時(shí)間:2023-07-23 09:25:20
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一般試驗(yàn)工作場所主要分為臨時(shí)試驗(yàn)場所以及固定試驗(yàn)場所兩種。其中固定試驗(yàn)場是指企業(yè)為了進(jìn)行科研生產(chǎn)所建設(shè)準(zhǔn)備的試驗(yàn)場,這種試驗(yàn)場有測試電子裝備電性能所需的所有設(shè)施,而且建筑的建設(shè)也是為了滿足試驗(yàn)的需求;臨時(shí)試驗(yàn)場是在企業(yè)租借其他企業(yè)的場所或者是在野外臨時(shí)搭建的試驗(yàn)場所。在進(jìn)行電子裝備外場試驗(yàn)作業(yè)時(shí),往往會(huì)由于實(shí)驗(yàn)人員缺乏安全意識、試驗(yàn)環(huán)境條件不佳等問題而導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故發(fā)生,導(dǎo)致試驗(yàn)作業(yè)延誤或者是延誤、財(cái)產(chǎn)損失。所以,通過分析探究外場試驗(yàn)作業(yè)事故發(fā)生的主要原因,探究試驗(yàn)作業(yè)過程以及安全管理之中的安全核心要素,與各種相關(guān)的安全管理經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,共同探討分析安全管理模型的構(gòu)成建設(shè),有計(jì)劃的進(jìn)行安全管理模型構(gòu)造與建設(shè),可以有效提高外場試驗(yàn)作業(yè)(電子裝備)的安全生產(chǎn)力度。
1 安全生產(chǎn)事故出現(xiàn)原因
電子裝備在開展外場試驗(yàn)作業(yè)時(shí),事故危險(xiǎn)的出現(xiàn)往往和有害因素有關(guān),而有害因素又存在于很多方面。站在事故預(yù)防視角來看,事故的主要種類有:物體打擊、觸電、機(jī)械傷害、火災(zāi)、高處墜落、車輛傷害、坍塌、中毒和窒息、起重傷害、容器爆炸或者是灼燙等等。在開展試驗(yàn)作業(yè)時(shí),相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員需運(yùn)用各種應(yīng)急、技術(shù)以及管理資源,以有效評價(jià)、辨識以及控制重點(diǎn)事故類型。根據(jù)有害因素以及危險(xiǎn)因素的特征類別分布,影響因素主要有相關(guān)制度不健全、化學(xué)品危害、員工或者是機(jī)械的健康狀況異常、電危害、員工的緊張情緒、采光不佳、作業(yè)水平交叉、輻射危害、員工存有冒險(xiǎn)心理、間距不足、三違作業(yè)、防護(hù)缺陷安全管理存有缺陷、環(huán)境惡劣等等。如果上述因素的控制方法實(shí)效,不僅會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備受損,甚至?xí)?yán)重威脅到試驗(yàn)人員的生命。在真正開展外場試驗(yàn)作業(yè)時(shí),又會(huì)出現(xiàn)一些較為特殊的風(fēng)險(xiǎn),主要有:員工疲勞作業(yè)、員工安全素養(yǎng)水平不一、試驗(yàn)項(xiàng)目交叉、不能提前預(yù)知或者是分散風(fēng)險(xiǎn)聚集情況、員工作業(yè)心理不適應(yīng)、試驗(yàn)工種交叉、員工疲勞作業(yè)、試驗(yàn)企業(yè)交叉、制度或者是規(guī)程執(zhí)行沒有有效監(jiān)督、多工種同崗、環(huán)境變化大等等,提高了驗(yàn)現(xiàn)場的試驗(yàn)安全管理。所以,要就分析電子裝備外場試驗(yàn)作業(yè)安全管理模型,將安全管理工作、安全管理的理論以及現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合起來,才可以開展外場試驗(yàn)作業(yè)(電子裝備)安全管理工作。
2 外場試驗(yàn)安全生產(chǎn)管理的關(guān)鍵要素
安全生產(chǎn)管理可以解決生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的各種安全問題。安全生產(chǎn)管理能夠充分的利用各種科學(xué)管理手段,控制或者是消除各種有害或危險(xiǎn)因素,避免事故出現(xiàn),有效的提高了外場試驗(yàn)工作人員的生命生命健康安全,保護(hù)了周圍環(huán)境,降低了設(shè)備設(shè)施遭到損壞的幾率。外場試驗(yàn)(電子裝備)安全生產(chǎn)管理的關(guān)鍵要素主要有人員、環(huán)境以及設(shè)備等等。
3 外場試驗(yàn)(電子裝備)安全生產(chǎn)管理模型的構(gòu)建
3.1 管理控制
(1)應(yīng)急管理。在開展外場試驗(yàn)作業(yè)之前,企業(yè)需要建立應(yīng)急救援部門。該部門需要在事故發(fā)生時(shí),根據(jù)外場試驗(yàn)實(shí)際的作業(yè)環(huán)境、有害因素等內(nèi)容,制定針對性強(qiáng)的應(yīng)急救援預(yù)案,并不定的進(jìn)行演練。
(2)安全保障。試驗(yàn)企業(yè)需通過試驗(yàn)危險(xiǎn)危害程度大小、事故后果影響以及項(xiàng)目大小制定各種確保試驗(yàn)順利進(jìn)行的投入的制度,一般該制度主要包括以下幾個(gè)方面:費(fèi)用臺(tái)賬、全經(jīng)費(fèi)預(yù)算以及使用規(guī)定等等,同時(shí)場試驗(yàn)作業(yè)所需的安全費(fèi)用需要做到??顚S?。
3.2 企業(yè)的各級人員需重視安全生產(chǎn)管理
(1)企業(yè)外場試驗(yàn)主要負(fù)責(zé)人需重視安全生產(chǎn)管理
企業(yè)外場試驗(yàn)主要負(fù)責(zé)人需指定專門的安全經(jīng)費(fèi)預(yù)算;需要明確所有的安全生產(chǎn)工作具體的要求;如發(fā)生安全生產(chǎn)事故,需將安全生產(chǎn)事故如實(shí)的、及時(shí)的報(bào)到上級,同時(shí)組織員工進(jìn)行處理或者是搶救工作;需要開展全方位的安全生產(chǎn)檢查,指定專門員工進(jìn)行安全生產(chǎn)監(jiān)督,協(xié)調(diào)解決各種關(guān)系到安全生產(chǎn)的問題,及時(shí)處理或者是消除各種安全隱患;需要根據(jù)公司實(shí)際指定各種安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案,同時(shí)組織相關(guān)員工開展預(yù)案演練以及培訓(xùn)工作,親身參與監(jiān)督以及指導(dǎo)企業(yè)指定相關(guān)的專項(xiàng)預(yù)案。
(2)安全員需重視安全生產(chǎn)管理
安全員需協(xié)助技術(shù)主管、項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人以及有關(guān)負(fù)責(zé)人做好安全生產(chǎn)管理工作;安全員需組織召開各種關(guān)系到安全的會(huì)議,同時(shí)建立安全檔案,辦理全方位的安全管理事宜,整理記錄各種關(guān)系到安全事項(xiàng)的安全資料;安全員需協(xié)助相關(guān)人員指定各種安全事故應(yīng)急預(yù)案、安全方案、規(guī)章制度以及安全生產(chǎn)操作規(guī)程,組織員工開展各種關(guān)系到安全教的教育培訓(xùn)工作。
3.3 環(huán)境安全管理
(1)自然災(zāi)害防控
如果外場試驗(yàn)需要在野外進(jìn)行,需提前制定好各種自然危害的預(yù)案。在開展試驗(yàn)作業(yè)之前,需通過試驗(yàn)開展的地理位置以及具體時(shí)間,提前落實(shí)各種應(yīng)急物資,以防止在發(fā)生災(zāi)害時(shí)手忙腳亂,有效的保護(hù)參試人員的健康安全。
(2)場地評估。一般外場試驗(yàn)需首選交通便利以及氣象、地形、地質(zhì)、水文等都相對來說較為安全的地帶,同時(shí)避開所有的壓輸變線路,遠(yuǎn)離人群密集區(qū)域,避開油庫以及高層建筑物。
4 總結(jié)
針對電子裝備開展外場試驗(yàn)作業(yè),首先企業(yè)需積極進(jìn)行準(zhǔn)備各種試驗(yàn)安全管理,提前預(yù)防安全事故出現(xiàn),減少安全生產(chǎn)事故出現(xiàn)的幾率,確保所有的參試人員生命、財(cái)產(chǎn)安全,確保外場試驗(yàn)安全、順利進(jìn)行。與此之外,相關(guān)人員還要充分考慮試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn),細(xì)致、認(rèn)真做好電子裝備外場試驗(yàn)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)控制以及事故預(yù)防工作,以防患于未然。
參考文獻(xiàn):
國家教委藝教司對高等師范院校音樂教育專業(yè)教學(xué)大綱的要求:為中小學(xué)培養(yǎng)合格的音樂教師;教師要有一定的音樂審美能力,要有教唱歌曲的能力;教唱分為兩部分(彈奏與聲樂),并要求音樂教師有一定的聲樂基礎(chǔ)知識,能給處于變聲器的青少年以一定的指導(dǎo),使之能正確發(fā)聲。通過對國家教委藝教司對高等師范院校音樂教育專業(yè)教學(xué)大綱的要求,我們不難看出作為音樂教育專業(yè)的聲樂教學(xué)應(yīng)立足于突出師范性特點(diǎn),并且在教學(xué)方法上也要有獨(dú)樹一幟的觀念,我認(rèn)為這種區(qū)別于聲樂表演專業(yè)的教學(xué)理念可以有三個(gè)立足點(diǎn):
第一個(gè)立足點(diǎn):音樂教育專業(yè)聲樂教學(xué)要針對自彈自唱形式的范唱對學(xué)生作針對性的技能訓(xùn)練。
自彈自唱形式的范唱最重要的一點(diǎn)就是教師范唱出的聲音技巧與情感表達(dá)的準(zhǔn)確性,和音樂的完整性。示范的內(nèi)容包括發(fā)生技巧、吐字、歌曲速度和力度變化、歌唱時(shí)歌唱者的正確姿態(tài)等。學(xué)生從課堂上教師對歌曲的范唱里找到視覺欣賞和聽覺欣賞的審美統(tǒng)一,這種審美觀念的準(zhǔn)確性無疑是十分重要的。
