时间：2023-03-30 10:39:03
导语：在电源技术发展论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
[论文摘要]:通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源,是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多,分布广,不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性,电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
(一)供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1.钒电池(Vanadium Redox Battery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池,目前正在逐步进入商用化阶段。
2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池,也是一种新型的发电装置,它所需的化学原料由外部供给,如氢氧燃料电池,只要外部供给氢和氧,经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用,就能产生0.9V电压的直流电能,同时产生大量的热能.
3.电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展,通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统,大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度,这对电源设备的监控管理提出了新的需求,保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时,数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势,数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4.通信电源的环保要求。环保问题,一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求,降低电源的输入谐波,不但可以改善电源对电网的负载特性,减少给电网带来严重污染的情况,还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面,是材料的可循环利用和环境的无污染,这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,较少考虑到电源的输入特性。例如:传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路,其输入电流呈脉冲状,导通角约为π/3,波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染,使电网波形失真,实际负荷能力降低,对于三相四线制的电网来说,还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献:
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[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.
[3]《通信直流电源发展趋势》.
[4]孙向阳、张树治,《国外通信用蓄电池技术研究的新进展》.
[5]《通信电源技术发展趋势及标准研究方向》.
[6]曾瑛,《浅谈通信电源》.
[7]王改娥、李克民,《谈我国通信电源的发展方向》.
[8]王改娥、李克民,《我国通信电源的发展回顾与展望》.
[9]侯福平,《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.
[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
关键词：自动热控 水泥路面 发热电缆
本论文经过了大量的理论与实际分析，得出如下结论：陕西地区路面融雪温度控制在2-3℃时，铺筑功率控制在300W/m2上下，可以达到最佳效果。
1 研究意义
我国公路事业正在蓬勃发展，而我国大部分地区冬季气温会降到0°以下，这样就会使路面上容易产生积雪结冰现象。据研究表明，路面在干燥时附着系数为0.6左右，而路面有积雪时附着系数只有0.2左右，结冰时则更低。汽车在路面上行驶必须保证路面有着足够的附着系数，否则很容易发生危险。
2 发热电缆的性能介绍
发热电缆，顾名思义就是通过连通电源能够产生热量的一种设备。将这种设备铺设在路面结构内部，当路面有积雪或者结冰的时候接通电源，便可以发热来融雪除冰。本实验采用的发热电缆规格介绍如下：
①功率为37瓦/米。
②外表面包裹物为pvc护套。
③中间层为铁皮。
④最里层的线分别是：零线与火线各1根（有白色绝缘层保护），发热丝若干（白色金属丝），具体见图1。
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图1 实验中所用发热电缆
3 水泥混凝土路面板块设计
3.1 结构设计
结构如表1：
表1 本实验水泥混凝土板块结构数据
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3.2 铺筑功率设计
通过变压器对功率进行调节，实现多种方案的对比
3.3 施工图（图2）
3.4 温度测定
采用ZDR-41型温度传感器测量，将探头埋在上面层与下面层之间，具体如下图：
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图3 温度传感器埋设方案
4 实验及计算
4.1 实验测得的数据
表2 水泥混凝土板在不同功率不同气温条件下达到
稳定温度场需要的时间（小时）
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表3 水泥路面不同功率不同气温完全融化10mm的
冰所需要的时间（小时）
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4.2 假设模型
可以把发热电缆融雪除冰系统简化成图4的计算模型。
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表4给出了不同温度，不同下雪等级条件下，下雪过程中将雪及时升温并融化所需的功率。在实际计算中，可将该功率与气象条件及道路上表面温度等进行耦合，折算在表面综合换热系数中，具体的方法通过有限元分析得出。
表4 不同气温下雪升温及融化所需的功率P（W/m2）
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5 结论
5.1 通过相关具体的实验，可以得出融雪效果在路面温度达到2-3℃时为最佳。
5.2 与传统的融雪除冰方法相比较，采用发热电缆来融雪除冰，具有如下的优点：方便操作，对温度的控制比较容易，在低温情况下也可以使用，可以有效的解决融雪剂带来的负面效应。
5.3 该实验采用的融雪除冰的发热功率为277.1 W/m2，在我国北方地区进行了相关的实验，结果显示，可以达到预期的融雪除冰效果。
5.4 本方法在一些特殊段，如桥梁，隧道进出口处使用，可以有效减少交通事故，保证冬季行车的安全。
参考文献：
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[2]高一平.利用太阳能的路面融雪系统.国外公路.1999，17（4）.
[3]田晋跃.国外道路除雪机械技术发展概况.专用汽车.2001（4）：
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[4]刘宇娜，常洪林等.谈新型融雪剂.纯碱工业.2004（1）：24-25.
[5]王展意.我国公路桥梁建设的回顾与展望.中国公路学会桥梁和结构工程学会一九九九年桥梁学术讨论会论文集.
