電子技術(shù)發(fā)展論文大全11篇

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篇（1）

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,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(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(jī)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(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)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(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(dòng)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(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(shí)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(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)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(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(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電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(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(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(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(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)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(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(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(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,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(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。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(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%。無論是逆變式整流焊機(jī),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(jìn)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(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(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(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(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(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,而且通過增加相對(duì)整個(gè)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(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(shí),但是對(duì)于智能化的開關(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(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(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)行開發(fā)研究。開關(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。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(xiàn)：

篇（2）

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,靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(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(jī)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(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)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(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(dòng)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(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(shí)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(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)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(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(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電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(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(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(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(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)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(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(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(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,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(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。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(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%。無論是逆變式整流焊機(jī),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(jìn)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(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(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(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(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(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,而且通過增加相對(duì)整個(gè)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(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(shí),但是對(duì)于智能化的開關(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?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)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(duì)開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(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(jì)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(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)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(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(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)行開發(fā)研究。開關(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。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(xiàn)

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(2)季幼章:迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)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(guó):開關(guān)穩(wěn)壓電源。高等教育出版社,1998

篇（3）

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,靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(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(jī)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(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)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(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(dòng)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(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(shí)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(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)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(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(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電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(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(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(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(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)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(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(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(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,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(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。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(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%。無論是逆變式整流焊機(jī),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(jìn)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(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(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(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(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(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,而且通過增加相對(duì)整個(gè)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(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(shí),但是對(duì)于智能化的開關(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?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)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(duì)開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(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(jì)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(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)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(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(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)行開發(fā)研究。開關(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。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(xiàn)

(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

篇（4）

0 前言

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段，整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，現(xiàn)代電力電子技術(shù)屬于變頻器時(shí)代，同時(shí)又與微電子技術(shù)有效地進(jìn)行了結(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也變得越來越重要。

1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達(dá)到了一個(gè)較高的水平?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對(duì)電源技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。

1.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變

電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結(jié)構(gòu)也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢(shì)。也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術(shù)必然會(huì)加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化。可控制關(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會(huì)向著更高頻的方向發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關(guān)斷電器時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些危險(xiǎn)，自關(guān)斷的全控型器件在市場(chǎng)上出現(xiàn)后，有效地彌補(bǔ)了這些限制和避免了危險(xiǎn)的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。

1.4 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變

現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個(gè)方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的節(jié)能性更好，這也實(shí)現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會(huì)將嚴(yán)重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀(jì)末期，各種有源濾波器和補(bǔ)償器的面世，實(shí)現(xiàn)了對(duì)功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點(diǎn)，其在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1 電源方面

（1）一般電源?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)在開關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進(jìn)展，交流電直接由整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡@部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達(dá)負(fù)載，而另一部分則直接對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負(fù)載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。

（2）專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應(yīng)用前景，逆變式焊機(jī)電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機(jī)工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進(jìn)而預(yù)先對(duì)系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機(jī)、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備電壓比較高，甚至達(dá)到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷鳎缓笈c諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。

2.2 傳動(dòng)控制及牽引

這主要應(yīng)用在無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制等等方面，通過將一個(gè)固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。

2.3 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機(jī)組已經(jīng)結(jié)合了機(jī)械制造、空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對(duì)于電能的轉(zhuǎn)換、機(jī)組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。

2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代工作的開展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要?jiǎng)恿湍芰吭搭^。隨著我國(guó)工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費(fèi)現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠?qū)Ξ?dāng)前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢(shì)，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效地將電能轉(zhuǎn)換為勞動(dòng)力，建成現(xiàn)代化的智能車庫(kù)，從而降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動(dòng)生產(chǎn)力的提高，以便于推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的改造進(jìn)程。

2.5 在家用電器方面的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進(jìn)行工作，而不需要人們親自動(dòng)手。

3 應(yīng)用展望

在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用過程中，需要重視以下幾個(gè)方面的問題：首先，需要對(duì)節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設(shè)備和設(shè)計(jì)專用的電機(jī)來有效地提高電機(jī)系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉(zhuǎn)電系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲(chǔ)電裝置的設(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者從控制技術(shù)等方面來制定切實(shí)可行的解決方案，從而對(duì)電能儲(chǔ)備中存在問題進(jìn)行有效解決，更好地推動(dòng)電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。

