時間:2023-06-05 09:55:33
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇現代電子技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1、整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
2、逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
3、變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
二、電力電子技術的應用
1、一般工業
工業中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來,由于電力電子變頻技術的迅速發展,使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美,交流調速技術大量應用并占據主導地位。大至數千kW的各種軋鋼機,小到幾百W的數控機床的伺服電機,以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調速技術。一些對調速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置,以達到節能的目的。還有些不調速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置,這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業大量使用直流電源,電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2、交通運輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置,交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中,電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機,它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸,那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調速系統,而近年來交流變頻調速已成為主流。3、電力系統
電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。據估計,發達國家在用戶最終使用的電能中,有60%以上的電能至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統在通向現代化的進程中,電力電子技術是關鍵技術之一。可以毫不夸張地說,如果離開電力電子技術,電力系統的現代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優勢,其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發展起來的柔流輸電(FACTS)也是依靠電力電子裝置才得以實現的。無功補償和諧波抑制對電力系統有重要的意義。晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)都是重要的無功補償裝置。近年來出現的靜止無功發生器(SVG)、有源電力濾波器(APF)等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。在配電網系統,電力電子裝置還可用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等,以進行電能質量控制,改善供電質量。
在變電所中,給操作系統提供可靠的交直流操作電源,給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
4、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源,現在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源現在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中,以前大量采用線性穩壓電源供電,由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高,現在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源,所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。
5、家用電器
照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發光效率高、可節省大量能源,通常被稱為“節能燈”,它正在逐步取代傳統的白熾燈和日光燈。變頻空調器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外,有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
6、其他
[關鍵詞]現代電子技術;應用
中圖分類號:TM22 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)10-0383-01
1.引言
電子技術經過了數十年的發展,已經得到了飛速的進步,而電子技術本身,已經隨著生產力的進一步提高,應用到了更廣泛的領域。針對電子科學技術的發展趨勢研究,以及對其應用領域的前瞻,能夠讓人們進一步了解電子技術的發展,并促進電子技術的更有效利用。本文將針對電子技術的應用范圍和發展進行統計研究,并對其發展前景進行概述。
2.現代電子技術的應用
2.1 傳統產業的運用
隨著電子技術的不斷發展,對電能的處理也有了很大進步,在電能使用上,能夠實現高效節能的目標。同時,電子技術的微型化讓電子技術擴大了應用領域,促進一體化進程。同時,電子技術的發展趨勢表明,在電能領域的應用,通過電子技術的處理和改善,將會提供更多的便利。而針對傳統行業而言,優秀的電能運用系統能夠幫助傳統產業智能化生產,提高生產效率。同時可以運用到管理方面,提高管理效率,并減輕工作負擔。通過先進智能化的電子技術支持,能夠極大地改善傳統生產行業低下的生產效率。此外,還可以借助電子技術高度的可控制性,減少工作中產生的錯誤,在最大程度上幫助傳統行業的發展和轉型,為傳統行業提供更多幫助。
2.2 氣象通信領域的應用
天庠けǎ對于現代生產生活有著至關重要的作用,它影響著人們的出行、農業的生產以及航天航空等方面。人們通過天氣預報,決定外出行程、身著衣物,對于農業生產,農民根據天氣預報來進行農業活動的準備;航空公司借助天氣預報更改航班航線,這些都需要天氣預報的幫助。經過數十年的發展,我國的氣象預報工作發展較為迅速,也十分完善。在現代化電子技術的幫助下,氣象預報將實現更智能,更精確的變化。更新換代的信息傳輸設備,能夠將信息在第一時間進行傳輸分析。新型的遙感設備,可以通過前沿的電子技術,獲得最準確的氣象數據。同時,在氣象通訊領域,電子技術同樣有著不可替代的地位。通訊衛星的進一步升級,確保了氣象監測在外太空區域的遠程檢測。地面上的新型光纖傳輸,不僅極大提高了信息流通速度,還保證了信息流通的安全程度,對我國的通信數字化提供了巨大的支持。同時,先進的通訊系統,幫助人們在第一時間獲得實時的氣象信息,為人們的生產生活提供了巨大的便利。
2.3 汽車交通領域的應用
與此同時,電子技術還廣泛應用在汽車的制造領域。汽車制造是電子技術運用最為頻繁的行業之一,現代車輛中,智能化、數字化的電子技術支持越來越多,最普遍的就是汽車導航。隨著電子技術智能化的運用,世界上某些高端汽車廠商已經在車輛上設置智能駕駛系統,通過智能電子系統進行車輛駕駛,這將是一次技術革新。半自動化車輛的最大優勢在于對于駕駛車輛的大大簡化。配合汽車安全控制系統,可以大大幫助人們的車輛駕駛,對于駕駛技術不熟練的人,可以通過汽車自動控制系統的幫助,省去起步的復雜操作,并提供自動變速。除此之外,在汽車上應用的智能電子技術還有緊急制動系統、自動導航、車載音響、車載藍牙以及自動座椅調節、溫度控制等,極大地便利了人們的出行,這就是現代電子技術在汽車領域的應用。
3.現代電子技術的發展趨勢
電子技術的發展勢頭十分迅猛,技術的革新周期也越來越短,隨著電子技術的應用領域越來越廣,人們的生活也與電子技術的距離越來越近。從現今電子技術的發展形勢來看,我們可以預見到將來的電子技術發展趨勢。
3.1 微型化趨勢
技術的進步,將人們帶入到更微觀的領域,層出不窮的納米技術,已經極大地改變了現代科學技術。在微觀情況下進行的某些科學研究或生產,能夠得到更多的技術支持。其中,運用最廣泛的就是醫療領域,通過納米技術,進行微創醫學治療,這是新興的醫學工程。微型電子元件將大大減小電器的體積,帶來變革。
3.2 智能化
智能化同樣也是一個發展趨勢。由于現代社會生產力的不斷提高,單單靠人工生產已經逐漸無法滿足社會的物質需求,人工操作存在諸多弊端,如效率較低,出錯率高。智能化電子技術的運用,可以極大改善這一現狀。生產線的智能化管理,汽車駕駛的智能化,手機、電腦智能化,都能夠為人們提供一個更加方便快捷的生活,將人類勞動力從基礎生產中解放出來,讓人們從事更加靈活自由的工作。
3.3 精確化
隨著社會生產力的提高,社會經濟的不斷增長,想要實現在未來更快的發展,就必須實現精確化數據傳輸。在各個領域當中,信息傳輸的準確性是必須受到重視的。氣象信息的傳輸、地質勘探的傳輸以及醫療檢測等等,都必須以高精確度為研究前提。實現精確化的信息傳輸,可以在最大程度上減少決策執行的錯誤,并且提高信息獲取的效率。在現階段,在數據監測方面的設備已經越來越先進,精確程度也越來越高,但是由于其科技含量很高,設備價值昂貴,所以無法在社會進行廣發使用。借助不斷發展的高新電子技術,能夠極大減少設備的制造成本,并且減少設備的體積,增加攜帶便捷程度,并幫助高精度的檢測設備可以廣泛被社會使用,為社會發展提供巨大動力。
4.結束語
隨著世界范圍內科學技術水平的不斷發展,電子技術的應用越來越廣泛,電子技術對社會發展的作用也越來越大。為了我國的生產力進一步提高,社會進一步發展,必須重視電子技術的研究和探索。電子技術在其他領域的應用將會極大地改善生產力,對于生活和生產有著不可忽視的作用,提高對電子技術的重視,就是把握住未來的發展。
參考文獻
[1] 張海濤.現代電子技術應用范圍及發展趨勢[J].工程技術:全文版,2016(6):00205-00205.
