時(shí)間：2022-12-28 04:54:43
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篇電源技術(shù)發(fā)展論文，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(jìn)步。
（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動(dòng)管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
（二）通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代
近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術(shù)的不斷改進(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)步，以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能等等方面都取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般認(rèn)為，在中、小功率場(chǎng)合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場(chǎng)合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢(shì)
（一）開關(guān)器件的發(fā)展趨勢(shì)
電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源。其中，開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場(chǎng)需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動(dòng)下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢(shì)：
體系架構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu)；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動(dòng)了通信直流電源整機(jī)的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機(jī)系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟，以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢(shì)。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高，未來幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術(shù)研究的新進(jìn)展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段，其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國(guó)通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進(jìn)入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進(jìn)性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。
[論文關(guān)鍵詞]：通信電源通信網(wǎng)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)
[論文摘要]：通信電源是向通信設(shè)備提供交直流電的電能源，是整個(gè)通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。通信電源系統(tǒng)的設(shè)備多，分布廣，不僅單個(gè)電源設(shè)備的可靠性會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性，電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動(dòng)管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
（二）通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代
近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術(shù)的不斷改進(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)步，以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能等等方面都取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般認(rèn)為，在中、小功率場(chǎng)合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場(chǎng)合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢(shì)
（一）開關(guān)器件的發(fā)展趨勢(shì)
電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源。其中，開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場(chǎng)需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動(dòng)下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢(shì)：
體系架構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu)；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動(dòng)了通信直流電源整機(jī)的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機(jī)系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟，以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢(shì)。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高，未來幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來了革命性的變化。
（三）通信用蓄電池技術(shù)研究的新進(jìn)展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段，其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國(guó)通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進(jìn)入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進(jìn)性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。
1．釩電池（VanadiumRedoxBattery）。釩電池（VRB）是一種電解值可以流動(dòng)的電池，目前正在逐步進(jìn)入商用化階段。
2．燃料電池。燃料電池是一種化學(xué)電池，也是一種新型的發(fā)電裝置，它所需的化學(xué)原料由外部供給，如氫氧燃料電池，只要外部供給氫和氧，經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用，就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱能.
3．電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)從以前的單機(jī)或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng)，大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護(hù)工作上。不過通信設(shè)施所處環(huán)境越來越復(fù)雜，人煙稀少、交通不便都會(huì)增大維護(hù)的難度，這對(duì)電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求，保護(hù)通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力。此時(shí)，數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì).
4．通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題，一方面的指標(biāo)是通信電源的電流諧波要符合要求，降低電源的輸入諧波，不但可以改善電源對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重污染的情況，還可減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個(gè)重要方面，是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染，這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，較少考慮到電源的輸入特性。例如：傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路，其輸入電流呈脈沖狀，導(dǎo)通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實(shí)際負(fù)荷能力降低，對(duì)于三相四線制的電網(wǎng)來說，還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。
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[12]唐勇偉，《通信電源技術(shù)的發(fā)展》.
關(guān)鍵詞：DSP變頻；電源設(shè)計(jì)；變頻電源
中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）08-0048-03
1 概述
1.1 問題的提出
電動(dòng)鑿巖機(jī)是建筑、水利、采礦等行業(yè)的重要設(shè)備。相對(duì)于傳統(tǒng)的鑿巖設(shè)備，電動(dòng)鑿巖機(jī)所具有的突出優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源，其電能利用率高達(dá)50%～60%，而常用氣動(dòng)鑿巖機(jī)僅為10%，此外，電動(dòng)鑿巖機(jī)還有噪聲低、工作面空氣新鮮、無廢氣污染等優(yōu)點(diǎn)，極大的改善了勞動(dòng)條件。但目前使用的電動(dòng)鑿巖機(jī)也有明顯缺點(diǎn)：對(duì)同樣硬度的巖石，它的轉(zhuǎn)速只有氣動(dòng)鑿巖機(jī)的50%～60%。目前大多數(shù)電動(dòng)設(shè)備直接使用交流工頻電源（50HZ），不能隨著工作環(huán)境（巖石硬度、鉆孔孔徑、深度）改變輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，因此工作效率較低。為此，本文采用德州儀器公司的TMS320C2407DSP處理器設(shè)計(jì)一種新型的5KVA單相正弦波變頻電源，通過輸出可程控的交流電壓，改變電動(dòng)設(shè)備的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。進(jìn)而提高工作效率，改善電動(dòng)設(shè)備的工作性能。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
變頻技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。其原因一是由于市場(chǎng)需求。近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)程度的發(fā)展成熟和能源短缺問題日益突出，變頻技術(shù)越來越得到重視，并廣泛地應(yīng)用。二是功率器件的發(fā)展。近年來各種高電壓、大電流的功率器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使先進(jìn)變頻器的生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。三是現(xiàn)代控制理論和集成電子技術(shù)的發(fā)展。矢量控制、模糊控制等新的控制理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為高性能的變頻器研制提供了理論基礎(chǔ)，而高速微處理器以及專用集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件平臺(tái)。