教師可以從三個(gè)方面對學(xué)生進(jìn)行示范性訓(xùn)練,這三個(gè)方面包括歌唱時(shí)身體姿態(tài)的訓(xùn)練;歌曲教學(xué)能力的訓(xùn)練;歌曲即興伴奏的訓(xùn)練。
第一個(gè)方面是歌唱時(shí)身體姿態(tài)的訓(xùn)練。聲樂表演專業(yè)的學(xué)生上聲樂課時(shí)從頭到尾都是站著進(jìn)行練聲和進(jìn)行歌曲演唱的,現(xiàn)階段音樂教育專業(yè)聲樂方向的學(xué)生也是采用這種上課方式,所以并沒有凸顯出自己專業(yè)的特殊性。我認(rèn)為音樂教育專業(yè)聲樂方向的學(xué)生可以在上課的過程中,先站著練習(xí)歌唱,當(dāng)學(xué)生在老師的指導(dǎo)下感覺自己的聲音比較舒服,歌曲的情感、情緒處理比較完善時(shí),和老師調(diào)換位置,在琴凳上進(jìn)行歌曲的自彈自唱。教師應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生們在鋼琴演奏技巧和歌曲伴奏織體使用熟練的基礎(chǔ)上,保持上身姿態(tài)的正直和頭、頸之間正常的角度,獲得有支持有韌性的深呼吸,這樣就會(huì)把不良影響減低到最小,使學(xué)生們坐著歌唱和站著歌唱都可以比較完整準(zhǔn)確地表現(xiàn)出聲樂作品的音樂情緒。
第二個(gè)方面的訓(xùn)練是歌曲教學(xué)能力的訓(xùn)練。作為未來的中小學(xué)音樂教師,高師音樂教育專業(yè)聲樂教學(xué)不是要培養(yǎng)未來的歌唱家,而是要教育出勝任中小學(xué)以歌唱為主體的綜合音樂課的合格教師。因此要求音樂教育專業(yè)聲樂方向的學(xué)生在范唱時(shí)不論是在表達(dá)作品情感方面還是在歌唱語言方面,都比一般的歌曲演唱要夸張一些,在演唱方法上要輕松自然,吐字清晰有韻味,只有這樣才可以帶動(dòng)中小學(xué)生歌唱時(shí)的情感投入。
歌曲教學(xué)能力訓(xùn)練的第一個(gè)步驟是學(xué)生在范唱之前要了解歌曲的題材類型。面對一首歌曲時(shí),學(xué)生要對整個(gè)曲子的基本風(fēng)格先有一個(gè)整體的構(gòu)思和布局,根據(jù)作品的思想內(nèi)容確定演唱的基本感情,對作品的演唱基調(diào)做一個(gè)定位,這樣就可以做到準(zhǔn)確的表達(dá)歌曲的思想內(nèi)容和藝術(shù)形象。
歌曲教學(xué)能力訓(xùn)練的第二個(gè)步驟是學(xué)生要細(xì)致地分析歌曲的主題內(nèi)容,風(fēng)格特點(diǎn),思想情緒,曲式,調(diào)式調(diào)性,速度力度,旋律,節(jié)奏,節(jié)拍等,還要對歌曲的前奏、和結(jié)尾有一個(gè)整體的設(shè)計(jì)和安排。上述這些因素有效的結(jié)合在一起,就會(huì)使學(xué)生的范唱具有較為綜合的音樂表現(xiàn)力和優(yōu)美的樂感。
歌曲教學(xué)能力訓(xùn)練的第三個(gè)步驟是在表達(dá)歌曲情感上,重視聲字結(jié)合的規(guī)律。因?yàn)閷W(xué)生范唱的對象是中小學(xué)生,所以要求學(xué)生范唱出的效果要有情、有味、有色調(diào)的對比和語氣的分量,使中小學(xué)生感到聲音的親切和情感的細(xì)膩。教師要教導(dǎo)學(xué)生在保持喉咽形態(tài)穩(wěn)定的前提下,外在口型千變?nèi)f化地把歌詞唱清楚,做到聲音的立體和語言的清晰統(tǒng)一在一個(gè)良好的歌唱狀態(tài)中。最后再?zèng)Q定聲音等技巧方面,用來表現(xiàn)歌曲的演繹風(fēng)格和內(nèi)容情感,達(dá)到藝術(shù)和技術(shù)的完整統(tǒng)一。
第三個(gè)方面的訓(xùn)練是歌曲即興伴奏能力的訓(xùn)練。自彈自唱形式的范唱是由兩個(gè)部分組成的:一個(gè)部分是唱,一個(gè)部分是彈,這兩個(gè)部分是從屬關(guān)系,且密不可分。
所謂即興伴奏是歌唱者在歌唱之前很短的時(shí)間內(nèi),根據(jù)所唱歌曲的情感內(nèi)容、情緒風(fēng)格、調(diào)式調(diào)性等,為歌曲配上合適的和聲以及伴奏織體,用來烘托音樂的基本情緒。
現(xiàn)階段音樂教育專業(yè)聲樂方向的許多學(xué)生由于缺乏扎實(shí)的即興伴奏基本功,并不熟悉鋼琴鍵盤,對和聲課程更是一知半解,所以很難自如地為自己伴奏著歌唱。有的在自彈自唱的過程中眼睛始終盯著鍵盤,無法顧及學(xué)生的反應(yīng),有的顧了范唱就不能伴奏,造成了自彈自唱中彈與唱的嚴(yán)重脫節(jié)。
高師音樂教育專業(yè)聲樂方向的學(xué)生在訓(xùn)練即興伴奏能力的過程中需要注意以下幾個(gè)問題:首先,在快速準(zhǔn)確讀譜的基礎(chǔ)上,真正體會(huì)歌曲要表達(dá)的情感內(nèi)容。準(zhǔn)確讀譜首先包括歌曲的旋律、節(jié)奏、和聲、調(diào)式調(diào)性等,要想使學(xué)生擁有準(zhǔn)確的讀譜能力,就不能忽略對學(xué)生進(jìn)行正譜伴奏的訓(xùn)練和分析歌曲特征的訓(xùn)練。其次,訓(xùn)練學(xué)生熟悉鍵盤,并掌握多種常用的伴奏類型和規(guī)律。根據(jù)歌曲的體裁特征可以分為進(jìn)行曲風(fēng)格、抒情類風(fēng)格、活潑風(fēng)格等,每個(gè)風(fēng)格特征都可以有它較為固定的伴奏織體和和聲編配。最后,要正確處理自彈自唱中"唱"與"彈"的關(guān)系。前面我們提到過歌唱是自彈自唱中的主要部分,鋼琴伴奏是與歌唱有機(jī)結(jié)合的一部分。所以鋼琴伴奏部分既不能"喧賓奪主",也不能被割裂出局。
第二個(gè)立足點(diǎn)是,教師要引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對中小學(xué)聲樂教學(xué)方法的認(rèn)識和了解。
中小學(xué)聲樂教學(xué)有它這個(gè)階段特有的教學(xué)需求,因而要求教師在聲樂教學(xué)中根據(jù)實(shí)際情況"對癥下藥",采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。
1、在選擇歌曲時(shí)不宜偏大,旋律應(yīng)偏重于有歌頌性、歡樂性等流暢感為主的風(fēng)格。音域方面也不易跨度太大,一般應(yīng)介于小子組的g和小字二組的e之間。
2、中小學(xué)生們多數(shù)正處于變聲期,在聲音訓(xùn)練方面中小學(xué)音樂教師要掌握好使用嗓音的強(qiáng)度。中小學(xué)音樂教師應(yīng)要求學(xué)生們以輕唱為主,注重情感的表達(dá)而不是無視演唱技巧任意喊唱,否則容易導(dǎo)致許多處于變聲期的學(xué)生們喊壞了嗓子。
3、我們都知道處于心理發(fā)育階段的中小學(xué)生在日常生活中偏愛演唱通俗歌曲嗎,這類歌曲的演唱一般是用真聲唱出來的,這就造成了和高師聲樂課堂上教師要求的歌唱方法之間的矛盾。中小學(xué)音樂教師要有耐心一步步引導(dǎo)學(xué)生從誤區(qū)中走出來,穩(wěn)定保護(hù)發(fā)育階段嗓音的發(fā)聲方法。
總的來說,高師聲樂教師要以基礎(chǔ)教育為重點(diǎn),讓中小學(xué)生掌握童聲及變聲期歌唱發(fā)音的訓(xùn)練和方法,加強(qiáng)對中小學(xué)生生理特點(diǎn)以及心理特點(diǎn)的了解,并且可以帶領(lǐng)學(xué)生深入中小學(xué)音樂課堂進(jìn)行觀摩或者實(shí)習(xí),這樣才可以使學(xué)生在畢業(yè)時(shí)就可以勝任中小學(xué)聲樂教學(xué)的工作。
第三個(gè)立足點(diǎn)是,要重視聲樂理論課的學(xué)習(xí)。
由于聲樂這門藝術(shù)的樂器是人體本身,它的完善過程是由人身體肌肉運(yùn)動(dòng)在人的意識支配下逐漸完成,所以我們可以說它是一門科學(xué)的藝術(shù)。要學(xué)習(xí)好這門科學(xué)的藝術(shù),我們就要加強(qiáng)對科學(xué)理論知識的學(xué)習(xí),這就是指聲樂基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)。
聲樂理論包括:歌唱心理與生理,歌唱姿勢,歌唱器官,歌唱的呼吸及氣息運(yùn)用,歌唱共鳴與發(fā)聲,歌唱的咬字吐字與表情方法,童聲訓(xùn)練理論及方法,中學(xué)生歌唱教法等。
全國高校音樂教育專業(yè)大學(xué)生"五項(xiàng)全能"比賽中的自彈自唱項(xiàng)目,非常明確的體現(xiàn)了高師音樂教育專業(yè)聲樂教學(xué)必須明確其師范性,針對中小學(xué)的音樂課程改革,完善自己的教學(xué)計(jì)劃,以培養(yǎng)合格的中小學(xué)音樂教育工作者為總目標(biāo),根據(jù)中小學(xué)音樂教師必備的專業(yè)知識安排教學(xué)內(nèi)容,對學(xué)生進(jìn)行全方位的訓(xùn)練 ,不論是在整體培養(yǎng)方向上還是在教學(xué)的過程中,都要時(shí)刻體現(xiàn)音樂教育專業(yè)的特征。
中圖分類號:TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)041-095-01
1 解釋電力電子技術(shù)
電力電子技術(shù)是一個(gè)技術(shù)平臺(tái),該平臺(tái)由計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體器件、控制系統(tǒng)搭建而生。該技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有50年之久,技術(shù)服務(wù)了人們的生活,在傳統(tǒng)生產(chǎn)中,電力電子技術(shù)在民用產(chǎn)品、新能源開發(fā)、電能質(zhì)量控制、設(shè)備發(fā)行等等,都起到重要作用。該行業(yè)發(fā)展得到了技術(shù)支持,發(fā)展速度越來越迅速。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中起到作用最明顯,它能夠?qū)崿F(xiàn)大功率電力系統(tǒng)向直流電轉(zhuǎn)化。從20世紀(jì)80年代開始,該電力電子技術(shù)創(chuàng)造出了柔流電概念,使得技術(shù)備受發(fā)展人們關(guān)注,技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣,多種設(shè)備也相應(yīng)被研制而出。
