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[关键词]自来水厂 电气自动化 控制工程
中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0295-01
随着经济社会的发展，人们日常生活和工业对于水资源的需求日益增加，但是我国水资源正处于短缺状态，为了走向可持续发展观的道路，满足人们日益增加的需求，自来水厂的改革迫在眉睫。现在电气自动化技术的逐渐成熟，将该技术融入到自来水厂的控制系统中是改革的关键。
一、自来水厂电气自动化控制系统的概述
1.自控系统的组成
自来水厂的各个工艺程序虽然繁多，但是它们每一个环节都是相对独立的存在，因此相对性的控制系统也要遵循这一特点，将故障的影响降到最低，若是某一环节出现故障，并不会牵连其它环节，其它环节仍可正常工作，将自来水厂的经济损失降到最低。
自来水厂的工艺环节主要由取水泵房控制系统，送水泵房控制系统，加矾自动控制系统，加氯自动控制系统等多种处理系统共同组成。对其各个工艺的控制系统主要采用PLC+IPC的控制系统的模式。该控制模式采取的多组主站加副站的组合形式，它将全国各个自来水厂作为每一个网点，共同形成网状结构，有利于水资源的统筹分配管理。在自来水厂的内部控制中每一个环节都设有控制系统，利用先进的通讯技术将自来水厂中水资源的传输过程的可靠数据精确的传递给监管总部，实现自来水厂的自动化全面监控目标。
自来水厂的自动化控制系统是由各个控制站点共同组成，其中包括中央控制站点，该控制站点是整个控制体系的终端，其功能是对整个控制体系最终呈现的数据分析结果和统筹调节和下达最终命令，也是监控总部，该站点的工作人员将最终结果进行总结分析；配电室控制站点，该站点主要监控自来水厂的电压稳定工作，对其进行自动调节，使其维持自来水厂的正常工作；取水泵控制站点是负责监控取水泵房内部的工作，并对其进行自动操控，维护取水泵房内部的正常工作；送水泵房站点，滤池控制站点或反应沉淀池控制站点等多种自来水处理环节都设有自动控制站点，并且根据自来水厂的实际控制安排，将其控制站点相结合，尽可能在保证其控制力度的前提下简化站点的建立，节约投资成本。
2.水厂自动化控制的现状
我国自来水厂的自动化程度与国际先进自来水厂建设水平有一定的差距，由于对国际上发达国家的经验学习和政府的支持，我国自来水建设水平正在不断提高。我国借鉴国外的管理体系和引入先进的自动化设备，结合我国自来水厂的现状综合应用于自来水厂的建设，从而提升自来水厂的自动化程度，提高自来水厂的工作效率。
我国各个地区的自来水厂由于受到经济水平的限制，造成自来水厂的发展不平衡状态，有些落后地区甚至还处于传统的管理模式，没有进入自动化控制系统，严重落后于发达城市的自来水厂的自动化水平；我国自动化技术发展十分迅速，但是相较于发电厂或化工厂的自动化程度而言，自动化技术较晚些才进入自来水厂的控制系统中，使之自动化程度并不彻底；我国新建的自来水厂相较于具有年代的自来水厂而言自动化程度更为彻底，旧的自来水厂虽然具有强大的工作经验，但是其身上背负着传统观念和陈旧设备的负担，对于自动化的改革需要承担巨大的代价，这些需要时间贯彻落实自动化制度等，这些就是我国自来水厂的发展现状，与其说是自动化控制的改革，还不如说是半自动化控制系统的改革，我国自来水厂急需自动化水平全面发展，保证全国自来水厂自动化改革的贯彻落实。
二、现代自来水自动化控制系统技术
1.水质检测自动化技术
自来水厂水质检测技术是自来水厂输送自来水质量的有力保证，该技术的完善也是对人们的生命安全负责的表现。自来水厂对于水质量的自动化检测包括水质PH检测仪，电流检测仪，漏氯报警仪等。其中水位监测仪在自来水厂经常被使用，在对水处理的各个环节都有用处，检测仪是自来水厂自动化的基础设备之一，检测仪的形式多种多样，有超声波、静电电容式等多种形式，目前我国正在不断研发更为优化的先进检测仪，提升自来水厂输出的水质质量。
2.水处理控制技术
随着科学技术的不断发展，自来水厂的自动化程度不断加深。水厂内的自动化控制系统的不断完善，大大提升了水厂内部对水处理能力。人们对于水质的质量要求越来越高，人工的水处理技术已经不能达到人们对于健康饮水的标准，水处理控制技术的自动化可以达到更为复杂严格的水质要求，满足人们日益增长的需求。虽然对于水质要求不断提升，但是自动化的水处理控制技术仍然以国家标准为依据，沿袭经典的水处理技术标准，有利于全国水质标准的统一。
3.变频控制技术
水厂由于地区季节的变化和经济市场的变动，该地区对于水量的需求存在上下波动的现象，而变频控制技术就是针对这一问题设计的节约资源的新技术。变频技术是以变频调整为原理，根据各种检测仪所提供的数据分析，包括水位、水压和水量来自动控制取水水泵对于自来水的传输量进行调整。该自动控制技术改善了自来水厂的功率因素和工作的标准，从而提升了水质的质量和利用率，从而达到节能的目标。在水资源短缺的状况下，该技术应该不断研发，提高水资源的利用率，走可持续发展道路。
4.水厂电气自动化控制系统的发展趋势
自来水厂的自动化控制系统，随着自动化技术的发展不断加深，未来的自动化系统应该向智能化、网络化、信息化、一体化等方向发展，扩大自动化系统对水厂的影响程度，促使自来水厂的生产效率不断提升。智能化的发展方向体现在智能化设备、智能化的控制技术，自动化控制系统具有自身采集数据和传递信息的智能化的表现；网络化的表现为自来水厂的数字化，信息化，远程监控等多方面；一体化表现为管理、监控、现场控制三个空间的一体化，对我国水资源的统筹规划和充分利用等。
结束语
综上所述，我国自来水厂的自动化控制系统发展不全面，存在很多问题需要我们不断改进和完善。电气自动化技术的加入是我国水厂改革的重要力量之一，我们应该充分利用自动化技术的优势，提升水厂的工作效率和水质质量。
参考文献
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[2] 郭红生.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].科技创业月刊.2011（12）.