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篇（5）

本文作者：藺坤哲工作單位：哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司

創(chuàng)業(yè)資金是創(chuàng)業(yè)成功的保證新技術(shù)的研究與開發(fā)需要很多的投資，資金的投資成為了科技型企業(yè)創(chuàng)業(yè)不可避免的直接支撐元素，新技術(shù)的研究與發(fā)展需要不斷加強(qiáng)電子科技企業(yè)的生存與發(fā)展的道路，就必須給予充分的資金保障作為后續(xù)支援，電子科技企業(yè)的生存與發(fā)展依靠良好的資金基礎(chǔ)，尤其是電子科技企業(yè)的初期發(fā)展階段。創(chuàng)業(yè)者的綜合能力強(qiáng)傳統(tǒng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與管理只是要求企業(yè)經(jīng)營(yíng)者具備管理能力與管理經(jīng)驗(yàn)，然而科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)需要管理者具備管理、經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、知識(shí)等多種能力，這些能力必須集合于一身，可以融會(huì)貫通，不僅僅要在技術(shù)上擁有指導(dǎo)能力，還要在企業(yè)的發(fā)展運(yùn)營(yíng)角度上具備戰(zhàn)略指導(dǎo)的能力。員工要具有較高的文化程度和素質(zhì)電子科技企業(yè)所需要的人才是多方面、多層次的，因?yàn)殡娮涌萍计髽I(yè)涉及到許多科學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，綜合性強(qiáng)，因此需要知識(shí)復(fù)合型的人才。與一般企業(yè)相比，電子科技企業(yè)中的人員素質(zhì)要求較高，不僅要求具有較高的文化水平，而且還需要具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神、風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和學(xué)習(xí)能力。在電子科技企業(yè)中最重要的是人才，創(chuàng)建電子科技企業(yè)可以沒有十分雄厚的資金，但必須擁有人才，有人才才能創(chuàng)造技術(shù)，并可用知識(shí)換錢來發(fā)展企業(yè)，所以說沒有一家成功的電子科技企業(yè)不重視人才的。

任何企業(yè)的創(chuàng)業(yè)都是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)造性過程，就企業(yè)與環(huán)境的相互作用而言，電子科技企業(yè)所處外界環(huán)境的復(fù)雜多變尤其是技術(shù)進(jìn)步迅速使得企業(yè)創(chuàng)業(yè)總是處于不可控制、難于把握、不斷變動(dòng)的環(huán)境之中，深圳電子科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)可以歸結(jié)為創(chuàng)業(yè)者與環(huán)境間交互作用的結(jié)果。主要體現(xiàn)在企業(yè)與其外部環(huán)境在資源的需求與供給的有效匹配上，我們電子科技企業(yè)創(chuàng)業(yè)環(huán)境構(gòu)成的三個(gè)子環(huán)境構(gòu)建電子科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)環(huán)境體系并重點(diǎn)就技術(shù)，資金，人才，政策法規(guī)，社會(huì)文化等對(duì)深圳電子科技企業(yè)創(chuàng)業(yè)影響較大的方面進(jìn)行論述。技術(shù)環(huán)境。技術(shù)環(huán)境主體主要是企業(yè)構(gòu)成的技術(shù)研發(fā)環(huán)境和作為技術(shù)轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散主體的技術(shù)市場(chǎng)。電子成果的生產(chǎn)能力要轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力還有賴于技術(shù)轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散，它決定了電子成果轉(zhuǎn)化的速度和效率。融資環(huán)境。上文中提到科技企業(yè)的發(fā)展主要依靠資本的支持，資本的支持對(duì)科技企業(yè)的發(fā)展帶來了全新的發(fā)展動(dòng)力，資本對(duì)于科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)來說是較為有效的支撐，對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)帶來了強(qiáng)有力的發(fā)展動(dòng)力。人才環(huán)境?？萍计髽I(yè)的創(chuàng)業(yè)需要知識(shí)型人才、技術(shù)型人才、管理型人才、經(jīng)驗(yàn)型人才的綜合體，這些人才對(duì)于科技型企業(yè)所能帶來的作用是很大的，而且可以有效的推動(dòng)科技型企業(yè)的創(chuàng)業(yè)發(fā)展，讓科技型企業(yè)從無到有的走可持續(xù)發(fā)展道路。政策性與法規(guī)環(huán)境。科技型創(chuàng)業(yè)企業(yè)發(fā)展會(huì)面臨許多法律法規(guī)問題，在這方面需要依賴于地方性的法律事務(wù)機(jī)構(gòu)以及法律委托機(jī)構(gòu)，可以全權(quán)委托律師事務(wù)所去辦理相關(guān)法律性的問題，可以建立與地方政府的良好關(guān)系，幫助企業(yè)良好發(fā)展與運(yùn)營(yíng)，提高在政策性上的了解，方便于企業(yè)可以詳細(xì)規(guī)劃下一步的發(fā)展計(jì)劃與戰(zhàn)略規(guī)劃。