2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自從柔流電概念被提出之后,該技術(shù)開始備受關(guān)注。人們關(guān)注該系統(tǒng)應(yīng)用效果,系統(tǒng)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展力度等等。從電力電子技術(shù)的應(yīng)用中看出,該技術(shù)極大的提高了人們生活水平,為電力系統(tǒng)發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
2.1 應(yīng)用于發(fā)電環(huán)節(jié)
電氣系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),它涉及到發(fā)電組諸多設(shè)備,這些設(shè)備都是電力行業(yè)最先進(jìn)的設(shè)備,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由此說電氣系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜之系統(tǒng),它需要技術(shù)人員有著扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ),有著極強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力,能夠在復(fù)雜的設(shè)備中進(jìn)行設(shè)計(jì)和維修。電力電子技術(shù)應(yīng)用到電氣行業(yè)中,主要是為了提高設(shè)備運(yùn)行效率。一些大型的發(fā)電機(jī),一般被靜止勵(lì)磁控制。靜止勵(lì)磁主要是采用品閘管整流電路的方式進(jìn)行連接,它的結(jié)構(gòu)比較簡單,而且可靠性強(qiáng),最重要的是性價(jià)比高。因此,勵(lì)磁系統(tǒng)備受各大電力系統(tǒng)使用。在設(shè)備運(yùn)行中,將勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)的慣性環(huán)節(jié)省去,保留了勵(lì)磁性能的穩(wěn)定性。這些整改方式主要是為了電力系統(tǒng)提供規(guī)律性的技術(shù)控制方法,技術(shù)優(yōu)勢得到發(fā)揮。在電氣設(shè)備中將產(chǎn)生極大作用,提高了電氣工作效率。水力、風(fēng)力發(fā)電主要運(yùn)用變速勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行發(fā)電,電力的輸出功率大小主要受水流量和水頭壓力控制。當(dāng)水頭的壓力變大時(shí),機(jī)組的速度隨之發(fā)生改變,而且形成統(tǒng)一性運(yùn)行方式。眾所周知,風(fēng)力發(fā)電的最大功效和風(fēng)速三次方形成正比關(guān)系,該風(fēng)速的運(yùn)轉(zhuǎn)方式會(huì)隨著風(fēng)力轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,為了獲取更大的電力功效,可以將機(jī)組變化速率提高,改變機(jī)組運(yùn)行速率,再通過調(diào)整勵(lì)磁的運(yùn)動(dòng)頻率,提高了電力生產(chǎn)效率,達(dá)到輸出頻率恒定功效。
發(fā)電廠中的風(fēng)機(jī)水泵可是實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速調(diào)整,一般而言,發(fā)電廠的用電率都保持著在8%左右,它的總耗電量在整個(gè)設(shè)備耗電量中占到65%,整體運(yùn)行效率非常低。設(shè)備一般使用高壓變頻器或者是低壓變頻器,該變頻器實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化,達(dá)到電氣使用效果,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。節(jié)約用電的效果在實(shí)施中達(dá)到,節(jié)能目的隨之實(shí)現(xiàn)。隨著變頻器技術(shù)不斷發(fā)展,我國的低壓變頻器技術(shù)越來越成熟,國內(nèi)很多地區(qū)都有該生產(chǎn)廠家,一系列的電力產(chǎn)品被生產(chǎn)而出。為了達(dá)到高效率的使用低壓變頻器,讓低壓變頻器具備高壓大容量特性,企業(yè)應(yīng)該和學(xué)習(xí)建立起合作關(guān)系,不斷努力生產(chǎn)出先進(jìn)的變頻器,讓技術(shù)推動(dòng)節(jié)源目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
2.2 在輸電環(huán)節(jié)中應(yīng)用
科技的發(fā)展腳步越來越快,科技推動(dòng)了電力電子技術(shù)發(fā)展,衍生出了各式各樣的電子器件。電子器件被應(yīng)用在不同的行業(yè)中,為社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造了大量的社會(huì)財(cái)富。最值得關(guān)注的是,硅片引起的第技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)的原因,正是電力電子器件成功使用到高壓輸電系統(tǒng)的成功。它極大的改變了電網(wǎng)不穩(wěn)定特性,使得電網(wǎng)發(fā)展更加安全。輕型直流輸電和直流輸電在電力系統(tǒng)中使用率最高,主要是因?yàn)橹绷鬏旊娪兄怀鰞?yōu)勢,它的控制調(diào)節(jié)靈活、電力輸送穩(wěn)定性強(qiáng)、輸電容量大等等,這些優(yōu)勢使得直流輸電被廣泛使用。而且,針對海底電纜輸電和遠(yuǎn)距離輸電,直流輸電都有著極大的優(yōu)勢,根據(jù)不同的電力頻率,接入對應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),讓直流輸電發(fā)揮最大的功效。柔流點(diǎn)概念被提出之后,相應(yīng)的技術(shù)也隨著出現(xiàn),例如:FACTS技術(shù)、fac3技術(shù)。這是一個(gè)功能巨大的輸電技術(shù),它將現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)向集合起來,對交流電輸出進(jìn)行控制,起到了節(jié)約能源的功效。輸電技術(shù)在靈活的相位調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn),較好的控制了交流電輸出功率,提高電力系統(tǒng)發(fā)電穩(wěn)定性。FACTS技術(shù)具備了電力使用成本低、控制方便等特點(diǎn),早在20世紀(jì)90年時(shí)已經(jīng)被應(yīng)用到電力開發(fā)研究上,研究取得良好效果。
2.3 在配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用
目前,配電系統(tǒng)發(fā)展不完善,它急需提高電力使用效率和提高電力應(yīng)用性能進(jìn)行完善。在電力中最需要關(guān)注的對象是:電能質(zhì)量高低。一般而言,電能質(zhì)量需要滿足諧波、頻率、電壓要求,在產(chǎn)電中該系統(tǒng)要較好的避免電力瞬態(tài)波動(dòng)和干擾影響。當(dāng)前,現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)被結(jié)合使用,這一行為在電力行中被稱為:DFACTS技術(shù)結(jié)合或者是用戶電力技術(shù)糅合。它主要是在FACTS技術(shù)發(fā)展成熟的條件下被應(yīng)用起來,堪稱能質(zhì)量控制新技術(shù)。該技術(shù)是在FACTS技術(shù)基礎(chǔ)下進(jìn)行升華,可以將DFACTS設(shè)備技術(shù)闡述成縮小版的FACTS設(shè)備技術(shù)。這兩個(gè)設(shè)備的工作原理、性能、結(jié)構(gòu)、功能都大相徑庭。隨著電力電子器件不斷發(fā)展,市場上電氣設(shè)備出現(xiàn)求過于供的現(xiàn)象,DFACTS設(shè)備市場前景廣闊,市場需求量。DFACTS設(shè)備市場介入相對容易。而且該設(shè)備的成本投入比較少,技術(shù)開發(fā)比較簡單。隨著市場不斷發(fā)展,DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
3 結(jié)束語
隨著科技發(fā)展,電力電子技術(shù)也得到發(fā)展。電力系統(tǒng)與人們的生活息息相關(guān),在發(fā)展中,人們期待電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定高效的發(fā)展。技術(shù)人員應(yīng)人們的需求,借助科技力量成功的將電力電子技術(shù)投入電力系統(tǒng)中,使得電力生產(chǎn)效率高,電力運(yùn)行安全可靠。
參考文獻(xiàn)
[1]余紅.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2012(10).
[2]閆影,丁濤.淺談電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2011.