【关键词】机电自动化；优点和效益；应用领域；发展趋势
前言
机电自动化是现代科学技术迅猛发展的必然结果，是人类向着自动化方向发展的基础，是人类社会从事生产生活的的关键环节，在人类社会不断朝着自动化发展中起着至关重要的作用。机电自动化不但能够提高生产力，促进生产迅猛发展，更在很大程度上方便了人们的生活。
一、机电自动化系统的优点和效益
1、使用安全性和可靠性提高
机电自动化产品一般都具有自动监视，报警，自动诊断，自动保护等功能，降低了故障率，提高了设备的使用安全性，并使产品寿命得到延长。
2、具有复合功能，适用面广
机电自动化产品一般具有自动化控制，自动补偿，自动校验，自动调节，自动保护和智能化多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求，应变能力较强。
3、生产能力和工作质量提高
机电自动化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动化控制系统可精确的保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证佳的工作质量和较高的产品合格率。同时，由于机电自动化产品实现了工作自动化，所以生产力大大提高。
二、机电自动化技术的主要应用领域
机电自动化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到生产过程的所有领域，因此，机电自动化产品的种类很多，而且在不断增加。按照机电自动化产品的功能，可以将其分为下述几类。
1. 信息控制类，主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电自动化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类
2.设备类，主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。
3.机电结合类，主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。
4.电液伺服类，主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。
5. 数控类，主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。
机电自动化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电自动化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电自动化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电自动化产品的总体或系统。
三、机电自动化技术的发展趋势
机电自动化是多学科交义的一种学科，它集光学、计算机、信息等学科，它在历史的长河中不断发展，不断的进步，并且促进了技术的不断发展，机电自动化的进步可以归结以下个方面：
1、绿色化
现代工业的发展给人们生活带来巨大的变化。物质丰富，生活舒适，然而资源减少，生态环境受到了严重的影响。此时，人们倡导保护白然，回归白然。绿色产品概念在这种情况下出现了，所以，绿色化渐渐成为时代的主题。绿色产品在其设计、制造等一系列过程中，环境和人类的要求不断的增加，对生态资源要求高，利用率却不断增加。有效的设计绿色机电化产品，具有未来远大的前景。机电自动化产品的绿色化主要凸显在使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
2、自动化
自动化是动态化的，前瞻未来机电自动化技术，更加注重产品和人的人性结合，机电自
动化技术的人格化有两个方面：一是如何给自动化实现更加人的一些功能，显得越来越重要，特别像家用机器人，更加凸显出人机一体化技术：二是模仿生物机理，研制出各种机电自动化技术产品。其实，很多机电自动化技术产品都是在动物的灵感下研制出来的
3、电气自动化控制系统的标准化接口。采用微软公司的标准化技术后，工程的成本大大降低了，成功地实现了数据资源的共享。考虑到自动化系统策划方案的重要，当企业进行系统连接时，必须采用微软操作系统，那么这种情况下办公室使用的就是 IP 系统，管理系统和自动化控制之间联系的建立就是通过 PC 系统。程序标准化接口使厂家之间的数据交换有了保证，解决了通讯产生的难题。
4、 智能化进入
21世纪，智能化成为机电自动化的一个重要方向，人工智能越来越受到人们的重视，人机智能化成为一个重要的应用之一，所谓智能化是对机器行为等一切理论基础上的，运用人工智能，计算机，动力学等学科，使她逐渐成为自动化产品的智能，但是要完全和人一样的智能是不可能的，从多个方面考虑，高性能，速度的微处理器使自动化技术产品赋了低级职能，都是完全可以实现的。
5、电气自动化工程控制系统的创新技术。在我国电气自动化发展计划的指导之下，随着市场化的环境，不断提升电气自动化工程控制系统的创新能力。并且企业不断吸收创新技术以提升自身的创新能力，而科研的投入，为电气自动化的创新提供了更加广阔的空间，加强政策上的扶持，健全、完善机制对创新都是非常有利的。目前我国企业主要生产一些中低档次的产品，产品主要服务于中小型的项目，企业应该打开自主创新的新局面，转换经济增长模式，逐渐提升创新能力。
电气自动化可以与地球数字化互相结合。此设想包含了自动化的创新经验，可以把大量的相关数据整体为坐标，最终成为一个电气自动化数字地球。将信息全部放入计算机中，与网络结合，不管人们在什么地方，根据地球地理坐标，便能知道任何地方的数据信息。还可以加强企业与相关院校之间的合作。鼓励企业到此专业的学校中建立车间，进行技术生产等，建立学习形生产培训基地。还可以走入企业进行教学。将实践能力和理论学习结合在一起。此外，还要与现代网络联系起来，积极利用已有的科学技术。加强专业培训，提供研究人员水平等。
四、结束语
由此可见，作为多门科学技术发展的结晶成果，机电自动化代表着社会的生产力已经发展到了一个必然的全新阶段，各个行业的发展将极大地有赖于该项技术的推动，传统的理念和方法得到了变革创新，其重要性肯定会在我国今后的经济发展中得到越来越多的体现。
【参考文献】
[1]金孜，孙启成，任明.办公自动化的应用管理[J].东北水利水电，2007，（8）：2-3.
[2]徐文，罗建中，钱伟.污水处理厂的自动化应用[J].广西轻工业，2009，（12）：51-53.