[2] 李樹財.現代電子技術應用范圍及發展趨勢[J].科技創新與應用,2013(3):72-72.
[3] 林艷.現代電子技術的發展及其應用[J].科技展望,2016(5).
現代電源技術是應用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用,是現代電力電子技術的具體應用。
當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。
一、電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
二、現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品,綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展,各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加,應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
三、高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中,開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術,通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
關鍵詞:電力電子技術;開關電源
現代電源技術是應用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用,是現代電力電子技術的具 體應用。
當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經 濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。
1. 電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1 整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2 逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3 變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2. 現代電力電子的應用領域
2.1 計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品,綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的外圍設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源), 同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4 不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5 變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6 高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合, 整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7 大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8 電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9 分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展,各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加,應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3. 高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中,開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術,通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1 高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的 5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統"整流行業"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合 閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造, 成為"開關變換類電源",其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2 模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、 機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。這樣,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求, 而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
轉貼于 3.3 數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術 擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC) 問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4 綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電, 這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。
參考文獻:
[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992。
[2]季幼章:迎接知識經濟時代,發展電源技術應用, 電源技術應用,N0.2,l998。
關鍵技術,可以有效地節約能源,本文重點對電子技術的現狀以及在電力系統的應用做具體分析,以供參考。
關鍵詞:電子技術;現狀;電力應用
中圖分類號:F406文獻標識碼: A
一、前言
電子技術應用于電力系統,是把電力變換當成研究對象,并對電能進行控制的科學技術。電子技術在電力系統的應用,能夠使得電能更好地為人們提供服務。
二、電子技術發展概述
1、和能源相結合的電子電力技術
“科學發展觀”的提出使得人們愈加關注經濟的可持續發展,通過運用電子電力技術來實現對風能、誰能、太陽能等自然能源向電能的轉化,不僅大大提高了能源的利用效率還有效改善了我國資源短缺的窘境,通過這些能源發電將在今后成為電子電力技術的主要發展趨勢。電力節能技術的研究和發展大幅度提高了我國的能源節約效率,國家也一直關注和支持著這方面技術的研究和應用
2、機電一體化的不斷發展和應用
通過電子電力技術來實現對電能的科學控制和管理已成為當前主流的研究方向,相關資料研究顯示在將來全國幾乎全部的電能都需要通過電子電力技術的進一步處理后才能夠投入使用。近些年來,我國機電一體化的進程也在不斷加快,這為電子技術的深入發展和應用打造了良好的基礎。
3、智能技術的推廣
電子計算機、人工智能等理論和技術的研究的不斷深入為實現電力控制系統的智能化創造了有利條件。通過智能技術的應用,使設備或者系統具備一定的自適應、自控制能力,對工作過程中的相關操作或者出現的一些故障能夠做出準確的判斷、分析和處理將能夠全面提升電力行業的管理水平和服務質量,這也將成為電子電力技術的一個重要的研究方向之一。
三、電力技術的應用對于電力系統產生的意義
電力技術是最近幾年發展起來的應用于電力行業的一種新型技術,這種技術通過計算機技術、半導體元件、電子信息技術等來完成對電力系統及設備的控制。研究電力技術的主要目的是為了實現有效利用電力資源以及提升電力行業服務的質量。盡管電力技術的發展歷程還很短暫但它的發展速度卻是十分的迅速,當前已經擁有了一套比較系統、完整的體系。電力技術應用于電力系統產生的重要意義包括以下幾點:
增強電力行業的經濟效益
電力技術的廣泛應用能夠有效改善系統和設備的工作效率,提高利用資源的效率,降低管理成本和人力成本。此外,它還可以不斷促進完善系統和系統的功能,從而使電力行業朝著更加低能耗、高效率的發展方向前進。
調整產業結構
電力技術的應用與發展使得電力行業加入到了新興產業的行列中來。加快機電一體化進程還可以促使電力行業積極的引入電子技術,從而提升電力企業的整體實力。
四、電子技術在電力系統中的應用
1、電子技術在發電環節的使用現狀
發電環節作為電力系統中最為核心的部分,其涉及到龐雜、多樣的機器設備,一旦沒有進行有效管理將會直接影響到電力系統的正常運行。電子技術在發電環節的運用,主要變體現在對不同設備運行特性的有效控制、改善上。