電力電子技術(shù)在研發(fā),以及裝置的生產(chǎn)和維護(hù)上需要大量的人力資源和物力資源的投入,導(dǎo)致電力電子裝置的使用范圍受到嚴(yán)重的限制,最終阻礙了電能在使用技術(shù)方面的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)根據(jù)國際電力電子學(xué)界的分析研究發(fā)現(xiàn),電力電子技術(shù)的發(fā)展主要受到電力電子集成技術(shù)的制約。因此解決電力電子集成技術(shù)對于擴(kuò)展電力電子技術(shù)使用范圍有著至關(guān)重要的意義。概括電力電子集成技術(shù)的不同層次和形式,探討集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究分析電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢。實(shí)現(xiàn)電力電子裝置在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的成本最小化,可靠性最大化的目的,達(dá)到電力電子模板將功率器件、電路元件以及控制器、動(dòng)作開關(guān)等部件有機(jī)的集成起來,形成標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模板。促進(jìn)電能的高效、科學(xué)、合理的開發(fā)和利用,為國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展提供保障條件。
一、電力電子集成技術(shù)的概念
(一)概念。電力電子集成概念的出現(xiàn)已經(jīng)有幾十年的時(shí)間,世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC在1946年誕生于美國的賓夕法尼亞大學(xué),隨著這類計(jì)算機(jī)的發(fā)展,晶體管計(jì)算機(jī)問世并不斷發(fā)展起來,出現(xiàn)了集成電路。集成電路的發(fā)展和進(jìn)步促進(jìn)了人類科技的迅猛發(fā)展。同時(shí)出現(xiàn)了早期的單片集成,并且進(jìn)一步證實(shí)了在同一塊硅片上將主電路、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路以及控制電路等元件集成的片內(nèi)系統(tǒng)(System On Chip—SOC)理念。但是單片集成存在高壓隔離、傳熱、以及小電流電路元件制造工藝上的差距明顯等問題。造成單片集成只能在小功率的范圍內(nèi)應(yīng)用。隨著電力電子集成化的明確,現(xiàn)在市場上廣泛使用的電力電子功率模板在革新單片集成技術(shù)的基礎(chǔ)上,對集成化的理念更為完善和創(chuàng)新。
(二)電力電子集成技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。以美國電力電子研究中心(Center forPower Electronic System-CPES)為核心機(jī)構(gòu),德國賽米控公司,瑞士ABB公司以及西班牙國家微電子研究中心等權(quán)威性的電力電子集成技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。
二、電力電子集成技術(shù)的分類
電力電子集成技術(shù)可分為三種不同的形式和層次。第一種是單片集成,是片內(nèi)系統(tǒng)(System On Chip—SOC)理念的具體表現(xiàn),在同一塊硅片上設(shè)計(jì)將主電路、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路以及控制電路等元件集成起來。具有降低成本、減少體重的優(yōu)勢,但是其存在的高壓隔熱以及傳熱等問題突出。第二種是混合集成,利用封裝技術(shù),在同一個(gè)模塊中將包括功率器件、驅(qū)動(dòng)以及保護(hù)電路、控制電路的數(shù)塊硅片封裝,形成功能相較完整、獨(dú)立的元件,更好的解決了不同工藝要求的高壓隔熱等問題。第三種是系統(tǒng)集成,這種集成方式在工程技術(shù)行業(yè)的應(yīng)用最為普遍。
三、電力電子集成技術(shù)的重要意義
電力電子集成技術(shù)的改進(jìn)關(guān)系著整個(gè)電力電子行業(yè)的發(fā)展。有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電力電子應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā),設(shè)計(jì)成本以及設(shè)計(jì)的人力物力成本的降低,促進(jìn)電力電子行業(yè)的技術(shù)革命創(chuàng)新,影響著電力、能源以及工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。同時(shí)電力電子集成技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步有利于改善電力電子領(lǐng)域的勞動(dòng)以及技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)問題。
四、電力電子集成技術(shù)的現(xiàn)狀
在電力電子集成模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中,分析模塊的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面發(fā)現(xiàn),制造成品的成功率隨著模塊中的集成元件的數(shù)量的增加而降低。電力電子裝置的復(fù)雜性能隨之增加。同時(shí)控制電路影響著裝置的靈活性能,因此不同用途的集成模塊不能隨意更換控制電路。
集成模板內(nèi)部的鋁絲鍵合工藝存在很多問題,工藝的寄生電感大,造成元件的過高開關(guān)過電壓問題,進(jìn)而形成開關(guān)應(yīng)力。鋁絲過細(xì),導(dǎo)致其傳熱性能不強(qiáng)。同時(shí)并聯(lián)多根鋁絲,造成電流分布不均勻,出現(xiàn)局部電流過于集中的問題。
單片集成的應(yīng)用范圍并不廣泛,僅在小功率的范圍內(nèi)才有所應(yīng)用,目前,混合集成重要是以中等級別的功率應(yīng)用為主。系統(tǒng)集成在構(gòu)成上是以分立的元件為主,在設(shè)計(jì)、制造上,過程復(fù)雜,成本高,集成的優(yōu)點(diǎn)并不能很好的體現(xiàn)出來。
五、電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著新型半導(dǎo)體材料的發(fā)展以及加工工藝的改善,單片集成必然朝著較大功率的范圍推廣、普及應(yīng)用。混合集成在集成程度以及技術(shù)難度上有一定的發(fā)展優(yōu)勢,因此,在未來的電力電子集成技術(shù)上,仍舊有一定的市場前景。改善電力電子集成模塊的電路技術(shù)和磁技術(shù),使得電路的性能得到提高,損耗得到降低。未來的電力電子集成技術(shù)一定會(huì)朝著將功率元件、電路元件、控制器以及動(dòng)作開關(guān)等有效集成,形成系列完整、智能的電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)元件內(nèi)部的高度集成,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也能適應(yīng)自動(dòng)化的生產(chǎn)需求。
六、結(jié)語
電能的利用方式隨著電力電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展而發(fā)生了重大的創(chuàng)新。同時(shí)電力電子技術(shù)的發(fā)展也改變了人們對電能的使用觀念。但是在實(shí)際的電力電子技術(shù)發(fā)展過程中,存在著電力電子裝置在應(yīng)用范圍上受到限制等嚴(yán)重問題。探討集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究分析電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢,結(jié)合實(shí)際的技術(shù)水平情況,采取科學(xué)合理的集成形式,促進(jìn)集成技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。
參考文獻(xiàn)
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,各類電力電子產(chǎn)品逐漸增多。電力電子器件在使用過程中,會(huì)受到諸多因素的影響,使得器件、線路常會(huì)出現(xiàn)一些故障,以往較為傳統(tǒng)的診斷方法已難以確診出故障的具體原因。此外,作為電力企業(yè),要想在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟,取得良好的效益,還需對電力電子線路的故障診斷與分析給予足夠的重視,并積極采用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)手段,提升故障診斷與分析水平,為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
1電力電子線路故障診斷與分析的重要性
我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人們的生活質(zhì)量與生產(chǎn)水平得到了很大提高,為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的實(shí)際需求,許多先進(jìn)的電力電子產(chǎn)品不斷進(jìn)入市場,并有著十分廣泛的應(yīng)用。然而,就當(dāng)前電力行業(yè)的發(fā)展來看,隨著電力電子產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用,電力電子線路負(fù)荷持續(xù)增大,若未能對其進(jìn)行有效處理,極易引發(fā)各類故障,而以往的診斷方式過分依賴人工,相關(guān)工作人員僅能憑借自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷,缺乏合理性與科學(xué)性,這種方法不僅無法準(zhǔn)確定位故障根源,還會(huì)增加故障的范圍,從而對電路安全造成一定威脅。由此可見,電力電子線路故障診斷至關(guān)重要,直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,并且相應(yīng)的診斷技術(shù)也亟需整改、優(yōu)化。除診斷之外,故障分析同樣重要,準(zhǔn)確深入的故障分析是找出故障根源的基礎(chǔ),通過故障分析,還能避免類似故障再次發(fā)生,提升了電力電子線路的穩(wěn)定性與安全性。隨著科技進(jìn)步,將計(jì)算機(jī)科學(xué)作為中心的智能化技術(shù)層出不窮,眾多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。其在電力電子線路診斷與分析中的合理應(yīng)用,可以在短時(shí)間內(nèi)定位故障根源,并為現(xiàn)場工作人員提供故障分析報(bào)告,大幅提升了故障診斷效率與準(zhǔn)確度,有效節(jié)約了人力財(cái)力的投入,推動(dòng)電力企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。
2電力電子線路故障診斷與分析方法的具體應(yīng)用
2.1電路模擬
智能化技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期,隨著電力電子產(chǎn)品的大面積使用,線路負(fù)荷一直居高不下,存在很大的安全隱患。為保證線路安全,應(yīng)充分利用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)措施,如電路模擬。電路模擬主要是指對線路的實(shí)際運(yùn)行情況與環(huán)境實(shí)施模擬,在模擬的線路環(huán)境中,對線路運(yùn)行造成影響的所有因素實(shí)施綜合分析與評價(jià),并按照相關(guān)公式計(jì)算線路電流與電壓的最大值,從而為線路運(yùn)行安全提供可靠的保障[1]。通過模擬,現(xiàn)場工作人員可掌握故障的基本信息,結(jié)合線路運(yùn)行實(shí)際情況與要求,展開綜合分析,制定出行之有效的解決方案,做到故障預(yù)防,確保線路運(yùn)行安全。
2.2創(chuàng)建信息庫
創(chuàng)建信息庫的目的在于為電力電子線路故障診斷與分析提供依據(jù)。信息庫的創(chuàng)建依托于線路的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境,而且?guī)熘械男畔⑦€分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種類型,其中,動(dòng)態(tài)信息主要用于儲(chǔ)存線路的監(jiān)測結(jié)果,而靜態(tài)信息主要是線路的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)[2]。通過信息庫的創(chuàng)建和完善,信息庫中包含內(nèi)容不僅涉及監(jiān)測還有各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),現(xiàn)場工作人員僅需簡單的調(diào)用就可以掌握線路的基本信息,為故障診斷與分析提供了極大的便利。
2.3輸電線路故障診斷與分析
故障對電力電子線路而言在所難免,重要的是如何快速發(fā)現(xiàn)并解決這些問題,并通過分析避免類似故障再次發(fā)生。當(dāng)前電力電子線路正向多樣化目標(biāo)發(fā)展,多路閥在執(zhí)行換向操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量,如果該能量超過線路負(fù)荷最大承受限度,就會(huì)對線路造成一定威脅[3]。此時(shí),應(yīng)借助仿真技術(shù)算出線路負(fù)荷最大承受值,然后在結(jié)合線路基本運(yùn)行環(huán)境的基礎(chǔ)上,有效控制負(fù)荷值,進(jìn)而達(dá)到有效消除線路安全隱患的目的。
2.4主電路故障診斷與分析
可靠性是電力電子技術(shù)發(fā)展的核心,在線路故障診斷中,對于主電路,可采用晶閘管三相橋式變流器實(shí)施診斷。在主電路當(dāng)中,當(dāng)電壓輸入,變流器中會(huì)經(jīng)過電壓,隨即啟動(dòng)脈沖控制器,進(jìn)而可對電路的電壓進(jìn)行精準(zhǔn)操控。與此同時(shí),算出變流器實(shí)際輸出電壓,根據(jù)這一數(shù)值檢測主電路。若線路存在故障問題,則變流器電壓會(huì)產(chǎn)生異常,如果此時(shí)的線路電壓和變壓器電壓差別較大,則說明故障發(fā)生,隨后根據(jù)線路的實(shí)際運(yùn)行情況對故障進(jìn)行模擬和分析,創(chuàng)建信息庫,進(jìn)而找出故障根源,采取相應(yīng)措施予以處理,確保線路運(yùn)行安全。
3結(jié)束語
總之,電力電子線路是電力系統(tǒng)的重要組成,其運(yùn)行安全直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。然而由于多種因素的影響,線路故障頻發(fā),若未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,將會(huì)對線路造成不同程度的損害。由此可見,電力電子線路故障診斷與分析是必要的,只有提升診斷與分析水平,才能確保線路運(yùn)行安全。
參考文獻(xiàn)
[1]張選利,蔡金錠,劉慶珍.人工智能在電力電子電路故障診斷中的應(yīng)用[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,03:303~307.