【关键词】电气自动化 ；监控系统 ；问题 ；发展趋势
在我国，电气自动化监控系统已经逐渐变为现在技术和设备更为成熟的监控系统了。随着科技的革新，电气自动化监控系统也开始向着更为科学化、更为系统化、更加安全可靠、更利于操作的方向发展了。不过，凡事都具有两面性，在电气自动化监控系统被应用于各个领域，为相关工作人员带来便捷的同时，也对相关工作带来了一定程度的冲击。因此，笔者认为，为了今后更有效、更科学地使用电气自动化监控系统，认清电气自动化监控系统，明确其使用过程中产生的问题，并对其未来的发展趋势进行合理的推断是极为重要和必要的。
1 电气自动化监控系统的概述
电气自动化监控系统，主要是对在工作中的电气自动化的相关设备及操作进行实时的监控，以达到及时发现工作中问题、有效解决问题并进行相关的数据记录的目的，这不仅仅提高了工作的效率，还为以后的电气自动化的工作人员提供了宝贵的资料。
现在，经济全球化的趋势越来越严峻，中国的大部分企业，无论是传统企业，还是新兴企业都陆续开始将电气自动化监控系统引入到企业日常的工作当中。不可否认，电气自动化监控系统及其相关技术的引入，极大的满足了当今市场的需求，在增加了企业的经济效益、促进了企业的综合发展的同时，也为中国经济的飞速发展做出了巨大的贡献，为中国更好、更快地打开国际市场创造了极为有利的先决条件。
2 电气自动化系统的重要性
2.1 提高了工作中突发事件的处理效率
在企业、工厂的日常工作中，通过对优化的电气自动化监控系统的使用，可以实现对当地工作数据信息进行实时的采集、分析与处理等等。例如 ：工作时，在现场发生了突发事件或是没有预知的事故，电气自动化监控系统会自动进行当时数据信息的采集，并通过监控系统进行科学、合理的事故分析，将实时发生的事故数据信息进行保存，使得工作人员可以及早地发现问题的所在，有效地防止了更大事故的发生，更为今后工作的调研提供了科学、准确的数据信息。此外，电气自动化监控系统还可以对数据信息进行及时的更新，使相关工作人员对工厂的具体情况更为了解，对于工厂内部存在的一些极为细小的问题，或是工作人员不容易发现的故障，通过电气自动化监控系统的良好都可以及时发现。这样一来，对事故发生后的处理有了推进作用，从而从根本上提高了员工工作的效率，加大了员工工作的安全系数。
2.2 提高了工作的准确度
传统的工作方式，主要是通过人进行的。在人工的处理过程中，不论工作人员的技术水平有多高，工作态度有多认真，都难保不会在日常的工作当中，有注意不到或是解决不了的问题。但是，利用机器并使用电气自动化监控系统，就可以通过互联网技术，对问题进行及时的分析与解决。此外，人不同于机器，是会有情绪起伏的，也会有身体不适的时候，在上述这些情况出现时，工作的质量与效率就很容易受到不同程度的影响。而通过电气自动化监控系统的使用，可以有效地避免上述现象的发生，机器和系统是不会有情绪波动的。因此可以避免由情绪变化引发的问题。虽然，机器也会出现损坏，系统也会存在漏洞，但是可以通过机器的维修与换代，系统的定期维护与修补，进行及时的解决。而人一旦生病，其无法工作的期限则是不能够估测的。即使员工带病上岗，其工作效率也会大打折扣。
3 电气自动化监控系统存在的问题
通过上述的论述，笔者介绍了电气自动化监控系统的优势所在，下面笔者就具体谈谈在电气自动化监控系统的实际应用中存在的问题。
3.1 网络问题给监控系统造成的影响
电气自动化监控系统，在很大程度上依赖电子计算机和互联网。通过大量的调查研究，笔者发现，在现今的使用电气自动化监控系统的绝大多数企业当中，其使用的电子计算机设备基本上是能够满足电气自动化监控系统的要求的。但是，在具体的应用过程中，其网络速度给实际工作带来了很多麻烦。例如 ：在使用电气自动化监控系统时，由于该地区的网络速度
过慢，使得电气自动化监控系统的数据信息无法进行及时的采集与更新，在很大程度上影响了电气自动化监控系统分析问题、解决问题的能力。网络速度的缓慢，不仅仅给电气自动化监控系统在传输数据上带来了困难，在数据信息的保存上也有不小的影响。在现实的工作当中，由于网络速度的缓慢，数据信息的丢失与错误保存的情况也是时有发生的。这种现象的存在，对日后的工作埋下了安全隐患。
3.2 周围的环境问题给监控系统带来的影响
在经济全球化的大趋势下，我国为了实现经济的快速发展，政府大力支持与扶持工业的发展工业的飞速发展，虽然为企业和国家带来了巨大的经济效益，但是对于环境的危害也不小近几年来，我国环境问题的日益加深，不单单给人们日常的生活带来了巨大的危害，对电气自动化监控系统的正常使用也带来了不可磨灭的影响。这其中，最为严重的就是电磁影响。目前，在我国，电气自动化监控系统得到了广泛的应用。因此，其对电量的需求也在逐渐增加。在员工使用电气自动化监控系统进行工作的时候，会由于日益加重的电磁污染而使得所使用的电气设备受到电磁的干扰，从而对电气自动化监控系统工作的准确度产生了影响。
4 电气自动化监控系统的发展趋势
4.1 增加模拟情形的分析
目前的电气自动化监控系统，是根据工作现场数据信息的采集，进行分析与解决的，属于发现问题、解决问题的阶段。这虽然能够提高工作的质量与效率，但是没有从根源上减少工作中出现事故的概率。笔者认为，随着现今科学技术的飞速发展与更新，电气自动化监控系统也会发生不同程度的升级。在模拟情形分析这方面，电气自动化监控系统还是比较欠缺的。因此，未来电气自动化监控系统将会向模拟情形分析这一块发展。实现根据当时、当地实际情况的分析，做出模拟情形的设计与分析，从根本上抑制事故的发生，减工作中存在的安全隐患，从而降低企业的事故率，提升企业的整体形象。
4.2 加强技术创新，引进优秀人才
现在，虽然电气自动化监控系统正在使用较为先进的网络技术手段，但是由于企业员工的技术能力、素质等客观原因的限制，电气自动化监控系统在技术上仍有很大的上升空间。因此，未来电气自动化监控系统一定会朝着技术人才更加优秀，电子技术更加创新的方向发展。引进优秀的技术人才是提升企业形象、加速企业发展的重要举措之一，是技术创新的必要条件。随着相关优秀技术人才的引进，技术上的创新是电气自动化监控系统的必然发展趋势。只这样，才会推进企业不断的发展，才会从技术层面上提升企业的综合实力，从而增加企业的核心竞争力，使企业在竞争激烈的环境中得以生存与发展。
5 结语
电气自动化监控系统的使用，降低了企业的资源成本，提高了企业的业务工作质量。这就要求相关人员要对电气自动化监控系统的管理更为严苛，要及时发现问题，解决问题，为企的发展提供更为广阔的平台空间。
参考文献：
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[2] 康涛 . 电力系统自动化发展趋势 及 新 技 术 的 应 用 [J]. 信 息 技术 ，2012.
[3] 张礼崇 ， 郜祥 . 电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势 [J].专题研究 ， 2012，19（01）.