(1)運用靜止勵磁實現對大型發電機的控制。由于采用結構簡易、穩定性好、成本較低的晶閘管整流自并勵方式,該控制方法被電力系統的大部分企業積極采用。勵磁機環節的有效省略,為快速地進行發電過程調節,提供了十分高效的技術保障。
(2)運用變速恒頻勵磁完成對風力、水力發電機的有效控制。眾所周知,風力發電機的發電效率直接與風速的三次方成正相關的關系,在風車發電過程中,其捕捉到的最大風能因風速的不同而相應變化,為了實現有效功率的最大化,可以通過對轉子勵磁電流的有效調整,達到機組運行能夠與轉子轉速疊加后維持在恒定的輸出頻率,完成預定目標。同樣,水電發電有效率直接受到水頭壓力以及水流量大小的影響,為使機組的轉速能夠與水頭的變化幅度以及流量的起伏狀態契合一致,通過變速電源的控制,一樣能夠十分準確地完成輸出頻率恒定的預定目標,實現有效功率最大化的目的。
(3)對發電廠風機水泵的變頻調速進行有效干預。據相關資料顯示,發電廠的內部電率的均值為8%,風機水泵的耗電量占到火電設備耗電量總數的63%左右。運作效率不高是廣大發電企業面臨的一大難題,低壓以及高壓變頻器的出現很好地解決了這一歷史性難題,通過運用風機水泵的變頻以及調速,可以十分有效地達到節能的目標。由于技術水平尚處于起步階段,高壓大容量變頻器的生產、設計尚處在較為稀缺的狀態,學校與企業聯合開發研究的方式正在被積極推廣。
2、電子控速技術的推廣使用
在工況相對惡劣的作業環境下運用該技術,能夠實現電動工具的串激電機額定負載轉速與空載轉速保持基本一致或者完全統一的效果,這就為廣大施工人員在進行作業時,有效降低噪音和震動,實現工作效率的提高并且延長工具的使用期限提供了十分必要的技術支持。
3、電子減速技術的運用推廣
施工人員在進行螺釘以及螺栓拆卸過程中,由于工具需要在低轉速、大扭矩的條件下進行運作,傳統的串激電機扳手或者螺絲刀,難以實現轉速、扭矩雙雙降低的情況下完成螺釘與螺栓的順利卸載,尤其是生銹現象出現時,卸載就更加不易。通過使用電子減速器,可以實現串激電機負載減壓的同時自動將電壓進行增大,實現奠基的大扭矩,方便工人進行螺栓以及螺釘卸載。
4、電子扭矩控制技術的有效運用
由于高功率、大扭矩的客觀條件,操作人員在用螺絲刀或者把手進行大螺釘、大螺栓的擰緊作業時,往往會出現因扭矩控制不當而出現鉆頭、螺釘、螺栓斷裂的情況,電子扭矩控制技術的出現十分巧妙地解決了這些問題,通過使用電子扭矩控制器,可以對螺絲刀的扭矩值以及無極調節扳手進行有效控制,與此同時,將扭矩的最大值控制在一定的范圍內,也是保障流水作業時,操作人員實現裝配螺釘、螺栓擰緊程度一致性的重要手段。
5、電子調速技術在電動工具中的推廣使用
電子調速技術是電力系統中電動工具領域使用最廣泛,也是最早的電子技術。目前基本上所有的品種都采用了該項技術,通過對電動工具的運行速度進行有效設定,可以實現其在不同轉速,尤其是低轉速水平上的靈活、精準作業,為改善工作質量、提高工作效率創造了十分便利的條件。
6、電子啟動電流限制技術在電力系統中的運用
電動工具的啟動速度經由限制啟動電流控制,這一手段的運用為功率較大的電動工具進行征程作業創造了十分高效的前提條件。繼電器與限流電阻各一只組成的電子啟動電流限制器,在工具機體內通過對其啟動過程中電樞、磁力線的控制,實現工具啟動,電流不會出現立刻增大的現象,為其正常、安全運用奠定了極其重要的保證。
7、微機控制技術的應用
在進行微機控制過程中,電動工具機器內部只需要安裝空間占用小、價格相對較低的單片機,便可以進行作業。使用該項技術最大的優勢,便在于其能夠對操作和控制進行自動選擇,通過控制屏上的按鈕進行工具運作控制,不僅實現了高效作業,更加實現了這一過程中工具完好度的保護。
五、結束語
綜上所述,電子技術是實現智能電網的基礎和技術保證。隨著電網的不斷深化發展,電子技術必將獲得長足發展,得到更廣泛的應用。
參考文獻
[論文摘要]汽車是當前重要的交通工具,汽車的發明和汽車相關技術的發展極大地改變了人們的出行方式,加快了商品和人員的流通。
隨著汽車工業與電子工業的不斷發展,在現代汽車上,電子技術的應用越來越廣泛,汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術與電子技術相結合催生出汽車電子技術概念。電子技術在現代汽車工業中的廣泛應用加快了電子汽車的發展趨勢,推動了汽車功能的多元化和便捷化。
一、汽車電子技術
現代電子技術與汽車工業的結合促成了電子汽車概念的誕生和實現,概括地來說當前的汽車電子技術主要包括:智能化集成傳感器:提供用于模擬和處理的信號,而且還能對信號作坊大處理。同時,他還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正,具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號的質量不受影響;嵌入式微處理機已廣泛地應用與安全、環保、發動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術:隨著汽車電子技術應用的增加,對有關控制軟件的需求也相應增加,并可能要求進一步計算機聯網。因此,要求使用多種語言,并開發出通用的高水平軟件,以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網絡將大大地依賴于軟件;多通道傳輸技術,多通道傳輸技術的采用,對電子控制集成化的實現是十分必要和有效的。采用這種技術后,使各個數據線成為一個網絡,以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網絡:汽車電子設備發展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應用,車載電子設備間的數據通信變得越來越重要。為了進一步提高行使的經濟性,溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此,以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。集成化技術:汽車電子技術的一個發展趨向是功能集成化,從而實現更經濟、更有效以及可診斷的數據中心。光導纖維:汽車電子技術的進步,已使各系統控制走向集中,形成整車控制系統。這一系統除了中心電腦外,甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執行部件,組成一個龐大而復雜的信息交換與控制系統等。
二、國內汽車電子技術發展
電子技術在汽車工業中的應用加快了汽車技術的升級和突破,自20世紀80年代以來,汽車工業的長足發展,也是以電子技術(特別是計算機、集成電路技術)為動力而實現的。采用電子技術是解決汽車所面臨的諸多技術問題的最佳方案。因此一國電子產業的發展水平及其在汽車工業領域的應用情況決定了其在未來軌跡汽車行業競爭中的地位和影響力。目前,國產汽車的電子技術應用多數還處于初級階段。只有少數廠家,主要集中在一些中外合資和國內較為先進的汽車生產廠家,開始將電子控制裝置應用在汽車工業中。國內現在采用的電子裝置主要包括發動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊,ABS等領域,而且多數為直接引進國外產品組裝,國內科研院所目前有關汽車電子技術應用的研究也主要集中在發動機控制、電控懸架、ABS系統等幾個方面,在汽車的電子網絡化技術、GPRS導航及智能交通系統的研究等方面與國外還有一定差距。
三、現代電子技術促進汽車智能管理的發展
隨著經濟的快速發展和人民群眾對汽車工業要求的逐步提高,當前的電子技術在汽車工業領域里得到了很好較快較好的應用。汽車智能管理系統就是這一應用的重要體現。車輛智能管理儀(以下簡稱管理儀)硬件構成主要由CPU,數據存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛星的信號,經過計算后可得出車輛所處的經緯度、行駛速度、行駛方向等參數。管理儀還能夠采集與司機操作有關的數據,如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關等參數。管理儀根據預先設定的時間間隔和特殊事件的觸發,將有關數據保存入IC(IntelligentCard)卡中。根據這些數據,車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進行檢查、管理,以確定車輛是否按照規定的要求運行。管理儀還能夠對最近15次停車前,每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄,GPS數據的采集速度受GPS系統的限制,每秒鐘記錄1次,其他參數每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數碼照相機的控制接口,可以根據外部觸發信號,對車內的情景拍照。
汽車工業是高科技工業,汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術、新工藝的運用。電子技術是21世紀推動經濟發展和社會變革的重要技術之一,電子技術的發展及其在汽車工業領域的廣泛應用將有效提升汽車工業的發展水平。
參考文獻:
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[4]陳長軍、張敏、馬紅巖、林希峰、閆文清,《激光技術在汽車工業上的應用》,載《機械工程師》2007,9.