【关键词】电力线通信 混合组网
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.12.204
随着社会信息化程度的提高，网络已成为人们生产和生活中必不可少的信息载体，尤其是随着移动互联网技术的飞速发展，需要快速实现宽带网络组网，以满足高速的视频、语音、数据等信息传输与服务要求。目前人们常见的宽带接入方式有ADSL、光纤、有线电视线路等，随着科技的迅速发展，电力线通信已经成为一种新型宽带接入技术，具有良好的发展前景。
1.电力线通信技术发展现状。
电力线通信技术（Power Line Communication）简称PLC技术。这种技术可以利用现有的电力网，高速传输视频、语音和数据等多媒体业务信息，并传送到计算机等通信设备。
根据PLC技术的应用领域划分，可应用于高压输电网（35kV以上）、中压输电网（10kV-35kV）和低压配电网（10kV以下），甚至适用于家庭低压配电网的应用。
在不同的应用领域，PLC有不同的技术标准，规范和设计要求。目前关于电力线通信的标准主要有三家，分别是家庭插电联盟（HomePlug Association，HPA），代表性厂家是Intellon；通用电力线联盟（Universal Powerline Association，UPA），代表性厂家是DS2，以及消费电子电力线通信联盟（CE-Powerline Communication Alliance，CEPCA），代表性厂家是panasonic。这三家标准已广泛应用于欧洲，北美以及亚洲的部分发达国家。
PLC技术的发展已经经历了较长的时间，通过对电力线环境通信技术的不断实践和优化，使得数据传输速率不断提高，经历了由14Mbps，85Mbps、200Mbps，以及后续更高的700Mbps和1Gbps。抗干扰能力不断增强，稳定性得到了很大的提高。IEEE/P1901以及HomePlug等新标准的制定以及广泛的实地试验，打消了人们对电力线组网可行性的顾虑。使得PLC网络具有强大的市场竞争力和广泛的发展前景。
2.电力线通信组网方式。
电力线通信组网由接入设备、传输线路和终端适配器组成，在发送时利用GMSK（高斯滤波最小频移键控）或OFDM（正交频分多路复用）调制技术将用户数据进行调制，把载有高频信息的高频加载于电流，然后再电力线上传输，在接收端先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机或电话，实现信息传递。
PLC接入设备分局段设备和用户端PLC调制解调器。局段负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络连接。在通信时来自用户的数据进入调制解调器后，通过用户配电线路传输到局端设备，局端设备将信号解调出来，再转到外部的Internet。
PLC传输线路利用现有的电线网络，不需重新布线，是一种“NoNewWires”技术，在现有低压配电线路上实现数据、语音、和视频业务的承载。
PLC适配器可以将电源插座变成网络连接口，具有良好的可移动性及扩展性，有插座的地方就可以接入网络。 PLC适配器接入插座后，会与用户端调制解调器实现连接，一般能够提供85M-500M的传输速度，提供200-300米的传输距离。
采用电力线通信组网方式具有如下优点：
（1）建设成本低：利用已有的配电网络作为传输线路，不需要进行额外布线，大大减少了工程投资，降低了成本。
（2）覆盖范围广：电力线是覆盖范围最广的网络，其规模是任何其它网络所无法比拟的。从城市到乡村，从办公场所到家庭，PLC都可以轻松到达，为互联网创造了极大的发展空间。
（3）高速率：PLC能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M～45Mbps之间，并随着技术发展在不断提高。足以支持现有网络上的各种应用。
（4）永远在线：PLC属于“即插即用”，接入电源就等于接入网络。
（5）方便快捷：不管在哪个角落，只要连接到用户端调制解调器范围内的任何电源插座上，就可立即拥有高速网络。
3 电力通信网络的应用场景
电力线通技术信早已有所应用，电力系统在中高压输电网（35千伏以上）上通过电力载波机利用较低的频率以较低速率传送远动数据或话音，就是电力线通信技术应用的主要形式之一，已经有几十年历史。目前电力通信技术应用于越来越多的相关领域之中。
目前电力系统抄表，主要依靠人工抄表方式完成，准确性和同步性难以保证，同时由于抄表地点分散，表记数量众多，所以抄表的工作量巨大，而采用基于PLC通信方式的自动抄表装置，不需要重铺设通信信道，可以快速替代人工方式，准确率和及时率能够得以保障；对于政府、企业等单位重要场所的监控和保护，现在只需利用电源线，用极低的代价更新原有监控设备即可实现实时远程监控；对于居民小区及商务楼宇的信息化建设方面，由于这些信息化系统需要不同的网络支持，给网络建设和维护带来了巨大的压力，利用电力线通信技术，无论是监控、消防、楼宇还是办公或者通信自动化都可以利用电力线路进行网络传输，便于管理和扩展；对于家庭用户来说，只需插上电源插座即可实现上网、娱乐、电视接收、打电话等。
3.结语。
对于中国市场来说，电力通信组网方式依然是一个新兴技术。但是由于其具有低成本、高速率、覆盖范围广等特点，随着通信技术的进一步完善，以及相应设备及应用的研究和开发，电力通信必将有更加广泛的发展。
参考文献
[1] 陈凤，郑文刚，申长军，周平，吴文彪.低压电力线载波通信技术及应用[J].电力系统保护与控制，2009，（22）.