“多位一体”的主要措施
找到问题的所在，本文从多个角度对毕业设计工作进行改革，充分调动学生在毕业设计中的主动性和创造性。通过分类指导、团队指导、产学研结合、科学选题、毕业设计提前等手段，设计了一个“多位一体”的教学模式来提高毕业设计质量，从而提高就业质量;同时也增强教师的工程实践经验和科研能力，丰富了教学内容。
1．加强选题的科学性和实践性。指导教师确定毕业设计的课题要具有科学性、时效性、实用性、创新性。尽量从科研项目、生产现场提炼课题，并有一定的理论性。每个课题必须要经过集体讨论筛选并形成选题库。
2．充分发挥学生主体作用，加强校企合作，利用学生工作实习的机会，在老师的指导下鼓励学生自主选题，让学生自己给自己加压，从而激发学生的积极性。
3．根据学生的具体情况，进行分类指导。有条件的同学可以提前进行毕业设计、考研的学生采取错时进行毕业设计。
4．发挥各位老师专业特长，进行联合指导;打破学生与老师间单一附属关系，发挥每位老师的专业特长，对相关课题的学生进行交叉指导。各位指导老师除完成各自学生的指导工作外，对一些专业问题进行专门集中指导。
5．每位教师指导的学生自然形成一个小组，由指导教师指定一位组长负责跟踪每位同学的毕业设计工作动态，协助教师督促每位同学及时完成各阶段的任务;另外，不同教师指导的学生如果研究领域或者方向有类似的，可以进行不定期的学术讨论，互相学习，取长补短。
“多位一体”的实施效果
经过两届毕业设计工作的实践，“多位一体”教学模式的各项措施均取得了一定的成果。
1．形成了一个多渠道的选题模式，建立了一套科学的毕业设计课题库。每位老师在平时的科研过程中产生的一些问题，会及时进行总结、提炼，更新到课题库内，对陈旧的课题及时淘汰，实现了真题真做。鼓励学生进行自主选题，发挥学生的主观能动性是引起学生重视毕业设计工作的一项重要措施。学生会非常珍惜自己的劳动。电气专业的颜诗洋同学一开始选题是指导老师自拟课题，与其实习单位的工作关系较远，后来在老师指导下根据其实习内容自主选题。其实习单位正在给南京卫岗乳液开发一个恒压供水的项目，安排他参与完成。该生将毕业设计和工作实习结合起来，投入很大精力，不仅顺利完成公司交给的任务，毕业设计(论文)还被评为省级优秀毕业论文三等奖。
2．对情况各异的学生形成一套分类指导的制度。大部分同学的毕业设计是按照正常的时间节点按部就班的进行。但是，一部分同学由于很早就进入到企业进行实习，他们希望毕业设计和他们的工作内容相类似，我们就及时与其工作单位联系，由其实习单位指定一位专家与我们的老师共同指导、把关，保证毕业设计质量。有部分同学考研，按正常步骤做毕业设计时间无法保证，针对这样的情况，指导教师特意安排学生利用考研的间隙，如寒假、复试前后等时间段，集中进行毕业设计，化解了毕业设计与考虑之间的冲突。电气专业的王磊(B07071093)和翁俊辉(B07071115)经过与老师沟通，从课题库中选择适合自己的课题后，将毕业设计的软硬件提前至第七学期期末进行。在这期间由于暂时没有就业压力的干扰，他们的精力都投入到软硬件的设计中，不但完成任务书既定的目标，他们还自己完成了一些像网络通信、模糊控制等一定难度的内容，完成了一个完整小型的项目的控制，有了这些实战经验后，两位同学的个人简历就更加充实了，在后来的应聘过程中，两位同学在专业上的特长就显现出来了，以至于多家用人单位争相聘用。自动化专业的庄凯(B07072017)因为考研时间与毕业设计时间发生冲突，经过研究，决定给他早下任务，熟悉课题，充分利用寒假完成文献检索、开题报告、软硬件初步设计等工作，指导教师在寒假期间通过网络、电话等形式使其有充分时间做考研准备。在研究生考试结束后复试之前的时间段内，集中精力完成软硬件的最后调试工作，使系统完善，由于没有其它因素的干扰，该同学在有限的时间内较好地完成了毕业设计的内容，保证了毕业设计的质量，并且顺利地考上了南京工业大学的研究生。这种模式对考研的学生来说效果比较好。
3．形成了训练有素、配合默契的指导团队。术业有专攻，各位老师根据自身的特长对学生进行有针对性的指导，使毕业设计过程中软硬件设计更加的准确和专业。例如，学生在绘制电路板上存在困难，由相关老师重点给相关同学进行辅导。在PLC或者现场总线通信方面的问题，由这方面经验丰富老师进行集中指导。这样每位学生的毕业设计不仅有自己的老师进行日常性指导，还能够得到更加专业的指导，使毕业设计的质量得到进一步提高。
4．指导老师和部分同学借助该项目的研究平台，积极地开展教学和科研方面的研究，发表了一定数量的教改和科研论文、专著。
5．形成了一批可靠稳固的校企合作单位，为学生提供了多个就业渠道。
6．为学生考研解决了时间冲突的问题，减轻了学生的压力，为毕业设计赢得了时间，保证了设计的质量。我院的考研上线率连年创新高。
存在问题及改进方法
“多位一体”的毕业设计教学模式，经过两年多的实践摸索，虽然取得较好的效果，但在实施过程中也存在许多问题，有待进一步完善。
1．进行分类指导时，学生的实际情况不易掌握，这一点必须与班级的辅导员进一步沟通，切实掌握好每个同学的实际情况。
2．改革后，毕业设计进行的时间点会与学校的作息时间发生冲突，一定程度上影响部分毕业设计的进行，尤其是需要实验室支持的情况。这一点必须取得学校有关部分的支持。
3．受科研条件的限制，毕业设计课题库的更新滞后，这一点需要指导教师抽出一部分时间及时地更新课题库。
4．校企合作单位的数量和质量一定程度上影响了毕业设计选题和开展。今后应更加着力加强校企合作，提升合作对象的质量，能够让更多的学生参加自主选题，主动接受任务。
【关键词】无功功率补偿；晶闸管投切电容器；DSP控制器
1.引言
现代电网中，电动机等感性负荷占据很大比重，它们在做工时需要吸收大量的无功功率，实现能量的转换，带动设备做功。这样，电源提供的电功率并不完全供给给有功功率，还要一部分转换为无功功率，这无疑增加了电网电源的负担，降低了供电设备的效率，而且由于线路中无功电流的存在将增大网络损耗，降低输电线的使用寿命，严重影响供电质量。为了解决这一问题，我们设计了低压终端无功补偿装置，在电路中需要消耗无功功率的地方提供无功功率，即对无功功率进行补偿[1-3]。