隨著社會的快速發展,科技的不斷進步,計算機技術與電子技術逐漸運用到各個領域,且在各領域中均發揮著不可替代的重要作用。伴隨著電子技術與計算機技術的結合,現如今大部分行業自動化水平得到了空前的發展,且取得了巨大的成績。和其他技術相比,電子技術與計算機技術的結合使得其應用范圍更加的廣泛。伴隨著相關研究的進一步深入,電子技術和計算機技術的綜合運用將會在合理控制、編程及管理等方面扮演越來越重要的角色。
關鍵詞:
電子技術;計算機;應用
1概述
伴隨著我國電子信息產業的快速發展,在對現代電子技術的應用上面,對其相應的要求及標準也在不斷的提高,從而使得其可以更好的適應社會的發展,進一步推進我國社會及經濟的快速發展。文章首先對電子技術及計算機理論進行簡要的介紹,然后闡述了電子技術在日常的使用過程中對計算機應用功能的具體影響,最后重點介紹了電子技術與計算機的具體實際應用,旨在為相關的企業及員工在實際的工作過程中提供理論及實際參考,推進各行業中電子技術與計算機技術的綜合應用,最終促進我國科學技術水平的發展。
2現代電子技術與計算機理論概述
通常情況下,現代電子技術指的是各類新型電子技術的集合,現代電子技術集微電子、計算機及自動化等技術于一身。目前現代電子技術被廣泛的運用到我國的國防科技建設、重輕工業機械化發展及通訊等相關的領域。隨著電子信息產業的快速發展,電子技術的發展理念也在發生著一系列的變化。現如今,現代化電子技術在發展的過程中更加注重“三高”,即高效率、高標準與高精度。以往的那種只能依靠人工的落后的低效的工作方式,現如今完全可以依靠現代電子技術來實現智能化、自動化及機器化。這在很大程度上大大的降低了人力成本,同時也在很大程度上極大的提升了工作的效率。通常情況下,現代電子技術具有以下兩個重要的特征:
2.1交互性
由于現代電子技術自身在形成的過程中通常整合了數種先進的學科,形成多學科技術的集合,以上這一特征就導致現代電子技術可以在多種信息媒介中進行應用,例如計算機及手機等。現代電子技術通過不同學科及不同現代化工具的融合,使得人與人之間的交流溝通變得越來越方便快捷。
2.2多感知性
現如今,隨著現代電子技術的快速發展與不斷的應用,目前各行業在生產、管理及銷售模式上正在發生著巨大的變化。在現代電子技術的幫助下,相關人員及企業可以充分利用相應的機械設備、計算機技術及虛擬網絡來實現自身在實際生產過程中的自動智能化及集約化。
3現代電子技術對計算機應用功能的影響
伴隨著我國電子行業的快速崛起,我國電子技術取得了突飛猛進的發展。在我國電子技術快速發展的同時,我國的計算機技術也取得了長遠的發展,不僅自身的體積不斷減小,運算速度也在不斷加快,且應用越來越普遍。當計算機技術進入到電子信息工程之后,在很大程度上促進了我們自動化技術的發展。在其幫助下,自動化技術發生質的改變:即由原來的那種只能做定向數據處理及定向改革的,相對較為落后的工作形式轉變到現如今的可以大批量及高頻率的對各類信息及數據進行分析處理的工作模式。以前,計算機功能價值的實現在很大程度上需要依靠良好的信息編輯及科學的信息管理。現如今,伴隨著我國電子行業的不斷發展,我國現代電子技術的不斷完善,目前我國各類計算機應用智能化控制不僅僅體現在各類信息的處理水平上,還體現在現代電子技術應用范圍的廣度和深度上,且二者轉變成了交互影響的關系[1]。
4現代電子技術與計算機的實際應用
4.1在農業生產中的應用
隨著科技的快速發展,現代電子技術與計算機在農業方面的應用也在不斷的加深。目前大部分農業機器操作室中傳統的儀表盤被更加科學更加先進的電子監視儀表所替代。電子監視儀表與傳統的儀表盤相比,在很大程度上有效的提升了人機交互界面。且使得顯示終端逐漸向智能化信息顯示終端發展。這種智能化儀器顯示終端在工作過程中其可以根據自身具體實際的操作需要來及時有效的調用不同相關數據庫中其所需的具體信息,并且其自身在實際的工作過程中還可以選擇性的獲取語音及數據等各類相關的多媒體信息。另外,該終端在作業過程中不僅可以根據自身需求獲取相關的信息,同時還可以將獲取的實時信息及數據及時的存入儲存卡中,通過這種存儲卡的應用,可以及時的將管理者的具體相關的操作指令及相應的決策傳送到前方工作中拖拉機的智能控制終端,最終就可以真正的實現機器的實時自動控制。極大的提升農業作業的效率。
4.2在企業自動化控制中的應用
現代電子技術與計算機在企業自動化控制當中扮演者越來越重要的角色。現如今,計算機控制已然演變成為目前我國現代電子技術最為重要的環節之一。在日常的工作過程中,我們的計算機基本上可以及時的將電子信息工程控制與管理工作當中的與現代電子技術相關的信息反饋傳輸出來,這在很大程度上著實現了我們的計算機操作者自身只需要在相關的計算機上面進行相關的操作,就可以有效的完成控制及管理工程系統內所有現代電子信息的任務及目標。在相關的管理上面,由于現代計算機自身通常均具有一定的“存儲記憶”功能,這在很大程度上面就使得相關的工程管理人員可以節約大量的人力資本及物力資本。究其原因,主要是由于利用計算機對相關的數據進行統計及分析時,基本上不會發生任何的錯誤,相關的管理人員所需要做的就是對相關的分析結果進行核查及檢測。此外,由于計算機自身具有巨大的儲存空間,儲存在計算機中的“數據及歷史資料”在很大程度上面可以為相關的工程技術人員提供科學的參考,便于其工作的開展及完善。由此看來,在現代化電子技術的快速發展過程中,計算機相關的應用功能無處不在,且其影響力既大又廣[2]。