论文摘要：本文分析了电力系统配电网自动化的实施目的、实施原则及自动化模式方案，以加快配电网自动化的发展，提高配电网供电的可靠性。
我国电力系统自动化在发电厂、变电站、高压网络、电力调度等方面都有较好的发展和应用，但是在配电网络方面还较为滞后，这是由于我国电力建设资金短缺，长期以来侧重电源和大电网建设的缘故，使配电网络技术发展受到严重的影响。设备落后、不安全的因素较多等状况，造成了配电网用电质量及供电可靠性方面较难满足要求。近几年来，随着电力事业的发展，各种新电器广泛应用于生活、生产，给人类带来了巨大的便利，但同时，也使人类社会对电的依赖日益加深。电力作为一种商品进入市场，配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。国家电力公司为规范电力公司的运作，真正体现服务人民的企业宗旨，对电能质量提出了较高的要求，尤其对供电可靠性制定了明文规定：一般城市地区为99.96%，使每户年平均停电时间不大于3.5h；重要城市中心区应达99.99%，每户年平均停电时间不大于53min。对照这一标准，我们还有很大差距。因此加快配电网自动化的建设与应用，是提高配电网供电可靠性的一个关键环节，也是实现上述目标的重要内容。
城市配电自动化的内容是对城域所辖的全部柱上开关、开闭所、配电变压器进行监控和协调，既要有实现FTU的三遥功能，又要具备对故障的识别和控制功能，从而配合配电自动化主站实现城区配电网运行中的工况监测、网络重构、优化运行。由此，配电自动化的系统结构应当是一个分层、分级、分布式的监控管理系统，应遵循开放系统的原则，按全分布式概念设计。按照一个城区全部实施设计，系统必须将变电站级作为一个完整的通信、控制分层；系统整体设计可分为配调中心层、变电站层、中压网层、低压网层。
一、配电自动化实施目的
配电自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配电网建设不受重视，结构薄弱，供配电能力低。国家出台的城网改造政策，提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为：提高电网供电可靠性，切实提高电能质量，确保向用户不间断优质供电；提高城乡电力网整体供电能力；实现配电管理自动化，对多项管理过程提供信息支持，改善服务；提高管理水平和劳动生产率；减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行；提高劳动生产率及服务质量，为电力市场改革打下良好的技术基础。
二、配电自动化的实施原则
配电自动化是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分，电力作为商品的属性也集中体现在配电网这一层上，配点网自动化应面向用户并适应经济发展水平。日本在20世纪80年代，已完成了计算机系统与配电设备结合的配电自动化系统，主要城市的配电网络上投入运行，使得电网供电可靠性得到显著的提高，日本1996～1997年度平均每户停电0.1次，每次平均8 min，可靠性居全球之首。
1998年我国投巨资进行城乡电网改造。由于我国对电力是国家垄断经营，尚未真正实现电力市场化，各地发展很不平衡，因此配电自动化系统实施的目的必须适应终端用户的需求，而这种需求会因不同用户、因地、因行业而异随时变化。如果全面的实施配电自动化，应综合考虑，对于提高供电可靠性，应将它看作一个长期的市场行为。供电可靠性的提高是一个受多种因素制约、用多种手段有效协作后的结果，尤其依赖于系统管理水平的提高。故应将改造的重点转为采用各种综合手段提高供电质量，如采用不停电施工减少计划停电；开发应用配电自动化设备，实现远方监视、控制、协调，消除操作中人为因素可能导致的错误。供电企业在实施配电自动化时，也应首先研究客户长期的、变化的、潜在的需求，按现代的营销模式做市场调查、顾客群细分等，将配电自动化的实施同时作为整个电力营销策略中的环节之一；其次，量力而行，综合企业内已有的线路网络水平、调度自动化和变电站（开闭所）自动化水平、人员素质，制定实施的进度和规模。 转贴于
三、配电网自动化模式方案
（一）变电站主断路器与馈线断路器配合方案
由变电站出线保护开关和馈线开关相配合，并由两个电源形成环网供电方案。也就是说优化配网结构，推行配电网“手拉手”，变电站出线保护开关具有多次重合功能，重合命令由微机控制，线路开关具有自动操作和遥控操作功能，通信及开关具有自动操作和遥控操作功能，通信及远动装置，事故信息、监控系统由微机一次完成。设备与线路故障由主站系统判断，确认故障范围后，发令使故障段开关断开。
（二）自动重合器方案
此方案是将两电源连接的环网分成有限段数，每段线路由相邻的两侧重合器作保护。故障时，由上一级重合器开断故障，尽可能避免由变电站断路器行分合。当任一段故障时，应使故障段两端重合器分断，对故障进行隔离，线路分支线故障由重合器与分断器动作次数相配合来切除。
（三）自动重合分段器方案
每段事故由自动重合分段器根据关合故障时间来判断。此方案在时间设置上，应保证变电站内断路器跳开后，线路断路器再延时断开。然后站内断路器进行重合，保证从电源侧向负荷侧送电，当再次合上故障点时，站内断路器再次跳开，同时故障点两侧线路断路器将故障段锁定断开，确保再次送电成功。
（四）馈线自动化模式
1、就地控制模式，即利用重合器加分断器的方式实现。
2、计算机集中监控模式，即设立控制中心，馈线上各个自动终端采集的信息通过一定的通信通道远传回主站。在有故障的情况下，由主站根据采集的故障信息进行分析判断，切除故障段并实施恢复供电的方案。
3、就地与远方监控混合模式，采用断路器（重合器），智能型负荷开关，并且各自动化开关具有远方通信能力。这种方案可以及时、准确地切除故障，恢复非故障段供电，同时还可以接受远方监控，配电网高度可以积极参与网络优化调整和非正常方式下的集中控制。
参考文献：
[1]徐丙垠.配电自动化远方终端技术[J].电力系统自动化，1999，（5）.
