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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇交流電壓，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞:Modbus協(xié)議;交流電壓峰值;MSP430F449;MAX1270
中圖分類號:TB971,TP368.1文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2009)10-146-03
Design of AC Voltage Peak Detection Instrument Based on Modbus-RTU
WANG Jichang
(Seismic Geophysical Company of Shengli Oil Field,Dongying,257100,China)
Abstract:The peak voltage detection of AC is an important index in industry power safety monitoring.AC voltage peak detection system based on hardware of MSP449,MAX1270 and RS 485,and protocol of Modbus-RTU are introduced.This system have been used in AC voltage peak detection successfully.This system has advantages of portable,low power and so on.Meanwhile,it is easy to interface with PC or controller in accordance with Modbus-RTU protocol to construct remote monitoring and control system conveniently.
Keywords:Modbus protocol;AC voltage peak;MSP430F449;MAX1270
收稿日期:2008-10-23
0 前 言
交流電壓峰值是指交流電壓的最大值(正峰值)或最小值(負峰值),是工業(yè)生產(chǎn)過程中一個非常重要的參數(shù)。為保證用電設(shè)備的安全,對供電電壓的峰值[1]進行檢測具有重要意義。測量峰值的方法主要有示波器法、間接計算法、專用峰值表法。利用示波器雖然可直觀地顯示電壓的波形和峰值,但在成本和便攜性上示波器均不能作為現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備;間接計算法只適用于標準正弦波,實用性不大;專用峰值表大都存在體積較大,攜帶不便,且與電腦或控制設(shè)備相連不便的缺點。針對以上缺點,采用MSP430[2]系列單片機、MAX1270模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,并利用Modbus-RTU協(xié)議,成功地開發(fā)出了低成本、便攜、智能的峰值表設(shè)備。
1 測量原理
由于供電電網(wǎng)的波動及電網(wǎng)的電壓波形是一種非標準正弦波,其峰值不能通過平均值或有效值間接計算。該系統(tǒng)采用對非標準正弦波在一個周期內(nèi)多次采樣,并通過冒泡法比較采樣值,得到電壓的最大值或最小值作為其正峰值和負峰值。顯然只要采樣密度適當,完全可以得到真實的電壓峰值。我國交流電的頻率為50 Hz,設(shè)計中采樣頻率設(shè)置為10 kHz,即每個交流波形周期中采樣200次,足以正確地反映出電壓的變化情況,從而確定電壓的峰值。
2 硬件設(shè)計
設(shè)計中,以MSP430F449[3]單片機、MAX1270模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為主要器件。前端A/D輸入采用電阻分壓方式將交流電進行降壓;采用RS 485芯片作為通信接口芯片,硬件框圖如圖1所示。
圖1 硬件框圖
2.1 A/D輸入調(diào)理保護電路設(shè)計
以220 V交流電為例,其理論峰值電壓為311 V,但考慮到電網(wǎng)波動、正弦波失真等,電壓峰值很可能超過311 V,這時可根據(jù)工作經(jīng)驗和實測情況,選定一個電壓值作為電壓可能達到的最大值,假定為500 V。如果MAX1270的輸入范圍設(shè)置為±5 V,則分壓電阻的分壓比應(yīng)設(shè)置為100∶1。分壓后的電壓經(jīng)過運放緩沖后作為A/D芯片的輸入,為保護后級A/D轉(zhuǎn)換芯片,設(shè)置兩個穩(wěn)壓二極管組成限幅電路。輸入調(diào)理電路如圖2所示。
圖2 A/D輸入信號調(diào)理保護電路
2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路
A/D轉(zhuǎn)換電路采用MAX1270[4]芯片,MAX1270是8通道、多量程雙極性輸入、串行輸
出、逐次逼近型12位A/D轉(zhuǎn)換器,最高采樣率為110 kS/s。在單+5 V電源供電下,可通過編程實現(xiàn)±5 V,±10 V,5 V,10 V量程。其中,雙極性輸入十分適合作為交流電壓測量。
MAX1270轉(zhuǎn)換電路如圖2所示,由MSP430F449的I/O口線控制MAX1270的串行接口。由于MAX1270在5 V電壓供電下,輸出4.5 V以上高電平,而MSP430F449的I/O口電平為3.3 V,因此必須附加一個接口芯片,以實現(xiàn)5~3.3 V的電平轉(zhuǎn)換,這里采用MAX3001雙向電平轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。
2.3 RS 485接口電路
該設(shè)計采用RS 485總線[5],可通過電纜或光纖將信號有效地遠傳上千米,配合Modbus-RTU協(xié)議,可方便地與符合Modbus-RTU協(xié)議的控制設(shè)備連接。設(shè)計中采用MAX3485芯片作為RS 485接口芯片,電路如圖4所示。
圖3 A/D轉(zhuǎn)換及電平轉(zhuǎn)換電路
圖4 RS 485接口電路
3 軟件設(shè)計
設(shè)計中,主要的軟件模塊包括A/D轉(zhuǎn)換,Modbus-RTU協(xié)議和串口編程。對于串口編程不再贅述,主要對MAX1270[6]和Modbus-RTU[7]協(xié)議進行說明。
3.1 MAX1270編程
MAX1270的控制字格式如表1所示,最高START為起始位,保持為“1”;SEL2~SEL0為輸入通道選擇位;RNG,BIP分別為量程和極性選擇位;PD1和PD0為掉電和時鐘模式選擇位。各位的具體意義請參考MAX1270數(shù)據(jù)手冊。該設(shè)計中,MAX1270設(shè)置為:量程10 V,雙極性輸入(即實現(xiàn)±5 V測量)、外部時鐘25 CLK/s正常操作模式,使用通道CH0作為輸入通道,控制字的格式為10000101。
表1 MAX1270控制字
BIT7(MSB)BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0(LSB)
STARTSEL2SEL1SEL0RNGBIPPD1PD0
/*函數(shù):max1270_ACQ()功能:讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)*/
unsigned int max1270_ACQ()
{
unsigned char cmd;
cmd=0x85;//雙極性正負5 V輸入范圍,通道0,常規(guī)操作、外部時鐘模式
unsigned char t=8;
do//寫入控制字
{
max1270_CLK_CLR;
_NOP();
if((cmd & 0x80)==0x80)
max1270_DI_SET;
else
max1270_DI_CLR;
cmd
_NOP();
max1270_CLK_SET;
_NOP();_NOP();
}
while (--t!= 0);
max1270_DI_CLR;
//等待轉(zhuǎn)換完成
for(int i=5;i>0;i--)
{
max1270_CLK_CLR;//時鐘下降沿
_NOP();_NOP();
max1270_CLK_SET;//時鐘上升沿
_NOP();_NOP();
}
//讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果
unsigned int dat=0;
t=12;
do
{
max1270_CLK_CLR;
_NOP();
dat
if(max1270_DO)//DO的輸出為1
dat++;
max1270_CLK_SET;
_NOP();
}
while (--t!=0);
_NOP();_NOP();
max1270_DI_CLR;
max1270_CLK_CLR;
_NOP();_NOP();
return dat;
}
3.2 Modbus-RTU協(xié)議
Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其他設(shè)備之間可以通信。Modbus-RTU是Modbus[8]協(xié)議的一種傳輸模式,在該模式下,消息中的每個8 b包含2個4 b的16進制字符。Modbus協(xié)議的核心程序是CRC校驗[9]程序的編寫。該系統(tǒng)中采用CRC-16校驗法,具體程序?qū)崿F(xiàn)如下:
//CRC生成和校驗:用于CRC生成和校驗,其中frame為數(shù)組指針,n為數(shù)據(jù)個數(shù)//