4.3在機電一體化中的應用
所謂機電一體化,指的就是由計算機軟件系統、電子化設計及機械裝置等綜合起來的系統[3]。目前,在我國,機電一體化最主要的應用就是表現在我們的數控機床中。在數控機床中,通過使用相應的數控技術,在很大程度上可以有效的提高生產工作的精度及效率。此外,通過多CPU及多主線體系結構的廣泛使用,在很大程度上使得相關的數控功能可以得到不斷的加強,使得相應的生產效率得到巨大的提升。通過計算機電子技術與機械控制技術有機的結合,在很大程度上可以衍生出一系列的新式實用的技術,且相關的技術被廣大的科研工作人員運用到生活及生產的各個領域,提高了生產的效率,方便了人們的生活。如PLC目前可以使得機械手進行移動的控制及各種類型的智能機器人不斷被研發使用到生活當中。工業機械手通常是一種具有多種功能、可以自動控制、相對較為靈活的操作機。工業機械手在生產上面的廣泛使用,不僅提高了企業生產的效益,還提高了產品的生產質量,促進企業經濟效益的提高。
5結束語
現代電子技術的快速發展,在很大程度上促進了我國國防科技的發展及國民經濟的提高,同時極大的方便了我們的衣、食、住、行。而現代電子技術與計算機技術相結合及應用,將會進一步促進我們科技及信息的發展。
參考文獻:
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[2]張鵬.現代電子技術與計算機應用的初步探討[J].電氣電子教學學報,2014,20(23):45-47.
1.1選擇上要從簡
由于在計算機應用上存在一些特殊的情況,容易出現網絡技術的極端情況,進而導致出現年折舊率接近100%的情況。所以說,在選擇計算機設備的時候要注意著重考慮計算機網絡應用的個性,選擇適合其發展和應用的設備,保證能夠在日后的運行維護中簡單化。
1.2使用上要規范化
在現代電子技術與計算機應用領域,能否使用規范關系到應用技術的生命問題。在實際中能夠利用有限的資源,并將現有資源的功能發揮到極致,應用技術的最大目標。應當明確,使用的規范化是保證效率的重要前提,它與人們日常使用的習慣有著密切的關系,因為,計算機系統具有高度協調性和精細合作性的特點,只有規范使用,才能保證其正常運用。
1.3維護上要細微化
現代電子技術與計算機應要求同時要具有技術規程和規范性,使用者在設有的過程中要遵守相應的規章,還要有穩定的設備和網絡環境,能夠充分保證其具有一個可靠的系統和相應的平臺,以利于節約建設投資和運行維護的費用。
2現代電子技術與計算機應用
2.1現代電子技術的發展有利于三網融合
這里所謂的三網主要是數字、音視頻和廣播的有效融合,能夠將當前的計算機互聯網、電信網和有線廣播電視這3個方面進行有效的資源融合,促進了計算機技術的應用和發展。這樣則有利于構建一個全面的數據,更容易實現網絡醫療、數據傳播、軟件開發等,這些都可以隨時調用,能夠實現電腦、手機、電視三者的有效融合,在電腦上可以打電話也可以看電視了。
2.2針對應用特點設計的計算機應用系統
通過對當前電子技術資料的查閱,發現對現代電子技術的具體應用,從計算機應用上來說,首先要提到的就是嵌入式技術。這種技術主要是針對有特殊要求的計算機系統而言的,以計算機技術為基礎,能夠為客戶量身定做的一個系統。這樣的電子技術應用到計算機以后,能夠根據計算機自身的“感知”,來處理相應的事情,它具有更高的可靠性,具有專用性、可封裝性、實時性和可靠性的特點,例如:計算機技術電子技術人工智能及網絡通信技術等的廣泛應用于汽車生產行業,通過計算機技術的發展,為客戶帶來新體驗,促進經濟發展和生活水平的提高。因此,嵌入式技術是為了電子技術與計算機應用發展的重要方向之一。
2.3電算會計
現代電子技術與計算機廣泛地應用于會計電算化系統中,針對當前會計工作中的問題,應當充分利用現代電子技術,完善會計管理中的計算機應用技術。隨著當前經濟的不斷發展,會計工作也會變得越來越復雜,面對不斷發展和更新的現代會計工作,要利用現代電子技術,不斷完善計算機應用,保證會計數據的安全。通過現代電子技術的發展,將其廣泛地應用到會計計算機應用中,有利于提高會計的各項工作的效率,另外,在保存會計數據上,能夠充分發揮磁性介質的作用,能夠對會計信息進行有效的管理和保護,能夠達到預防網絡病毒和黑客的侵害。
2.4企業商業營銷
隨著計算機技術的不斷發展,企業在營銷上通過借助互聯網技術,使得交易范圍得到很大的拓展,隨著計算機應用的不斷推廣,企業的商業營銷模式也不斷發展,電子技術被廣泛地應用到計算機應用領域,在一定程度上推動了經濟的發展。同時,從電子信息技術的發展和社會經濟發展的角度出發,不難發現,隨著電子技術與計算機應用的不斷發展,商品經濟中個性化的需求也越來越明顯,而企業在發展又是以客戶為導向的,這樣,企業只有充分地了解市場中客戶的需求,才能在激烈的競爭中立于不敗的地位。例如:供應鏈管理電子技術的應用與開發成,主要是能夠滿足企業供應鏈管理的要求;又如ERP系統用于網上采購、競購等活動,,讓企業實現了以產品生產為導向的成本控制。