2.无功补偿技术的有关理论分析
2.1 TSC型无功补偿装置的工作原理
图2-1给出了TSC型无功补偿装置的系统模型，其中2个反并联晶闸管作为补偿电容器的投切开关。首先，交流电源US经变压器PT和线路电抗XL后对负载供电，负载端电压为U2，负载电流为I，IP和IQ分别成为正弦电路中的电流有功分量和无功分量。在负载处经晶闸管开关T接入一个补偿电容器C，电容抗为XC=1/（2πfC），若选取C的大小使IC等于负载感性电流IQ，即：
，同时，IC为容性电流，超前电压U290°，-IC即为感性电流，滞后U290°，与负载感性电流IQ同相，这样，按上式选择电容C，负载的感性电流IQ的大小和幅值都等于电容器向电网输出的感性电流-IC，电容器C输出的无功功率抵消掉了负载消耗的无功功率，因此，整个电路中只有有功电流在流动，没有无功电流的损耗，负载的功率因数接近于1，这样就提高了电能的利用率，降低了电能在输送过程中造成的浪费。
2.2 无功补偿控制方式的研究
传统的无功补偿装置依靠单一的物理量作为参考量，难以实现精确的控制，本设计中，为了满足控制的需要，做到精准无误的控制，我们选择性能较好的两种控制方式相结合，即以无功功率为主要判据、电压为辅助判据的电压无功复合控制方式，利用无功功率校正控制避免投切震荡、以电网电压的限定值作为电容投切的约束条件，从而实电容器组的智能综合投切，在保证电压在合格的范围内实现无功平衡，既减少了网络损耗，又考虑到了电压质量。
图2-2为控制投切区域图，分为11个区域来进行控制。Q是系统的实际无功功率，U是实际电压值，控制策略中设置了两级电压门限和一级无功门限，分别是：电压上限U上限和下限U下限；电压上极限U上极限和下极限U下极限；无功上限Q上限和下限Q下限，当电网电压越上、下极限时，此时不考虑无功功率，投切电容器来改变电压值，使其回到上、下限之间，只有当电网电压在合格范围内才根据无功值来投切电容器，调节网络无功。
2.3 有关补偿电容器分组方法的研究
本设计中电容器的分组方式采用不等容分组方式。不等容分组方式是指各组电容器的容量不相等，分组容量比不宜过大，以不超过1：3为宜。例如：可以补偿15kvar无功容量的电容，按照1：2：4：8的比例来分，每组补偿容量分别为1kvar、2kvar、4kvar、8kvar，就可实现15级组合，分成4组就可以实现0～15kvar补偿级差为1kvar的无功补偿。这种分组方式补偿速度快，精度高，同时也节省了电容器投切开关的数量，降低了成本；缺点是只要最小一组容量能够进行投切，则总是对该组进行操作，以此类推，顺序操作，结果最小一组电容器频繁进行投切，使用寿命最短，且其控制也比较复杂。
本设计选用四种电容器，电容大小分别为60uf，30uf，15uf，8uf，当在220V工作电压下的容量分别为9043var，4521ar，2260var，1205var，这样可以补偿的无功功率最大可达到17030var。这四种电容器组可以实现0到17Kvar的补偿，可以分为15级调节控制。虽然软件控制较复杂，但可以节省投切开关的数量，减少了补偿装置的成本。
3.无功补偿装置的硬件设计
本课题设计的是基于DSP控制的晶闸管投切电容器（TSC）型无功补偿装置，其控制器采用DSP[4]为核心控制器，采用了集中补偿方式，装配在配电变压器低压母线上，对配电变压器所带的整个区域负荷进行补偿，利用电压无功复合投切判据来判定电容器组的投切，投切开关选用晶闸管与继电器结合使用的复合开关。其硬件原理结构框图如图3-1所示，主要包括控制器模块，电压、电流检测调理模块，脉冲驱动电路模块，复合开关模块以及通讯、存储模块几部分组成。
3.1 复合开关电路设计
复合开关是电容器组的投切开关，本设计采用晶闸管与继电器相结合的方式来执行电容器组的投切，如图3-2所示，晶闸管与继电器并联，L1的作用是抑制电容投切时对晶闸管产生的冲击影响。当需要补偿无功时，应当将电容器并入电网，此时控制器发出该控制信号，并给晶闸管和继电器同时发送一个闭合驱动信号，由于晶闸管的响应速度比继电器快，故上半回路先导通，电容器立即投入电网补偿无功，延迟一段时间后，继电器闭合，此时，上、下回路都导通，只需要给晶闸管发送一个关断信号切断上回路即可；当需要将电容器从电网去除时，控制器发出该控制信号后，此时，只有继电器下回路导通运行，只对晶闸管发送接通脉冲信号，上下回路同时导通，然后对继电器发送关断信号，延迟一段时间后下回路断开，此时只有上回路导通，最后对晶闸管发送关断信号，两回路都关断，电容器组切除。
3.2 复合开关驱动电路设计
由于控制电路输出的PWM控制信号驱动能力有限，不足以直接驱动复合开关的开通或者关断，因此在主电路和控制电路之间还需要加入驱动电路。驱动电路作为整个硬件电路的重要一环，其良好的性能可以加快复合开关开断的速度，减少开关过程中产生的损耗，提高整个装置的工作效率，保障设备安全可靠运行。
本设计所选用的复合开关属于电压驱动型器件，既需要为其提供开通控制信号，也要提供关断控制信号，以保证它能按照要求可靠地开通或关断，所以我们选择6N173光耦合器来驱动复合开关的开通或关断，电路如图3-3所示。
DSP控制器将调理后的电流、电压等信号进行运算处理，得到三相投切控制信号并进行各相同步，然后发出控制脉冲控制驱动电路来驱动继电器与晶闸管进行开断，从而达到投切电容器组的目的。5V电压驱动晶闸管输入，15V电压驱动继电器输入。
4.无功补偿装置的建模仿真
根据无功补偿装置的硬件设计，我们对其设计电路进行仿真验证，模拟硬件电路的运行结果，根据仿真结果来分析硬件电路是否满足要求，若不满足则对硬件电路进行修改，重新设计并更改参数然后再进行软件仿真，如此反复直至达到设计目标。