unsigned int CRC(unsigned char *frame,int n)
{
int i,j;
unsigned int flag,crc;
crc=0xffff;
for(i=0;i
{
crc^=*frame++;
for(j=0;j
{
flag=crc&0x0001;
crc>>=1;
crc&=0x7fff;//crc高位補零
if(flag)
{
crc^=0xa001;//crc xor A001
}
}
}
flag=crc%256;//取模求余得到crc低字節(jié)
i=(crc-flag)/256;
crc=flag*256+i;//高低字節(jié)交換
return(crc);
}
3.3 其他重要子程序
程序中采用定時器中斷觸發(fā)每次采樣,保證采集周期的精度,同時每次采集時都以過零點作為采集數(shù)據(jù)的開始。這兩點都有利于提高系統(tǒng)精度。
//定時器設(shè)置
CCR0=399;//400×0.25 μs=0.1 ms,即采樣周期
設(shè)定為10 kHz(10 k/50=200)
TACTL=TASSEL_2+MC_1+TACLR;//MCLK=4 M,Up Mode,CCTL0=CCIE;//CCR0中斷使能
//正過零點判斷
if(AD_Result
Start_Flag=1;//Start_Flag為開始存儲數(shù)據(jù)的標志
else
Start_Flag=0;
4 測試結(jié)果
通過施加標準正弦波、非標準正弦波、三角波測試,可使該表的峰值測量精度高于1級,完全滿足工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備供電檢測的需求。該表與工控組態(tài)軟件MCGS[10]配合,工作良好。此外,該表除了測量峰值以外,還擴展了電壓平均值、有效值的計算,設(shè)計成一個具有多功能的智能儀表。
5 結(jié) 語
該設(shè)計以MSP430F449單片機、MAX1270為核心,編寫了Modbus-RTU協(xié)議,同時利用RS 485接口可方便地進行數(shù)據(jù)遠傳或與符合Modbus-RTU協(xié)議的設(shè)備相連,該表的體積小,功耗低,可使用干電池或蓄電池供電,非常適合作為編攜式設(shè)備,隨身攜帶,也可作為功能模塊直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備對電網(wǎng)供電電壓峰值、有效值等參數(shù)進行監(jiān)測。
參考文獻
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1 在研究電容器的耐壓值時，用交流電的峰值。即為了保護電路中的電容器不被擊穿，接在電容器兩端的交流電的峰值必須小于等于電容器允許承受的最大電壓值。
例1 交變電流電源的電壓為6V，它和電阻R1、R2及電容器C、電壓表一起組成電路如圖所示，圖中電壓表讀數(shù)為U1，為保證電容器C不被擊穿，電容器的耐壓值U2應(yīng)，則以下判斷正確的是（ ）
A．U1=62V B．U1=6V
C．U2≥6V D．U2≥62V
解析 平常我們所說的交流電的電壓是指交流電的有效值，因接在電容器兩端的交流電的峰值必須小于等于電容器允許承受的最大電壓值（即電容器的耐壓值），交流電的有效值與交流電的峰值的關(guān)系是U峰值=2U有效值，則D正確。電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值，則B正確。
2 在研究交電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時，要用有效值；交流電壓表和電流表的讀數(shù)也是交流電的有效值；接入電路的用電器的額定電壓同樣是看交流電的有效值。
例2 如圖1所示，為交流發(fā)電機示意圖，匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈，邊長分別為 10cm和20cm，內(nèi)阻為 5Ω，在磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中繞OO′軸以502rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈和外部 20Ω的電阻R相接，求：（1）S斷開時，電壓表示數(shù)；（2）電鍵S合上時，電壓表和電流表示數(shù)；（3）為使R正常工作，R的額定電壓是多少？（4）電阻R上所消耗的電功率是多少？
解析 （1）感應(yīng)電功勢最大值
Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×502V=50V。
S斷開時，電壓表示數(shù)為電源電動勢有效值
E=Em2=50V
(2)電鍵S合上時，由全電路歐姆定律
I=ER+r=5020+5A=2.0A
U=IR=2×20V=40V
即電流表示數(shù)為 2A,電壓表示數(shù)為40V。
（3）額定電壓即為電壓有效值，故R的額定電壓為 40V。
（4）電阻R上所消耗的電功率 P=IU=2×40W=80W。
3 求通過導體截面的電量時，只能交流電的用平均值。
例3 矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻為r，繞OO′軸以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，當它從圖中位置轉(zhuǎn)過90°過程中，求：通過電阻R的電量是多少？
解析 線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中，平均感應(yīng)電動勢為：ε =NΔΦΔt=NBsπ/2ω=2NBsωπ，所以平均感應(yīng)電流為I=εR=2NBsωπR，則通過電阻R的電量為Q=It=NBsR
4 研究某一時刻在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈受到的磁力矩時，只能用交流電的瞬時值。
例4 如圖3所示，邊長為a的N匝正方形線圈在磁感強度為B的勻強磁場中，以角速度ω繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈的電阻為R0，求線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過30°角時，磁場對線圈的磁力矩是多少？
解析 線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過30°角時的感應(yīng)電動勢的瞬時值為：e=NBa2ωsin30°=NBa2ω2，電流的瞬時值為：i=eR0=NBa2ω2R0，磁場對電流的瞬時安培力為：F=Bia=BaNBa2ω2R0。此時，線圈受到的磁力矩如圖4所示，則有：M=2N×F×a2sin30°=NFa2=aN2BaNBa2ω2R0=N2B2a4ω4R0
關(guān)鍵詞：MF47型萬用表 原理 使用
MF47型萬用表是一種可以測量多種電量、具有多量程的模擬式儀表，具有使用方便、功能較全的特點。它主要用來測量直流電流、交直流電壓、電阻、三極管的放大倍數(shù)、電感量、電容量等。MF47型萬用表具有靈敏度、高分檔細、體形輕巧、性能穩(wěn)定、讀數(shù)清晰、使用方便的特點。
一、MF47型萬用表的原理
MF47型萬用表的結(jié)構(gòu)主要由測量機構(gòu)（表頭）、轉(zhuǎn)換開關(guān)、測量線路、面板組成。其內(nèi)部電路主要由公共顯示部分、保護電路部分、直流電流電路部分、直流電壓電路部分、交流電壓電路部分和電阻電路部分組成。測量機構(gòu)是一個磁電系直流微安表，電路中使用電位器來調(diào)節(jié)測量機構(gòu)回路中的電流大小，用兩個二極管和電容反向并聯(lián)來保護二極管，用于限制測量機構(gòu)兩端的電壓，使測量機構(gòu)不會被過大的電流、電壓而燒壞。
電路的“+”位置為紅表筆的插孔，“*”位置為黑表筆的插孔。當測電壓和電流時，被測量就會有電流通入測量機構(gòu)，因此此時不需要內(nèi)部電池。當轉(zhuǎn)換開關(guān)打到交流電壓擋時，通過二極管的整流和限流電阻的限流后，由測量機構(gòu)通過指針偏轉(zhuǎn)顯示出來;當打到直流電壓擋時，此時整流二極管沒有接入整流，僅有限流電阻在限流;打到直流電流擋時，整流二極管和限流電阻都沒有接入電路，萬用表直流電流測量電路實質(zhì)上就是一個多量程的直流電流表，并且采用了閉路式分流電路;測電阻時，把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到電阻擋，由于此時沒有外部電流通入測量機構(gòu)，因此必須要用到內(nèi)部電池作為電源。
二、MF47型萬用表的使用
1.使用前準備
（1）為了減小測量誤差，在使用前應(yīng)機械調(diào)零。檢查指針是否和刻度上的零點重合，如不重合時，應(yīng)調(diào)整調(diào)零旋鈕使指針指示在零點。
（2）將紅、黑表筆分別插入“+” 插孔和“-”插孔中，如測量大的電流和電壓時，即交流直流2500V或直流5A時，應(yīng)將紅插頭分別插到“2500V”或“5A”的插孔中。
2.電阻的測量
測量電阻的步驟：進行歐姆調(diào)零、選擇量程、進行測量、讀數(shù)。
（1）測量電阻時首先應(yīng)該先歐姆調(diào)零，即將表筆短接，這時指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后調(diào)整左上角的歐姆調(diào)零旋鈕，調(diào)整后讓指針指到零刻度位置（若此時指針調(diào)不到零刻度位置，需更換新電池，是其內(nèi)部1.5V電池電壓不足造成的）。