2.5現代電子技術與計算機應用
在現代的教學中,已經習慣于把計算機技術應用到實踐的教學活動中來,充分利用了計算機中的多媒體技術,有效地進行文字和圖形的組合,來提高課堂學習的環境,充分調動學些者的主動性。在這一領域,可以充分利用計算機的文字處理技術,借助計算機輔助寫作系統來對相應的文稿進行有效的管理,還能夠通過對現實電子技術的開發,來利用計算機進行語音材料的處理,充分利用計算機數據處理的功能將語音進行數據處理,實現計算機應用技術結合點,探索出更多的計算機應用教學的模式,使得現代電子技術與計算機應用能夠充分地融入到現代的教學中。
3結語
1.1速度計的運用
速度計在汽車當中的主要作用就是根據汽車速度傳感器所得到的信號來對汽車的實際速度進行確定,并在此基礎之上對所計算出的結果予以顯示。這也就意味著,現代汽車電子技術的應用使得速度計在對汽車的實際行駛速度進行計算時已經能夠對速度傳感器的信號進行準確、有效的檢測,并能夠相應的利用微型計算機來計算汽車速度的脈沖,在這樣一種計算模式下,計算過程的起始和停止就都能夠隨著預定時間的周期來進行準確控制,最后還能夠將所得到的數據予以儲存并與計算器當中的數字進行比較,在兩者之間的差值超出一定范圍后就將所得到的計算結果送到顯示電路當中去來進行數值更新。
1.2電子式轉速表的運用
電子式轉速表在現代汽車當中進行應用具有諸多方面的優勢,這主要是因為電子轉速表能夠相當好的適應于振動、潮濕甚至是不良溫度等各種惡劣工作環境,除此之外,電子式轉速表還表現出相當高的靈敏度和精度,因此利用其這樣一種特點來實現自動報警功能就會非常理想,正是因為這樣,電子式轉速表的應用范圍已經相當廣泛,在現代汽車電子技術的發展狀態下,電子式轉速表一般采用的是真空熒光或者是液晶來對其發動機的速度進行顯示,甚至也能夠用點火系的脈沖信號來對其發動機轉速進行確定,也就是用微機測出的脈沖平均周期來對轉速進行確定。
1.3數字溫度計的運用
對于數字溫度的計而言,在現代汽車電子技術發展的狀態之下,其最重要的作用就是精確測量控制汽車發動機冷卻水的實時溫度,除此之外也能夠用于確定氣缸內的燃燒溫度或軸承溫度。應用于現代汽車技術的數字溫度計一般由四個大的部分所組成,包括A/D轉換、溫度傳感器、譯碼器和顯示裝置,其具體的工作過程也正是通過這樣四個組成部分來協調完成,首先需要A/D轉換來將溫度傳感器模擬出的電信號轉換為相對應的斷續量,緊接著就由譯碼器來進行數字編碼,最后由顯示裝置來對測量的得到的最后結果予以顯示即可。
2現代汽車電子技術的發展趨勢
可以看到的是,現代汽車電子技術發展到現在基本上已經到達了相當和諧的地步,尤其是在微型化發展的方向上更是大有前途。在此過程當中,人們對于汽車各個方面性能的要求越來越高,相應的電控產品的使用也使得整個汽車系統的構造越來越復雜,在這樣一種大的社會背景和時代需求之下,智能儀表系統的出現就是對這樣一種現狀最好的解答。智能儀表系統具體包括組合儀表、彩色液晶和控制器三個大的方面,在這其中,儀表控制是通過總線和直通線來實現的,用于對相關信息進行及時的反饋,便于相關方面的駕駛員或者是檢測員能夠及時的針對于問題做出正確的反應。但同時需要注意的就是我們國家汽車電子技術的發展尚有空間,無論是在儀表的應用上還是在裝置的改良上都需要進一步的研究和分析。現代電子技術在汽車儀表以及其他裝置領域當中都有著較好的發展,這主要是因為現代車輛的相關信息越來越多樣化、越來越復雜化,使得需要進行控制或者是處理的頻率不斷提高,在這樣一種現實的背景之下,無疑就需要對既有的電子化系統進行升級并改善微處理機的頻率,這樣一些方面的改進在實際的工作當中都需要通過現代電子技術來實現。除此之外,自動駕駛儀是汽車智能化當中相當重要的技術,這樣一種技術同樣需要通過現代電子技術來實現,主要就是結合智能交通系統的不斷發展來最快獲得最短最便捷的行車路線相關目標資料,基于這樣一種狀況我們也可以認識,實際上衛星導航系統以及電子地圖等同樣都是現代汽車電子技術發展的成就、目標和方向,通過對既有電子的技術的進一步增進和增強,這樣一系列的目標和要求都將對現代電子技術提出更高要求。
3結語
[關鍵詞] 電子技術 應用 發展前景
電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發展起來的新興技術,已廣泛用于國防、科學、工業、醫學、電視、廣播、通訊(信息處理、傳輸和交流)、航空、導航、無線電定位、自動控制、遙控遙測、計算機及文化生活等各個領域。它對推動國民經濟的發展起著重要的作用,因此對電子技術的探究具有重要意義。下面我們就來簡單介紹一下。
一、電子技術專業概述
電子技術專業是根據電子學的原理,運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學,包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括 Analog (模擬) 電子技術和Digital (數字) 電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術,處理的方式主要有:信號的發生、放大、濾波、轉換。現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。