目前國(guó)外的變頻技術(shù)研究，以法、意、德、日等國(guó)領(lǐng)先。在大功率變頻調(diào)速方面，法國(guó)的阿爾斯通公司、意大利的ABB公司分別研制出單機(jī)容量達(dá)數(shù)萬千瓦的電氣傳動(dòng)設(shè)備。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國(guó)的西門子公司研制出的SimovertA電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備和SimovertPGTOPWM變頻調(diào)速設(shè)備，己實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制；在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本的富士BJT變頻器、IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。
國(guó)內(nèi)研究方面，從總體上看我國(guó)變頻調(diào)速的技術(shù)水平較國(guó)際先進(jìn)水平有較大差距。目前在大功率交——交、無換向器電機(jī)等變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)雖有部分單位可研制生產(chǎn)，但在數(shù)字化程度及系統(tǒng)可靠性等方面還有待改進(jìn)。對(duì)程控變頻電源的理論和實(shí)踐研究取得的成績(jī)，可查主要有：王小薇、程永華對(duì)于基于DSP雙環(huán)控制的逆變電源設(shè)計(jì)研究；余功軍、鐘彥儒、楊耕對(duì)IGBT變頻器死區(qū)時(shí)間的補(bǔ)償策略研究；程永華、楊成林、徐德鴻對(duì)于基于DSP變壓變頻電源設(shè)計(jì)研究；程曙、徐國(guó)卿、許哲雄對(duì)SPWM逆變器死區(qū)效應(yīng)分析研究；趙勇對(duì)基于IGBT大功率變頻電源的研究；李鋒對(duì)基于DSP的SPWM變壓變頻電源的研究等。
同時(shí)由于目前我國(guó)采用的半導(dǎo)體功率器件和DSP等器件依然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，使得變頻器的制造成本居高不下，無法形成有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)，也是影響我國(guó)變頻技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要原因。
2 基于DSP的新型單相正弦波變頻電源設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)思路
本文以美國(guó)德州儀器公司的TMS320C2407DSP處理器為核心設(shè)計(jì)了一種新型的5KVA單相正弦波變頻電源。通過輸出不同頻率、電壓的電源信號(hào)，對(duì)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)鑿巖設(shè)備針對(duì)不同巖體提高鉆孔效率的目的。該不安品電源的硬件部分主要由主電路、保護(hù)電路、控制電路等部分組成。主電路包括整流、濾波、逆變器、驅(qū)動(dòng)電路等；保護(hù)電路包括過壓欠壓保護(hù)、限流啟動(dòng)、IPM故障保護(hù)、過流保護(hù)等；控制電路則主要包括DSP控制電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。在軟件方面，考慮到SVPWM控制算法比較適合于數(shù)字控制系統(tǒng)，本文編制了基于SVPWM控制算法的控制軟件。經(jīng)過工作現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以在30—300Hz范圍內(nèi)均勻調(diào)速，在不同的負(fù)載情況下，具有較好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的抗干擾能力。
2.2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本文設(shè)計(jì)變頻電源的硬件系統(tǒng)以Tl公司的TMS320LF2407A型DSP為控制芯片，由主電路、保護(hù)電路、控制電路等組成，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖1。
圖1 硬件系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖
其中主電路包括整流、濾波、逆變器驅(qū)動(dòng)電路等組成。其工作原理是把單相交流電通過整流模塊變?yōu)橹绷麟姡骱蟮拿}動(dòng)電壓再經(jīng)過濾波電容平滑后成為穩(wěn)定的直流電壓。再由逆變電路對(duì)該直流電壓進(jìn)行斬波，形成電壓和頻率可調(diào)的單相交流電提供給異步電機(jī)。由于IPM是IGBT的功率集成電路，需要有專門的驅(qū)動(dòng)電路，本文采用調(diào)壓電路把電壓抬高到15伏來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)保護(hù)電路包括過壓、欠壓保護(hù)、限流啟動(dòng)、IPM故障保護(hù)、過流保護(hù)等。控制電路包括DSP控制電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。
2.3 整流和濾波電路
整流和濾波電路屬于主電路的一部分，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。工作時(shí)，220V的交流電源經(jīng)過四個(gè)二極管的全波整流，變?yōu)橹绷鳎渲须娊怆娙軨1為整流濾波電容，電阻R1為放電電阻，在斷電情況下為C1提供放電回路，同時(shí)也為逆變器負(fù)載和直流電源之間的無功功率提供緩沖。
圖2 整流和濾波電路
2.4 逆變電路設(shè)計(jì)
（a）逆變電路結(jié)構(gòu)原理圖（b）輸出方波信號(hào)波形圖
圖3
本文即采用的是電壓型逆變電路。因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)變頻電源主要應(yīng)用在電動(dòng)鑿巖設(shè)備上的。所以我們采用的是單相全橋逆變電路。圖3為單相電壓橋式逆變電路的結(jié)構(gòu)原理圖及輸出波形圖。全控型開關(guān)器件T1和T4構(gòu)成一對(duì)橋臂，T2和T3構(gòu)成一對(duì)橋臂，T1和T4同時(shí)通、斷；T2和T3同時(shí)通、斷。T1（T4）與T2（T3）的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，即T1和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，T2和T3無驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦然，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通180°。從而得到需要的變頻電壓信號(hào)。
由于本變頻電源主要應(yīng)用電動(dòng)鑿巖設(shè)備方面，即一般情況下均是在在阻感負(fù)載下工作。因此在0≤θ≤ωt期間，T1和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，T1和T4不導(dǎo)通，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，u0=+Ud。θ≤ωt≤π期間，i0為正值，T1和T4才導(dǎo)通。π≤ωt≤π+θ期間，T2和T3有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，T2、T3不導(dǎo)通，D2、D3導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，u0=-Ud。π+θ≤ωt≤2π期間，T2和T3才導(dǎo)通
2.5 電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)
由于DSPTMS320LF2407是低功耗芯片，必須采用3.3V供電，與驅(qū)動(dòng)主電路的電平不匹配，易引起事故，損壞芯片。故本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中包含了電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。本文采用的驅(qū)動(dòng)芯片M57959L本身具備隔離輸入作用，因此在電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中不必要增設(shè)隔離電路。本實(shí)用新型采用I/O直接輸出轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。
圖4 采用M57959L的電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路
2.6 軟件部分設(shè)計(jì)
控制算法的軟件化為交流調(diào)速系統(tǒng)控制算法的選擇、復(fù)用提供了方便。本設(shè)計(jì)基于TMS320LF2407A事件管理器，采用DSP自帶的匯編語言編寫軟件CCS進(jìn)行編寫，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)單分為兩個(gè)部分：一個(gè)是系統(tǒng)的初始化模塊，另一個(gè)是控制算法模塊。其中初始化只在系統(tǒng)上電時(shí)執(zhí)行一次，而控制算法模塊包括SVPWM的生成，速度反饋信號(hào)的采樣和處理等。系統(tǒng)的整在程序初始化之后進(jìn)入主循環(huán)程序，DSP產(chǎn)生SVPWM使電機(jī)開始運(yùn)行。其調(diào)用的頻率與PWM的輸出頻率一致。系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示。
3 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)及展望
本文所設(shè)計(jì)制作的5KVA單相正弦波變頻電源，可輸出30～300HZ交流電壓。所制作的樣品在湘西同力機(jī)械公司、武陵電化總廠金屬包裝廠經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)變頻電源控制異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在不同頻率、不同負(fù)載情況下，輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩可基本實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，具有較好的工作穩(wěn)定性和抗干擾能力。
未來，將從兩方面對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，一是將改進(jìn)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐步增大電源容量；二是改進(jìn)軟件算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變頻電源的最優(yōu)實(shí)時(shí)控制。
圖5 系統(tǒng)軟件流程圖
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化，發(fā)展方向，技術(shù)應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科的技術(shù)，它是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。
1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.1 數(shù)控機(jī)床的問世,為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術(shù)為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展帶來了勃勃生機(jī); 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ); 1.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展躍上新臺(tái)階.