（2）在測量電阻時，首先應(yīng)將兩表筆接到被測的電阻兩端，此時查看指針在刻度線上的讀數(shù)，用讀數(shù)乘以該擋位的倍數(shù)，即為被測電阻的阻值。
（3）在測量電阻時應(yīng)注意：
①在測量電阻時，為了減小誤差，應(yīng)將指針盡量能夠使指針指到儀表刻度盤的中間位置。
②如測量電路中的電阻時，應(yīng)先切斷電路電源，防止電流串入儀表內(nèi)部。
③特別要注意的是每次換擋位，都要重新歐姆調(diào)零。
④在測量電阻時不能兩手同時捏住電阻和表筆測量，否則測量時就接入了人體電阻，導致測量結(jié)果阻值的偏小。
3.直流電壓的測量
測量直流的步驟：選擇合適的直流電壓量程、進行測量、讀數(shù)。
首先應(yīng)先估測被測直流電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至合適的量程，注意所測量的量不能超過所選的量程，再將紅表筆接被測電壓的“+”接線端，黑表筆接被測量電壓的“-”接線端。然后根據(jù)該擋量程和直流電壓擋上的指針所指的位置讀出被測電壓的大小。
4.交流電壓的測量
測交流電壓的方法與測量直流電壓基本相同，所不同的是因交流電沒有正負之分，所以測量交流電壓時，表筆也就不需要區(qū)分正負。必須注意的是，測量交流電壓時必須選擇“交流電壓擋”，讀數(shù)方法與上述測量直流電壓讀法一樣。
三、小結(jié)
總之，萬用表最大的特點是：實現(xiàn)各種測量的種類和量程都是通過量程轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換的。指針式的MF47型萬用表是我們在電工學習和維修時必不可少的一種常見的儀表，掌握它的基本使用方法非常重要。本文主要介紹了其原理和測量電阻、直流電壓、交流電壓的方法。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：直流微網(wǎng)；新能源；電能利用率
目前家庭用戶中很多家用電器都是使用直流電，這些用電器必須配有整流器，把交流電轉(zhuǎn)化成直流電，才能供用電器使用。因而直流電在傳輸與使用的過程中存在著許多交直流轉(zhuǎn)換問題，大大降低了能源的利用率。為了降低能源的消耗，有效地使用新能源并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效應(yīng)，我們研究了一種光伏發(fā)電家用直流微網(wǎng)。通過智能低壓直流配電技術(shù)提高對新能源的開發(fā)和利用，同時節(jié)省家庭用電開支，大大減少火力發(fā)電廠的的供電壓力，有利于緩解能源危機。
家用直流微網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理是協(xié)調(diào)利用交流電網(wǎng)、各種分布式電源（例如小型光伏發(fā)電設(shè)備）以及應(yīng)急電源（如蓄電池）為直流負荷供電，并根據(jù)分布式電源的電壓變化情況，合理控制電能的分配。平時，家用直流微網(wǎng)系統(tǒng)主要利用分布式電源發(fā)電給直流負載供電。當分布式電源電壓不足時，系統(tǒng)的主控電路系統(tǒng)會根據(jù)整個直流負載的用電情況來協(xié)調(diào)控制交流電網(wǎng)的供電比例。此外，當交流電網(wǎng)與分布式電源由于客觀條件不能供電時，系統(tǒng)中的應(yīng)急電源也能為直流負載供電，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。而當交流電網(wǎng)與分布式電源供電充足時，系統(tǒng)將為應(yīng)急電源進行充電。
對于既能使用直流電也能使用交流電的用電器，AC/DC轉(zhuǎn)換器可以省略，不需要整流。當光照充足時，分布式電源能夠供負載使用，直接使用新能源提供的直流電；當光照不足時，由交流電網(wǎng)給負載供電。
我們對整個系統(tǒng)進行了模擬。
新能源發(fā)電受時間、天氣的影響較大，用電負荷在一天中的不同時段也有很大的變化，所以對整個系統(tǒng)進行檢測與控制就是檢測新能源的發(fā)電情況，協(xié)調(diào)交流電網(wǎng)和應(yīng)急電源對其進行補充。我們選擇了凌陽16位單片機SPCE061A作為直流微網(wǎng)系統(tǒng)的主控芯片。
我們選用的分布式電源是太陽能電池板，最大輸出電壓為25V。通過實驗發(fā)現(xiàn)，隨著照射到太陽能電池板表面的太陽光強度的變化，其輸出電壓將發(fā)生明顯的改變，且具有一定線性關(guān)系。經(jīng)過分析，我們提出了用太陽能電池板表面的光照強度反映太陽能電池板輸出電壓的思路。利用光敏傳感器測量照射到太陽能電池板表面的太陽光強度，便可計算出太陽能電池板的輸出電壓大小。
我們選用了光敏傳感器模塊，在不同強度的太陽光下分別測量太陽能電池板輸出電壓和光敏傳感器模塊輸出的模擬電平。經(jīng)過測量、擬合，求出了太陽能電池板輸出電壓和光敏傳感器輸出模擬電平值的函數(shù)關(guān)系：
y=-6.7×x+25
從而能近似計算太陽能電池板輸出電壓值。
當新能源所發(fā)電能因太陽光強度減弱而不能滿足直流微網(wǎng)系統(tǒng)需要時，主控芯片需要協(xié)調(diào)交流電網(wǎng)和應(yīng)急電源對其進行補充。這就要求主控芯片除了能檢測太陽光強度外，還能同時檢測交流電網(wǎng)的供電情況。
通常情況下，交流電網(wǎng)具有兩種工作狀態(tài)，可以用0和1來表示：0供電正常，電壓為220V。為了接入直流微網(wǎng)系統(tǒng)，用AC-DC整流器將其轉(zhuǎn)成20V直流電；1停電，電壓為0V。為了將交流電的通斷轉(zhuǎn)換成單片機能識別的電平信號，我們用兩個大電阻對整流后的20V電壓進行分壓得到2.3V的低電壓，然后接到一個比較器的反向輸入端。當交流電網(wǎng)供電正常時，比較器反向輸入端電壓為2.3V左右，大于正向參考電壓1.5V，比較器將輸出低電平，主控單片機將檢測到邏輯0信號；當交流電網(wǎng)停電時，比較器的反向輸入端電壓為0V
當新能源所發(fā)電能過剩時，需要將多余的電能存儲到蓄電池中；當新能源所發(fā)電能不足時，需要將這些暫時不夠利用的電能存儲起來，以提高新能源的利用率?？墒?，這樣就需要對蓄電池進行頻繁的充放電，減少了蓄電池的使用壽命。我們把充滿電的蓄電池作為系統(tǒng)的應(yīng)急電源，這些蓄電池將只放電，不充電；而未充滿電的蓄電池則用來作儲能電池，這些蓄電池將只充電，不放電；當應(yīng)急電源中的蓄電池電量不夠時，可以與儲能電池調(diào)換。這樣，充電與放電分開管理，簡化了蓄電池管理，利于延長蓄電池的使用壽命。
家用直流微網(wǎng)系統(tǒng)需要根據(jù)環(huán)境情況，協(xié)調(diào)利用各種電源為直流負荷供電，這些工作將由主控芯片來完成。主控芯片在檢測到光強信息和交流電網(wǎng)供電信息后，需要對信息進行識別和處理，然后選擇相應(yīng)的電源為負載供電。我們選擇了繼電器模塊作為電源選擇的執(zhí)行部件。因為主控芯片的控制信號是0和1的邏輯電平，這兩種電平將使繼電器模塊上的開關(guān)接通和關(guān)斷，利用主控芯片多個引腳就可以控制多個開關(guān)的通斷，從而實現(xiàn)不同電源的選擇。另外，繼電器可以選擇低電平導通，這樣能減少電源控制環(huán)節(jié)的電能消耗，提高系統(tǒng)的效率。
綜合以上設(shè)計，我們搭建了一套家用直流微網(wǎng)系統(tǒng)的實物模型，測試了它的工作方式，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能充分利用太陽能，且大多數(shù)時間市電環(huán)節(jié)都不用工作（除交流用電器耗電）。在實際的系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出功率設(shè)計為500W，一年按晴天200天、平均日照8小時計，年生產(chǎn)約800度電，一年能節(jié)省約400元，相當于一戶普通家庭年電費的20%。如果系統(tǒng)普遍推廣，每年能減少燃煤12億噸，迎合了當今低碳環(huán)保的主題。尤其是偏遠地區(qū)，既提高了用電可靠性，還能減少交流電網(wǎng)輸電壓力。
將終端供電系統(tǒng)由交流改為低壓直流，有必要性，也有可行性。如果能夠廣泛推廣，應(yīng)用于所有家庭，會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，更能加快新能源利用推廣速度！
參考文獻
關(guān)鍵詞：電力電子變流裝置、單相可控整流電路、SMES、直流輸電系統(tǒng)
眾所周知，1948年晶體管的發(fā)明引起了電子工業(yè)革命，半導體器件首先被用于小功率領(lǐng)域，如通信、雷達、電視和計算機等。1958年美國通用電氣公司研制成功晶閘管，以晶閘管為主的的電力半導體器件具有反應(yīng)快、重量輕、體積小、能量消耗低等特點，晶閘管和它的各種派生器件能使電能變換和孔氏從旋轉(zhuǎn)變流機組、離子交換器等龐大設(shè)備轉(zhuǎn)而邁入以半導體器件等組成的靜止交換器時代。就這樣，電力電子技術(shù)誕生了。