科技型企業(yè)的創(chuàng)業(yè)環(huán)境中必須要與政府建立良好的關(guān)系，以確保政策的頒布與執(zhí)行可以第一時(shí)間獲得，而且可以向政府及時(shí)有效的反饋企業(yè)發(fā)展信息。文化環(huán)境。良好的社會(huì)文化氛圍是創(chuàng)業(yè)企業(yè)的靈魂。營(yíng)造深入人心，因勢(shì)利導(dǎo)的文化環(huán)境可極大地促進(jìn)人們對(duì)創(chuàng)業(yè)的激情。對(duì)于企業(yè)創(chuàng)業(yè)來說，文化環(huán)境主要是創(chuàng)業(yè)文化，即指社會(huì)對(duì)創(chuàng)業(yè)行為和價(jià)值所持的認(rèn)同和倡導(dǎo)的態(tài)度以及由此形成的鼓勵(lì)、推崇創(chuàng)業(yè)的氛圍。制度環(huán)境其實(shí)與政策環(huán)境的注意事項(xiàng)不同，制度環(huán)境指的是企業(yè)本身的發(fā)展需要建立健全的制度，而政策發(fā)展指的是企業(yè)外部需要注意政府做出的哪些政策要求與發(fā)展規(guī)劃，政府在支持科技型企業(yè)的發(fā)展過程中會(huì)特別注意科技型企業(yè)本身的制度是否完善，這也是政府做出政策性要求和頒布措施中的一個(gè)重要參考依據(jù)，因此企業(yè)在發(fā)展過程中必須要加強(qiáng)自身的制度發(fā)展，不斷改善制度發(fā)展的不足和缺點(diǎn)，完善制度中的漏洞，科技型企業(yè)管理者要主動(dòng)了解企業(yè)內(nèi)部存在的不足，認(rèn)真分析企業(yè)的發(fā)展動(dòng)力和內(nèi)部員工的發(fā)展認(rèn)識(shí)能力，積極的了解企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理本身存在的問題和缺點(diǎn)，將技術(shù)人員的管理與經(jīng)驗(yàn)型員工的管理分開，并且保證企業(yè)內(nèi)部的勞動(dòng)力資源處于充沛階段，而且對(duì)于開發(fā)市場(chǎng)也要有一定的深入了解，可以把握市場(chǎng)的發(fā)展規(guī)律。

篇（6）

2.電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

目前，我國(guó)電氣自動(dòng)化正邁向分布式、開放式和信息化的發(fā)展趨勢(shì)。分布式發(fā)展可以保證在網(wǎng)絡(luò)中建立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)分散危險(xiǎn)，促進(jìn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的；開放式發(fā)展就是要將系統(tǒng)與外界緊密的聯(lián)系在一起，在各方面可以通過網(wǎng)絡(luò)連接，提高信息的收集和處理能力；信息化就是將實(shí)現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、管控一體化。

在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，要想在價(jià)格上贏得優(yōu)勢(shì)占得先機(jī)，電氣自動(dòng)化就要吸取先進(jìn)的技術(shù)，總結(jié)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的發(fā)展觀念，量體裁衣，尋找一條適合自身發(fā)展的道路，逐步實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)的能力。不僅如此，還要緊緊關(guān)注國(guó)際化的商業(yè)契機(jī)，如20l1年的“廣州亞運(yùn)會(huì)”之類的大型國(guó)際活動(dòng)，“電氣自動(dòng)化”在這里面都蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。另外，我們?cè)陂_創(chuàng)工業(yè)自動(dòng)化新局面的時(shí)候，還需慢慢實(shí)現(xiàn)從“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”的道路轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)，唯有不停地吸收著高新科學(xué)技術(shù)的新營(yíng)養(yǎng)，方可不斷的為開創(chuàng)工業(yè)自動(dòng)化新局面添加全新的動(dòng)力。

篇（7）

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，提升工藝的運(yùn)行水平。電氣自動(dòng)化控制是一類新型的技術(shù)，核心是電子技術(shù)，可以大面積地應(yīng)用到設(shè)備行業(yè)中。電氣自動(dòng)化控制的技術(shù)能力高，通過不同技術(shù)的相互配合，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的運(yùn)行控制，而且自動(dòng)化控制是電氣運(yùn)行中的核心，保障生產(chǎn)的精確性和運(yùn)行速率。電氣自動(dòng)化控制能夠以少量程序控制多個(gè)變量，各個(gè)控制對(duì)象處于相互配合的狀態(tài)，提升了系統(tǒng)操作的水平，監(jiān)督被控對(duì)象的運(yùn)行過程，期間修正被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，使其具備準(zhǔn)確、合理的運(yùn)行方式。 

2 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展 

2.1 智能化 

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)下的產(chǎn)品、系統(tǒng)等，能夠根據(jù)指令智能化的完成操作，簡(jiǎn)化操作服務(wù)的流程。智能化是電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的首要發(fā)展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動(dòng)化控制技術(shù)與信息技術(shù)、通訊技術(shù)相互融合，注重技術(shù)中的性能開發(fā)，體現(xiàn)技術(shù)控制的速率。 

2.2 節(jié)約化 

節(jié)約化發(fā)展，是指電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保。例如：電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，其可輔助使用新能源，同時(shí)控制照明燈具的使用，延長(zhǎng)燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設(shè)備的質(zhì)量。 

2.3 信息化 

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的信息化發(fā)展，改進(jìn)了技術(shù)運(yùn)行的方式，使電氣自動(dòng)化中，以信息控制為基礎(chǔ)，引進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等理論，支持電氣自動(dòng)化的控制運(yùn)行。 

2.4 統(tǒng)一化 

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)拉近了各個(gè)行業(yè)之間的距離，融入各項(xiàng)技術(shù)的同時(shí)，朝向統(tǒng)一化的方向發(fā)展。在電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的作用下，行業(yè)間遵循相同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使用方法、維護(hù)策略等，都逐步統(tǒng)一，在降低行業(yè)建設(shè)難度的同時(shí)，體現(xiàn)統(tǒng)一化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)[1]。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的統(tǒng)一化發(fā)展，消除了行業(yè)之間潛在的發(fā)展矛盾，提升行業(yè)資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用 

3.1 工業(yè) 