[2]林功平.配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J].江西科技师范学院学报，2001，（7）.
关键词：钻井钻机 变频器应用 节能
一、变频器的简介及其作用
变频器（Variable-frequencyDrive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等
变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。它的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。它的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。
二、变频器及被控制电机的匹配
为了更好的将变频器应用到电机，我们介绍以下几点相关知识。
1、基本信息。（1）电机的极数。一般电机极数以不多于4极为宜，否则变频器容量就要适当加大。（2）转矩特性、临界转矩、加速转矩。在同等电机功率情况下，相对于高过载转矩模式，变频器规格可以降格选龋。（3）电磁兼容性。为减少主电源|稳压器干扰，在中间电路或变频器输入电路中增加电抗器，或安装前置隔离变压器。
2、一般当电机与变频器距离超过50m时，应在它们中间串入电抗器、滤波器或采用屏蔽防护电缆，变频器箱体结构的选用，变频器的箱体结构要与条件相适应，必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。有下列几种常见结构：（1）敞开型IP00型。本身无机箱，可装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上，尤其适于多台变频器集中使用时选用，但环境条件要求较高。（2）封闭型IP20型。适于一般用途，可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合。（3）密封型IP45型。适于工业现场条件较差的环境。（4）密闭型IP65型。适于环境条件差，有水、灰尘及一定腐蚀性气体的场合。
3.变频器功率的选用。变频器负载率β与效率η的关系曲线可见：当β=50%时，η=94%；当β=100%时，η=96%。虽然β增一倍，η变化仅2%，但对中大功率（几百千瓦至几千千瓦）电动机而言亦是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积。从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点。（1）变频器功率与电动机功率相当时为最合适，以利于变频器在高效率状态下运转。（2）在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，并且应略大于电动机的功率。（3）当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁时，可选取大一级的变频器，以利于变频器长期、安全地运行。（4）经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。（5）当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置，以利于达到较高的节能效果。希望通过本论文的介绍，可以促进变频器在电动钻机中的正确应用，从而促进钻井业的快速稳固发展。
三、变频器在钻井机上的应用
1、钻井工艺简介
钻井过程分为起落井架，钻进，泥浆循环，钻具更换，下套管，测井等几大工序。主要分为绞车，转盘和泥浆泵等。绞车由滚筒、齿轮箱、离合器、制动器、电机和控制设备组成，用来起落井架，提升和下方钻杆、套管。随着井深的增加，钻具越来越长，重量迅速加大，绞车的负载也越来越大。我国目前已有7000m深的油井，其钻具近600t重。由于每转进约9m就要提升下放钻杆1次，因此绞车作业时间也随着井深的增加而占整个作业时间的比例越来越大。为降低本钱，希看在野外或海上的作业时间越短越好，这不仅要求绞车宁高速运行，平稳起停，以保证不损坏钻井设备并进步井的质量，还要求驱动设备具有良好的动态特性。假如在内线井区作业，电源可与井区电网相连，下放钻杆时电机工作在发电状态，能量可回馈电网，节能效果明显。
转盘和绞车可共用同一套驱动系统和电机，钻杆加长后，驱动部分切换到转盘，由转盘带动钻具旋转，实施钻进作业，司钻工通过调节转盘转速和压力来改变钻进速度。转盘正常工作时为正转，处理卡钻时需反转以收回钻头，为防止钻杆正转时折断或反转时脱扣，要求电机输出转矩平稳，调节灵活且设定限幅值，同时电机的刹车部件也是必不可少的。
2、借助变频器轻松工作的钻井机。