電力電子變換技術(shù)的各種變流裝置按其功能不同，課分如下及類：可控整流器、逆變器、斬波器、交流調(diào)壓器、周波變換器等?？煽卣髌魇前呀涣麟妷恨D(zhuǎn)換成固定或可調(diào)的直流電壓。逆變器是把直流電壓交換成頻率固定或可調(diào)的交流電壓。斬波器是把固定或變化的直流電壓變換成可調(diào)或恒定的直流電壓。交流調(diào)壓器是把固定或變化的交流電壓變換成可調(diào)或固定的交流電壓。周波變換器是吧固定頻率的交流電變換成頻率可調(diào)的交流電。以晶閘管或功率晶體管為核心的各種電力電子變換設(shè)備的優(yōu)點有（1）晶閘管或功率晶體管為靜止型的電力半導體器件，具有 體積小，重量輕、壽命長、可靠性高等優(yōu)點。因而由它構(gòu)成的變換裝置與旋轉(zhuǎn)變流機組相比，沒有旋轉(zhuǎn)機械部分的磨損，無噪聲，維護方便。（2）電力電子變流裝置功率增益高，只需很小的輸入信號，就能控制數(shù)百安、數(shù)千伏以上的工作電流和電壓，即功率增益可高達數(shù)萬倍以上。（3）控制的動態(tài)特性好，晶閘管裝置的響應(yīng)為毫秒級，功率晶體管則為微秒級，快速性好。（4）效率高，節(jié)省能源。晶閘管或晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，是理想的無觸點開關(guān)器件，經(jīng)濟指標好。
1、單向可控整流電路
單向可控整流電路，是將單相交流電經(jīng)晶閘管開關(guān)控制，變成輸出電壓大小可調(diào)的直流電壓的電路。在生產(chǎn)中，有大量設(shè)備需要可調(diào)的直流電源，如直流電動機的調(diào)速、電焊、電鍍等。
單相半波可控整流電路
單相半波整流電路的優(yōu)點是只用一個晶閘管。線路簡單，調(diào)整方便。其缺點是輸出電壓脈動大，電流的有效值與平均值的比值大，且因變壓器只工作半周，造成變壓器的容量不能充分利用；又因變壓器副邊繞組中流過含有直流分量的電波，會引起直流磁化，為使變壓器的貼心不飽和，必須增大鐵芯的截面積，從而使設(shè)備容量大。因此，單相半波可控整流電路只適用于小容量和要求不高的場合使用。
單相橋式全控整流電路
為了克服單相半波可控整流電路的缺點，我們自然想起在二極管整流電路中所采用的單橋式整流電路。用VT1，VT2，VT3，VT4四個晶閘管分別接在整流橋的四個橋臂上，而整流橋的兩個對頂端接交流電源u2和負載，這樣就構(gòu)成了單相橋式全控整流電路（如圖1）。
圖1
對比單相半波整流電路可見，單相橋式全控整流電路具有整流波形好，變壓器無直流磁化、原邊和副邊繞組利用率高及功率因素高等優(yōu)點，因此它在中小功率的整流裝置我得到廣泛應(yīng)用。
單相橋式半控整流電路
在單相橋式全控整流電路中，我們利用晶閘管來控制導通的時刻和電流流通的途徑，在全控橋式電路中，負載同時流過兩個晶閘管。但作為整流電路，每個支路只需一只晶閘管就能滿足控制要求，而將另一個晶閘管用不可控的大功率硅整流二極管來代替，這樣就構(gòu)成了所謂單橋式半控整流電路（如圖2）半控電路在電阻性負載時的工作情況與全控電路完全相同。
圖2
單相可控整流電路的主電路和觸發(fā)控制電路，使用元件少，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易，但輸出電壓脈動大，容易造成三相交流電網(wǎng)不平衡，所以單相可控整流裝置只用于幾千瓦一下的中小容量的設(shè)備上。如果負載大，則一般采用三相可控整流電路。
應(yīng)用
1、超導儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
從儲能的角度來看，SMES系統(tǒng)在概念上非常簡單，其基本原理就是對超導電感線圈通以直流電源從而將能力儲存在線圈的磁場中，其儲存在超導電感線圈鎮(zhèn)南關(guān)的能連可表示為
E=1/2LI2
E為儲存在線圈中的能量；L為線圈電感；I為線圈電流
如果春能線圈是有常規(guī)導線繞制而成，那么線圈所春村的磁能將以熱的方式損耗在導線的電阻上。由于超導體的直流電阻為零，其電流密度僅受臨界值的限制，可比普通導向高兩個數(shù)量級，所以超導線圈具有很高的儲能密度且其儲存的能力可永久不衰減，知道需要釋放為止。
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動化地持續(xù)發(fā)展使得越來越多的用戶對電力的質(zhì)量提出更高的要求。低劣的電力質(zhì)量會干擾生產(chǎn)過程、造成生產(chǎn)系統(tǒng)誤操作甚至使生產(chǎn)中斷?；赟MES的動態(tài)電壓補償器為瞬間電壓擾動對負載的危害問題提供了一個強有力的解決措施。當發(fā)生瞬間電壓擾動時，SMES系統(tǒng)快速吸收或釋放能量來補償電壓擾動，使得負載端地電壓在故障期間保持正常不間斷。同電池等其他動態(tài)電壓補償裝置相比，基于SMES的動態(tài)電壓補償器具有效率高、反應(yīng)速度快、重復率高、對環(huán)境污染小一級安全可靠等特點。出了在瞬間的電壓擾動期間起動態(tài)電壓補償作用外，SNES系統(tǒng)還能屏蔽電壓波動、頻率波動、高次諧波等連續(xù)的電網(wǎng)擾動，避免這些擾動影響負荷的正常運行，保證對負荷供電的高質(zhì)量。另外，對于中工業(yè)及暫態(tài)系統(tǒng)用戶的非線性負荷、波動和沖擊負荷，SMES還能起到補償和隔離作用，是電網(wǎng)的電力質(zhì)量不受其影響。
2、直流輸電技術(shù)的應(yīng)用
在許多環(huán)境下，在電力系統(tǒng)中引入直流聯(lián)絡(luò)線具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)上的優(yōu)點。在某些特定條件下，它甚至可能書輸送電能的唯一可行的方式。例如，當被接連的兩個交流系統(tǒng)不能同步時，以及當傳輸距離和陸地或海底電纜的長度太長以致不能穩(wěn)定地和經(jīng)濟地進行交流輸電時，采用直流系統(tǒng)就成為唯一的選擇。此時，交流在一個換流站被轉(zhuǎn)換成直流，然后將其輸送到第二個換流站，再轉(zhuǎn)換回交流，并被輸入另一個電網(wǎng)。
參考文獻
[1] 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)。第四版.北京：高等教育出版社。1999
[2] 李加升，電子技術(shù)。北京：北京理工大學出版社，2007
【關(guān)鍵詞】電力電子;變流技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
電力系統(tǒng)是提供相應(yīng)的電能生產(chǎn)和電能消費的系統(tǒng)，它需要通過發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對電能的有效管控，對人們的正常用電有著重要的保障作用。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中出現(xiàn)了電力電子技術(shù)，它是應(yīng)用相應(yīng)的電力電子器件來控制和變換電能的技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，電力電子變流技術(shù)也在不斷的成熟和完善，在電力系統(tǒng)中的作用也越來越明顯，推動了電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化。電力電子變流技術(shù)在發(fā)達國家的電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為普遍，它不僅能優(yōu)化電能和提高電力系統(tǒng)的工作效率，還能夠促使機電一體化的發(fā)展和對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。
一、電力電子變流技術(shù)概述
隨著社會用電的需求，電力電子技術(shù)逐漸得到了相應(yīng)的研究與發(fā)展。20世紀60年代以后，電力電子技術(shù)開始被應(yīng)用到相關(guān)的領(lǐng)域，如電力電子領(lǐng)域和控制技術(shù)領(lǐng)域。其中，電力電子技術(shù)在控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用使相應(yīng)的電能能夠得到科學有效的轉(zhuǎn)換和控制，從而推動了電能的合理應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。電力電子技術(shù)是用計算機系統(tǒng)將電子技術(shù)、電路技術(shù)和電力控制技術(shù)等方面進行相應(yīng)的整合應(yīng)用的現(xiàn)代化的電力技術(shù)，晶閘管的出現(xiàn)標志著這項技術(shù)發(fā)展到相應(yīng)的成熟階段。
電力電子技術(shù)主要包括兩個方面的技術(shù)，一是電子電子器件制造技術(shù)和電力電子變流技術(shù)。電力電子器件制造技術(shù)在發(fā)展過程中得到了不斷的提高和發(fā)展。相應(yīng)的電力電子器件已經(jīng)由第一代的低耗能和小體積發(fā)展到具有自動關(guān)斷功能和結(jié)合相應(yīng)的功率器件、驅(qū)動器件、控制器件等更完善的第三代電力電子器件。其發(fā)展前景更加可觀。電力電子變流技術(shù)也在不斷的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀70年代，整流電路得到了廣泛的應(yīng)用，逆變電路也在此過程中得到了一定程度的發(fā)展。隨著自動斷電器件的應(yīng)用，逆變電路開始有了更為迅速的發(fā)展。與此同時，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使電力電子系統(tǒng)的現(xiàn)代化控制技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了模糊控制、自適應(yīng)控制等控制方式?？刂萍夹g(shù)在很多領(lǐng)域都得到了相應(yīng)的應(yīng)用，也為電力電子技術(shù)的發(fā)展提供了更多的技術(shù)支持。