工業(yè)是應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，因?yàn)楣I(yè)規(guī)模較大，對(duì)電氣自動(dòng)化控制的需求大，所以我國(guó)積極推進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，致力于改善傳統(tǒng)工業(yè)的運(yùn)營(yíng)方式[2]。PLC是電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的主要元件，其為一項(xiàng)可編程邏輯控制器，以工業(yè)企業(yè)為例，分析PLC的應(yīng)用。該工業(yè)為機(jī)械制造企業(yè)，基于PLC的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，為機(jī)械制造系統(tǒng)提供了相關(guān)的控制，PLC根據(jù)機(jī)械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運(yùn)算程序，簡(jiǎn)化了機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)的操作，而且PLC的準(zhǔn)確度高，規(guī)避了該企業(yè)生產(chǎn)的誤差，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造的自動(dòng)化、信息化生產(chǎn)，PLC寫入編程后，控制了機(jī)械制造的過程，同時(shí)控制機(jī)械制造的參數(shù)，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業(yè)機(jī)械制造的指令，構(gòu)成閉環(huán)生產(chǎn)方式，優(yōu)化機(jī)械制造的工藝流程，而且該企業(yè)在PLC中設(shè)計(jì)了PID模塊，通過PID子程序，準(zhǔn)確控制PLC的內(nèi)部編程，預(yù)防機(jī)械制造中出現(xiàn)問題。 

3.2 交通業(yè) 

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在交通業(yè)中的應(yīng)用，不僅體現(xiàn)在車輛運(yùn)輸上，還表現(xiàn)在紅綠燈、監(jiān)控系統(tǒng)等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的體現(xiàn)，提供專業(yè)的自動(dòng)化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電子眼中的應(yīng)用，代替警察執(zhí)法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的違章取證，電子眼監(jiān)督交通系統(tǒng)中的車輛運(yùn)行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統(tǒng)內(nèi)，減輕了交通執(zhí)法的工作負(fù)擔(dān)，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)彌補(bǔ)了電子眼的缺陷，促使其可更準(zhǔn)確、更快速、更清晰地實(shí)現(xiàn)抓拍取證，提升電子眼對(duì)交通運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控能力，有效控制電子眼的運(yùn)行，以免交通執(zhí)法中出現(xiàn)漏洞。我國(guó)各地政府在交通業(yè)建設(shè)中，積極引進(jìn)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，完善交通監(jiān)控體系，目前，測(cè)速器、屏顯等多個(gè)交通項(xiàng)目中，均涉及到電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的使用。 

3.3 農(nóng)業(yè) 

農(nóng)業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)支持，為了推進(jìn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，引入電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，全面建設(shè)智能農(nóng)業(yè)，加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展速度。以某地區(qū)農(nóng)業(yè)中的大棚種植為例，分析電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用。該地區(qū)傳統(tǒng)的大棚種植，是根據(jù)農(nóng)民種植經(jīng)驗(yàn)分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會(huì)影響大棚種植的經(jīng)濟(jì)效益。研究人員將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)引入到大棚種植內(nèi)，以育秧大棚為對(duì)象，構(gòu)建智能控制系統(tǒng)，大棚內(nèi)安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，如：光照、含水量等，進(jìn)行自動(dòng)化的信息采集，傳感器采集的信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦行模葘?duì)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)指標(biāo)，種植人員掌握大棚育秧的實(shí)際情況，同時(shí)根據(jù)對(duì)比結(jié)果調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的環(huán)境，遠(yuǎn)程控制特定的設(shè)備。該大棚內(nèi)部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時(shí)查看育秧的狀態(tài)，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，輔助構(gòu)建管理平臺(tái)，劃分為四個(gè)功能模塊，分布是傳感采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠(yuǎn)程控制，整體控制育秧大棚的生長(zhǎng)環(huán)境，為幼苗的培育提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。 

3.4 服務(wù)業(yè) 

人們對(duì)服務(wù)業(yè)的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產(chǎn)品上，更是體現(xiàn)出服務(wù)業(yè)對(duì)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的需求。生活中的電子產(chǎn)品，大多應(yīng)用了電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，如：智能手機(jī)、ipad、跑步機(jī)等，表明電氣自動(dòng)化對(duì)服務(wù)業(yè)市場(chǎng)的推進(jìn)作用[4]。近幾年，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，由服務(wù)業(yè)的電子產(chǎn)品，逐步轉(zhuǎn)型到企業(yè)內(nèi)，例如：餐飲服務(wù)中的“機(jī)器換人”概念，餐廳內(nèi)，機(jī)器人取代人工服務(wù)，提供點(diǎn)菜、傳菜等服務(wù)，機(jī)器人是餐飲業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，表明電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的重要性，此項(xiàng)技術(shù)在“機(jī)器換人”中，起到自動(dòng)化的控制作用，是機(jī)器人開發(fā)中不可缺少的技術(shù)。 

4 結(jié)束語(yǔ) 

電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，表明了該項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)運(yùn)營(yíng)中的重要性，滿足我國(guó)社會(huì)行業(yè)建設(shè)的基本需求。根據(jù)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，落實(shí)發(fā)展策略，充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的潛力，保障其在未來的應(yīng)價(jià)值。電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，必須符合現(xiàn)代企業(yè)的需求，由此才能規(guī)范控制技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

 

     

參考文獻(xiàn) 

[1]賢陽(yáng).應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展是工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵—2007年紐倫堡電氣自動(dòng)化（系統(tǒng)和部件）展覽會(huì)紀(jì)實(shí)[J].自動(dòng)化博覽，2008，Z1：28-30. 