2機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 2.2 智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網(wǎng)。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 2.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 2.5 人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受。
2.6 微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro ElectronicMechanical Systems，簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
2.7 集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。 2.8 帶源化
是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。論文參考網(wǎng)。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 2.9 綠色化
綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。
3 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品 機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化基礎(chǔ)元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。論文參考網(wǎng)。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。
4 機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用
在重工業(yè)企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。
4.1 智能化控制技術(shù)(IC)
由于重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于重工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能將越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。 4.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
重工業(yè)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前重工業(yè)企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)的要求。未來重工業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
4.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展。 4.6 交流傳動(dòng)技術(shù)
傳動(dòng)技術(shù)在重工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力、電子、技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用，同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)了越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
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關(guān)鍵詞：智能配變電；監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控終端；設(shè)計(jì)應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
配變電監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的32位ARM技術(shù)和新型電能測(cè)量集成芯片ADE7758，簡(jiǎn)化了配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，可以做到全電子或真正的固體化、靜止化，利于提高性能，降低成本。本論文主要針對(duì)配變電監(jiān)控體系的開發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能監(jiān)控與管理，并和同行分享。
1配變電安全盆控系統(tǒng)的硬件沒計(jì)
根據(jù)實(shí)際要求，采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)劃分為電源模塊、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)、通信模塊、人機(jī)接口模塊和系統(tǒng)調(diào)試模塊，具體內(nèi)容參見本章后續(xù)小節(jié)。各功能模塊有機(jī)的結(jié)合，則構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，總體框圖如下圖所示:
電源模塊分為常用供電電源模塊、電源監(jiān)控模塊和備用電源模塊兩部分。當(dāng)常用供電電源突然下降時(shí)，電源監(jiān)控模塊檢測(cè)一個(gè)低壓值，此時(shí)CPU立即啟動(dòng)控制信號(hào)，啟用備用電源，為CPU和FLASH模塊提供電源，保障將CPU里面的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)移到FLASH中。
信號(hào)采集模塊采樣新型高精度3相電能測(cè)量集成芯片ADE7758將電流互感器(CT)和電壓互感器(VT)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算出三相電壓、電流值，有功功率，無功功率，視在功率，有功電能，無功電能，功率因素，以及過零檢測(cè)。
數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)主要是擴(kuò)展FLASH和SRAM電路。通訊模塊分為串口通訊(RS232和RS485)、無線模塊、GPRS模塊和USB模塊。人機(jī)接口電路分為鍵盤輸入指示燈和LCD顯示。
1.1ARM技術(shù)特點(diǎn)。ARM技術(shù)具有很高的性能和功效，容易被廠商接受。同時(shí)，合作伙伴的增多，可獲得更多的第三方工具、制造和軟件支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間加快，從而具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
1.2ARM內(nèi)核。傳統(tǒng)的CISC結(jié)構(gòu)有其固有的缺點(diǎn)，即隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的復(fù)雜的指令集，為支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)越來越復(fù)雜，然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的80%。而余下的8既的指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計(jì)中只占2既，顯然，這種結(jié)構(gòu)是不太合理的。基于以上的不合理性，1979年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出了租RISC的概念，RISC并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理地提高運(yùn)算速度上。RISC體系的一般特點(diǎn)有:
1)體積小、低功耗、低成本、高性能；2)絕大多數(shù)操作都在寄存器中進(jìn)行，通過Load/Store的體系結(jié)構(gòu)在內(nèi)存和寄存器之間傳遞數(shù)據(jù)；3)尋址方式簡(jiǎn)單；4)采用固定長(zhǎng)度的指令格式；5)具有大量的寄存器；6)支持Thumb16位/ARM32位雙指令集能很好的兼容8位/16位器件。