作為我國經(jīng)濟(jì)中其中一個(gè)主要基礎(chǔ)性技術(shù),電力電子技術(shù)在過去十幾年得到了飛速的發(fā)展,并且其發(fā)展勢頭依然保持強(qiáng)勁,預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)依舊發(fā)展很快。由于電力電子技術(shù)的獨(dú)有特性,其對環(huán)境問題和能源危機(jī)的緩解起到了非常重要的作用。目前電氣工程行業(yè)的四大熱點(diǎn)應(yīng)用包括新能源發(fā)電、電力牽引、電氣節(jié)能以及智能電網(wǎng)。以下針對這些技術(shù)的特點(diǎn)分別展開一些分析和探討。
1、新能源發(fā)電
隨著全球整體工業(yè)化程度不斷加強(qiáng),人類的生活品質(zhì)在不斷提高的同時(shí)也面臨著很多棘手的難題,如煤、石油等工業(yè)社會(huì)的基礎(chǔ)支撐能源儲(chǔ)量劇減,不僅如此,環(huán)境危機(jī)不斷惡化,生態(tài)平衡嚴(yán)重破壞等等。在這種形勢下,新能源的運(yùn)用,尤其是包括太陽能、生物質(zhì)能以及風(fēng)能等新能源發(fā)電被很多國家大量關(guān)注。在我國,關(guān)于新能源發(fā)電的電力電子應(yīng)用學(xué)科在全國各地高校普遍開設(shè),引起了廣大專家學(xué)者的濃厚興趣。
新能源發(fā)電與電力電子的應(yīng)用關(guān)系非常密切,這可從以下分析中看出:由包括AC-DC整流、DC-DC直流變換以及DC-AC逆變等環(huán)節(jié)組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)中,大部分均與電力電子相關(guān)。例如,最常見的風(fēng)力發(fā)電組織就包括了諸如變槳控制器、網(wǎng)側(cè)變換器、系統(tǒng)控制器以及發(fā)電機(jī)側(cè)變化器等電力電子變換技術(shù)。
當(dāng)前,電子電力技術(shù)在新能源發(fā)電中的應(yīng)用主要呈現(xiàn)如下特征:首先,大隨機(jī)性。這主要是由諸如太陽能和風(fēng)能等新能源受天氣影響大所導(dǎo)致;其次,要求高;這主要體現(xiàn)在并網(wǎng)發(fā)電和電網(wǎng)電能輸入上,前者對電能的質(zhì)量要求高,后者對電能波動(dòng)敏感。以上這些特征決定了新能源發(fā)電對于電子電力產(chǎn)品質(zhì)量要求極高,而我國由于起步晚,研發(fā)能力不夠,產(chǎn)品質(zhì)量一直不可靠,相關(guān)性能和指標(biāo)無法達(dá)標(biāo),穩(wěn)定性差等,因此目前相關(guān)電力電子的高端產(chǎn)品均為進(jìn)口。對于國產(chǎn)電子電力技術(shù)高性能產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展還需從以下方面努力:
首先,大容量化;目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢越來越大型化,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)同樣也有這種趨勢。這在雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中得到了很好的體現(xiàn)。其次,提高效率,加大可靠性。最后,為了滿足電網(wǎng)新的需求,向孤島保護(hù)和低電壓穿弧方面進(jìn)一步前進(jìn)。
2、電氣牽引
作為電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的新星,電力牽引近些年得到廣泛關(guān)注。所謂的電力牽引,主要是指電動(dòng)汽車、高鐵、城市輕軌以及地鐵等。無論是我國還是國外政府部門,都對電力牽引的發(fā)展大力支持。如到2013年,我國新能源汽車產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)大至50萬輛,包括普通型混合、充電式混合以及純電動(dòng)動(dòng)力汽車。另外,美國計(jì)劃到2015年插入式電動(dòng)車普及數(shù)量達(dá)到100萬輛,可見世界各國均把電力牽引作為自己的國家核心戰(zhàn)略之一。
3、電氣節(jié)能
電氣節(jié)能的主要內(nèi)容由電能質(zhì)量、有源濾波以及變頻調(diào)速組成,其中,最引人注目的也是最受國家大力支持的是變頻節(jié)能。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能自從2006年便受到國家發(fā)改委的大力支持,并納入節(jié)能規(guī)劃工程之中,每年有超過100個(gè)相關(guān)項(xiàng)目得到國家支持,這些項(xiàng)目用以提高電機(jī)系統(tǒng)的性能,通過改變調(diào)速方式達(dá)到提高效率的目的,如通過選用變頻調(diào)節(jié)方式,可有效改進(jìn)壓縮機(jī)和水泵等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度,相應(yīng)的,效率也可提高百分之三十。顯然,這種調(diào)節(jié)方式的改變是一種巨大的變革,因?yàn)樽冾l調(diào)節(jié)不僅涉及到電力系統(tǒng),對于很多諸如冶金、石油化工等國家基礎(chǔ)行業(yè)也多有涉及,因此這種調(diào)節(jié)方式的改進(jìn)對于國家的整體工業(yè)效率的提高起到了很大的促進(jìn)作用。所謂變頻調(diào)速系統(tǒng),是指驅(qū)動(dòng)電源采用電力電子變頻器作為驅(qū)動(dòng)力。該種技術(shù)相對成熟,市場大,更換周期長(約10年)。然后雖然變頻系統(tǒng)具有如此誘人的優(yōu)點(diǎn),但是當(dāng)前市場的電機(jī)中,高壓系統(tǒng)中應(yīng)用了該技術(shù)的只有百分之二十,低壓系統(tǒng)也僅百分之三十,可見變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展空間依然非常巨大。
目前,變頻調(diào)速系統(tǒng)的大力推廣應(yīng)用的主要難題包括以下幾個(gè)方面,首先是變頻器可靠性不足;其次是變頻系統(tǒng)價(jià)格相對較高;最后,難以操作,很多操作人員的操作能力相差很大。為了解決如上這些問題,今后對于變頻器的發(fā)展應(yīng)更加關(guān)注功能的專業(yè)化。通過在制作和設(shè)計(jì)上的專業(yè)化,達(dá)到功能簡化的同時(shí)增強(qiáng)性能的目的,從而進(jìn)一步降低成本。除此之外,應(yīng)該提高產(chǎn)品的集成程度,形成一種更有競爭力的集成產(chǎn)品。
4、智能電網(wǎng)
作為最近興起的概念,智能電網(wǎng)尚未有確切的定義。不過一般將驅(qū)動(dòng)采用電力電子技術(shù)、通訊技術(shù)、新能源技術(shù)以及傳感技術(shù)的當(dāng)做“智能電網(wǎng)”,尤其是無線通訊以及電網(wǎng)控制等相關(guān)技術(shù)。具體到電力電子上,主要指傳感、信息控制、輸電儲(chǔ)能等方面,通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的大規(guī)?;⑦_(dá)到穩(wěn)定高效的電網(wǎng)技術(shù)。
雖然目前只能電網(wǎng)還沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用,即使是個(gè)別在運(yùn)行的也是作為示范工程運(yùn)用,但是其優(yōu)點(diǎn)卻是顯而易見的,其中在智能帝王中的電力電子技術(shù)的具有光分布、高電壓、大容量以及結(jié)構(gòu)組合化等優(yōu)點(diǎn)。不過其存在的問題也相對較多,如相關(guān)器件性能有待提升,現(xiàn)有性能和功能不足。其容量和可靠性等任然有待提高。
5、總結(jié)
通過以上分析,不難發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代的工業(yè)已經(jīng)離不開電力電子技術(shù),其應(yīng)用已經(jīng)延伸到了工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。所以,它毋庸置疑將構(gòu)成高新技術(shù)集成群眾不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的改善,電力電子技術(shù)的應(yīng)用空間和前景將繼續(xù)擴(kuò)大。相信通過不斷革新,不斷的挑戰(zhàn)現(xiàn)有困難,用于抓住機(jī)遇,不遠(yuǎn)的未來電力電子技術(shù)的將會(huì)得到驚人的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
作者簡介:韓楊(1982-),男,四川成都人,電子科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院,講師。(四川 成都 611731)
基金項(xiàng)目:本文系電子科技大學(xué)中央高?;究蒲许?xiàng)目(項(xiàng)目編號:2672011ZYGX2011J093)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0057-02
“電氣工程概論”課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程圍繞電氣工程領(lǐng)域的幾個(gè)主要分支——電機(jī)電器及其控制、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動(dòng)、電工新技術(shù)等方面進(jìn)行全面系統(tǒng)的介紹。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生對電氣學(xué)科的發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀有全景式的了解,對進(jìn)一步深入電氣工程學(xué)科類專業(yè)學(xué)習(xí)起到導(dǎo)航作用,并逐步培養(yǎng)對電氣科學(xué)與工程的崇尚與追求的專業(yè)精神以及創(chuàng)新意識。[1,2]
實(shí)踐表明,學(xué)生總是習(xí)慣于知識的“定量”化灌輸模式,而對于這樣一門以“定性”介紹為主、沒有公式講解和詳細(xì)專業(yè)理論分析的課程,最初還有些不適應(yīng)。如何激發(fā)學(xué)生對電氣專業(yè)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索和圖書館資料查詢等手段,去主動(dòng)了解和掌握一些專業(yè)知識背景,是課堂教學(xué)中需要著重思考和實(shí)踐的課題。[3-5]筆者經(jīng)過兩三年的電氣工程概論教學(xué)后,在重點(diǎn)講述電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力電子與電力傳動(dòng)等的基礎(chǔ)上,把互動(dòng)式教學(xué)方法成功應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。課堂教學(xué)表明,這對于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力方面是非常有效的。
一、 采用互動(dòng)式教學(xué)方法,探索改革教學(xué)模式
“電氣工程概論”課程涵蓋內(nèi)容多,采用傳統(tǒng)滿堂灌式教學(xué)方法,效果不佳。筆者通過教學(xué)實(shí)踐,摸索出一套有效的方法,教學(xué)安排按照如下順序:教師理論講解—多媒體PPT展示—視頻演示—給學(xué)生布置課后調(diào)研題目—學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分組研討、制作PPT—學(xué)生課堂專題演講—同學(xué)問答互動(dòng)、教師總結(jié)—教師提出整改意見—學(xué)生課后再次收集資料、完成研究報(bào)告。這種互動(dòng)式方法培養(yǎng)了學(xué)生對課程的興趣,使他們在PPT演講、書面表達(dá)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面都起到積極作用。
二、調(diào)整更新教學(xué)內(nèi)容,提升課堂教學(xué)質(zhì)量
1.課程緒論
(1)主要內(nèi)容:電氣工程在國民經(jīng)濟(jì)中的地位;電氣科學(xué)與工程的發(fā)展簡史、前景、理論基礎(chǔ)和常用計(jì)算機(jī)程序,譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。應(yīng)達(dá)要求:了解電氣科學(xué)與工程的產(chǎn)生過程;了解電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的二級學(xué)科分布;了解電氣工程學(xué)科的發(fā)展前景和在國民經(jīng)濟(jì)中的主要應(yīng)用和作用。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):圍繞使學(xué)生對本課程的專業(yè)背景、主要應(yīng)用前景有一個(gè)清晰的認(rèn)識和激發(fā)其對本專業(yè)的熱愛這一目標(biāo)來展開。在講授過程中,補(bǔ)充智能電網(wǎng)、新能源的開發(fā)利用技術(shù)等當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn),擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)視野。