[2]吳琦.煤礦電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇（8）

社會(huì)的發(fā)展因?yàn)楦咝码娮蛹夹g(shù)的出現(xiàn)迎來了黃金時(shí)期，其中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用尤其突出，他與以往的生產(chǎn)力完全不同，而應(yīng)該在另一個(gè)層面進(jìn)行解釋，對(duì)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了生產(chǎn)力的主流。比如，創(chuàng)新性和戰(zhàn)略性是舊式的生產(chǎn)力所不具備的，超高的輻射性和人工智能技術(shù)同樣是本世紀(jì)的新興產(chǎn)物，作為一種新的的生產(chǎn)力，他是人們的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了翻天覆地的變化，豐富了業(yè)余生活，使電視可以連接網(wǎng)絡(luò)使用，而告別了樓頂電線桿的時(shí)代，這都大大提高了人們的生活質(zhì)量，是電子技術(shù)發(fā)展史上里程碑式的標(biāo)志。本文在這個(gè)方面探討電子技術(shù)在電視媒體中的應(yīng)用以及對(duì)電視媒體的影響。

1電子技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展

1946年，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)在美國(guó)誕生，從20世紀(jì)50年代以后，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用就逐漸蔓延開來，它既包含了物理邏輯學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，又趕上了電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，于是在僅僅幾十年的時(shí)間就全球普及。電子技術(shù)經(jīng)過六十多年的發(fā)展，從最初的電子管計(jì)算機(jī)，到晶體管計(jì)算機(jī)、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)、大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，最后是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。更新?lián)Q代程度越來越頻繁，技術(shù)越來越先進(jìn)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度得到了大大的提高，包含的程序和功能越來越多，現(xiàn)階段已經(jīng)到了研發(fā)納米級(jí)的程度了，其運(yùn)行速度已經(jīng)超越前面任何一個(gè)階段的速度，到了納秒以下。越來越多的生活領(lǐng)域應(yīng)用到這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)人類生活的提高文明的進(jìn)步產(chǎn)生了極大的影響。

2電子技術(shù)在電視媒體中的應(yīng)用

電視媒體的發(fā)展依靠于電子技術(shù)的發(fā)展，上文提到，網(wǎng)絡(luò)電子通信技術(shù)為多媒體電視的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，電視媒體的信息傳播依賴于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，因此人們生活水平的提高離不開電子通信技術(shù)的發(fā)展。近些年的電視媒體越來越多姿多彩，形式新穎，足夠吸引人的眼球，高傳播性同樣可以使它的影響范圍大大加強(qiáng)。首先，電視應(yīng)用的信號(hào)離不開衛(wèi)星傳播，加強(qiáng)地面覆蓋建設(shè)，可以使信號(hào)覆蓋范圍大大加強(qiáng)，同時(shí)，媒體間的良性競(jìng)爭(zhēng)也有利于推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。其次，有線電視的發(fā)展得到了大力推動(dòng)。因?yàn)樵械碾娨曂ㄓ崅鬏斀橘|(zhì)是電纜，電纜的傳輸條件并不好，傳輸途中會(huì)損失掉好多電視信號(hào)，因此近些年光纜一出現(xiàn)，就迅速替代了電纜作為媒體傳輸介質(zhì)。當(dāng)前電視媒體的傳播形式主要有三，一是有線電視，二是衛(wèi)星信號(hào)，三是網(wǎng)絡(luò)電視。其中有線電視的特點(diǎn)十分獨(dú)特：（1）頻道內(nèi)容豐富，采用衛(wèi)星信號(hào)傳輸，無線網(wǎng)絡(luò)傳播，因此多媒體音質(zhì)，畫質(zhì)都達(dá)到了現(xiàn)有技術(shù)的最高水平，能同時(shí)傳送多達(dá)120套電視節(jié)目。預(yù)計(jì)未來可以同時(shí)傳播多達(dá)500套電視節(jié)目。（2）光纜信號(hào)穩(wěn)定，受干擾性小之又小，播出質(zhì)量可以保證。（3）光纜的特征可以將信號(hào)雙向傳輸，不僅可以連接有線電視，還能將網(wǎng)絡(luò)引入到電視中來，電視上可以點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)節(jié)目觀看，擴(kuò)大了電視媒體功能領(lǐng)域。