采用先進(jìn)的32位ARM處理器LPC2214和新型高精度3相電能測(cè)量集成芯片ADE7758，研究出一種全周波交流采樣電路和信號(hào)處理電路。系統(tǒng)不僅擁有更高的工作頻率和數(shù)據(jù)處理能力，為諧波測(cè)量和FFT運(yùn)算提供了保證，而且降低了設(shè)計(jì)難度，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的不足。系統(tǒng)不僅能夠抵抗高強(qiáng)度的電磁干擾，而且為配變電安全監(jiān)控提供了保障。
2配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件由匯編語言和C語言編寫。匯編語言編寫ARM啟動(dòng)代碼，在芯片上電或復(fù)位時(shí)，完成系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化后，最重要的一個(gè)操作就是檢測(cè)系統(tǒng)供電電源是否正常。如果系統(tǒng)供電電源不正常，而進(jìn)行運(yùn)作，會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，不過，系統(tǒng)此時(shí)會(huì)立即啟動(dòng)備用電源，將當(dāng)前數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)都保存到FLASH里面。如果數(shù)據(jù)都保存完后，還未恢復(fù)正常供電，則關(guān)閉備用電源，系統(tǒng)自動(dòng)光機(jī)。若系統(tǒng)恢復(fù)正常供電，則進(jìn)入初始化程序，置供電正常標(biāo)志。此時(shí)，其他程序都是以秒間隔為標(biāo)志有序的循環(huán)運(yùn)行。
配變電實(shí)時(shí)監(jiān)控。主站可以通過GPRS或無線模塊向配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)”命令，實(shí)時(shí)監(jiān)控配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)或電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀況。以請(qǐng)求“FN25_當(dāng)前三相及總有”無功功率、功率因數(shù)，三相電壓、電流、零序電流”為例，敘述“請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)”方法。
當(dāng)前三相及總有無功功率、功率因數(shù)，三相電壓、電流、零序電流菜單欄中的“負(fù)控命令”下拉選項(xiàng)中，選擇“請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)”。彈出“測(cè)試1類數(shù)據(jù)”窗口，“選擇”欄內(nèi)的信息類標(biāo)識(shí)PN的下拉列表中，選擇“FN25_當(dāng)前三相及總有”無功功率、功率因數(shù)，三相電壓、電流、零序電流”；信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)PN的下拉列表中，選擇“PNI測(cè)量點(diǎn)號(hào)1”。然后點(diǎn)擊”召喚數(shù)據(jù)”按鍵，請(qǐng)求配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)信息。在”收發(fā)幀顯示”框中，將顯示“發(fā)送”和“接收”報(bào)文具體內(nèi)容；在“響應(yīng)顯示”框中，將顯示當(dāng)前三相及總有無功功率、功率因數(shù)，三相電壓、電流、零序電流相關(guān)信息。
3通信規(guī)約設(shè)計(jì)
主站和終端設(shè)備之間的遠(yuǎn)程通訊媒介原則上可以采用多種方式，本系統(tǒng)支持電話、載波、光纖、無線電臺(tái)、以及目前流行的SMS短信、GPRS技術(shù)，用戶可以根據(jù)其實(shí)際情況和當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)情況綜合考慮、選擇。考慮到本系統(tǒng)針對(duì)對(duì)象是地域分布廣、數(shù)量大的專用和一些公用配電網(wǎng)，綜合考慮電磁干擾、抗雷擊、實(shí)時(shí)性、可靠性、施工方便、投資成本以及通訊發(fā)展走向等因素，使用公用無線信道的 SMS、GPRS 通信方式無疑是一個(gè)比較好的選擇。下面簡(jiǎn)單分析基于無線 GPRS 技術(shù)的配變電監(jiān)控終端通信方式。
當(dāng)開關(guān)監(jiān)控單元 FTU 上的 GPRS 模塊上電之后，即通過移動(dòng)公司的網(wǎng)絡(luò)連接到了互連網(wǎng)上，可以將其看作互連網(wǎng)上的一個(gè)客戶端，當(dāng)服務(wù)器端的 IP 地址及端口號(hào)確定之后，該FTU 終端即可連接上服務(wù)器，而在互連網(wǎng)上端到端的連接采用 Socket 套接字通信是比較成熟的方式。
socket 實(shí)質(zhì)上提供了進(jìn)程通信的端點(diǎn)。進(jìn)程通信之前，雙方首先必須各自創(chuàng)建一個(gè)端點(diǎn)，否則是沒有辦法建立聯(lián)系并相互通信的。正如打電話之前，雙方必須各自擁有一臺(tái)電話機(jī)一樣。在網(wǎng)間網(wǎng)內(nèi)部，每一個(gè) socket 用一個(gè)半相關(guān)描述：一個(gè)完整的 socket 有一個(gè)本地唯一的 socket 號(hào)，由操作系統(tǒng)分配。
在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的 GPRS 通信中，應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)通信歸根結(jié)底是利用相同的通信協(xié)議來完成信息的傳輸，應(yīng)用程序和 Winsock 都工作在 Windows 的用戶模式下，操作系統(tǒng)僅僅通過 Winsock 是不能完成網(wǎng)絡(luò)間的通信，還需要底層的支持，而套接字仿真器（套接字核心模式驅(qū)動(dòng)程序）和傳輸驅(qū)動(dòng)程序接口是負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)核心態(tài)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)通信，起到了 Winsock 和傳輸協(xié)議之間的通信橋梁作用，由于我們傳輸?shù)膶?duì)象多為配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量文件，因此需要對(duì)系統(tǒng)的發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)作相應(yīng)的設(shè)定，以保障大數(shù)據(jù)量的文件數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，從而實(shí)現(xiàn)在窄帶環(huán)境下依然實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的 GPRS 傳輸通信。
4總結(jié)
配變電安全監(jiān)控系統(tǒng)具備計(jì)量電力參數(shù)、遠(yuǎn)程自動(dòng)化實(shí)時(shí)抄表、電力異常信息自動(dòng)報(bào)警、電能質(zhì)量檢測(cè)、用電檢查和配電房溫濕度調(diào)節(jié)等功能。系統(tǒng)能監(jiān)控電力運(yùn)行狀況，自動(dòng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，減小供電線路中的有功損耗，降低變送電設(shè)備、供電線路、用電設(shè)備發(fā)熱量，使得供電局工作人員迅速采取合理的措施，防止事故發(fā)生和遏止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，防止災(zāi)害的發(fā)生。
參考文獻(xiàn):
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[2]韋文祥，基于ARM和Uc/OS一11的遠(yuǎn)程配變監(jiān)控終端的研究與設(shè)計(jì)[碩士學(xué)位論文][D]長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)，2006.
[Abstract] With the progress of economics, cars in the city are more and more with the urbanization. What is the development trend of the future about the car is really needed to be studied and discussed.