2.電機(jī)電器及其控制技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電機(jī)的作用及其發(fā)展簡史;電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、選用與運(yùn)行控制;電機(jī)學(xué)的研究內(nèi)容概要;電器的發(fā)展歷史和分類。應(yīng)達(dá)要求:了解電機(jī)的基本作用、發(fā)展簡史、電器的發(fā)展歷史;理解電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用領(lǐng)域;掌握電機(jī)的可逆原理;理解電機(jī)學(xué)的主要研究內(nèi)容、高壓電器與低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與作用;掌握電機(jī)分類方法和不同類別的電機(jī)特點(diǎn)。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電機(jī)與電器學(xué)科的概況、發(fā)展簡史,使學(xué)生對電機(jī)學(xué)等后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程以及電機(jī)的微機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)建立初步的感性認(rèn)識。通過FLASH制作的同步電機(jī)勵(lì)磁過程和旋轉(zhuǎn)磁場模擬動(dòng)畫來加強(qiáng)學(xué)生對電機(jī)學(xué)理論知識的理解。對于電器部分,通過圖片的形式向?qū)W生展示各種電器,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識;對于高壓電器部分,由于裝置體積龐大,采用視頻錄相講解的方法,拉近學(xué)生對高壓電器的感性距離。
3.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電力系統(tǒng)發(fā)展簡史;電力系統(tǒng)簡介;發(fā)電廠、電網(wǎng)概述;電力市場簡介;電力新技術(shù)與發(fā)展趨勢。應(yīng)達(dá)要求:了解電力系統(tǒng)的發(fā)展簡史和我國電力工業(yè)的發(fā)展概況、交直流輸電技術(shù)的發(fā)展過程、各種類型的能源發(fā)電原理及其特點(diǎn);了解電力市場的概念、電力新技術(shù)的發(fā)展趨勢;理解電力系統(tǒng)的功能與作用、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和運(yùn)行過程。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要講授電力系統(tǒng)的概況、基本概念,內(nèi)容涉及發(fā)、輸、供、配、用幾大部分,按發(fā)電部分、電網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)度、電力應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)順序介紹。教學(xué)過程中首先從系統(tǒng)的角度對電力系統(tǒng)進(jìn)行介紹,使學(xué)生建立對電力系統(tǒng)整體功能及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對各個(gè)組成部分分別闡述。在講述電力系統(tǒng)發(fā)展前沿技術(shù)的時(shí)候,本著自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展主線,將智能電網(wǎng)的概念引入課堂。
4.電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)
(1)主要內(nèi)容:電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡史;電力電子技術(shù)的特點(diǎn)和研究內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域;電力電子技術(shù)的地位、發(fā)展方向和電力傳動(dòng)概況。應(yīng)達(dá)要求:了解電力電子技術(shù)的作用、發(fā)展歷史;了解電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和新技術(shù)的發(fā)展趨勢;了解電力傳動(dòng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域;理解電力電子技術(shù)的概念與特點(diǎn)和直流電機(jī)、交流電機(jī)傳動(dòng)的基本原理。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電力電子技術(shù)的作用、歷史、主要特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢。電力電子技術(shù)是我院電氣專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。對半導(dǎo)體變流技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行講授,讓學(xué)生明確電力電子技術(shù)的本質(zhì)和重要意義;將實(shí)驗(yàn)室電力電子器件作為道具,在課堂上實(shí)物演示,讓學(xué)生建立感性認(rèn)識。在講述電力傳動(dòng)部分時(shí),結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行案例教學(xué),使學(xué)生明確電力傳動(dòng)在工業(yè)中的應(yīng)用概況;結(jié)合科研課題,將典型案例通過PPT向?qū)W生展示。
5.高電壓與絕緣技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:高電壓與絕緣技術(shù)發(fā)展簡史及主要內(nèi)容;高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)達(dá)要求:了解高電壓與絕緣技術(shù)的作用;了解高電壓的產(chǎn)生原理和試驗(yàn)設(shè)備;了解高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用;理解基本的高電壓及絕緣試驗(yàn)操作。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域及其試驗(yàn)技術(shù)。本章具有很強(qiáng)的專業(yè)背景,因此在教學(xué)時(shí),采用了PPT講授和視頻演示相結(jié)合的教學(xué)手段,突出高電壓技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程、試驗(yàn)條件和環(huán)境等,達(dá)到讓學(xué)生建立一個(gè)感性認(rèn)識的目的。
6.電工新技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電工新技術(shù)發(fā)展趨勢、超導(dǎo)電工技術(shù)、聚變電工技術(shù)、磁流體技術(shù)、可再生能源技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)。應(yīng)達(dá)要求:了解電工新技術(shù)的發(fā)展趨勢、超導(dǎo)電工技術(shù)、磁聚變電工技術(shù)的基本原理及應(yīng)用,磁流體發(fā)電和推進(jìn)技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)及應(yīng)用,飛輪儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用和微機(jī)電系統(tǒng)的基本概念。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要以PPT講授為主。對超導(dǎo)電工、聚變電工、可再生能源發(fā)電、燃料電池技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)等前沿技術(shù)進(jìn)行專題概述。
三、改革教學(xué)方法,創(chuàng)新互動(dòng)式教學(xué)模式
1.注重課堂引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
在教學(xué)過程中,借助網(wǎng)絡(luò)資源,向?qū)W生介紹電氣行業(yè)的應(yīng)用情況和相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品和市場情況,譬如給學(xué)生介紹聯(lián)合證卷行業(yè)深度分析“電力電子,我們可以看得更遠(yuǎn)”,重點(diǎn)介紹電力電子變頻器、整流設(shè)備、無功補(bǔ)償設(shè)備SVG、開關(guān)電源、直流輸電裝備等技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用,介紹相關(guān)企業(yè)和上市公司產(chǎn)品和市場概況,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.加強(qiáng)課堂互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性
為了加強(qiáng)課堂互動(dòng),采用了PPT講解和視頻教學(xué)相結(jié)合的方法,進(jìn)行多個(gè)專題介紹。譬如:核裂變之歷史回顧、中廣核集團(tuán)介紹、日本核事故回顧、歐洲核聚變裝置、中國托克馬克聚變裝置、日本新干線與中國高速鐵路、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)公司宣傳片;汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)安裝視頻和三峽發(fā)電廠簡介。學(xué)生觀看完視頻后,進(jìn)行提問:裂變和聚變的區(qū)別是什么?日本核泄漏事故的原因是什么?避免核事故的方法有哪些?日本新干線和中國高鐵的技術(shù)要點(diǎn)有哪些?汽輪機(jī)和水輪機(jī)的原理是什么等等。鼓勵(lì)學(xué)生回答問題,凡是舉手回答問題的學(xué)生,在平時(shí)成績上加2分,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。隨后,教師進(jìn)行總結(jié)評論。
3.推行專題報(bào)告,活躍課堂氣氛
采用學(xué)生專題演講方法,激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣和收集整理資料的能力。學(xué)生3人一組,分工協(xié)作完成資料收集、PPT制作和課后研究報(bào)告撰寫。學(xué)生報(bào)告題目有:智能電網(wǎng)概述、電氣化鐵路接觸網(wǎng)介紹、電能存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展概況、地?zé)岚l(fā)電的現(xiàn)狀與技術(shù)要點(diǎn)、PLC的原理與應(yīng)用、國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢、柔性太陽能電池、國內(nèi)外高壓直流輸電工程簡介、電力系統(tǒng)柔性輸配電技術(shù)、城市軌道交通供電系統(tǒng)和電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)等等。學(xué)生報(bào)告后,其他學(xué)生提3~5個(gè)問題,報(bào)告者首先作答,教師隨后總結(jié),并對相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行詳細(xì)講解。對提問的同學(xué),在平時(shí)成績上加2分。這樣課堂氣氛非?;钴S,學(xué)生爭先恐后舉手發(fā)言。
四、結(jié)束語
通過和學(xué)生的溝通發(fā)現(xiàn),學(xué)生非常喜愛這種互動(dòng)式教學(xué)方法,感覺課堂不再枯燥,而是充滿活力,在知識獲取和創(chuàng)新、演講能力和書面表達(dá)方面都得到全面的鍛煉,收獲頗豐。學(xué)生的積極性被充分調(diào)動(dòng)起來了,課堂氣氛活躍,學(xué)生學(xué)習(xí)中找到了快樂,對電氣工程專業(yè)提升了興趣。教學(xué)實(shí)踐表明,互動(dòng)式教學(xué)方法在電氣工程概論課程的應(yīng)用是成功的。
參考文獻(xiàn):
[1]劉晉,牛印鎖,文俊.國內(nèi)外“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)研究[J].中國電力教育,2012,(6):64-65.