3電子技術(shù)在電視媒體發(fā)展中的作用

3.1電子技術(shù)的發(fā)展提高了媒體創(chuàng)作與媒體接收設(shè)備質(zhì)量

電視媒體的發(fā)展是媒體技術(shù)的整體發(fā)展，環(huán)環(huán)相扣，都是必不可少的。每個(gè)環(huán)節(jié)都是為了將媒體技術(shù)向更高的技術(shù)水平推進(jìn)，朝著數(shù)字化，動(dòng)力化，智能化發(fā)展。電子元件的發(fā)展是整個(gè)發(fā)展過程的先決條件，只有基礎(chǔ)設(shè)施完備，才能將技術(shù)發(fā)展推進(jìn)到更高的發(fā)展水平。創(chuàng)新研發(fā)能力越強(qiáng)，技術(shù)進(jìn)步就越大。當(dāng)前電視媒體技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了五個(gè)轉(zhuǎn)變：（1）電視攝像器材由攝像管向CCD的轉(zhuǎn)變。（2）電視錄像器材同3/4模擬分量向1/2模擬分量轉(zhuǎn)變；（3）ENG由分體式向一體化轉(zhuǎn)變；（4）播出方式從計(jì)算機(jī)控制人工上帶的半自動(dòng)化播出向計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手上帶的全自動(dòng)播出方式轉(zhuǎn)變；（5）從模擬播出系統(tǒng)向數(shù)字播出系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。新技術(shù)還不斷豐富著新聞媒介的報(bào)道手法，開拓著新聞媒介的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。如利用先進(jìn)的傳送設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)道。

3.2電子技術(shù)拓展電視媒體功能

技術(shù)的發(fā)展使得元器件的功能和作用都得到了很大程度的拓展，網(wǎng)絡(luò)電視和智能電視機(jī)的出現(xiàn)就是很好的佐證，利用技術(shù)進(jìn)步制造出電視制式之間的相互兼容，通過模擬分量技術(shù)將數(shù)字信號(hào)間的傳輸變得更快，新型的傳輸媒介的使用為傳輸速度提供了更優(yōu)質(zhì)的渠道，在各方面共同作用下，我們才能在家里享受豐富多彩的電視節(jié)目，提高了生活水平。在電視節(jié)目制作中，我們不再采用以往的媒體工作模式，電視節(jié)目的播出時(shí)間段和組織方式也隨著時(shí)代的發(fā)展在變化，節(jié)目越來越“接地氣”，追求高收視率，這就需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電視技術(shù)的多方面配合，是的多媒體技術(shù)更能滿足人們的日常需求，由單一模式變?yōu)槎鄻幽Ｊ健?/p>

3.3電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)電視新聞傳播的有效影響

電子技術(shù)的高速發(fā)展有效地拉近時(shí)間和空間的距離。時(shí)間與空間不再是限制人們的桎梏，而是超越了時(shí)空的界限，今天可以收看昨天的電視節(jié)目，而大規(guī)模的傳播特性也可以坐在家里收看大洋彼岸的實(shí)況直播。隨著電子技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展，無論是在什么地方，什么場(chǎng)合中都可以將現(xiàn)場(chǎng)的情況真實(shí)有效及時(shí)的傳送到電視觀眾面前。另一方面，電子技術(shù)的以展改進(jìn)了圖像符號(hào)。使圖像更清晰，音質(zhì)更保真，近些年出現(xiàn)的3D，4D技術(shù)就是多媒體的進(jìn)步，具有強(qiáng)烈的現(xiàn)場(chǎng)感。同時(shí)在字幕制作特效方面，電子技術(shù)的發(fā)展也為其提供了技術(shù)支持。通過圖像，音效與特效三者結(jié)合，極大了發(fā)揮了電視新聞的傳播效果。同時(shí)，錄像機(jī)，攝像機(jī)的發(fā)明和使用，也有效的節(jié)約了人力和物力的，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]顧濤.數(shù)字技術(shù)的發(fā)展對(duì)電視媒體的影響研究[J].大連理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文.

[2]孫彬.消費(fèi)電子技術(shù)發(fā)展對(duì)廣播影視新媒體的影響[J].消費(fèi)電子.

篇（9）

如果說微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國(guó)商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評(píng)論：“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命。

1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越大的作用。美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國(guó)產(chǎn)器件，國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國(guó)外器件，占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

篇（10）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0098-02

隨著數(shù)字電子技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大量學(xué)科紛紛出現(xiàn)在高等教育的課程設(shè)置中，如DSP、嵌入式系統(tǒng)、SOPC、PLD、EDA、硬件描述語(yǔ)言等。這些課程引領(lǐng)電子技術(shù)的發(fā)展方向，把作為這一領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的《數(shù)字電子技術(shù)》的地位和重要性也推到了前所未有的高度，同時(shí)也對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容提出了極大的挑戰(zhàn)！然而，難以樂觀的是目前國(guó)內(nèi)多數(shù)著名高校該課程的教材多少年來隨著版本的更新，內(nèi)容變化并不大?？上驳氖?，近年來有個(gè)別教師對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》教材做了非常大膽的改革，比如，有教材大篇幅地增加了可編程邏輯器件及應(yīng)用，使學(xué)生在課堂上的大部分時(shí)間用于學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)方法；也有教材將微型計(jì)算機(jī)原理和數(shù)字電子技術(shù)合二為一，將微處理器結(jié)構(gòu)作為數(shù)字電子技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，這樣不僅消除了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容零散的缺陷，同時(shí)也將微型計(jì)算機(jī)原理課程和數(shù)字電子技術(shù)課程有機(jī)地結(jié)合在一起，并可以減少學(xué)時(shí)數(shù)，方便課程安排。作者早在參考文獻(xiàn)[1]中也提出這種改革方案，但由于教學(xué)內(nèi)容的大量改動(dòng)往往牽扯到教學(xué)計(jì)劃和幾門課程的改革等問題，影響面比較大。因此，多年來各著名高校依然按兵不動(dòng)。本文在盡量不影響教學(xué)計(jì)劃的前提下，針對(duì)目前的多數(shù)教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議。