二、電子技術的應用
二十世紀以來,世界迅速開始了信息革命時代。電子技術的應用也隨之廣泛,在通信工程、 一般工業、交通運輸、電力系統、電子裝置用電源、家用電器等領域都普遍涉及到。
眾所周知,電子技術即使再強大,也要結合其他技術才能充分發揮其真正的作用。例如
(一)電子技術與物理電子與光電子學等相關物理基礎理論解決了電子元器件、集成電路、儀器儀表及計算機與制造等工程技術問題。
(二)電子技術與信息技術相結合,形成了我們現在信息社會的工程領域也就是通信工程專業。
(三)信息技術是在電子技術發展的基礎上,研究了電子技術進行的信息傳播、信息交換、信息處理以及信號檢測等理論與技術。
三、現代電子技術的實際應用
(一)電子技術在電力行業的應用
電子技術在電力行業主要應用于發電系統。電力系統的發電部分采用的是發電機組多種設備的設計,電子技術應用于其中主要是改善這些設備的運行特性。大型的發電機由靜止磁勵來控制,靜止磁勵采用的是晶閘管整流病勵方式,它具有簡單可靠和造價低等特點。
風力發電和水力發電采用的是變速恒頻勵磁,風力發電的有效功率與風速的立方成正比,而水力發電的有效功率取決于水頭壓力和流量。為了獲得最大的有效功率,就需要利用變頻電源使機組變速運行,通過調整轉子勵磁電流的頻率,保持輸出頻率的恒定。
(二)電子技術在汽車行業的應用
1.我國汽車行業電子技術發展的情況
由于汽車是現代最重要的交通工具,也是應用最廣泛的交通工具,所以針對汽車領域所展開的研究課題也越來越多。而電子技術在汽車上的應用到底有哪些值得我們關注討論呢?隨著汽車工業的飛速發展,現代汽車的定義已經超出了交通工具的范疇,它逐漸成為現代科技的一個載體和代表。現在,汽車內部外部的電子配置越來越多,這是汽車品牌的體現,也是汽車進入汽車電子化的標志。
2.汽車的網絡化。
網絡化是指在高級轎車里通常裝有幾十個微控制器和上百個傳感器,并且把這些傳感器有效地連成一個整體,為各控制單元提供最全面最準確的數據。這種設計的模型最早出現于二十世紀八十年代,歷經多年汽車網絡化這種設計變得更加成熟更加貼近于生活,例如傳感器的網絡化不僅僅可以提高汽車本身的性能,還可以降低燃油消耗。
(三)電子技術在電視廣播、報刊行業的應用
1.現代電子技術的發展促使電視廣播行業走向產業化
廣播電視是一個技術密集的行業,它是在現代電子技術產生的基礎上出現的。近十年來,以數字技術、衛星技術、光傳輸技術和網絡技術的綜合作用下為廣播電視行業帶來了革命性的變化。從地面模擬電視到數字電視,看似經歷時間不長,但是在這其中融入了很多人的心血,正是因為有這樣的變革,才能使現在的節目制作質量、傳輸質量以及覆蓋范圍有了飛速提高。也正是由于廣播電視集團紛紛采用或者正在規劃新電子技術的大規模應用,才使得我國廣播電視行業向產業化發展道路前行著。
2.現代電子技術發展讓報刊有了新形式
報刊雜志是人類社會發展以來非常傳統的信息來源之一,讀報看雜志已經成為一些人生活當中不可分割的一部分,尤其是年齡較大的長者。隨著現代電子技術的發展,網絡報刊雜志開始盛行起來。
四、電子技術的發展前景
科技的日新月異,使得電子技術的廣泛應用和快速發展成為了可能。電子技術在以后的日子,發展前景主要有:
(一)電子技術的集成化。電子系統集成系統,應該包含有電子子系統和電力應用系統的兩個部分。其中,電力電子系統的集成在于建立一系列的標準芯片或者是模塊,通過集成滿足用戶需要的智能化應用系統。通過電子技術的集成,使得電子技術產品結構優化,性能達到最大化。
(二)電子技術的智能化和人性化。電子技術的智能化,是電子技術具有類似人的智能,可以根據一定的程序,進行有效的判斷并能做出決定。隨著模糊控制、納米技術等人工智能技術的快速發展和推廣,電子技術產品的智能化將成為主要特性;智能化的發展使得電子技術可以更加的人性化。人性化是電子技術的一個特性,人是電子技術產品的使用者,所以賦予電子技術需要,滿足人性化的需求。因此,電子技術產品不僅要具有最優性能,還要加強人們對色彩、造型、舒適度等方面的研究,滿足人們對電子技術產品人性化需求。
(三)電子技術的網絡化。隨著網絡成為人們日常生活中非常普及的一種工具,遠程控制和監控技術得到迅速發展,從而使走位遠程控制欲監控技術的終端電子技術也順應網絡化的發展趨勢,網絡化特性更加的明顯。
五、結束語
隨著新技術的快速發展和計算機技術的發展及普及,電子技術也得到了不斷的發展,這使得電子技術在人們生活中的應用越來越廣泛,作用也越來越受到重視,并逐步成為信息產業與傳統產業之間的重要環節和橋梁。電子技術對人們的生活有了很大的改變,它的應用滿足了人們的需求,提高了生活的便利性及其質量,促進著社會建設和經濟發展。無論對于我們的生活,還是在節能減排,保護我們生活的環境方面,電子技術都發揮著重要的作用。雖然,我們無法知道未來的電子技術會發展到哪種境界,但是隨著社會文明的不斷進步,在將來它在人類生活中所占的地位定將越來越重。
參考文獻:
[1]丁德渝,徐靜.電子技術基礎.中國電力出版社,2010.3.