钻井泥浆泵的工作方式是泵吸反循环式。它的工作原理是：在大气压力的作用下，循环液由沉淀池经回水沟沿着井孔的环状间隙流到井底，因为此时的转盘驱动钻杆，带动钻头旋转进行钻进，由泥浆泵抽吸建立的负压把碎屑泥浆吸入钻杆内腔，随后上升至水龙头，经泥浆泵排入沉淀池，沉淀后的循环液继续流入井孔，这样如此周而复始，形成了反循环的钻进工作。变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，将其在钻井机上应用，将会使钻井机在凭借压力的条件下最小负担的工作。
泥浆或水从钻杆进入，从井口流出，为正循环钻井机。泥浆或水从钻杆吸出，从井口流入，为反循环钻井机。正反循环是指钻井液（泥浆或水）在钻井机中的循环方式说的，钻井机钻头在钻进的时候会产生渣土，渣石等，通过正反循环可以由泥浆这些渣子带到地面，再经过沉淀池沉淀以后泥浆再回到钻孔。这样不停的循环，最后成孔。反循环可以带出直径较大的渣。变频器可以优化电机运行，所以也能够起到增效节能的作用。在钻井机运行这些反复的工作时，由变频器来转换功率，并且将电力的耗费降到最低，从而为国家、公司做到了优化资源、降低碳排放的效果。
3、配装变频器，降低维修率。
我们都知道变频器的最大作用就是改变交流电机供电的频率和它的幅值，因次改变其运动周围磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。而上面已经给大家介绍了，变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，从而降低了维修率，我们都知道，钻井机一般普通类型的都在10万左右，钻杆，钻头等配件至少5万上下，而现在的维修费用更是让持有者头疼，所以，使用变频器不仅能够达到节能减排的效果，而且可以增加钻井机的使用寿命，降低维修费用，使传动技术发展到新阶段。
参考文献
【关键词】 谐振耦合 无线充电 RFID 智能家居
一、引言
所谓无线充电技术通常指的是电能的无线传输技术，通俗的说，就是不借助实物连线实现电能的无线传达。这样做的好处是方便、快捷，减少在苛刻条件下使用电缆带来的危险性等。关于无线充电技术的研究开始较早，早在1900年，尼古拉・特拉斯就开始无线电能传输的实验，经过一百多年的发展，关于无线传电的方法多种多样，但是基本原理大概可以分为以下三种：电磁感应式、无线电波式、谐振耦合式，通过非辐射磁场内两线圈的共振效应实现中距离的无线供电。
从表1对比可知， 谐振耦合式无线充电技术的非辐射性、高效率等优点是其它无线充电技术无法相比的。所谓谐振耦合式就是利用接收线圈的电感和并联的电容形成共振回路，在接收端也组成同样共振频率的接收回路，利用谐振形成的强磁耦合来实现高效率的无线电能传输。该技术的出现引起了国内外学术界与工业界的巨大兴趣，被公认为目前最具发展前景的一种无线能量传输技术方案。
但是目前基于谐振耦合式的无线充电技术的研究偏向理论化，缺乏对实际应用有定量指导意义的研究成果，同时此技术传输功率较小远远不能完成大功率能量传输，也存在着能量损失较高等缺陷。但毋庸置疑，谐振耦合式无线充电技术对充电设备位置的灵活性以及充电设备的高效匹配性具有重要的实用价值。
二、国内外研究现状
无线能量传输的构想最早可以追溯到19世纪80年代，由著名电气工程师（物理学家）尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla）提出。为证实这一构想，特斯拉建造了巨大的线圈用于实验使用。由于实验耗资巨大，最终因财力不足没有得到实现，随后也一直被技术发展水平所限制。
国外对无线充电技术的研究开展的比较早。1968 年，美国著名电气工程师P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波无线能量传输（WPT）概念的基础上提出了卫星太阳能电站（SSPS）的概念。随后美国，日本和欧洲等国都试图把这项技术作为获取新能源的手段，但由于该方案在技术上要求很高，故在实际使用上存在一定的局限性。随后，一家名为 Powercast 的公司推出了一款利用无线电波充电的充电装置，实现了距离为1米左右的低功率无线充电。
另一方面，在20世纪70年代，美国出现了电磁感应能量传输原理的无线电动牙刷。这项应用的传输功率和传输距离都不是很理想，但其无线的特征却恰好满足了其特殊条件下的应用要求。近年来，美国、日本、新西兰、德国等国家相继在这项技术上继续深入研究，目前已经研发了很多实用的产品：美国通用汽车公司研制出的 EV1 型电车；日本大阪幅库公司研制出的单轨型车和无电瓶自动货车；2013年10月，瑞典汽车制造商沃尔沃声称成功地研制出电磁感应式无线充电汽车。
