diào)節(jié)逆變器的工作效率來改變功率，但實際上深度調(diào)光效果卻并不理想；第三種是脈沖調(diào)相調(diào)光法，它通過調(diào)節(jié)對逆變器中開關(guān)管的導(dǎo)通相位輸出功率，影響光度，該方法的優(yōu)點在于具有高性度的HID燈功率。

2低壓氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望

2.1紫外線燈電子鎮(zhèn)流器

紫外線滅菌燈是一種廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品科研等領(lǐng)域的消毒照明設(shè)備，其優(yōu)勢與特點是高效便捷，殺菌效果顯著。隨著對紫外線滅菌燈研究的加深，研究人員提出紫外線光源強度與鎮(zhèn)流器之間存在密切的關(guān)系。當(dāng)前研究工作的重點是保證紫外線燈系統(tǒng)在殺菌的同時，能夠最大限度地發(fā)揮照明效果。相關(guān)學(xué)者就這一課題進行有益探索，他們提出通過將紫外線輻照度反饋信號引入數(shù)據(jù)庫，以數(shù)字控制器對其進行反饋控制，從而切實保證輻照度。然而這一方面的適應(yīng)范圍過窄，只能適用于某一固定型號的設(shè)備，這說明對于紫外線燈電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)研究與探索在未來仍然要持續(xù)一段時間。

2.2低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器

低壓鈉燈是目前照明設(shè)備中具有最高光效與最小光衰的照明設(shè)備。在研究中，通過將低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，能夠充分發(fā)揮電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能省電作用。低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器在我國的推廣普遍程度很低，近年來隨著相關(guān)科研人員的不懈努力，對低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器技術(shù)的研究步入了新的臺階。研究人員探索出一種通過直流供電改進低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器技術(shù)的方案，該方案在前級以推挽DC/DC升壓進行電路的控制，后級利用搭載有單片機控制半橋逆變電路的LCC負載匹配網(wǎng)絡(luò)，從而將低壓鈉燈的電壓、電流穩(wěn)定在額定的范圍。基于直流供電的低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器具有較為完善的功率保護及自動重啟的功能，在未來的照明技術(shù)發(fā)展中，它能夠有力配合太陽能等蓄電池進照明工作，促進低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品的研究發(fā)展。

3LED照明技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望

LED即發(fā)光二極管，LED照明技術(shù)是半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用于照明領(lǐng)域所產(chǎn)生的最新研究成果，該照明技術(shù)具有高光效、高顯色性、顏色多樣等特點。在實際照明燈具的應(yīng)用情況中，LED燈具的市場占有率正在不斷上升，具有巨大發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳癓ED照明技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)為器件的發(fā)展、驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與熱管理設(shè)計的發(fā)展三方面。器件發(fā)展主要是指利用多種技術(shù)切實提高LED燈具的光提取效率，減少LED燈的熱損耗，從而促進LED燈具規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展進程。具體來說，器件發(fā)展主要可以從燈具結(jié)構(gòu)、單顆LED器件功率等級調(diào)控、緩沖層生長層延伸、仿真建模工具的研究制造等多方面開展。目前器件發(fā)展的重點與核心是LED燈具的制造新材料與新工藝，科研人員已經(jīng)研發(fā)出LED燈具分別在外延層、緩沖層等可以推廣使用的新型材料，并將白光獲取法、半導(dǎo)體表面紋理法等技術(shù)引入LED燈具制造過程中，從而推動了整個LED照明技術(shù)的發(fā)展。驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展主要是指通過變換驅(qū)動電路的電網(wǎng)交流電壓，將直流電壓的前級電路與后級電路運用于低電壓導(dǎo)通直流過程中，從而有效調(diào)節(jié)輸出功率，延長燈具的預(yù)期壽命。熱管理設(shè)計的發(fā)展主要是加強白光LED的散熱作用。LED燈主要通過傳導(dǎo)和對流的方式進行散熱，器件的溫度一旦過高，LED燈具的性能與壽命就會大打折扣。因而，提高LED燈具的散熱能力已經(jīng)成為當(dāng)前大功率LED研發(fā)部門繼續(xù)解決的關(guān)鍵性問題之一。科研人員在長期研究中探索出從封裝材料、粘接材料到封裝結(jié)構(gòu)等各個方面進行散熱的專業(yè)方法，并取得了一定成就。然而就總體而言，LED燈具由于其散熱問題在市場的推廣和競爭中仍然處于不利的地位，這就說明在未來切實解決LED燈具的散熱技術(shù)仍然是科研人員應(yīng)當(dāng)努力的方向。

4結(jié)語