二、電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用形式
作為電力電子技術(shù)中的一部分，電力電子變流技術(shù)從上個世紀七、八十年代開始被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。一經(jīng)應(yīng)用便受到社會各界的極大關(guān)注。隨著不斷的發(fā)展，電力電子變流技術(shù)以整流電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路、斬波電路等形式在電力系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了相應(yīng)的良好效果。
（一）整流電路
整流電路是用可以調(diào)節(jié)大小的直流電代替了交流電供給直流用電設(shè)備的一種電力電子變流電路。整流電路通過整流二極管將輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，實現(xiàn)對交流電的整流。交流電壓在通過整流電路之后，就會變成混合電壓，既有交流電壓也有直流電壓。整流電路被應(yīng)用到一些相應(yīng)的用電控制和相關(guān)輸電環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了快速高效控制并推動了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。與此同時，整流電路還用多相整流的方式減少和控制了輸出電壓的脈動情況，并減少了電能的損失。
整流電路一般是由變壓器、濾波器和整流主電路組成的，在調(diào)節(jié)直流電動機的速度和調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁、電鍍、電解等方面得到了相應(yīng)的普遍運用。整流電路的變壓器的設(shè)置是為了使輸入的相應(yīng)的交流電壓與輸出的直流電壓之間保持相匹配協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)對交流電網(wǎng)與整流電路之間的隔離。變壓器在整流電路中的設(shè)置情況需要依據(jù)相應(yīng)的具體情況來確定。整流電路中的濾波器是為了能夠?qū)⒅绷麟妷褐械慕涣麟妷哼^濾掉而在主電路與負載之間進行的相應(yīng)連接。20世紀70年代，整流電路的主電路主要是由晶閘管和整流二極管。隨著不斷發(fā)展，發(fā)光二極管等新形材料逐漸被應(yīng)用到主電路中。
電力系統(tǒng)中的整流電路主要包括半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。其中，半波整流電路是整流電路系統(tǒng)中最為簡單的一種，它能夠通過電源變壓器將220伏電壓轉(zhuǎn)變成所需要的電壓大小，整流二極管能將相應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。經(jīng)過反復的轉(zhuǎn)換過程，一半的交流電被演變成了直流電，這也是半波整流的由來。半坡整流電路的電流利用率比較低，多用于電壓高、電流小的領(lǐng)域。全波整流電路可以認為是由兩個半波整流電路組成的，其通過對整流電路的相應(yīng)調(diào)整，達到了對電能的高效運用，但其二級管所承受的電壓相對較大。橋式整流電路是使用最為廣泛的整流電路，它通過接入兩個二極管使電路形成了橋的形狀。橋式整流電路既能夠高效利用電能，還能夠使承受的反向電壓相應(yīng)減少，對其穩(wěn)定運行有一定的作用。
（二）交流調(diào)壓電路
關(guān)鍵詞：絕緣監(jiān)測裝置；試驗儀；研發(fā)
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.243
1 現(xiàn)場實際驗收試驗存在的問題
目前現(xiàn)場驗收人員在實際驗收中主要依據(jù)上述絕緣監(jiān)測裝置相關(guān)驗收要求對新設(shè)備進行驗收試驗，但通過對現(xiàn)場的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，主要存在以下幾個問題：
（1）由于不同直流系統(tǒng)標稱電壓等級，絕緣監(jiān)測裝置的絕緣電阻整定值也不同，在驗收試驗時需按照電壓等級準備不同阻值的接地模擬電阻，以盡可能有效接近告警值；（2）單個接地模擬電阻大小不一，甚至將多個模擬電阻作串聯(lián)、并聯(lián)方式接地，仍只能模擬出單一接地電阻值，無法在絕緣電阻整定值附近做有效的連貫性動作復歸試驗，也就無法精確地對整定值做有效判斷；（3）在進行絕緣監(jiān)測裝置交流竄直流故障的測記和報警功能試驗時，部分現(xiàn)場施工人員和廠家人員直接以220V工頻交流電壓注入直流系統(tǒng)中試驗，在試驗過程中過高的交流電壓可能會造成直流設(shè)備及其他由直流系統(tǒng)供電的設(shè)備損壞，同時單一地以220V工頻交流電壓作為試驗電壓將無法對絕緣監(jiān)測裝置設(shè)定的交流竄入告警值進行檢驗。
2 絕緣監(jiān)測裝置試驗儀的研發(fā)
為能妥善解決絕緣監(jiān)測裝置現(xiàn)場驗收產(chǎn)生的上述問題，國網(wǎng)紹興供電公司直流設(shè)備檢修專業(yè)研制開發(fā)了一臺直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置試驗儀。該試驗儀以微機控制為核心，以直流系統(tǒng)電壓試驗?zāi)K、直流系統(tǒng)絕緣接地電阻告警功能試驗?zāi)K和直流系統(tǒng)交流竄入告警功能試驗?zāi)K等三大模塊為重要組成部件，配以相關(guān)試驗電源、繼電器等輔助部件。
2.1 直流系統(tǒng)電壓試驗?zāi)K
為檢測絕緣監(jiān)測裝置直流母線電壓及正、負極對地電壓準確度，直流系統(tǒng)電壓試驗?zāi)K以小型可調(diào)整流模塊產(chǎn)生的直流電壓為電源，向絕緣監(jiān)測裝置注入該電源，通過對比絕緣監(jiān)測裝置和試驗儀的顯示電壓值來判斷裝置的電壓準確度，原理圖如圖1。
2.2 直流系統(tǒng)絕緣接地電阻告警功能試驗?zāi)K
絕緣接地電阻告警功能試驗?zāi)K由微機控制可調(diào)線性模擬接地電阻，信號反饋啟動單元組成，其原理圖如圖2。模擬接地電阻是一種能由微機控制調(diào)節(jié)，并能生成0至50Ω間較為線性阻值的電阻。試驗絕緣接地告警動作時，將絕緣監(jiān)測裝置試驗儀模擬接地電阻試驗輸出端接入直流系統(tǒng)中饋線支路或母線，將絕緣監(jiān)測裝置絕緣動作告警硬接點反饋接入試驗儀，由微機控制逐步線性調(diào)高模擬接地電阻，當絕緣監(jiān)測裝置告警時，絕緣動作告警硬接點動作反饋至試驗儀，試驗儀接收到硬接點動作信號后，信號反饋啟動單元動作，將該信號告知微機控制啟動記錄動作時模擬接地電阻阻值，同時檢查絕緣監(jiān)測裝置顯示絕緣阻值、絕緣接地極性和饋線選線正確性。告警復歸測試亦采用相同原理方法。
2.3 直流系統(tǒng)交流竄入告警功能試驗?zāi)K
直流系統(tǒng)交流竄入告警功能試驗?zāi)K由可調(diào)交流電源、保護單元、信號啟動反饋單元為主要組成部分，其原理如圖3。
由于直流系統(tǒng)是一個不接地系統(tǒng)，而交流電源是一個接地系統(tǒng)，一旦交流竄入直流，不僅會造成直流系統(tǒng)接地，同時若輸入試驗的交流電壓過高也會造成直流系統(tǒng)上的設(shè)備損壞，因此可調(diào)的交流電源和保護單元對于直流系統(tǒng)交流竄入告警功能試驗?zāi)K是必不可少的。試驗時將試驗儀交流輸出接線L線接于+HM、+KM或-KM，N線接于接地點，逐步調(diào)升試驗電壓，當輸入絕緣監(jiān)測裝置的交流電壓大于其整定值時，絕緣監(jiān)測裝置告警，相應(yīng)的交流竄直流告警硬接點動作，信號啟動反饋單元動作啟動微機控制器采樣交流電壓并予以保存。告警復歸測試亦采用相同原理方法。
3 應(yīng)用效果
直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置試驗儀可應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站內(nèi)新建和技改工程中新安裝的絕緣監(jiān)測裝置各項主要功能的試驗，能在裝置投運前有效判斷其各項功能的正確性，確保設(shè)備能正常投運，并能有效降低試驗時造成直流系統(tǒng)中其余設(shè)備損壞的概率，減少不必要的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)該項試驗的安全化、可靠化、便攜化。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】模擬式多用電表；符號意義；構(gòu)造；原理；使用方法；誤差
1 模擬式多用表概述
多用表有許多型號，不管哪種，表盤上都印有一些符號和數(shù)字，弄清這些符號和數(shù)字的含義，才能正確使用。一般常見的符號有以下幾種：1）表示該表應(yīng)水平放置使用。2）表示該表應(yīng)垂直放置使用。3）表示整流系儀表，測量交流電壓時使用內(nèi)部整流器。4）表示交直流兩用。5）表示多用表與表殼之間能經(jīng)受50Hz、3千伏交流電壓歷時一分鐘的絕緣強度試驗。6）表示三級防外磁場能力。7）表示以標度尺長度的百分數(shù)表示準確度等級。8）表示以指示值的百分數(shù)表示的準確度等級。9）20 kΩ/V或20000 Ω/V表示直流電壓靈敏度。表示測量直流電壓時，電表的輸入電阻為伏20千歐。10）4 kΩ/V或4000 Ω/V表示交流電壓靈敏度。測量交流電壓時，電表輸入阻抗為伏4千歐。11）0dB=1mW600Ω表示分貝（dB）標度尺是以600歐負荷阻抗上得到1mW功率為零分貝作為參考電平的。12）45～1000Hz表示該表在交流正弦頻率為45～1000Hz范圍內(nèi)使用，超出此范圍時誤差將增大。13）A-V-Ω是指安培、伏特、歐姆。就是說這只表是安培表、伏特表、歐姆表的復用表。14）MF：F指復用式，M指儀表。MF放在一起是指萬用表，MF―15中的15表示型號。