關(guān)鍵字：汽車電器；組成；現(xiàn)狀與發(fā)展
[Keywords] vehicle electrical ; composition ; status and development
中圖分類號(hào)：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1、汽車電器的主要組成部分
1.1電源系統(tǒng)
電源系統(tǒng)包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)器。其中發(fā)電機(jī)為主電源，發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)向全車用電設(shè)備供電，同時(shí)給蓄電池充電。調(diào)節(jié)器的作用是使發(fā)電機(jī)的輸出電壓保持恒定。蓄電池為可逆的直流電源。在汽車上使用最廣泛的是起動(dòng)用鉛蓄電池，它與發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，向用電設(shè)備供電。
發(fā)電機(jī)是汽車電系的主要電源，它在正常工作時(shí)，對(duì)除起動(dòng)機(jī)以外的所有的用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電，以補(bǔ)充蓄電池在使用中所消耗的電能。發(fā)電機(jī)可以說是歷史上獨(dú)一無二的最偉大的電學(xué)發(fā)明，現(xiàn)在汽車使用的發(fā)電機(jī)都是交流發(fā)電機(jī)。在汽車上，發(fā)電機(jī)既是用電器的電源，又是蓄電池的充電裝置。為了滿足用電器和蓄電池的要求對(duì)發(fā)電機(jī)的供電電壓和電流變化范圍也有一定的限制。直流發(fā)電機(jī)所匹配的調(diào)節(jié)器一般都是由電壓調(diào)節(jié)器、電流限制器、截?cái)嗬^電器三部分組成。
1.2啟動(dòng)系統(tǒng)
美國(guó)物理學(xué)家亨利于1831年發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象后，發(fā)表了介紹電動(dòng)機(jī)的論文。根據(jù)發(fā)電機(jī)原理，做成與發(fā)電機(jī)原理相反的電動(dòng)機(jī)（馬達(dá)），這就是起動(dòng)機(jī)。可以說，發(fā)電機(jī)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)就有了起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)是用來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的，它主要由電機(jī)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（或稱嚙合機(jī)構(gòu)）和起動(dòng)開關(guān)三部分組成。
1.3照明系統(tǒng)
包括汽車內(nèi)、外各種照明燈及其控制裝置。用來保證夜間行車安全。主要有前照燈、霧燈、尾燈、制動(dòng)燈、棚燈、電喇叭、轉(zhuǎn)向燈閃光器等。1898年“哥倫比亞”號(hào)電動(dòng)汽車首先把電用于前燈和尾燈。最初的前大燈不能調(diào)光，所以汽車在會(huì)車時(shí)有些晃眼，后來采用了附加光度調(diào)節(jié)器，并由美國(guó)異航燈具公司推廣應(yīng)用。這種前大燈可以在垂直方向上下移動(dòng)，但駕駛員必須下車搬動(dòng)夾具裝置，非常不方便。1925年，導(dǎo)航燈具公司推廣了雙絲燈泡，遠(yuǎn)光和近光的調(diào)節(jié)通過開關(guān)來控制，才把這個(gè)問題徹底解決。
1.4儀表系統(tǒng)
包括各種電器儀表（電流表、充電指示燈或電壓表、機(jī)油壓力表、溫度表、燃油表、車速及里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表等）。用來顯示發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車行駛中有關(guān)裝置的工作狀況。 最早的汽車儀表與信號(hào)是由一排外視器組成的，隨后出現(xiàn)的儀表是精確計(jì)時(shí)儀。汽車儀表的作用是幫助駕駛員隨時(shí)掌握汽車主要部分的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除可能出現(xiàn)的故障和不安全因素，以保證良好的行使?fàn)顟B(tài)。汽車常用儀表有電流表、水溫表、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力表、燃油油量表及車速里程表，有的汽車還有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表和制動(dòng)系貯氣筒氣壓表等。 目前，汽車儀表總的發(fā)展趨勢(shì)正在向簡(jiǎn)潔明了的模擬式儀表和模仿模擬式儀表方向發(fā)展。
1.5輔助電器系統(tǒng)
包括電動(dòng)刮水器、空調(diào)器、低溫啟動(dòng)預(yù)熱裝置、收錄機(jī)、點(diǎn)煙器、玻璃升降器等。 隨著汽車輔助工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)在汽車方面的應(yīng)用，現(xiàn)代汽車裝用的輔助電氣設(shè)備很多，除了汽車用音響設(shè)備，通訊器材和汽車電視等服務(wù)性裝置外，都是一些與汽車本身使用性能有關(guān)的電氣設(shè)備。如電動(dòng)刮水器，電動(dòng)洗窗器，電動(dòng)玻璃升降器，暖風(fēng)通風(fēng)裝置、電動(dòng)座位移動(dòng)機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系電動(dòng)風(fēng)扇、電動(dòng)燃料泵，冷氣壓縮機(jī)用電磁離合等等。
2、汽車電器系統(tǒng)的特點(diǎn)
①低壓——汽油車多采用12V，柴油車多采用24V。②直流——主要從蓄電池的充電來考慮。③單線制——單線制即從電源到用電設(shè)備使用一根導(dǎo)線連接，而另一根導(dǎo)線則用汽車車體或發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的金屬部分代替。單線制可節(jié)省導(dǎo)線，使線路簡(jiǎn)化、清晰，便于安裝與檢修。④負(fù)極搭鐵——將蓄電池的負(fù)極與車體相連接，稱為負(fù)極搭鐵。
3、汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢(shì)，主要闡述一下傳感器總的發(fā)展趨勢(shì)，它
的趨勢(shì)是向多功能化、集成化、智能化、微型化方向發(fā)展。
3.1發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象
利用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)等是各種傳感器的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
3.2開發(fā)新材料
功能材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的另一個(gè)重要基礎(chǔ)。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，在制造各種材料時(shí)，人們可以任意控制他的成份，從而可以設(shè)計(jì)與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導(dǎo)體氧化物的成份，可以制造出各種氣體傳感器；光導(dǎo)纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)；有機(jī)材料作為功能材料，正引起國(guó)內(nèi)外汽車電子化專家的極大關(guān)注。
3.3采用新工藝
傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關(guān)。隨著半導(dǎo)體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件，許多現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)也引入汽車傳感器制造技術(shù)，例如集成技術(shù)，微細(xì)加工技術(shù)，薄膜技術(shù)等，能制作出性能穩(wěn)定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，這些特點(diǎn)使得他們非常適合于汽車方面的應(yīng)用。
3.4研究智能式傳感器
智能傳感器是一種帶微型計(jì)算機(jī)兼有檢測(cè)、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，他具有很多特點(diǎn)。例如，他可以確定傳感器工作狀態(tài)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差；用軟件解決硬件難以解決的問題；世界各國(guó)都在車用傳感器硬件的基礎(chǔ)上，努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差（溫度高、溫度梯度大、污染厲害等）等問題造成的對(duì)汽車參數(shù)測(cè)量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號(hào)大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能。不少汽車大公司在該方面進(jìn)行研制與開發(fā)，并取得了成就和應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]技術(shù)現(xiàn)狀 工作原理 運(yùn)行維護(hù)
中圖分類號(hào)：TH715.193 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）26-0237-01
1.電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀
電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的機(jī)械。隨著生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展的，反過來，電機(jī)的發(fā)展又促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高。從19世紀(jì)末期起，電動(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來，雖然電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電機(jī)的類型增加了許多，在運(yùn)行性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和提高，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類的控制電機(jī)，控制電機(jī)具有高可靠性p好精確度p快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。
未來電動(dòng)機(jī)將會(huì)沿著單位功率體積更小、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率更高、控制更靈活的方向繼續(xù)發(fā)展。一批"巨無霸’電機(jī)、一批"光怪陸奇"電機(jī)將同時(shí)展現(xiàn)在世人眼前。
2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原理是：
（1）三相對(duì)稱繞組中通過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
（2）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流；
（3）轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該注意的問題
（1）接通電源后，如果電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，應(yīng)立即切斷電源，絕不能遲疑等待，更不能帶電檢查電動(dòng)機(jī)發(fā)故障，否則將會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)和發(fā)生危險(xiǎn)。
（2）啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意觀察電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、負(fù)載機(jī)械的工作情況，以及線路上的電流表和電壓表的指示，若有異常現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電檢查，待故障排除后，載行啟動(dòng)。
（3）利用手動(dòng)補(bǔ)償器或手動(dòng)星三角啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，特別要注意操作順序。一定要先將手柄推到啟動(dòng)位置，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再拉到運(yùn)轉(zhuǎn)位置，防止誤操作造成設(shè)備和人身事故。
（4）同一線路上的電動(dòng)機(jī)不應(yīng)同時(shí)啟動(dòng)，一般應(yīng)由大到小逐臺(tái)啟動(dòng)以免多太電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，線路上電流太大。電壓降低過多，造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難引起線路故障或使開關(guān)設(shè)備跳閘。
（5）啟動(dòng)時(shí)，若電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反了，應(yīng)立即切斷電源，將三相電源線中的任意兩相互換一下位置，即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。
4.電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)
4.1注意電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、響聲和氣味
電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)、輕快、無異常氣味和響聲。若發(fā)生劇烈振動(dòng)，噪音和焦臭氣味，應(yīng)停車進(jìn)行檢查修理。
4.2注意傳動(dòng)裝置的檢查
電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)要隨時(shí)注意查看皮帶輪或聯(lián)軸器有無松動(dòng)，傳動(dòng)皮帶是否有過緊、過松的現(xiàn)象等，如果有，應(yīng)停車上緊或進(jìn)行調(diào)整。
4.3注意軸承的工作情況
電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)注意軸承聲響和發(fā)熱情況。若軸承聲音不正常或過熱，應(yīng)檢查情況是否良好和有無磨損。
4.4注意交流電動(dòng)機(jī)的滑環(huán)或直流電動(dòng)機(jī)的換向器火花
電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，電刷與換向器或滑環(huán)之間難免出現(xiàn)火花。如果所發(fā)生的火花大于某一規(guī)定限度，尤其是出現(xiàn)放電性的紅色電弧火花時(shí)，將產(chǎn)生破壞作用，必須及時(shí)加以糾正。
5.電動(dòng)機(jī)的定期檢查和保養(yǎng)
為了保證電動(dòng)機(jī)正常工作，除了按操作規(guī)程正確使用，運(yùn)行過程中注意監(jiān)視和維護(hù)外還應(yīng)進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng)。間隔時(shí)間可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、使用環(huán)境決定。主要檢查和保養(yǎng)項(xiàng)目如下：
（1）及時(shí)清除電動(dòng)機(jī)機(jī)座外部的灰塵、油泥，如使用環(huán)境灰塵較多，最好每天清掃一次。
（2）經(jīng)常檢查接線板螺絲是否松動(dòng)或燒傷。
（3）定期測(cè)量電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻，若使用環(huán)境比較潮濕更應(yīng)經(jīng)常測(cè)量。
（4）定期用煤油清洗軸承并更換新油（一般半年更換一次），換油時(shí)不應(yīng)上滿，一般占油腔的1/2～1/3，否則，容易發(fā)熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有清洗干凈的雜質(zhì)，從另一面擠出來。
（5）定期檢查啟動(dòng)設(shè)備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。
（6）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持電動(dòng)機(jī)繞組的干燥是非常重要的。電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會(huì)破壞電動(dòng)機(jī)的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機(jī)殼等不應(yīng)帶電的金屬部分相碰，發(fā)生這種故障，不僅影響電動(dòng)機(jī)正常工作。還會(huì)危及人身安全。所以電動(dòng)機(jī)在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動(dòng)機(jī)機(jī)殼接地是否可靠。
（7）除了按上述幾項(xiàng)內(nèi)容對(duì)電動(dòng)機(jī)定期維護(hù)外，運(yùn)行一年后要大修一次。大修的目的在于，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行一次徹底、全面的檢查、維護(hù)，增補(bǔ)電動(dòng)機(jī)缺少、磨損的元件，徹底清除電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。
6.對(duì)電機(jī)軸電流的分析及防范
在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，如果在兩軸承端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間有軸電流的存在，那么對(duì)于電機(jī)軸承的使用壽命將會(huì)大大縮短。輕微的可運(yùn)行上千小時(shí)，嚴(yán)重的甚至只能運(yùn)行幾小時(shí)，給現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)帶來極大的影響。同時(shí)由于軸承損壞及更換帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失也不可小計(jì)。
6.1軸電壓和軸電流的產(chǎn)生
軸電壓是電動(dòng)機(jī)兩軸承端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間所產(chǎn)生的電壓，其產(chǎn)生原因一般有以下幾種：
（1）磁不平衡產(chǎn)生軸電壓
電動(dòng)機(jī)由于扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風(fēng)孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在轉(zhuǎn)軸的周圍有交變磁通切割轉(zhuǎn)軸，在軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。
（2）逆變供電產(chǎn)生軸電壓
電動(dòng)機(jī)采用逆變供電運(yùn)行時(shí)，由于電源電壓含有較高次的諧波分量，在電壓脈沖分量的作用下，定子繞組線圈端部、接線部分、轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)軸的電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生軸電壓。
（3）靜電感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓
在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)周圍有較多的高壓設(shè)備，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，在轉(zhuǎn)軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。外部電源的介入產(chǎn)生軸電壓由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)接線比較繁雜，尤其大電機(jī)保護(hù)、測(cè)量元件接線較多，哪一根帶電線頭搭接在轉(zhuǎn)軸上，便會(huì)產(chǎn)生軸電壓。