[2]楊鴻波,高晶敏,侯霞,等.“電路分析”課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國電力教育,2011,(2):99-100.
中圖分類號:TN31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(a)-0044-01
20世紀(jì)80年代以來,微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上相結(jié)合而產(chǎn)生了一代高頻化、全控型的電力集成器件,帶來了電力電子技術(shù)的新時(shí)代,實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)向現(xiàn)代電力電子技術(shù)的轉(zhuǎn)變。
1 現(xiàn)代電力電子器件
現(xiàn)代電力電子器件是指全控型的電力半導(dǎo)體器件,分為三大類[1]:雙極型器件、單極型器件和混合型器件。
1.1 雙極型器件,是指在器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子都參與導(dǎo)電過程的半導(dǎo)體器件
這類器件具有通態(tài)壓降低、阻斷電壓高和電流容量大的特點(diǎn)。適合中大容量的變流裝置。其中,我們常見的交流裝備有:門極關(guān)斷(GTO)晶閘管、電力晶體管(GTR)、靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)。
1.2 單極型器件,是指器件內(nèi)只有一種載流子(多數(shù)載流子)參與導(dǎo)電過程的半導(dǎo)體器件
具有代表性的產(chǎn)品有電力場控晶體管(電力MOSFET)和靜電感應(yīng)晶體管(SIT)。單極型器件開關(guān)的時(shí)間較短,一般多在幾十納秒以下,這是因?yàn)榇蟛糠值妮d流子導(dǎo)電,無少子存儲(chǔ)效應(yīng)。
1.3 混合型器件,是指雙極型器件與單極型器件的集成混合
其主導(dǎo)器件為GTR、GTO晶閘管和SCR,將MOSFET用來做控制器件混合集成之后產(chǎn)生的器件。這種器件不僅具有GTR、GTO晶閘管和SCR等雙極型器件電流密度高、導(dǎo)通壓降低的優(yōu)點(diǎn),又具備MOSFET等單極型器件輸入阻抗高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。因此,人們開始高度重視這種新型混合器件。IGBT被人們公認(rèn)為最有發(fā)展?jié)摿Φ膹?fù)合器件之一。
2 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)
2.1 IGBT的地位及作用
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),中文我們稱之為“絕緣柵雙極晶體管”,是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。它是電力電子技術(shù)的核心技術(shù),且是電機(jī)控制和功率變換器的首選器件。廣泛用于軌道交通、航空航天等戰(zhàn)略性行業(yè),具有高頻率、高電壓、大電流,易于開關(guān)等優(yōu)良性能,被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”。
它是電力電子領(lǐng)域非常理想的開關(guān)器件,其頻率特性介于MOSFET和功率晶體管之間,可正常工作在幾十Hz的頻率范圍內(nèi),故在較高頻率的大、中頻率應(yīng)用中占主要地位[2]。
2.2 IGBT的工作原理(如圖1)
IGBT和電力MOSFET有很大的淵源,可以說IGBT是根據(jù)電力MOSFET的原理發(fā)展出來的,在結(jié)構(gòu)上面,兩者有很大的相似之處。但是,IGBT具有很強(qiáng)的電流控制能力。原因歸結(jié)于兩者間結(jié)果的不同之處,即:IGBT多一個(gè)P層發(fā)射級。在IGBT導(dǎo)通時(shí),這個(gè)p層發(fā)射級可由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射載流子(空穴),以調(diào)制漂移區(qū)的電導(dǎo)率。
IGBT的開通和關(guān)斷是由門極電壓來控制的。門極是以正向柵極電壓時(shí),MOSFET內(nèi)形成溝道并未PNP晶體管提供基極電流,從而使IGBT導(dǎo)通。在門極施以負(fù)電壓時(shí),MOSFET內(nèi)的溝道消失,PNP晶體管的基極電流被切斷,IGBT關(guān)斷。
3 IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域
IGBT作為電機(jī)控制和功率半導(dǎo)體器件首選器件,在軌道交通、航空航天、船舶驅(qū)動(dòng)、新能源電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、高壓變頻、工業(yè)傳動(dòng)及電力傳輸?shù)榷鄠€(gè)重要行業(yè)和領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。目前,在軌道交通高速動(dòng)車組、大功率電力機(jī)車、城軌車輛幾乎普遍采用IGBT;在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域,IGBT成為節(jié)能設(shè)備最核心的部件;在電力傳輸領(lǐng)域,IGBT在柔性輸電等技術(shù)中發(fā)揮越來越大的作用。同時(shí),大功率IGBT也是諧波治理中最理想的開關(guān)器件。因此,IGBT具有良好的市場前景。在未來很長一段時(shí)間內(nèi),為適應(yīng)全球降低CO2排放的戰(zhàn)略需要,IGBT將更加廣泛地應(yīng)用于可再生能源發(fā)電、智能配電與控制、分布式發(fā)電、電力牽引等領(lǐng)域,成為節(jié)能技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)的主要支撐。
4 IGBT的發(fā)展現(xiàn)狀
IGBT是電力電子時(shí)代的新寵。它是一種很優(yōu)秀的電力電子器件,已逐漸替代了晶閘管,成為電力電子技術(shù)平臺(tái)性的器件。雖然國外的IGBT產(chǎn)業(yè)取得了很大進(jìn)展,但令人嘆惋的是,我們國家目前并未形成自己的IGBT產(chǎn)業(yè),目前我們使用的IGBT管子全部是進(jìn)口購買的。我國只能進(jìn)口國外IGBT芯片,自己進(jìn)行少量封裝。因此對于我們這樣一個(gè)擁有13億人口的大國,像IGBT這樣的基礎(chǔ)元件及其相關(guān)技術(shù),必須擁有自己的IGBT產(chǎn)業(yè)。隨著國家對電力電子技術(shù)發(fā)展的重視,相信很快就會(huì)用上自己生產(chǎn)出的IGBT。
5 IGBT的發(fā)展方向
IGBT的發(fā)展趨勢有兩個(gè)方向:超大功率模塊和超快速IGBT。其中,超大功率模塊IGBT有望取代GTO,并將其在電力系統(tǒng)、高壓直流輸電、機(jī)車牽引等方面擴(kuò)寬應(yīng)用領(lǐng)域。超快速IGBT則將在高頻開關(guān)電源等方面擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。總之,超大功率、超快速、模塊化、智能化是IGBT發(fā)展的方向。
中圖分類號:F49
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:16723198(2013)01016302
〖HJ1.6mm〗
目前的時(shí)代是信息時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,高新技術(shù)迅猛地發(fā)展,電子技術(shù)及其產(chǎn)品已廣泛地滲入社會(huì)生活的各個(gè)層面、各個(gè)領(lǐng)域,并產(chǎn)生著重要的影響。從上世紀(jì)末、本世紀(jì)初開始,電子技術(shù)作為一門新興技術(shù)開始發(fā)展起來,逐漸成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)標(biāo)桿技術(shù),其研究對象主要在于電能形態(tài)的各種轉(zhuǎn)換、分配、控制、傳送以及應(yīng)用,電子技術(shù)的研究成果及其產(chǎn)品包括了所有工業(yè)、民用和軍事等產(chǎn)業(yè)中的一切相關(guān)設(shè)備、數(shù)字信息系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和融合,促使電子技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)也獲得了一定的技術(shù)支撐和巨大的市場需求,特別是近年,無論是技術(shù)發(fā)展水平還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模等都獲得了高速發(fā)展。因此,本文重點(diǎn)介紹了電子技術(shù)在電力、國防、汽車、商務(wù)、醫(yī)療、照明、服裝等領(lǐng)域中的現(xiàn)狀和應(yīng)用。
1電子技術(shù)與電力行業(yè)
電力系統(tǒng)中的電子技術(shù)稱為電力電子技術(shù)。應(yīng)用電力電子技術(shù)可以提高輸電能力、改善電能質(zhì)量、提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、控制的靈活性并降低損耗。電力電子技術(shù)可以幫人們更有效地使用現(xiàn)有的電力資源,并利用這些電力能源獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。
我國的高壓直流輸電技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位,其對大容量遠(yuǎn)距離輸電來說非常經(jīng)濟(jì)、可靠,而且具有一些交流輸電所沒有的優(yōu)勢。新一代高壓直流輸電技術(shù)中,已經(jīng)使用了GTO、JGBT等可關(guān)斷器件,以及脈寬調(diào)制等新型的電子產(chǎn)品。目前,一些學(xué)者已著手開始研究FACTS技術(shù)。
另外,電力電子技術(shù)支持下的電機(jī)調(diào)速、供電電源、電力較配電等方面已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。這些無論對改革傳統(tǒng)工業(yè),還是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和高效利用都至關(guān)重要。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大需求,刺激著電力電子技術(shù)以每年百分之十幾的高速度增長,使其成為本世紀(jì)重要的技術(shù)支柱之一。電力發(fā)電系統(tǒng)也是電力電子技術(shù)的應(yīng)用之一。電子技術(shù)的發(fā)展改善了電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備的運(yùn)行特性。
總之,在電力行業(yè)中,電子技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛和深入,電子技術(shù)與電力行業(yè)的結(jié)合推動(dòng)電力行業(yè)的長足進(jìn)步和發(fā)展。
2電子技術(shù)與國防事業(yè)
電子技術(shù)在國防事業(yè)的結(jié)合,產(chǎn)生了軍事電子技術(shù)的概念。軍事電子技術(shù)是指在軍事系統(tǒng)和裝備中使用的電子技術(shù),包括軍事電子材料、軍用電子元器件、軍用軟件、軍事通信技術(shù)等。微電子技術(shù)是保持軍事技術(shù)領(lǐng)先的重要基礎(chǔ),在以信息技術(shù)為表征的新軍革中更具有特殊的戰(zhàn)略地位。目前,信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)已把電磁頻譜的競爭開發(fā)推至白熱化階段,具體表現(xiàn)在電子元器件開發(fā)上,就是尋求能更適合更高頻段、更寬頻譜、更高工作溫度和更高可靠性的材料和器件。這引發(fā)了寬禁帶半導(dǎo)體器件等新型軍用微電子器件的開發(fā)熱潮。
在我國國防事業(yè)中,電子技術(shù)作為改進(jìn)和提升國防軍事裝備的一門重要技術(shù)越來越明顯。軍事電子技術(shù)提升了我國國防電子企業(yè)的研發(fā)水平和生產(chǎn)水平,從而也推進(jìn)了國防事業(yè)的穩(wěn)定健康的發(fā)展。國防電子企業(yè)以電子技術(shù)和信息技術(shù)的優(yōu)勢不斷提升自己,使自己始終與新國防軍革的需要相匹配,同時(shí)也優(yōu)化了整個(gè)國防電子工業(yè)的布局,使之更加合理、可靠。如今,信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是各種武器平臺(tái)的重要支撐,電子設(shè)備在各種武器裝備中的應(yīng)用使武器裝備更具有智能化的功能。目前,世界軍事環(huán)境和和全球市場需求的日益變化,使我國國防電子企業(yè)相應(yīng)地作出調(diào)整,這是其生存之本。總而言之,現(xiàn)代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展正在推進(jìn)軍事電子技術(shù)的高速進(jìn)步,信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是未來國防軍事裝備的關(guān)鍵技術(shù)。