国内对无线充电技术的研究相对较晚。目前在无线电波和电磁感应无线能量传输方面取得的主要成果有：2005年8月，香港城市大学电子工程学系教授许树源教授宣布成功研制出“无线电池充电平台”；中科院严陆光院士带领的研究小组从高速轨道交通的角度对运动型应用进行了性能分析；2007年2月，重庆大学自动化学院非接触电能传输技术研发课题组突破技术难点，设计的无线电能传输装置实现了600至1000W的电能输出，传输效率达到 70%。
谐振耦合式方案是2006年由美国麻省理工学院物理系助理教授 Marin Soljacic 所带领的研究团队提出来的。并于 2007 年 7 月 6 日在科学杂志《Science》上发表成果文献。团队利用该方案，成功的点亮了距离为2米外的一个60 瓦的灯泡，传输效率为40%左右。此项称为“Witricity”技术，该技术树立了无线充电技术发展史的里程碑。一年后，Marin Soljacic团队声称已将传输效率提高至90%。
由于该技术极具前景和市场，世界各国的相关机构和公司也不约而同的进行深入研究。2010 年 1 月，海尔在美国拉斯维加斯举行的国际消费电子展（CES）上展出了最新概念产品无尾电视。一方面，产品运用无线通信技术传输视频信号；另一方面，又使用谐振耦合式充电技术供电，真正实现了无线化。
三、发展疑难点及解决方案
3.1 如何克服干扰源的影响
无线能量传输系统工作在包含各种用电设备的电磁环境中，易受到外界电磁源的干扰。一方面，磁耦合谐振无线能量传输系统以磁场为能量传输介质，任何能感应到磁场的元件都可能成为负载，这种情况为无源干扰源，称为负载类干扰，干扰源称为负载类干扰体；另一方面，外磁场也会影响能量传输系统的磁场，这种情况为有源干扰，其干扰源为干扰场源。这些干扰都会降低系统的传输效率。根据无线输电原理，本文提出以下两个解决方案：（1）选择隔磁的充电空间。为了避免干扰源对能量传输系统的影响，可以把能力传输系统与干扰源隔离，故可以利用电磁屏蔽技术，使系统不受外界干扰源影响。电磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合，所以可以制作屏蔽体，来保护系统免受外界电磁波干扰。如屏蔽导电漆就是能用于喷涂的一种油漆，干燥形成漆膜后能起到导电的作用，从而屏蔽电磁波干扰。（2）控制能量传输系统的谐振频率。由磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究知，能量传输系统对干扰源的频率十分敏感。在实际应用中，0.5～25MHz 尚属于空白应用频率段，因此可以在设计能量传输系统的时候，使系统的谐振频率满足电磁耦合的同时尽量处于0.5～25MHz之间，这样有可能降低实际应用中的电子设备对无线能量传输系统的影响。
3.2 如何提高传输距离
美国麻省理工学院物理系助理教授 Marin Soljacic 所带领的研究团队成功地点亮了距离为 2 米外的一个 60 瓦的灯泡。但目前这种技术的最远充电距离只能达到2.7m，传输距离较近严重限制了它的应用。由于传输距离的远近与能量传输系统的电路结构密切相关，现提出如下解决思路：改变电路参数角度来提高传输距离。研究表明，传输距离受到频率、线圈参数等的影响。线圈的谐振频率越高，传输的距离越远；线圈的线径越大，传输的距离越远；线圈的直径越大，传输的距离越远；线圈的匝数越多，近距离传输效果强于远距离传输效果。因而可以综合频率、线圈参数等因素，选定合适的电路器件，使系统传输距离较远。
3.3 是否存在有害电磁辐射
磁耦合谐振式无线充电技术的原理告诉我们，由于电感线圈的存在，必然会产生磁力线辐射，那么这样的磁场会不会造成电磁辐射危害人们的身心健康呢？在电流的辐射方面，目前无线充电器基本上将交流电整流后转换为直流电，且功率极小，业内人士也一直在强调理论上对人的健康不构成威胁。但是辐射的问题，现在也只是停留在理论分析上，到底会不会，依旧是需要更进一步的理论分析和实验研究，只能让时间来证明。
四、发展前景及创新
4.1 RFID与无线充电技术的融合
射频识别技术是利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）传播来实现无接触式信息传递并通过所传递信息达到自动识别自标的一种技术，将RFID技术与无线充电技术相结合，对每个无线充电设备嵌入RFID电子标签，读写器通过射频信号同电子标签进行通信，保证被充电设备与充电系统的完全分离，实现能量的高效率无线传输。
4.2 智能家居与无线充电技术融合
智能家居是物联化的一个体现，最终发展方向之一是终端无线化。应用无线充电技术，可以使各家电系统自动获取电能，进一步实现智能家居的自动控制化。但在无线输电过程中产生的磁场是否会影响到各级系统装置的正常工作有待进一步考证。如果相互影响问题得到有效的解决，无线充电设备与常规家电设备能有效共存，则是智能家居与无线充电两大领域的完美结合，势必进一步改变人类生活。
4.3 电动汽车与无线充电技术融合