（4）其他原因
如靜電荷的積累、測(cè)溫元件絕緣破損等因素都有可能導(dǎo)致軸電壓的產(chǎn)生。軸電壓建立起來后，一旦在轉(zhuǎn)軸及機(jī)座、殼體間形成通路，就產(chǎn)生軸電流。
6.2軸電流的防范
針對(duì)軸電流形成的根本原因，一般在現(xiàn)場(chǎng)采用如下防范措施：
（1）在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸，保證轉(zhuǎn)軸電位為零電位，以此消除軸電流。
（2）為防止磁不平衡等原因產(chǎn)生軸電流， 往往在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷軸電流的回路。
（3）為了避免其他電動(dòng)機(jī)附件導(dǎo)線絕緣破損造成的軸電流，往往要求檢修運(yùn)行人員細(xì)致檢查并加強(qiáng)導(dǎo)線或墊片絕緣，以消除不必要的軸電流隱患。
一般通過以上處理，大多電動(dòng)機(jī)的軸電流微乎其微，已對(duì)電動(dòng)機(jī)構(gòu)不成實(shí)質(zhì)上危害。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，經(jīng)上述方式處理后實(shí)際使用壽命可由原幾十個(gè)小時(shí)提高到上萬小時(shí)，效果比較明顯，尤其對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)軸電流的防范效果好，對(duì)安全生產(chǎn)具有積極作用。
7.總結(jié)
由于電動(dòng)機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。但是在日常使用過程中如何去維護(hù)好，其影響可見一斑。本文著重從電動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀、工作原理、運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行了初略的探討和分析，通過此篇論文的寫作，我對(duì)電機(jī)的了解又加深了許多，同時(shí)也感受到作為一名電氣技術(shù)員肩上的重?fù)?dān)。
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當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)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(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
1.1整流器時(shí)代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?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(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)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(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時(shí)代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)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(guān)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(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)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(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)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(tǒng)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(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)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(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)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(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)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(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)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(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)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(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)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(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)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(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)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(jīng)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(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)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(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l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(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)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(chǎn)效率。
八十年代初期,對(duì)分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)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(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、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(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)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(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”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(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)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(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)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(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)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(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開關(guān)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(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)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(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說,模擬技術(shù)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(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對(duì)開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖書館 信息安全 防護(hù)策略
一、相關(guān)概念
（一）信息安全
信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不因偶然或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，使信息服務(wù)不中斷。也可以說，所謂信息安全，一般是指在信息采集、存儲(chǔ)、處理、傳播和運(yùn)用過程中，信息的自由性、秘密性、完整性、共享性等都能得到良好保護(hù)的一種狀態(tài)。
（二）數(shù)字圖書館
數(shù)字圖書館，就是具有內(nèi)容豐富的數(shù)字化信息資源、利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)，能為用戶提供集成化的信息服務(wù)和知識(shí)服務(wù)，滿足用戶深層次的信息需求的服務(wù)機(jī)構(gòu)，它是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下圖書館進(jìn)入高級(jí)發(fā)展階段的新的形態(tài)。所以，數(shù)字圖書館信息安全是指其各系統(tǒng)不因偶然或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露、丟失，確保信息資源的自由性、秘密性、完整性、準(zhǔn)確性、共享性，為讀者提供正常的檢索和查閱服務(wù)。