3電子技術(shù)與汽車行業(yè)
電子技術(shù)在汽車行業(yè)中的運(yùn)用,形成了汽車電子技術(shù)。汽車電子技術(shù)是指汽車上應(yīng)用的電子化和電子信息技術(shù)及相關(guān)電子技術(shù)的總稱。目前,汽車行業(yè)在電子技術(shù)的支持下,已經(jīng)進(jìn)入電子控制的時(shí)代。汽車上裝備而來大量的越來越高級的電子裝置,這些裝備推進(jìn)著汽車向智能化、舒適化、安全化、環(huán)?;较虬l(fā)展,成為“電子智能汽車”。有些專家甚至預(yù)言,未來的汽車就是“一臺(tái)電腦+四個(gè)輪子”。
就當(dāng)前電力市場發(fā)展實(shí)際來看,電氣企業(yè)若想要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展,應(yīng)當(dāng)積極運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)及產(chǎn)品,提高火電廠電氣自動(dòng)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)能源的合理利用,降低資源消耗,全面提高企業(yè)綜合競爭力,推進(jìn)電力企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的順利實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)及元件技術(shù)在電力電氣自動(dòng)化運(yùn)行中具有良好的應(yīng)用價(jià)值,有助于推進(jìn)電力企業(yè)綜合效益的提升。
1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概況
1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的概念
電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)指的是運(yùn)用各種具有自動(dòng)檢測功能和決策控制功能的裝置,通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信號系統(tǒng)將電力系統(tǒng)的每個(gè)元件、局部系統(tǒng)或者是全系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控、協(xié)調(diào)控制的技術(shù),確保電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行,保證供電的可靠性。
1.2 電力自動(dòng)化系統(tǒng)的組成要素
一是變電站自動(dòng)化技術(shù)。變電站是將一些設(shè)備組裝起來,切斷或者接通電壓的系統(tǒng)裝置,在電力系統(tǒng)中,配電站是配電和輸電的集中點(diǎn),它能夠更好的監(jiān)控電力的運(yùn)輸供應(yīng),保證整個(gè)過程的安全高效和可靠經(jīng)濟(jì),因此說變電站自動(dòng)化技術(shù)尤為重要。變電站自動(dòng)化技術(shù)是采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)以及信息處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對變電站的二次設(shè)備的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行都能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,這種綜合性的自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性,降低運(yùn)行維護(hù)的成本,實(shí)現(xiàn)輸電過程的高質(zhì)量,保證經(jīng)濟(jì)效益。
二是配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。配電網(wǎng)主要是由架空線路、電纜、配電變壓器等設(shè)備組成的,在電網(wǎng)中起到分配電腦呢過的作用。長期以來,配電網(wǎng)只能夠采取手工操作的控制方法,隨著技術(shù)的進(jìn)步,逐漸能夠運(yùn)用獨(dú)立的孤島自動(dòng)化技術(shù),但是對電能的分配方面還是存在不足之處,因此說,配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對于電能的分配和監(jiān)控十分重要。配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化和自動(dòng)制圖、設(shè)備管理、信息分析和配電網(wǎng)分析自動(dòng)化,它依靠大量的智能終端、豐富的后臺(tái)軟件和數(shù)據(jù)庫資料支持,通過信息技術(shù)的帶動(dòng),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化,確保了對電能的充分利用。
三是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是目前發(fā)展最快的技術(shù)之一,其功能的強(qiáng)大性能夠確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能是調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ),此外,電力系統(tǒng)的市場運(yùn)營和決策也是不可忽略的環(huán)節(jié)。
2 電力電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推進(jìn)了電力行業(yè)的進(jìn)步,基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)得以形成和有效應(yīng)用,原有模式在的電力傳動(dòng)控制理念難以滿足現(xiàn)代電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備控制需求,此種情況下,需要不斷創(chuàng)新應(yīng)用新技術(shù),以保證電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定有序運(yùn)行。
2.1 全控型電力電氣開關(guān)
在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,晶閘管是第一代電力電子元器件,屬于半控型,直至今日在直流與交流的傳動(dòng)控制系統(tǒng)中仍得到廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,交流變頻技術(shù)不斷進(jìn)步,全控式的電力電子開關(guān)逐漸取代了半控型的晶閘管,作為第二代電力電子元器件,以GTO、GTR和P-MOSEEF等為主要代表。電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,現(xiàn)階段的電流/電壓的定額和開關(guān)時(shí)間不同的條件下,各種元器件的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值也存在一定差異。
2.2 變換器電路實(shí)現(xiàn)低頻向高頻的轉(zhuǎn)換
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電力電氣元器件不斷更新,變換器電路也發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的電力電氣系統(tǒng)運(yùn)行條件下,以普通晶閘管作為電力電子元器件,通過相控整流實(shí)現(xiàn)直流傳功。在交流變頻器主要通過交-直-交方式實(shí)現(xiàn)。直至第二代電力電子元器件出現(xiàn),PWM變換器逐漸得到廣泛應(yīng)用,一定程度上提高了變頻器功率因數(shù),促進(jìn)以往條件在低頻區(qū)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題得以有效解決,具有良好的應(yīng)用價(jià)值。就實(shí)際應(yīng)用情況來看,PWM逆變器內(nèi)部存在較大的電流和電壓,其諧波分量產(chǎn)生較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作用,一旦其作用于電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子上,導(dǎo)致電機(jī)繞組產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出巨大聲響,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為促進(jìn)該項(xiàng)問題的有效解決,在應(yīng)用變換器的過程中可以結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)適度調(diào)高開關(guān)頻率,但此種方式并不十分完美,一旦開關(guān)頻率超出人耳感知范圍,電力電子元器件長期處于高電壓大電流運(yùn)行條件在,極易出現(xiàn)關(guān)斷情況,對開關(guān)造成嚴(yán)重?fù)p耗,嚴(yán)重影響開關(guān)的使用壽命。
2.3 通用變頻器的使用
在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中,通常我們所提到的通用變頻器主要是指批量化、系列化及中小功率的變頻器。第一代變頻器大多采用16位CPU,僅具備普通功能,以U/F控制型為奠定代表;第二代變頻器主要采用32位的DSP或雙16位的CPU對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)化控制,以高功能的U/F控制型為代表,通過對轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器、磁通補(bǔ)償器等的有效利用,其變頻器逐步發(fā)展,具有無跳閘功能,在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中也被稱作無跳閘變頻器。當(dāng)前市場環(huán)境下,無跳閘變頻器得到廣泛應(yīng)用,占據(jù)較大的市場份額。第三代變頻器為高動(dòng)態(tài)性能矢量控制型變頻器,通過對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的有效運(yùn)用,以數(shù)字化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制,運(yùn)用相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定,具有動(dòng)態(tài)性特征,能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)控制。在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,通過無速度傳感器矢幼控制和有速度傳感器矢量控制等,自動(dòng)優(yōu)化閉環(huán)控制?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,電力半導(dǎo)體器件以IGB為主要發(fā)展趨勢,通過單片機(jī)控制技術(shù)的合理應(yīng)用,促進(jìn)變頻器的可操作性和可維修性等功能得以實(shí)現(xiàn)。
2.4 集成電路、單片機(jī)及工控計(jì)算機(jī)的發(fā)展
以MCS-51為主要代表的8位機(jī)在目前雖然仍占據(jù)著主導(dǎo)地位,但是它的功能非常簡單,并且指令集比較短小,但其可靠性高,保密性好,從而適合大批量地用于生產(chǎn)PIC系列的單片機(jī)以及CTMS97C。
結(jié)束語
自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸在社會(huì)生產(chǎn)各領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,電力行業(yè)也不例外,通過對電力電氣自動(dòng)化的電力系統(tǒng)及元件及時(shí)進(jìn)行科學(xué)化應(yīng)用,有效提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行效率,滿足市場發(fā)展需求,為電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展及綜合效益的提升提供可靠的保證??梢哉f,電力電氣自動(dòng)化控制是社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)手段,對于國家電力電子行業(yè)發(fā)展和社會(huì)科技進(jìn)步都具有重要意義。