无线充电技术对手机等小型电子产品而言，是个锦上添花的新功能，对电动车产业而言，则可能是启动整个市场的关键。对电动汽车进行无线充电，没有外露的连接器，可以彻底避免漏电、跑电等安全隐患。同时采用电磁共振式无线充电技术，可以将电源和变压器等设备隐蔽在地下，让汽车在停车处或街边特殊的充电点充电。若能将无线充电技术应用于电动车产业，将是电动车行业的一大改革。
五、结束语
谐振耦合式无线充电技术是目前最被看好的无线充电技术之一，从长远来看具有广泛发展空间及应用前景。但是每一种无线输电方式都有一系列的关键问题需要解决，如何实现电磁共振式无线充电技术应用的大型化、高效化与距离化，是各国科学家探索研究的重点。随着技术水平的提升，无线充电技术发展迅速，应用逐渐成熟，技术普及逐步实现，在未来的各种场合，无线充电技术无疑将扮演重要角色，服务全人类。
参 考 文 献
[1] 曲立楠，磁耦合谐振式无线能量传输机理的研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2010
[2] 范明，谐振耦合式电能无线传输系统研究，太原理工大学硕士论文，2012
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
【关键词】模拟电子技术；教学内容；教学方法；改革
模拟电子技术是一门理论性、实践性很强的课程，其任务不仅要传授学生扎实的专业知识，为后续的专业课学习打下坚实的基础，同时还要注重学生运用所学知识解决实际问题能力的培养。
1.改革课程内容，构建模块化教学内容体系
根据培养目标，将课程分成半导体器件、电压放大器、反馈放大器、运算放大器、功率放大器、信号发生器、稳压电源七大模块。在教学过程中把重点放在基本放大电路分析、负反馈分析、集成电路及其应用等方面，对基本概念与方法精讲，重点介绍典型电路的基本概念、基本原理和基本分析方法，对电子器件及各种集成电路内部的工作原理分析则进行压缩，注重电子电路的组成及结构设计方法，重点讲解器件的外特性和应用，尽量减少繁杂的数学推导，以定性分析为主，定量计算为辅。
2.改革教学方法，增强教学效果
模拟电子技术课程内容繁杂，电路种类多，分析方法多，容易使学生感到没有头绪，在教学过程中采取比较与总结的方法，使一些彼此分散的知识点能够有机地联系起来，加深了学生对基本概念与基本原理的理解，达到增强教学效果的目的。
例如，对于半导体器件：各种二极管、三极管、场效应管、集成运放等器件在特性分析方面进行比较，使学生更好地把握不同器件的外部特性，为进一步进行电路分析打好基础。同样，也可以在不相同的电路之间进行适当的比较，如放大电路、反馈电路、振荡电路、运放电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等。对电路结构、工作原理和电路功能进行适当的比较，可使学生更好地区分、理解与掌握不同电路的结构特征与工作原理。微变等效电路法是三极管放大电路动态分析的最常用方法，正确画出微变等效电路是对学生掌握该方法的基本要求，画微变等效电路的方法可以总结如下：电容看成交流短路，直流电源也看成交流短路，对三极管则进行线性代换，通过以上的总结，学生就很容易掌握微变等效电路的画法。
3.采用多媒体与板书相结合的教学手段
上课时每位授课老师都准备两种授课文本，一个是电子教案，另一个是多媒体教学课件，采用多媒体与板书两种教学手段。通过多媒体课件的动态演示，既节约了上课的板书画图时间，又形象生动地展示了元器件的工作特性以及电路的工作原理，使学生更容易理解课程的内容，能取得较好的教学效果。根据经验，一堂课不能完全依靠多媒体而摒弃板书，多媒体教学虽然节约了教学时间，提高了教学效率，但不利于学生作课堂笔记，不利于学生及时消化吸收内容，对基础差一点的学生来说，可能会因为跟不上老师的教学节奏而导致整堂课的听课效果不好，因此建议采用多媒体课件教学与传统的板书教学相结合的形式，充分发挥两种教学手段各自的优势。
4.改进考核办法，探索以能力为核心的评价方法
新的教学模式和新的教学手段需要改革对学生学习结果所进行传统的闭卷考试的评价机制。以业绩评估标准设计考核内容，在考核上，应更多的以过程为背景，主要测试学生对每一知识点的掌握情况。考试不仅仅是对学习结果的评价，还要包括学习能力，学习过程的评价，是一种全面的综合的动态评价过程。考试分为平时、期中和期末三部分，平时以读书报告、小论文、学术报告等多种形式对学生进行评价考核，期末采用多种形式相结合的考核方法，如闭卷与开卷相结合，笔试与口试相结合，这套方法能客观、公正、全面地测评学生的成绩和能力。
5.结束语
几年来，经过不断改革积累了一些宝贵的经验，课程的教学质量得到了稳步提高，但模拟电子技术课程改革是一个长期的过程，在今后的实践中我们还将做出不懈的努力。
参考文献
[1]余辉晴.模拟电子技术教程[M].电子工业出版社,2010.
[2]曹灿云.模拟电子技术基础教学改革的探索[J].科技信息,2011(8).