本课题的主要目的是设计一种无功补偿装置能够补偿电网中的无功功率，使得电源的电功率尽可能全部地提供有功功率，这就要求网络中没有无功电流的流动，功率因数趋近于1。图4-10为补偿前后无功、有功功率的变化波形图，上方波形为有功功率补偿前后的变化波形，单位为（Kw），下方波形无功功率补偿前后的变化波形，单位为（Kvar）。为了观察对比补偿效果，我们在0.1秒后投入补偿装置，可以发现在0.1秒前，有功、无功功率波动频繁，投入补偿装置后，有功功率逐渐趋于稳定，无功功率也逐渐趋近于0值，说明该补偿装置补偿效果明显，能够达到理想的补偿效果，但是观察到网络中的无功功率明显提高，而有功功率提升效果不明显，说明该装置能够补偿网络中的无功，但不能有效的提高有功功率，提升电压的利用率，所以该装置还有待改进。
5.结论
本文设计的无功补偿装置是基于TSC型的低压终端无功补偿器，利用DSP控制器来完成整个系统的数据处理与计算、控制信号发出、与外界通讯等功能，根据检测的三相电路中的电压、电流等信号进行数据运算与处理，计算出网络中需要补偿的无功功率，再由控制器发出控制信号来执行电容器组的投切，调节网络无功。
该补偿器能快速跟踪电网负荷的突变，根据电网无功的需求适当补偿电容器，随时保持最佳馈电功率因数，实现动态无功补偿，同时，投切过程不产生谐波，对原电网的干扰小，成本低，自身能耗小。但是，由于TSC型补偿装置是分级式补偿，可能产生补偿死角，不能连续调节无功功率，在电网不稳定时还可能出现投切震荡，所以，TSC装置一般与TCR补偿装置组合[5-6]，这样即可以实现连续的无功调节，同时大大减小了谐波，因此，该设计还需要一定的改进和完善。
参考文献
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作者简介：
机器人竞赛是一项很好的科技创新活动，形式繁多，内容丰富。设计方案的开放性，也为学生的创新奠定了基础。参赛者可以用不同的方法实现同一个项目，通过比赛，激发其对机器人的学习兴趣，引导他们积极探索机器人新科技，为其自主创新能力的培养提供良好的平台。中国机器人大赛暨RoboCup公开赛：1999年，在RoboCup国际委员的支持和授权下，首届中国机器人大赛暨RoboCup公开赛在中国重庆举办，目前是中国机器人最具影响力的赛事，比赛共设立12类65项赛事。机器人竞赛种类多、规模大、水平高，为大学生进行创新实践活动提供了很好的平台。“未来伙伴”杯中国智能机器人大赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛），是中国人工智能机器人专业委员会等多个单位主办的一项全国性赛事。大赛包含机器人救火大赛、机器人足球比赛、机器人创新大赛、机器人搜救大赛、机器人擂台赛和机器人舞蹈戏剧大赛等6个主题项目。其中机器人救火大赛是国际赛制机器人灭火比赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛）。“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，由教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办。竞赛分竞速赛与创意赛两类比赛。自2006年首次举办以来，“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了6届。
机器人实践教学的具体实施
机器人竞赛、创新实践是一项很好的科技创新活动，机器人的趣味性易于激发学生学习和研究的兴趣，同时将创新实践、竞赛引入教学过程，使学生变被动学习为主动学习和研究。“机器人项目教学法”的一般教学结构如图1所示：“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。本文以参加2012年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛的医疗与服务机器人组的项目为例，在比赛初期确定人员，将不同专业和不同年级的学生组成一个竞赛小组，研究竞赛规则、制定项目方案、机器人结构设计、电路设计、程序调试，学生分工合作，过程中集思广益、取长补短、团结协作。这种在探索中学习的过程是其他教学环节无法实现的，对于培养学生的实践创新能力非常重要。本文以一种医疗与服务机器人设计为导向的项目教学法，按照以下六个教学步骤进行：1.项目的申请根据学院参加机器人竞赛的实际情况，中国机器人大赛暨RoboCup公开赛，作为全国最具影响力的机器人比赛。本学院主要参加了医疗服务机器人、机器人游中国、擂台等机器人项目，学生可以针对感兴趣的比赛项目，或者根据江苏省高等学校大学生实践创新训练计划，申报项目，填写申请书。教师针对学生申报的项目，分析学生的实际情况，建议选择项目规模和难度适中的项目。中国已经进入了老龄化社会，而且在今后几年内老龄人口数量将会呈上升趋势，老龄化将更加严重。老龄化使社会的劳动力减少，一些老年人不仅不能参加劳动，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顾，这就增加了他们的子女以及社会的负担。年轻人为了工作日益繁忙，在目前服务行业工作者稀缺的背景下，在医院时不时会有行动不便的病人需要护士和家人的搀扶。而在没有人帮助的情况下，行动不便的病人寸步难行，稍有不慎就有可能摔倒受伤。所以笔者建议学生选择参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，设计一种医疗服务机器人更好的服务病人。2.项目团队的建立建立学生团队，营造互相竞争、互相帮助的学习氛围，学生在做项目过程中携手合作，弥补相互间的不足，遇到问题大家一起讨论解决，这让学生体会到团队的重要性，做到共同进步。同时，团队的学生分工明确，每人负责项目的某一部分，使学生真正参与到项目中，整个项目的完成，离不开每一个学生，学生为使项目不会因为自己负责的部分没有完成而主动学习，主动查资料，可以培养和提高学生的自主学习能力。学生团队的建立，应考虑学生的专业，年纪，特长等因素。教师确定一名队长，根据项目的特点，队长可以自己招学生，实现学生管理学生。参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，笔者选择了5名学生，队长由09级的一名学生担任，该生组织能力比较强，专业能力也比较脱出，由他负责整个项目的进展，汇报工作。