除弄清以上各符號及數(shù)字的意義外，還應(yīng)懂得多用表的幾個基本術(shù)語，這對測量準確度很重要。多用表的準確度也叫做精度或誤差，表示測量結(jié)果的準確程度。也即多用表指示值（測得的數(shù)值）與被測標準值之間的基本誤差值。多用表的準確度等級是用基本誤差百分數(shù)的數(shù)值表示的。換句話，基本誤差百分數(shù)值就是儀表的等級。數(shù)值越小，等級越高。例如，1等級精度多用表的基本誤差是±1.0%；2.5級精度多用表的基本誤差是±2.5%。
磁電式多用表表頭的基本參數(shù)包括表頭內(nèi)阻、靈敏度和線性。表頭內(nèi)阻是指表頭線圈的直流電阻及上下兩盤游絲直流電阻之和。表頭靈敏度是指指針轉(zhuǎn)到滿標度（滿量程）時的電流值。此電流數(shù)值越小，說明表頭靈敏度越高。表頭的線性是指表針偏轉(zhuǎn)幅度與通過表頭電流值之間的正比例關(guān)系。以上是表頭參數(shù)。而多用表的靈敏度一般是指整個多用表的電壓靈敏度。一般以伏多少歐姆表示。如500型多用表直流電壓靈敏度為20kΩ/V，這個數(shù)值是怎么來的呢？假設(shè)有一只靈敏度為I、內(nèi)阻為R的表頭。由歐姆定律U=IR可知，它本身就是一只量程為U的電壓表。我們給它串聯(lián)一只電阻以擴大它的量程到U1，此時U1=I（R+R串）。例如，一只100μA的表頭，其內(nèi)阻為1.52 kΩ，可用它測量的電壓量程為U=IR=100×10-6×1.52×103=0.152V，如果給它串聯(lián)一只8.48 kΩ的電阻，量程就擴大到U1=I（R+R串）=100×10-6×（1.52+8.48）×103=1V。此時該電壓表的內(nèi)阻為10kΩ，其物理意義為：這只電壓表測量1V直流電壓需要10kΩ內(nèi)阻，即10kΩ/V，這個數(shù)值稱為100μA表頭的直流電壓靈敏度。實際上因為I=U/R，所以它就是表頭靈敏度的倒數(shù)。即= =10000Ω/V=10kΩ/V。有了電壓靈敏度的概念，就可以方便地將電壓表各檔內(nèi)阻計算出來。例如用50μA表頭裝成直流電壓表，其10伏檔內(nèi)阻R10V=10V×直流電壓靈敏度=10V×20kΩ/V=200kΩ，而直流100伏檔內(nèi)阻R100V=100V×直流電壓靈敏度=100V×20 kΩ/V=2000kΩ.直流電壓靈敏度越高的多用表，測量直流電壓時從電路中分去的電流就越少，對被測電路影響越小，也即測量結(jié)果越準確。
交流電壓靈敏度與直流電壓靈敏度的概念相似。由于測量交流電壓時需要由表內(nèi)整流器整流，故多一個整流效率因素。一般計算交流電壓靈敏度，只要將直流電壓靈敏度乘以一個常數(shù)K（整流電路的工作總效率）即可。計算交流電壓各檔內(nèi)阻時，也只需將該檔的電壓乘以交流電壓靈敏度即可?？梢姼邫n內(nèi)阻也是比低檔內(nèi)阻高的。
2 多用表的基本構(gòu)成與基本原理
多用電表由表頭、選擇開關(guān)和測量線路三部分構(gòu)成，表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，如圖1（a）所示，其滿偏電流約為幾十到幾百微安，選擇開關(guān)和測量線路相配合【如圖1（b）（c）（d）（e）】，可測量交流和直流電流、交流和直流電壓及直流電阻等等。若接入更復雜的測量電路【如圖1（f）】，還可測量音頻電平、三極管的放大倍數(shù)等等。每進行一種測量時只使用其中的一部分電路，其他部分不起作用。
多用表的上半部分是表盤，下半部分是選擇開關(guān)，周圍有標有測量功能的區(qū)域及量程（如圖2）。將多用表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流檔或電壓檔，多用表內(nèi)的電流表或電壓表電路就被接通，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻檔，多用表內(nèi)的歐姆表電路就被接通。另外還可以測量二極管的單向?qū)щ娦约叭龢O管的放大倍數(shù)等等。
測電阻是依據(jù)閉合電路的歐姆定律原理設(shè)計的。而測電壓和電流是依據(jù)串、并聯(lián)電路的特點及部分電路的歐姆定律原理設(shè)計的。歐姆表內(nèi)部電路如圖3所示，其中R為調(diào)零電阻，紅黑表筆短接進行歐姆表調(diào)零時，表頭指針偏，此時閉合回路的總電阻即為歐姆表的內(nèi)阻。根據(jù)全電路的歐姆定律有I= R=R+R+r=；當紅黑表筆間接有未知電阻Rx時，有I=，故每一個未知電阻都對應(yīng)一個電流值I，我們在刻度盤上直接標出與I對應(yīng)的Rx值，
所測電阻值就可以從表盤刻度直接讀出；
當待測電阻Rx0=Rg+R+r時，I===Ig，指針指向刻度盤中央，此時的待測電阻稱為中值電阻（即R中=Rx0=Rg+R+r），所以
R內(nèi)=Rg+R+r=Rx0=R中，即歐姆表內(nèi)阻等于中值電阻 ，這是一個普遍規(guī)律。
3 多用表的正確使用方法
如圖2，多用表表頭下部有一個定位螺絲，這是機械調(diào)零螺絲。按照表頭上“”或“”符號，垂直或水平放好多用表。此時看表針是否指在電壓弧形標度尺的零點。如果沒有，應(yīng)該用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動表盤中間部分的調(diào)零螺絲，使表針指零。多用表的下方有紅黑兩表筆，紅表筆為正表筆，黑表筆為負表筆，測直流電壓時將紅表筆接觸高電位點，黑表筆接觸低電位點。如果接反，表針會向反方向沖擊，時間久了指針會打彎，或損壞多用表表頭內(nèi)的線圈。
測量電阻時，測量之前先將兩表筆的金屬指針接觸在一起，此時指針應(yīng)指在電阻標度尺的零點。如果不指零點，可調(diào)節(jié)表頭下面的“Ω”旋鈕使表針指零。如果仍指不到零，說明多用表內(nèi)的電池電動勢已不足，需要換新電池。圖4測量電阻的方法是錯誤的。兩手同時接觸電阻會使人體電阻與被測電阻并聯(lián)，造成測量值不準。測量電路的電阻時，應(yīng)該用電烙鐵燙開電阻的一端，使這端懸空，再測量電阻的數(shù)值。另外，每變換一次電阻檔位都應(yīng)使表筆短接一次，調(diào)整歐姆表校零旋鈕，使指針指向零歐姆，進行調(diào)零。為了提高測量的準確度，選擇量程時應(yīng)盡量使表針指在標度尺中間位置及其附近（可參考指針偏轉(zhuǎn)在 R中～5R中的范圍）。測量電路中的電阻之前必需將電源斷掉，將大電容器放電，以免損壞多用表。
測量電壓的方法是將多用表通過表筆并聯(lián)到電路中去。測量直流電壓時，應(yīng)將紅表筆接觸高電位點，黑表筆接觸低電位點。如果接反，表針會向反方向沖擊，時間久了指針會打彎，損傷多用表。如果事先不知道電路中某兩點電壓的高低，則應(yīng)先用一只表筆接觸其中的一點，再用另一只表筆短暫試觸第二點，然后快速離開，看表針轉(zhuǎn)動的方向。如果表針反向運動，則需將表筆對換一下，再正式進行測量。測量電壓時選擇量程很重要，量程選小了，指針強烈沖擊，損傷多用表。量程選擇太大，固然安全，但多用表的內(nèi)阻增高，指針偏轉(zhuǎn)很小，不便于讀數(shù)，也會增大測量誤差。如果不知被測兩點電壓的數(shù)值范圍，應(yīng)選用最大量程檔先試測一下，若指針偏轉(zhuǎn)角度太小，則應(yīng)換接較小量程。
測量交流電壓時，一般應(yīng)注意以下幾點：（1）被測電壓應(yīng)該是正弦波，這是多用表的要求。所測電壓波形與正弦波相差越大，測量誤差也越大。（2）被測電壓的頻率應(yīng)符合多用表的要求。一般在45～1000Hz范圍內(nèi)測量時準確度可以保證，超出此范圍，測量誤差增大。（3）多用表測得的交流電壓數(shù)值是有效值。（4）被測電壓中含有交直流成分時，若只測交流成分，就應(yīng)在表筆探針上加一個耐壓400V以上的0.1μF左右的電容（如圖5）。
測量電流是將多用表通過表筆串入被測電路。在事先不知被測電流大小時，也應(yīng)選擇最大量程，測出大概范圍之后，再用適當?shù)牧砍陶綔y量。
多用表的分貝標度尺是用來測量音頻電平的。一般多用表的分貝刻度大部分是以在600Ω電阻上得到0.775V，即獲得1毫瓦功率時定為零電平（或稱零分貝）。表1是交流10檔對應(yīng)的分貝數(shù)值。如果用其他檔測量電路中某點的電平，還應(yīng)加上該檔的一個附加值。例如用50檔測得音頻電平10dB（分貝尺），再加上14dB，實際值為24dB。如果用250檔測得某點電平為12dB，再加上28dB，實際值應(yīng)為40dB。
表1
最后談一下多用表的使用注意事項：
第一，每次測量之前必須核對轉(zhuǎn)換開關(guān)是否符合欲測的內(nèi)容，切勿用電流、電阻檔測量電壓，以免燒壞多用表。
第二，測量完畢時，要把表筆從測試孔中拔出，選擇開關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高檔或OFF檔。若長期不用電表，還應(yīng)把電池取出。
第三，測量高電壓或大電流時，不能帶電旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以防止觸點產(chǎn)生電弧，損傷觸點，加大接觸電阻。
【參考文獻】
[1]趙青生.大學物理實驗[M].安徽大學出版社，2004，9.
[2]武建謀，宋見林.全品高考復習方案?物理[M].西苑出版社，2007，6.