[2]黃潔,王紅斌.電子信息技術在經濟社會中的應用[J].信息系統工程,2010(05)
【摘要】新時期,伴隨著科技飛速發展,計算機應用技術不斷創新以及電力電子技術的廣泛傳播,相關行業對于電力電子技術的期望值也越來越高。在我國供電需求量不斷增加的背景下,我國的電力系統也將承擔更大責任。電力電子技術為我國當代電力系統提供了先進的技術服務,創建了良好的技術支撐平臺。
【關鍵詞】電力電子;電力系統;發展;作用
電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術。簡單的說,電力電子技術就是通過計算機技術將強電和弱電進行有效的組合。隨著近年來經濟飛速發展,巨大的電力需求與當前電力系統電力缺口的矛盾日益顯現,使得電力電子技術在電力系統中的需求相應增加,伴隨而來的是我國電力電子技術面臨著寶貴的發展機遇。
1 電力電子技術的發展
電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。目前,電力電子技術正向著以高頻技術處理問題為主的現代電力電子技術方向發展。在實現高頻技術的基礎上,更增加了節能、環保、自動化、自能化等特點。
2 電力電子技術在電力系統中的應用
2.1電力電子技術在發電環節中的應用。主要體現在發電機組的勵磁控制和變頻調速上。在我國范圍內乃至全球范圍內的各個大型電廠發電機組中,運用的最為普遍的就是靜止勵磁系統,電力電子技術的發展,使電子技術取代了勵磁控制中的勵磁機環節,使靜止勵磁實現了簡單的控制構造和高性能低成本的運作。同時由于電子技術代替了勵磁機的環節,使靜止勵磁能夠對自身進行迅速有效的調節,提高電力系統的運作效率。電子技術也應用于電廠的風機水泵的變頻調速上和太陽能發電控制機組的控制系統中。在電廠的電力生產過程中,由于發動機組等設備對于發電量的損耗相對較大,考慮電力生產中節約能源的要求。在高壓電和低壓電的轉換過程中,使用風機水泵變頻機替代原有的變頻器,改變電能轉換過程中耗能大效率低的問題。而在太陽能發電的控制系統中,電子技術的作用尤為突出,太陽能作為21世紀被廣泛重視的新型能源,發展太陽能發電產業是整個國家乃至全世界的戰略目標。然而由于太陽能發電本身的功率過大,在使用太陽能發電機組發電的時候,需要將生產出來的電能進行轉換,這個時候就需要大功率的電流轉換器。而電子技術能夠很好的解決這一問題。
2.2電力電子技術在配電過程中的作用。要使配電系統能夠配送出高質量的電力資源,需要在配電過程中滿足配電頻率、電壓以及在諧波上滿足相應的條件,同時,在配電過程中需要阻止電能的各種不穩定的波動和影響。這個過程中,電力電子技術作為配電環節的質量控制部分,以用戶電力技術和FACTS技術為實現形式,通過在配電線路中增設電力電子裝置,加強對與電壓,電流和功率的可控性,調控電力傳輸。
2.3電力電子技術在電力系統節能方面的作用。電力電子技術在電力系統節能方面的作用主要體現在兩個方面,分別是:變負荷電動機調速運行方面和提高電能使用率方面。電廠生產電能和配送電過程中,常常產生大量的電能浪費。電廠在生產電能的過程中,由于發電能源的變化,發電機組不能夠很好的實現配合,會產生無功功率的浪費現象。通過對變負荷電動機的運轉速度進行調整和控制能夠實現電能的良好生產和配用。這項技術在國外已經比較成熟,但是我國仍然處在研究和探索的階段。但是,變負荷電動機在實際的應用中也存在不可忽視的缺陷,變負荷電動機在控制和調控運轉速度方面適用的發電機組較為廣泛,在實際運行中的工作效率也十分準確。但是變負荷電動機的生產和配置成本較高,而且在工作過程中對電網的影響較大,只適用于中大型電廠。同時,我國電力系統現用的電力設備,在配送電的過程中,對于電能的損耗和生產的成本較高,對于電能的質量影響較大。而電力電子技術能夠通過在配送電系統中增設可控設備,對配送電過程中的電能進行調控,保證電能的質量和穩定。
3 總結
電力電子技術在電力系統中的應用和發展對于電力系統的建設和發展起到了里程碑的作用隨著計算機技術和電力技術的不斷發展,電力電子技術也在不斷的吸收新的技術不斷的發展。然而,作為一種處在發展過程中的電力控制技術。電力電子技術在電力系統中的應用和穩定性還遠遠不能夠達到電力電子技術的設計要求。如何實現電力電子技術在電力系統中應當起到的控制作用,我們要從電子設備的革新和電力電子技術的不斷發展上謀求出路,不斷的探索和發展電力電子技術對于提高電力的生產質量,減少生產成本和配送損耗,實現電力系統的經濟效益,有著重要的意義。
引言:現代電力電子技術是以高新技術知識為基礎的一種知識密集型技術綜合,是強弱電相結合的新學科,一方面它是電子學在高電壓、大電流等強電或電工領域的一個分支,另一方面它也是電工學在低電壓、大電流等電流弱電或電子領域的一個分支。當前,電力電子技術與微電子技術的結合已成為當今技術發展的主流電力電子技術的應用,貫穿在電能的獲取、傳輸、變換和利用的幾乎每個環節,使用電效率、節能效益、供電質量大大提高。電力電子技術的應用在電氣自動化中發揮越來越重要的作用,為電能的產生和利用搭起了橋梁,為電能的輸出、應用提供了更好的方式和平臺,從根本上提高了電能的應用效率。
一、電力電子技術的特點
電力電子技術是以功率和變換為主要對象的現代工業電子技術,當代工、農業等各個領域都離不開電能,離不開表征電能的電壓、電流、頻率、波形和相位等基本參 數的控制和轉換,而電力電子技術可以對這些參數進行精確的控制和高效的處理,所以電子技術是實現電氣工程現代化的重要基礎。電力電子技術應用范圍十分廣泛,國防、工業、交通運輸、能源、通信系統、電力系統、計算機系統、新能源系統以及家用電器等無不滲透著電力電子技術的成果。因而,電力電子技術的發展是以電力電子器件為核心,并伴隨著變換技術和控制技術的發展而發展的。
二、電力電子技術的發展
現代電力應用電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。
1、整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。
2、逆變器時代
變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
3、變頻器時代
當前,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率 M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
三、電力電子技術的應用
1、電力電子技術在電力系統中的應用
將電力電子技術引人電力系統并獲得廣泛應用的領域,首推應是同步發電機勵磁系統,這種勵磁系統由于動作迅速,容易設計出高頂值電壓,并且控制功率小,另一領域是交流電動機的變頻調速,它的應用,節約了可觀的電能 近年來,國外還研究將電力電子技術引入抽水蓄能電站,以提高水泵水輪機的效率。并已取得成果在電力系統的發電、輸電和配電環節中都離不開電力電子器件和電力電子技術。電力系統的發電環節涉及發電機組的多種設備,電力電子技術的應用極大地改善這些設備的運行特性。
2、電力電子技術在工業中的應用
在工業中大量應用交直流電動機進行電力拖動,直流電動機有良好的調速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來電力電子變頻技術的迅速發展,使交流電機的調速性能可與直流電機媲美,交流調速技術大量應用并占據主導地位。電化學工業大量使用直流電源,電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業中的高頻或中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
3、在交通運輸上的應用
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置,交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中,電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機,它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸,那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調速系統,而近年來交流變頻調速已成為主流。
4、電力電子技術在家用電器中的應用
照明在家用電器中有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發光效率高、可節省大量能源,通常被稱為“節能燈”,正逐步取代傳統的白熾燈和日光燈變頻空調器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子之一。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外,有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
5、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源,現在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源現在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中,以前大量采用線性穩壓電源供電,由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高,現在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源,所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。
結語
電力電子技術正在不斷發展,新材料、新結構器件的陸續誕生,計算機技術的進步為現代控制技術的實際應用提供了有力的支持,在各行各業中的應用越來越廣泛,從人類對宇宙和大自然的探索,到同民經濟的各個領域,再到我們的衣食住行,到處都能感受到電力電子技術的存在和巨大魅力。