其他学生分别是1名2009级的，2名2010级的，1名2011级的，专业分别是自动化、测控、电气。3.项目任务、计划的制定团队负责人制定机器人项目工作计划，确定工作步骤。机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能仪器。本次设计的医疗服务机器人由小组讨论决定，医疗服务机器人外形像轮椅，病人能够独自驾驶去化验室拿取报告，去门诊找医生复诊，降低护士工作量及病人家属的负担。为使医疗服务机器人更好的服务病人，该团队为机器人设置了两种模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就诊、休息时需要被移动到病床上的麻烦。机器人将现场键盘控制和远程控制相结合，实现护士对病人的远程监护，机器人在前进过程中，检测到前方有障碍物时就会立刻停下，减少不必要的事故。同时机器人配备了机械手，可以帮助病人取物品，最大程度帮助病人。根据团队中学生的专业、特长等分配任务，负责机器人机械结构设计的学生需要画图纸、电焊等来完成机器人结构的设计、机械手的设计；电路设计的学生制作包括单片机电路、电源稳压电路、电机驱动电路、红外避障电路、键盘输入电路；测控专业的学生负责电路的测试、场地的制作等工作；程序编写的学生，完成程序的设计、调试；控制界面的设计由另外一个学生负责，主要是VB编写上位机、WIFI摄像头的调试、蓝牙通信的调试。根据机器人项目的特点，学生在制作过程中可适当地作一些调整。根据项目完成的时间确定工作步骤，进行时间分配。最终得到教师的认可才能执行。4.项目制作学生自己确定各自在小组中的分工，然后按照已确立的工作步骤和程序工作。基于机器人项目的作品成果形式多种多样，可以是调查报告、实物模型、演讲稿、论文等。通过展示作品成果，可反映学生在项目完成过程中所掌握的技能。本次设计的医疗服务机器人成果包括机器人模型一个、机器人设计与使用说明书一份、演讲稿一份。在本项目比赛结束后，指导学生按照他们设计的医疗服务机器人撰写论文、申请专利。5.项目检查评估整个项目检查评估采用答辩的形式向教师汇报，首先由队长对整个项目进行汇报总结，再由队员对自己负责的工作进行汇报和自我评估，并且对设计的医疗服务机器人进行展示，教师根据团队成员的表现、研究成果表述和作品的展示进行检查，为到现场比赛作准备。针对项目中出现的问题，师生共同讨论，教师引导学生独立思考问题，解决问题。学生通过对比师生评价结果，找出造成结果差异的原因6.项目资料归档或应用为使学生养成良好的习惯，项目结束后，教师监督学生将项目工作资料整理归档，材料包括项目申报书、进度表、机器人机械结构图、程序设计流程、机器人控制程序、项目结项书、项目报告讲义等。
机器人项目教学的成果
从“离网”向“并网”的跨越
光伏并网发电是当今世界光伏发电的主要发展方向，是光伏技术步入大规模发电阶段，成为电力工业组成部分之一的重大技术步骤。许多统计资料表明，近几年来世界光伏并网发电市场发展迅速，光伏并网发电的装机容量从1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp，光伏并网发电在光伏行业中的市场比例也从1 996年的10％上升到2000年的50％，2007年光伏并网发电的市场比例已达到80％。而在中国，光伏发电也将在未来的电力供应中扮演重要的角色，其累计装机容量预计至201 0年将达600MWp，2020年将达到30GWp，2050年将达到100GWp。根据电力科学院预测，到2050年，中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25％，其中光伏发电则占到5％。显而易见，光伏并网发电已经是大规模光伏发电的主要趋势。
早在上世纪80年代，合肥工业大学已经开展起太阳能光伏与风力发电技术的研究，张兴就是在那个时候走入合肥工业大学校门的。在这所留下他半生印记的学校里，不仅走过了从学士到博士的求学之路，而且也撇下了攻关，探索的辛勤汗水。他对太阳能光伏发电技术的研究，源于1 997年新疆新能源研究所原所长王国华研究员在合肥工业大学的一次讲学。在那次讲学中，张兴对欧美日等发达国家正在兴起的光伏并网技术产生了浓厚的兴趣，当时，我国的光伏发电技术与产业还是针对技术相对落后的光伏离网系统，很少有人关注技术新颖且有一定难度的光伏并网技术。尽管深知其中的挑战，张兴却从未想过低头，他抓住光伏并网系统中的并网逆变器这一核心技术，开始了潜心的研究。经过一年多的努力，他终于成功研制了500W光伏并网样机。在1 998年的全国光伏年会上，该样机一经展出即引起了同行的高度关注。在此基础上，1999年，张兴教授又与新疆新能源研究所开展了技术合作，共同承担起自治区的科技攻关项目。当时，逆变电源专家曹仁贤创办的合肥阳光电源有限公司起步不久，虽然主打产品主要是离网型光伏逆变器，但他还是给予了这一项目充分的肯定和支持。在共同的努力下，该项目组于2000年成功开发出3kW工程化样机，并在新疆鄯善县成功地进行了应用测试，取得了预期性能。随之，在经过一年多的试运行之后，2001年，该项目顺利通过了新疆维吾尔自治区组织的专家鉴定，得到了一致的好评。
而正是这个项目的成功，拉开了张兴教授与合肥阳光电源有限公司产学研合作的帷幕。此后，国家“十五”科技攻关项目“并网光伏发电用系列逆变器的产业化开发”、科技部新能源行动计划项目等诸多科技攻关项目在他们的携手并进下，得以产业化实践，同时建造了多个并网光伏示范电站，其中，科技部新能源行动计划项目“60kW光伏并网系统的应用与研究”项目获得新疆维吾尔自治区科技进步二等奖。
与“阳光”同行
“阳光”，一个听起来倍感明媚的词语。而在电源领域，这一个词语则让人联想起我国知名的新能源发电电源专业制造商――合肥阳光电源有限公司(以下简称“阳光电源”)。