一、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和課程重要性介紹

國(guó)內(nèi)外多數(shù)教材的開篇都是直入主題，對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的重要性、電子技術(shù)的發(fā)展、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法等問題很少介紹。這樣使得學(xué)生在剛開課時(shí)就接受大量新概念，畢竟數(shù)字電子技術(shù)是走進(jìn)數(shù)字時(shí)代的第一入門課程，由模擬世界到數(shù)字世界有些轉(zhuǎn)彎太急。另外，開篇不介紹電子技術(shù)發(fā)展和一個(gè)典型應(yīng)用，往往使學(xué)生學(xué)到最后都會(huì)感覺內(nèi)容零散，慢慢失去了學(xué)習(xí)興趣。這種大轉(zhuǎn)折性課程有必要介紹電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，介紹電子技術(shù)的發(fā)展，不僅使學(xué)生可以了解該學(xué)科前沿技術(shù)及目前應(yīng)用狀態(tài)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，也可以讓學(xué)生體會(huì)EDA軟件在現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)中的作用，在課程學(xué)習(xí)過程中自發(fā)學(xué)習(xí)和利用EDA軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對(duì)課程的足夠重視，同時(shí)也給學(xué)生一個(gè)適應(yīng)過程。教材中介紹課程的重要性是非常必要的，數(shù)字電子技術(shù)已逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域，推動(dòng)著世界步入數(shù)字化時(shí)代，進(jìn)入21世紀(jì)，數(shù)字電子技術(shù)將繼續(xù)促進(jìn)人類在各個(gè)領(lǐng)域的全面進(jìn)步。作為走向數(shù)字化時(shí)代的第一門課程，重要性不言而喻。另外，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)一些什么？課程各章節(jié)的重要性和相互關(guān)系等?！稊?shù)字電子技術(shù)》作為一個(gè)轉(zhuǎn)折性和走向數(shù)字化時(shí)代的基礎(chǔ)課程，也能鼓勵(lì)之前學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，將《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為一個(gè)新的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，走向美好未來。另外，電子技術(shù)課程也是很多高校某些專業(yè)的考研課程，對(duì)于以后想考研的學(xué)生提前告知也可以引起學(xué)生對(duì)該課程的高度重視?！稊?shù)字電子技術(shù)》課程實(shí)踐性很強(qiáng)，要在教材中強(qiáng)調(diào)高度重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，介紹使用EDA軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和分析方法。鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題時(shí)要有積極主動(dòng)分析問題和解決問題的心態(tài)，在不斷解決問題的中提高自信和科研動(dòng)手能力。

二、理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的配合

目前多數(shù)教材不包含實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且EDA內(nèi)容介紹很少甚至沒有，實(shí)驗(yàn)與教學(xué)配合不是很緊密。如果教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容像每章后的作業(yè)一樣安排，在教材中每章之后直接給出驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并增加EDA仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生一開始就學(xué)習(xí)和利用現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)不可或缺的一些EDA工具，使數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)環(huán)節(jié)采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，這樣不僅使課程與實(shí)驗(yàn)銜接緊密，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，利用課外學(xué)時(shí)也解決了實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限的問題。同時(shí)，EDA仿真環(huán)境的開放性為設(shè)計(jì)性和探索性實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，克服了實(shí)物實(shí)驗(yàn)中硬件損耗帶來的資金壓力和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)量和開放時(shí)間的限制，對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索未知事物的學(xué)習(xí)熱情具有特殊的作用。當(dāng)然，走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室熟悉硬件、搭接電路、調(diào)試電路等實(shí)驗(yàn)過程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力具有重要意義。