H：Hybrid；F：forward；E：commonemitter（共射接法），其實就是三極管的電流放大倍數(shù)。
萬用表的使用方法：判斷出三極管的三個極（b、c、e），然后插入相應(yīng)的插孔，此時萬用表屏幕上就會顯示該三極管的電流放大倍數(shù)。
資料拓展：萬用表又稱為復用表、多用表、三用表、繁用表等，是電子電力等部門不可缺少的測量工具，一般測量電壓、電流和電阻為主要目的。
萬用表是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測量交流電流、電容量、電感量以及半導體的一些參數(shù)。
萬用表是由磁電系電流表、測量電路和選擇開關(guān)等組成，通過選擇開關(guān)的變換可以方便地對多種電學參數(shù)進行測量。其電路計算的主要依據(jù)是閉合電路的歐姆定律。
萬用表的直流電流檔是多量程的直流電壓表，表示并聯(lián)分壓電阻即可擴大其電壓量程。萬用表的直流電壓檔是多量程的直流電壓表，表示串聯(lián)分壓電阻即可擴大其電壓量程。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
關(guān)鍵詞：動車組；電機牽引；交流傳動；技術(shù)應(yīng)用
上世紀90年代初，交流電動機牽引開始逐漸代替動力牽引和直流電牽引模式應(yīng)用于高速鐵路的驅(qū)動系統(tǒng)當中。交流電動機可分為同步電動機和異步電動機。同步電動機最早應(yīng)用于法國，其特點是機器運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較高，但是其必須在定子和轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)速下才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩，這就使它的適用性大大降低。在此基礎(chǔ)上異步電動機應(yīng)運而生。異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩條件也相對較低，并且運行效能較高，彌補了同步電動機的不足。此外異步電動機還可以根據(jù)運行環(huán)境的不同衍生出所需產(chǎn)品，實用性極高。時至今日，異步電動機仍為電動機產(chǎn)品的首選。
1 動車組交流傳動系統(tǒng)的構(gòu)成
在全世界范圍內(nèi)，各國高鐵及動車組的牽引控制系統(tǒng)都采用交流方式進行動力的傳送。其構(gòu)造部件如下：
1.1 交流牽引電機
鐵路列車和動車組系統(tǒng)中多使用三相交流電機。三相交流電機是異步交流電機的一種，它的構(gòu)造最為簡單，轉(zhuǎn)速極高，黏著性好，牽引力強，具有較好的制動性，是同步直流電機所不可比擬的。目前各個國家還在進一步提高交流電動機的性能和技術(shù)研發(fā)水準，我國也在不斷加大研發(fā)力度，以求開創(chuàng)交流電機在我國應(yīng)用的新局面。
1.2 變流裝置
在工業(yè)領(lǐng)域，三相交流電機的應(yīng)用十分廣泛，高鐵和動車組上就是用三相交流電機作為機車的牽引裝置。為了配合三相交流電機的使用，最大程度的發(fā)揮牽引效能，就需要配備專門的交流裝置。這種裝置結(jié)構(gòu)較為繁復，所需功率極大，是專門應(yīng)用于鐵路運輸系統(tǒng)的，它的作用就是將原有的單向交流電轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)需要的三相交流電。其特點具體歸納如下：（1）與直流電相比，交流電動勢圖呈正弦波的趨勢，可有效減輕在變矩過程中電流諧波對轉(zhuǎn)矩的干擾。（2）承載力和適應(yīng)性強?？梢詰?yīng)對多種突發(fā)狀況，如電壓不穩(wěn)，車輪側(cè)滑等，保持電機牽引的穩(wěn)定和可靠性，進而實現(xiàn)動車車體運行狀態(tài)在可控范圍。（3）操控特點不同于直流裝置，牽引效能的好壞受制于多種因素，如轉(zhuǎn)矩需要達到一定標準才可啟動等等。（4）變頻幅度大，可根據(jù)實際情況不同進行頻率的隨時調(diào)整，最低點為0.4Hz，最高可達200Hz。在此過程中，變化的穩(wěn)定性高，不會產(chǎn)生較大的起伏。（5）動車供電系統(tǒng)在供電時，輸出功率要盡可能平穩(wěn)，不要產(chǎn)生太大波動，功率參數(shù)保持在1左右最好，以最大限度緩解對整個控制系統(tǒng)的負面影響。（6）變流裝置的牽引效能較直流裝置好，對材料的浪費率低，穩(wěn)定性高。（7）系統(tǒng)在檢測，調(diào)試，安裝和故障修理時更容易。（8）交流設(shè)備體積小巧，抗震性強，適用于動車組的運行環(huán)境。9）可進行能量和動力的雙向轉(zhuǎn)換。
2 交流傳動技術(shù)在動車運行過程中的控制策略
2.1 交流傳動控制策略
交流機車一般可分為兩類，其中單項工頻機車的控制系統(tǒng)多采用交-直-交的方式進行電流的傳輸和控制。這種方式又包含兩種控制方法：網(wǎng)側(cè)變流器控制和電機側(cè)逆變器控制。
（1） 網(wǎng)側(cè)變流器控制。網(wǎng)側(cè)變流器是動車組電機傳動系統(tǒng)的主要部件，它的工作原理為通過調(diào)節(jié)變流器的輸出電壓來實現(xiàn)對電流大小的控制，是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的設(shè)備。相對其他變流器，其優(yōu)點是在列車運行時可以有效減少電諧波對周邊所帶來的影響。另外，由于動車組的順利運行需要穩(wěn)定的電壓作為前提保障，網(wǎng)側(cè)變流控制器可以變交流電為直流電的特性正符合了動車運行時對電壓的要求。所以電機網(wǎng)側(cè)變流器適用于以單項交流電位主控制系統(tǒng)的動車組，要根據(jù)需要合理配備網(wǎng)側(cè)變流器。（2）電機逆變器控制。電機側(cè)逆變器是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的電機設(shè)備，與變流器對電流的控制方向正好相反，分為正弦波逆變器和方波逆變器。動車電機牽引設(shè)備中包含有異步牽引電機，其要和配套的電機逆變器結(jié)合使用。動車的牽引控制具有特殊性，牽引系統(tǒng)是通過三相交流電的傳動得以實現(xiàn)的。
2.2 交流異步電機控制技術(shù)
異步電動機較傳統(tǒng)的交流電動機而言更具有動態(tài)性，它可以將交流電傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為直流電傳動系統(tǒng)，易于操控，擴大交流電系統(tǒng)的使用范圍。異步電動機可通過調(diào)整電壓和電頻生成動車組系統(tǒng)中的三相交流電。它通過調(diào)控定子電流和定子電壓使之發(fā)生變化，進而改變轉(zhuǎn)子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩。現(xiàn)階段異步電機有如下幾種操控手段：（1）矢量控制方法，是將定子電流分解達到矢量變換的目的。（2）自適應(yīng)控制方法，能夠克服參數(shù)的變化自動適應(yīng)電流的轉(zhuǎn)變。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制方法。
3 交流電動機的運行原理及實際運用
交流電動機對于日常生活的意義十分重大，它覆蓋了工農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，科技國防等各個領(lǐng)域，尤其在與人們生活息息相關(guān)的家用電器領(lǐng)域，其應(yīng)用更為廣泛。交流電動機包括同步電動機和異步電動機兩大類。同步電動機的調(diào)速靠改變供電電壓的頻率來改變同步轉(zhuǎn)速。由于中間環(huán)節(jié)是直流電壓，在電壓型逆變器中電力半導體器件始終保持正向偏置，由于采用了晶閘管器件，就必須進行某種形式的強迫換流。根據(jù)換流方式的不同，電壓型逆變器的種類很多，其中帶有輔助晶閘管單獨關(guān)斷的并聯(lián)逆變電路，即著名的麥克墨萊電路在機車傳動中有一定的代表意義。麥氏電路是借助輔助晶閘管接通L、C振蕩換流電路，使導通的晶閘管中的負載電流降到零并承受一定時間的反向電壓的一種強迫換流電路。交流調(diào)速系統(tǒng)主要是針對異步電動機而言，它是交流傳動與控制系統(tǒng)的一個重要組成部分。對于鐵路牽引，要求傳動系統(tǒng)按照一定的控制方式（如恒力矩和恒功率） 運行，同時又不斷地迅速地加速或減速。
動車機車牽引系統(tǒng)多為閉環(huán)的傳動方式，這樣可以更好的保持動車在運行過程中牽引系統(tǒng)控制的有效性和平穩(wěn)性。傳動裝置通過變矩器進行變速變矩，達到機車動力的傳動效果。一般情況下，傳動過程中可以采用以下方法進行變矩：第一種方法是直接控制轉(zhuǎn)矩。通過比對實測的轉(zhuǎn)矩與原有的轉(zhuǎn)矩之間的信號差異，進而導入新的轉(zhuǎn)矩信號，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的目的。還有一種方法是參考其他的系統(tǒng)信號值，將這些相關(guān)值進行檢測對比，生成轉(zhuǎn)矩信號，間接實現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。這兩種轉(zhuǎn)矩方式的應(yīng)用范圍都較為廣泛，適用于各種類型的列車。尤其是直接轉(zhuǎn)矩的方式更加受到人們的稱贊?？萍嫉倪M步使得近年來交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)新的調(diào)速方式，如電壓、頻率協(xié)調(diào)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，諧振型變頻調(diào)速系統(tǒng)，矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)等。
4 結(jié)束語
上文系統(tǒng)闡述了動車組動力傳動技術(shù)和傳動系統(tǒng)的運行原理。迄今為止，越來越多的國家在發(fā)展高鐵項目時都采用交流傳動技術(shù)，該項技術(shù)能夠更快的實現(xiàn)電流的變矩，牽引功率高，有利于提高電機的牽引效能，實現(xiàn)運輸系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。
參考文獻
[1]李芾，安琪，王華.高速動車組概論[M].西南交大出版社，2008.