自1 997年成立以来，阳光电源专注于可再生能源发电产品的研发与生产，囊括了光伏发电电源、风力发电电源、回馈式节能负载、电力系统电源等系列产品，曾成功参与北京奥运鸟巢、上海世博会、三峡工程，全球环境基金可再生能源项目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏电站，英国和法国小型风力并网发电项目、青藏铁路等重大工程，获得了国内外业界的一致好评。多年来，阳光电源先后获得“安徽省优秀民营科技企业”、“安徽名牌产品”、“优秀创新企业”，“安徽省‘115’产业创新团队”、国家发改委REDP项目“技术进步优秀项目奖”，“太阳能光伏产品金太阳认证”等荣誉，是安徽省可再生资源电源工程技术研究中心依托单位、安徽省研究生产学研示范基地。
同样，经过二十余年的努力，合肥工业大学在太阳能光伏与风力发电技术等可再生能源发电技术方面也取得了长足的进展，如今，不仅拥有电力电子与电力传动国家级重点学科、教育部光伏工程研究中心，还进入了国家培育优势重点学科的“111计划”，成为“可再生能源并网发电国家级创新引智基地”。而在可再生能源并网发电技术的科学研究中，张兴教授与阳光电源的产学研合作尤其值得称道。
从1 999年共同开展新疆维吾尔自治区的科技攻关项目开始，他们的产学研合作已经整整十年。十年间，他们联手创造了不少成绩，近年来更是成果选出。
“上海电力局奉贤10kW光伏屋顶示范工程项目”属于上海电力局新能源发展计划项目，工程于2003年3月建成并投入运行，2004年7月通过专家鉴定，是上海首个全部采用国产化技术的光伏屋顶并网示范系统，该系统所用的1台10kW三相并网逆变器即由张兴课题组与阳光电源联合研制。
他们合作的“并网光伏发电用系列逆变器的产业化”项目是国家科技部“十五”科技攻关项目，该项目于2005年2月通过科技部的专家鉴定。其成功研发解决了并网光伏系统的关键部件逆变器的产业化难点，推进了我国并网光伏发电产业的发展，如今，该项目系列产品已在阳光电源实现了产业化，并定型了多种规格的并网逆变器产品。
随即，在国家科技部新能源行动计划项目“新疆乌鲁木齐大型光伏并网工程”研发中，张兴课题组承担起72台60kW并网逆变器的系统及控制设计任务，而阳光电源则对逆变系统的制造，现场安装与调试工作进行了全权负责。2004年12月，该工程完满建成并投入运行，2006年3月，通过科技部验收及专家鉴定。经鉴定，该项目采用可调度型并网发电结构，并具有并网发电、蓄电池充放电和独立逆变三重运行功能，省略了常规的充电控制器，简化了系统结构，大大提高了光伏并网发电系统的性价比，是当时新疆地区最大且功能最为先进的光伏并网示范工程，其成果被授予新疆维吾尔自治区科技进步二等奖。
此外，在“上海生态示范园光伏屋顶工程”、安徽省科技攻关项目“合肥阳光电源30kW光伏屋顶示范工程项目”以及
科技部科技攻关推广项目“上海崇明30kW光伏屋顶示范工程”研发中，他们的表现也不负众望。
“非常”追求
电力电子与新能源应用技术的多年研发、与阳光电源十年的产学研合作，点点滴滴的付出，张兴教授用自己的智慧和汗水写出了一个不一般的科研生涯。
在风力发电研究方面，其MW级变流器作为核心技术一直被外国垄断，其国产化的路途极其艰辛和富有挑战性，2004年，张兴教授与阳光电源再度联手进行科技攻关，他们首先完成了安徽省“十五”科技攻关项目“风力发电用交直交并网变流器”，并获得安徽省2006年度科技进步二等奖。接着，作为课题负责人之一，张兴教授与阳光电源联合申报并获得了“十一五”国家科技支撑计划“大功率风电机组研制与示范”的两个重大项目的资助――“1 5MW以上直驱式风电机组控制系统及变流器的研制与产业化”与“1，5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器的研制与产业化”。经过大家不懈的努力，目前，MW级双馈型与直驱型风机变流器基本实现了产业化，部分机型已经批量向整机厂商供货。
在柔性直流输电变流与控制研究方面，张兴教授着眼于柔性直流输电技术与风力发电相结合，对安徽省自然基金项目“电网异常条件下风场柔性直流输电网侧变流器控制策略研究”进行了攻关研究。与此同时，在合肥工业大学本科评建项目的支持下，他自主研发成功了一套1 5kW柔性直流输电变流及控制系统研究平台。
在PWM整流器技术研究方面，张兴教授完成了包括HT--7u超导托卡马克等离子移快控电源、蓄电池双向馈电电源、背靠背双向变流器等多项研究成果，并在其博士学位论文基础上，由“电气自动化新技术丛书”编委会资助并由机械工业出版社出版了《PWM整流器及控制》学术专著，该学术专著在新能源并网发电的逆变器研究与应用领域得到了学术界专家学者的肯定并被广泛引用。
在积极进行科研攻关的同时，张兴教授还将大量精力投入到特色实验室建设中。2006年，他主持完成了“合肥工业大学风力发电变流器及其控制实验室”的建设，其主要包括“250kW中低压双馈、交流异步全功率风力发电驱动平台”、“永磁同步直驱风力发电驱动平台”，以及分布式发电系统中的“风力发电模拟平台”，“柔性直流输电变流及控制系统研究平台”等。而他与阳光电源合作，还为该公司建成了“2MW双馈型风力发电变流器试验平台”、“2MW同步直驱风力发电变流器试验平台”。这些实验研究平台基本上涵盖了张兴教授及其团队近年来的大部分成果，在这些成果的基础上，经过深入地自主研制，这些平台已经开始发挥各自的功用，不仅大大促进了合肥工业大学新能源应用及其电力电子研究技术的发展，使其成为全国高校风力发电变流器研究条件一流的单位，也为国家支撑项目的取得与完成提供了良好的研究条件与基础。
经过多年的拼搏，张兴教授不仅在风力、太阳能并网发电的变流器技术的研究和工程应用方面取得众多的成果，积累了大量研究与工程经验，同时也为阳光电源以及电力电子行业输送了一批高素质人才。从当年初次涉足光伏并网发电技术，到如今的MW级风电变流器的研制成功，在太阳能光伏并网、风力发电变流控制与驱动领域的多年研究，使他和团队得到了锤炼和成长，逐渐发展为一支拥有2名教授、2名副教授、3名博士毕业的青年科研骨干教师以及近30名博士、硕士研究生的优秀团队，在一起，他们总是能形成一股强大的科研力量。而与阳光电源长期的优势互补合作，其科研水平经受了考验，更是得到了升华。
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