关键词：CBM；车辆；维修
中图分类号：U472文献标识码：A
CBM是随着状态监控和故障诊断技术的不断发展而逐步出现的，通过内置传感器或便携式外部检测设备进行测试，获取装备运行的特征量信息，借助各种智能推理算法（如物理模型、神经网络、数据融合、模糊逻辑、专家系统等）实时评估装备的技术状态，在装备故障发生前对其剩余寿命进行预测，并根据各种可利用的资源信息结合不同的决策目标实施决策的维修过程。
在CBM理论研究方面，主要是以状态监测和故障诊断为主，对维修决策研究不够。特别是对状态模型、维修决策模型的建立、求解以及应用都缺乏深入系统的研究。但仍然取得了一些成绩，如唐红芳对汽轮机转子和汽缸的二维模型进行了分析，建立了有限元模型，并采用C++语言编制了汽轮机以及缸体的温度场实时在线监测程序[1]；张秀斌、王广伟等应用比例风险模型（PHM）建立系统运行状态与故障率之间的关系，并给出了维修状态阈值[2]；袁志坚提出了一种电力变压器状态维修策略的模糊多属性群决策方法，并通过某一变压器状态维修方案的决策过程，采用折衷型群决策方法具体探讨了模糊多属性群决策方法在变压器状态维修决策中的应用[3]；董玉亮提出了多状态特征参数变权模糊综合状态评价方法，利用设备的监测诊断、维修历史数据等信息，使状态评价的结果更贴近设备的实际运行状态，并利用这些结果建立了维修任务决策及优化模型[4]；吕文元、杨远涛等利用滤波理论建立设备预测维修的优化模型[5]；北京航空航天大学曾声奎结合故障预测与健康管理（PHM）的技术发展过程，阐述了PHM的应用价值[6]；邱立鹏在其硕士论文中阐述了基于各种指标的预测分析技术，并使用C++开发了一套完整的基于Microsoft Window9x对设备剩余寿命进行分析和预测的软件[7]。
1先进传感器技术
精确、及时、高效的数据是应用CBM的基础，而传感器作为获取装备状态数据的一种有效工具，在CBM系统中具有重要的作用。传感器技术作为一门专项技术，是以传感器为核心，涉及测量技术、功能材料、微电子技术、精密与微细加工技术、信息处理技术和计算机技术等相互融合的技术密集型综合技术，其发展趋势主要体现在：发现新效应，开发新材料、新功能；向多功能集成化和微型化发展；传感器的数字化、智能化和网络化发展趋势日益明显。
目前有很多先进的传感器技术被应用于CBM系统中，如光纤传感器、压电传感器、碳纳米管、微电子机械系统等，这些新型的传感器具有精度高、使用范围广、工作温度范围大、智能化程度高等特点。在CBM系统中应用传感器主要涉及两个问题：
1.1传感器的选择
传感器的选择是获取装备状态数据的首要环节，这是因为传感器一旦确定，与之相匹配的数据处理、故障诊断及其相关仪器设备也就确定。因此测试结果的好坏，在很大程度上取决于传感器的选取是否恰当。传感器选择的一般步骤如图1所示。
1.2传感器的安装与使用
传感器作为一种精密器件，只有正确的安装与使用才能发挥其应有的工作性能，因而在其安装与使用过程中，除了要遵循精密器件一般安装使用规定外，还需要特别遵守如下注意事项：1）选择合适的测试点并正确安装传感器；2）为确保被测信号的有效、准确传输，传感器的电源电缆、数据传输线要符合规定，正确安装；3）传感器的定期标定与校准是保证数据采集系统正常功能的必要步骤。
2数据传输与预处理技术
2.1数据传输技术
目前主要有两种数据传输方式，即有线传输和无线传输。有线传输是较为成熟的一种传输方式，主要是通过各种有线数据总线和各种网络如Internet、Ethernet LAN（local area network）等进行数据的传输，并且大多都有各种通信标准、网络协议如TCP/IP、UDP/IP等可以遵循。其数据传输的一般过程是，首先通过各种线缆将传感器的数据采集并存储在部件级的监测系统中，然后通过特定的有线网络将部件级的监测数据传输到中央级存储和监测处理系统。图2为两种数据传输方式的简单系统构成。
2.2数据预处理技术
由于不同的状态监测、健康评估和故障预测方法要求不同的数据类型，需要对采集的原始数据信息进行各种预处理，以使数据格式满足后续处理的要求，同时也将便于传输和存储。预处理包括数据的模数转换、去噪声、高通滤波、压缩、信号自相关等。数据处理方式和技术要根据不同的目的进行选择，如特征提取技术是为了进行故障识别和故障隔离；数据简化是为了剔除不必要冗余的原始数据便于进一步处理；循环计数方法则是为了便于将连续的数据信息转化为离散的数据信息等。
3信息融合技术
传统的信息/数据融合是指多传感器的信息/数据在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估而进行的信息处理过程。
信息融合系统的结构目前尚无形成统一的分类形式，从信息融合的功能角度，可将信息融合过程分为5层，即：检测级（判决）融合、状态级（跟踪）融合、属性级（目标识别）融合、态势评估和威胁估计，如图3所示，其中状态评估和威胁估计主要用于军事领域。
检测级融合的功能主要是判断目标的有无；状态级融合的功能是估计目标的状态（距离、运动速度等）；属性级融合的目的是确定目标的身份。这3个层次的融合各有特点。在具体的应用中应根据融合的目的和条件选用。
4结论
本文贯穿车辆CBM应用流程的整个环节，利用RCM分析方法确定CBM的实施对象，明确了CBM在车辆维修中的关键技术，分析了关键技术的具体内容，为车辆开展状态维修提供了技术支持。
参考文献：
[1] 唐红芳. 汽轮机寿命在线监测与管理技术研究[D]. 保定：华北电力大学（硕士论文），2004.
[2] 张秀斌，王广伟. 应用比例故障率模型进行基于状态的视情维修决策[J]. 电子产品可靠性与环境试验，2002(4):19-22.
[3] 袁志坚，孙才新，袁张渝,等. 变压器健康状态评估的灰色聚类决策方法[J]. 重庆大学学报，2005,28(3):22-25.
[4] 董玉亮. 发电设备运行与维修决策支持系统研究[D]. 北京：华北电力大学（博士论文），2005.
[5] 吕文元，杨远涛，方淑芬. 利用滤波理论建立设备预测维修的优化模型[J]. 东北电力学院学报，2000,20(1):22-24.
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