關(guān)鍵詞：兩相交流電機；變頻控制；改進
隨著高性能變頻調(diào)速技術(shù)在感應(yīng)電機中應(yīng)用的越來越廣泛，使得感應(yīng)電機的調(diào)速性能有了很大的提高，高性能調(diào)速技術(shù)因此在兩相電機中的進步也越來越快。兩相交流電機即將單相電機的運行繞組、起動繞組改為對稱的兩繞組和同時參與運行。相對于單相電機，兩相交流電機的轉(zhuǎn)矩效率、能量密度方面都有了較大提高，調(diào)速性能也較好。傳統(tǒng)的單相電機，由于運行電容的影響，在非額定情況下，其調(diào)速性能受到很大的影響，所以去除電容，將單相異步電機變?yōu)閮上喈惒诫姍C，并使它與電力電子技術(shù)相結(jié)合，進行變頻調(diào)速技術(shù)的研究是當今的主流。本文從兩相交流電機的特點與矢量控制入手，對兩相交流電機在SVPWM的實現(xiàn)方法作了介紹與討論，研究了兩相交流電機的控制策略，討論了兩相交流電機的發(fā)展趨勢與發(fā)展方向。
一、兩相交流電機的特點
兩相交流電機的副繞組上去掉了電容或電抗器，使得電機的兩相繞組對稱并且同時參與起動和運行工作。在運用矢量控制時，由于兩相繞組對稱，能夠使電機產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。單相電機的副繞組上帶有分相電容，在等效電機模型中仍然帶有分相電容，而分相電容的參數(shù)與電機的轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，因此在調(diào)速時單相電機的運行性能會受到很大的影響。單相電機的副繞組只參與起動而不參與運行工作。單相電機的兩相繞組阻數(shù)不同，因此等效后的單相電機都有不對稱性，所以電機產(chǎn)生的磁場為橢圓形。在運用矢量控制時，兩相電機與單相電機相比減少了對稱變換這一步驟，實現(xiàn)起來更方便。
當前國內(nèi)外單相異步電動機變頻調(diào)速技術(shù)的研究，是將單相電機看作兩相電機模型來進行研究。在兩相電機的模型中，單相電機的主繞組和副繞組的工作方式與原來有較大的區(qū)別：副繞組不僅僅承擔電機起動作用，而將參與到電機的整個運行過程中；副繞組不再需要串電抗器或者電容器，而是采用變頻器給兩相電機的兩個繞組分別供電，獲得較小的起動電流、較大的起動轉(zhuǎn)矩和較好的運行性能，電機工作在變頻調(diào)速狀態(tài)下。從國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來看，變頻調(diào)速技術(shù)是兩相電機調(diào)速控制的主要發(fā)展方向。
二、兩相交流電機矢量控制
交流電機是一個多變量、強耦合、非線性的龐大系統(tǒng)。矢量控制主要是以轉(zhuǎn)子磁場定向控制的成功運用使得交流異步電機變頻調(diào)速性能發(fā)揮出來，甚至超過直流電機的調(diào)速性能。使交流異步電機變頻調(diào)速在電機的調(diào)速領(lǐng)域里占有越來越重要的地位。兩相交流電機矢量控制原理為：將兩相交流電機的兩相定子交流電，經(jīng)坐標變換后，分解為勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，通過對兩者的直接控制，求得類似與直流電機的控制量再經(jīng)坐標反變換，求得交流電機控制量，通過設(shè)定控制量實現(xiàn)兩相交流電機的變頻調(diào)速控制。
矢量控制可分為轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制、定子磁場定向矢量控制和氣隙磁場定向矢量控制三種類型，其中定子磁場定向矢量控制與氣隙磁場定向矢量控制不能實現(xiàn)磁場與轉(zhuǎn)矩電流之間的解耦，無法實現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)矩控制，因此系統(tǒng)選用以轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制。矢量控制要以以下三點為原則：一是忽略兩相交流電機的磁路飽和，可以認為各相繞組的互感與自感都為線性。二是忽略鐵心的損耗。三是不考慮溫度和頻率的變化對兩相交流電機相關(guān)參數(shù)的影響。
三、兩相交流電機的空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）控制策略的實現(xiàn)
空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)是從電機的角度出發(fā)，其目的在于使電機產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場]，是根據(jù)逆變器空間電壓矢量的變換來控制逆變器的一種控制方法。最早是由日本學者提出的，目前已成功運用于三相交流電機的控制當中。是通過正弦電源供電使得交流電機產(chǎn)生理想的圓形磁鏈為目的。根據(jù)要求決定逆變器中開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，為使電機的實際的磁鏈能盡可能逼近理想的圓形軌跡，進而產(chǎn)生PWM波形。SVPWM的特點是直流電壓利用率高，并且開關(guān)次數(shù)少，減少了開關(guān)損耗，進而減小了驅(qū)動電機的電流電壓的諧波信號，便于實現(xiàn)數(shù)字化控制。在電壓矢量合成時，給定電壓矢量是由其所在扇區(qū)的兩個相鄰基本電壓矢量合成，因此要計算作用在這兩個基本電壓上的時間。在確定基本電壓作用時間后，需要合理安排基本電壓空間矢量的作用順序。其順序的安排一般需要遵循盡可能減少開關(guān)管的關(guān)次數(shù)和相鄰電壓矢量的切換只能有一個橋臂的開關(guān)管動作兩個原則。
四、磁場定向與解耦
在兩相交流電機的矢量控制中Park變換與Park反變換是必不可少的。Park變換的定義是在dq坐標系下使d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈重合，讓q軸超前d軸90度的電角度，并且使坐標系在空間以同步角速度旋轉(zhuǎn)。這種坐標變換實現(xiàn)了將兩相靜止坐標系向兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的轉(zhuǎn)換。定子電流的勵磁分量用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈與轉(zhuǎn)矩分量無關(guān)。定子電流的勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。當轉(zhuǎn)子磁鏈保持不變時，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩分量成比例，因此可以分別控制勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，實現(xiàn)單獨控制電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈。
五、兩相交流電機的變頻控制的發(fā)展趨勢
到目前為止，電機的變頻調(diào)速技術(shù)研究主要集中在三相交流電機上，對于單相電機變頻調(diào)速技術(shù)的研究較少，尤其是對兩相交流電機的研究。目前對單相電機變頻調(diào)速的研究，是將單相電機去掉副繞組上的電容器而看作兩相電機，副繞組不但參與啟動工作而且參與運行工作，電機采用變頻器供電，使得電機的起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大。從國外來看，兩相電機變頻調(diào)速技術(shù)的研究是從上世紀90年代開始的，其研究內(nèi)容主要包括兩相電機逆變器的結(jié)構(gòu)、逆變器的控制策略，以及電機的控制方法等方面。近幾年來，關(guān)于兩相電機變頻調(diào)速技術(shù)的文章發(fā)表明顯增加，其中研究矢量控制用于單相異步電機，研究了無速度傳感器的單相異步電機矢量控制方面較多。兩相交流電機變頻調(diào)速技術(shù)研究在國內(nèi)開始的時間晚，研究的也較少。從總體來看，兩相交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展遠遠比不上三相電機的變頻調(diào)速技術(shù)，對兩相電機變頻調(diào)速技術(shù)的研究目前還基本處于理論研究和實驗開發(fā)階段。
兩相交流電機的變頻控制有很多地方還需要進一步研究。一是仿真方面的完善：兩相交流電機的變頻控制系統(tǒng)往往只搭建了基于SVPWM控制兩相交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)，對于系統(tǒng)內(nèi)部的具體模塊沒有做更好的處理。比如說為了使仿真系統(tǒng)更接近實際系統(tǒng)可以增設(shè)IGBT的死區(qū)時間。增加對兩相交流電機的參數(shù)辨識可以大大提高系統(tǒng)控制精度。二是硬件方面的完善：系統(tǒng)可以增加溫度保護電路，以免在運行時溫度過高影響系統(tǒng)的可靠性。增加能耗制動，可以避免在停機時因電流過大而燒壞元器件。三是軟件方面的完善：可以增加更多控制電機程序和按鈕，比如加速程序及按鈕，減少程序及按鈕。另外，由于兩相交流電機一般用于小功率、低成本的場合，研究無速度傳感器的電機控制技術(shù)，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本，提高兩相電機調(diào)速系統(tǒng)在應(yīng)用中的競爭力。
參考文獻
[1] 劉超.異步電機矢量控制技術(shù)在抽油機井的應(yīng)用[J].中外能源.2013（04）.
[2] 謝雅，黃中華，左金玉.三相交流異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真建模[J].湖南工程學院學報（自然科學版）.2013（01）.
正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析
本章的主要任務(wù)是學習正弦量、正弦交流電路和相量法的基本概念、正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析與計算、正弦交流電路功率的概念和計算。在此基礎(chǔ)上理解和掌握功率因數(shù)提高的意義及諧振的概念。
本章基本要求
(1)
正確理解正弦量和正弦交流電路概念；
(2)
正確理解相量法引入的意義；
(3)
正確理解有功功率和功率因數(shù)的概念；
(4)
掌握相量法；
(5)
掌握電路定律的相量形式和元件約束方程的相量形式；
(6)
分析計算正弦穩(wěn)態(tài)電路；
(7)
了解功率因數(shù)提高的意義；
(8)
了解諧振的概念。
本章習題解析
3-6
解：由題意知：
負載阻抗
Ω
因此為感性負載
3-10
解：利用相量圖計算各電路中表的讀數(shù)。
（a）選電壓為參考相量，
則
A，A
、和構(gòu)成直角三角形
A
安培表的讀數(shù)為14.1安
（b）選電壓為參考相量，
則
A，A
、和構(gòu)成直角三角形
A
安培表的讀數(shù)為10安
（c）選電流為參考相量，
則
V，V
由直角三角形知：
V
電壓表的讀數(shù)為40伏
（d）選電流為參考相量，
則
V，V
由直角三角形知：
V
電壓表的讀數(shù)為100伏
3-13
解:
V
A
A
A
A
3-19
解:
由題意知：
3-20
解:
由題意知：
，
，
3-21
解:
由題意知：
，