三、增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用例子

參考微處理器硬件電路，更新教材內(nèi)容，使理論與實(shí)際相結(jié)合。《數(shù)字電子技術(shù)》的重點(diǎn)是分析和設(shè)計(jì)電路，也是微處理器課程的重要基礎(chǔ)。如果能將部分內(nèi)容和后續(xù)微處理器課程結(jié)合將會(huì)極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前教材中的很多應(yīng)用實(shí)例陳舊且不結(jié)合實(shí)際，參考文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)說明了存在的問題，在此舉例說明并提出建議，例如：組合邏輯電路中的中規(guī)模集成器件（MSI）及應(yīng)用，幾乎所有的教材都是介紹概念、具體某器件符號(hào)圖、功能表及應(yīng)用等，介紹的多數(shù)器件型號(hào)比較陳舊且應(yīng)用介紹與實(shí)際都有很大距離。比如，編碼器從學(xué)生熟悉的鍵盤引出編碼的概念和編碼器的作用后，多數(shù)教材給出的集成編碼器型號(hào)在實(shí)際中很少用到，應(yīng)該增加實(shí)際鍵盤掃描原理電路介紹和實(shí)用的鍵盤編碼器，比如16鍵盤編碼電路74C922（CMOS工藝技術(shù)制造，工作電壓3-15V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態(tài)輸出，可直接與微處理器數(shù)據(jù)總線相連，內(nèi)部能完成4x4矩陣鍵盤掃描）。譯碼器應(yīng)用幾乎所有教材都是介紹用74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)、多路分配器等，而沒有介紹其最為重要的地址譯碼作用，如果介紹三態(tài)門時(shí)增加或增強(qiáng)總線結(jié)構(gòu)，在譯碼器應(yīng)用中就很容易引入地址譯碼器的地址譯碼作用。其實(shí)，在介紹數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，將其應(yīng)用延伸到微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，比如，中斷控制邏輯需要的優(yōu)先編碼器、地址譯碼器、總線結(jié)構(gòu)、鍵盤編碼、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和復(fù)位電路等，在《數(shù)字電子技術(shù)》課程最后將很容易搭建起一個(gè)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模型。這不僅將《數(shù)字電子技術(shù)》零散的內(nèi)容融為一體，而且在學(xué)習(xí)各個(gè)部分時(shí)，學(xué)生也會(huì)更有興趣，也有助于后續(xù)課程相應(yīng)內(nèi)容的理解和學(xué)時(shí)壓縮。

四、思考經(jīng)典應(yīng)用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例，導(dǎo)致再版或新出版教材都沒有慎重考慮也照搬前人的實(shí)例，結(jié)果造成大多數(shù)的《數(shù)字電子技術(shù)》教材中都存在有問題的設(shè)計(jì)實(shí)例。比如，串行序列檢測(cè)電路設(shè)計(jì)，在參考文獻(xiàn)[2]中作者已提出該問題并引起了一些老師的重視，但多數(shù)教材問題依然存在；還有同步JK觸發(fā)器，個(gè)別教材認(rèn)為在CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，有教師就針對(duì)該問題發(fā)表了論文，認(rèn)為根據(jù)JK觸發(fā)器狀態(tài)變化關(guān)系：00不變、11翻轉(zhuǎn)、其它隨J變。因此，CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器狀態(tài)應(yīng)該按照Qn+1=■n=1的規(guī)律并以各級(jí)門電路延遲時(shí)間之和為時(shí)間間隔，不斷地翻轉(zhuǎn)，直到CP有效高電平結(jié)束為止。其實(shí)這些說法都不正確，通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)可以證明，CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器輸出為：，Qn=■n=1，0n和■n不再互補(bǔ)，而且當(dāng)CP變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出不確定。這是因?yàn)橛|發(fā)器中構(gòu)成反饋的兩個(gè)門的輸入，在CP=J=K=1時(shí)，都為Qn，■n=0。這些問題說明即使是多數(shù)教材中都引用的內(nèi)容也需要編寫教材的老師仔細(xì)推敲和思考。

五、增強(qiáng)可編程邏輯器件原理以及應(yīng)用介紹

許多大規(guī)模、超大規(guī)模及專用集成電路產(chǎn)品的問世，特別是高密度可編程邏輯器件的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)幾乎成為兩片系統(tǒng)――微處理器+可編程邏輯器件。作為工科院校專業(yè)基礎(chǔ)課程之一的《數(shù)字電子技術(shù)》，其大部分內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用顯然存在較大差別，不適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需要，改革教材內(nèi)容迫在眉睫。教材中的經(jīng)典內(nèi)容比如，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、集成邏輯門、存儲(chǔ)器等需要保留，對(duì)小規(guī)模集成邏輯門的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指標(biāo)，正確使用器件合理設(shè)計(jì)電路，也利于掌握同一數(shù)字邏輯系列大規(guī)模集成器件的使用方法；觸發(fā)器、基于門或觸發(fā)器的組合或時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)、中規(guī)模器件電路、脈沖產(chǎn)生與整形等要進(jìn)一步精簡(jiǎn)；擴(kuò)充可編程邏輯器件應(yīng)用，增強(qiáng)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法的介紹和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練非常必要，很多教材雖然增強(qiáng)了PLD內(nèi)容，但教學(xué)并沒跟上。本文在盡量不影響教學(xué)計(jì)劃的前提下，對(duì)目前的教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議，旨在逐步更新課程內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。期望和同行們共同探索出更好的教材和教學(xué)改革方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧改娣，楊拴科，王建校.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革探討[C].中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)會(huì)刊.2000.

篇（11）

Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國(guó)產(chǎn)器件，國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國(guó)外器件，占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國(guó)光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國(guó)內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國(guó)外器件占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。

我國(guó)在光電子技術(shù)方面是與國(guó)際水平差距相對(duì)較小的一個(gè)領(lǐng)域，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跬瑫r(shí)起步。但是我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)制造技術(shù)的落后和材料水平有限，而國(guó)際上光電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展階段，留給我們的時(shí)間只有三到五年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展階段進(jìn)入，就會(huì)失去大好時(shí)機(jī)。機(jī)不可失，時(shí)不再來，到產(chǎn)業(yè)化后期時(shí)將要花數(shù)倍的力量才能彌補(bǔ)，也許會(huì)徹底失去時(shí)機(jī)，受制于人。