二、數(shù)字圖書館信息安全存在的問題
（一）環(huán)境問題
數(shù)字圖書館的機(jī)房是各類信息的中樞，放置有各類服務(wù)器、磁盤陣列、交換機(jī)、防火墻、UPS 不間斷電源、機(jī)房空調(diào)、除濕機(jī)等重要設(shè)備，機(jī)房設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)劣直接關(guān)系到機(jī)房?jī)?nèi)整個(gè)信息系統(tǒng)是否能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，是否能保證各類信息通訊暢通無阻。所以機(jī)房環(huán)境要能防水、防火、防震、防雷、防盜，對(duì)溫度、濕度、潔凈度、電磁場(chǎng)強(qiáng)度、噪音干擾都有很高的要求，相應(yīng)的就要配備機(jī)房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房溫度報(bào)警器、浸水報(bào)警器、通風(fēng)系統(tǒng)等來保障機(jī)房的安全。因而機(jī)房環(huán)境存在很多安全隱患。
（二）硬件問題
數(shù)字圖書館各類服務(wù)器、磁盤陣列、交換機(jī)、防火墻、UPS 不間斷電源、空調(diào)、除濕機(jī)等設(shè)備都是7×24小時(shí)運(yùn)行，工作負(fù)荷過大，其使用壽命縮短，容易造成硬件故障，導(dǎo)致部分設(shè)備損壞，或者是工作人員在操作過程中導(dǎo)致的設(shè)備損壞等。如常見的有磁盤、電源等。
（三）軟件問題
軟件包括系統(tǒng)軟件和各種應(yīng)用軟件。這些軟件在研發(fā)過程中，由于編程語言的局限性，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)體系本身的缺陷，開發(fā)人員能力所限及疏忽等原因，這些軟件本身就存在許多安全漏洞。黑客就可以利用這些漏洞，繞過安全機(jī)制，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，破壞和竊取數(shù)據(jù)資料，甚至破壞整個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)癱瘓。
（四）人為問題
目前，國(guó)內(nèi)數(shù)字圖書館系統(tǒng)管理員大多數(shù)都是高校畢業(yè)后就到圖書館工作，沒有受過系統(tǒng)、科學(xué)的實(shí)戰(zhàn)技術(shù)和安全管理培訓(xùn)，專業(yè)技術(shù)不精，缺乏專業(yè)的信息安全素養(yǎng)，在工作過程中容易操作失誤，面對(duì)各種復(fù)雜的安全問題常常束手無策，對(duì)安全防范容易疏忽等。
其次，數(shù)字圖書館信息安全管理制度不健全，缺乏嚴(yán)格、細(xì)致、有效的安全管理規(guī)定，重技術(shù)，輕管理，崗位職責(zé)不明確，安全管理滯后于技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致事故頻繁發(fā)生。
（五）病毒及黑客問題
計(jì)算機(jī)病毒是指編制或者在計(jì)算機(jī)程序中插入的破壞計(jì)算機(jī)功能或者破壞數(shù)據(jù)，影響計(jì)算機(jī)使用并且能夠自我復(fù)制的一組計(jì)算機(jī)指令或者程序代碼，具有破壞性、復(fù)制性、隱蔽性和傳染性。數(shù)字圖書館的資源依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，為網(wǎng)上成千上萬的用戶共享，用戶可遠(yuǎn)程訪問、獲得所需的珍貴資料。因此，也為計(jì)算機(jī)病毒的傳播提供了便利條件。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，黑客攻擊活動(dòng)日益猖獗，數(shù)字化圖書館的開放式、共享性及網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，加上軟件自身存在的安全漏洞，系統(tǒng)管理員的疏于防范等，成為黑客屢屢攻擊得手的原因。
三、數(shù)字圖書館信息安全防護(hù)策略
（一）制定嚴(yán)格有效的安全管理制度
在數(shù)字圖書館信息安全的建設(shè)過程中，技術(shù)與制度二者是相輔相成的，技術(shù)是一種硬手段，是基礎(chǔ)；制度是一種規(guī)范性的軟手段，是保障。
制定嚴(yán)格、細(xì)致、有效的安全管理制度，明確崗位職責(zé)，規(guī)范工作行為，健全信息安全監(jiān)督審查機(jī)制，對(duì)工作人員進(jìn)行常態(tài)化安全教育培訓(xùn)，增強(qiáng)制度執(zhí)行力。只有這樣，才能確保安全管理制度不流于形式，信息安全監(jiān)督審查落到實(shí)處。
（二）良好的機(jī)房環(huán)境
機(jī)房的建設(shè)要按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范實(shí)施，機(jī)房應(yīng)鋪設(shè)抗靜電活動(dòng)地板，地板支架要接地，預(yù)留排水口。必須滿足計(jì)算機(jī)等各種微機(jī)電子設(shè)備和工作人員對(duì)溫度、濕度、潔凈度、電磁場(chǎng)強(qiáng)度、噪音干擾、防水、防火、防震、防雷、防盜、防漏和接地等的要求。要配齊供配電系統(tǒng)、浸水報(bào)警器、應(yīng)急照明、UPS不間斷電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)換氣系統(tǒng)、氣體式滅火器、消防報(bào)警系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。
（三）防火墻技術(shù)
防火墻指的是在內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)之間、專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間構(gòu)造的一個(gè)由軟件和硬件設(shè)備組合而成的保護(hù)屏障。它能實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)之間風(fēng)險(xiǎn)的隔離，從而限制了局部重點(diǎn)或敏感網(wǎng)絡(luò)安全問題對(duì)全局網(wǎng)絡(luò)造成的影響，是抵御黑客入侵和防止未授權(quán)訪問的有效手段之一。
（四）入侵檢測(cè)或流量分析技術(shù)
入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中的不同關(guān)鍵點(diǎn)收集信息，分析信息，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中是否有違反安全策略的行為和遭到攻擊的跡象，發(fā)出警報(bào)或采取防御措施。入侵檢測(cè)系統(tǒng)是防火墻的重要補(bǔ)充，是積極主動(dòng)的安全防御防御技術(shù)，提供對(duì)內(nèi)部攻擊、外部攻擊和誤操作的實(shí)時(shí)保護(hù)。
（五）數(shù)據(jù)加密及身份認(rèn)證技術(shù)
數(shù)據(jù)加密就是對(duì)需要保護(hù)的信息經(jīng)過加密鑰匙（Encryption key）及加密函數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)信息隱藏，從而起到保護(hù)信息安全。常采用的方法有鏈路加密、節(jié)點(diǎn)加密和端到端加密。身份認(rèn)證就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種應(yīng)用的相關(guān)權(quán)限進(jìn)行鑒別，阻止非法用戶訪問系統(tǒng)。
（六）數(shù)據(jù)備份技術(shù)
數(shù)據(jù)備份是容災(zāi)的基礎(chǔ)，是為防止無法預(yù)料的結(jié)果導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，而將全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)集合從應(yīng)用主機(jī)的硬盤或陣列復(fù)制到其它的存儲(chǔ)介質(zhì)的過程。數(shù)據(jù)備份包括系統(tǒng)和數(shù)據(jù)備份，常見的備份策略有：完全備份、增量備份和差分備份。按操作方式又可分為離線備份和在線備份。圖書館應(yīng)按照數(shù)據(jù)的價(jià)值劃分類別，對(duì)不同類別的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同等級(jí)的備份。
四、結(jié)束語
數(shù)字圖書館信息安全是其向讀者提供穩(wěn)定、持續(xù)服務(wù)的重要保證，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，信息安全問題越來越突出，各種病毒泛濫，網(wǎng)絡(luò)攻擊常態(tài)化等。因此，圖書館工作人員必須提升自身技術(shù)水平，提高安全防范意識(shí)，健全安全保障機(jī)制，才能為讀者提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的學(xué)習(xí)環(huán)境。
參考文獻(xiàn)：
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【三峽電力職業(yè)學(xué)院】4月1日，三峽電力職業(yè)學(xué)院與中國(guó)葛洲壩集團(tuán)股份有限公司簽訂人才培養(yǎng)協(xié)議，雙方?jīng)Q定由該公司預(yù)定水利水電建筑工程、工程測(cè)量技術(shù)、工程起重機(jī)械運(yùn)用與維護(hù)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化、電力設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)、工程造價(jià)、機(jī)電一體化技術(shù)、建筑工程技術(shù)等專業(yè)學(xué)生300人。
【河海大學(xué)】4月12日，河海大學(xué)舉行“新能源發(fā)電與智能電網(wǎng)學(xué)科創(chuàng)新引智基地”建設(shè)啟動(dòng)儀式暨學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)。引智基地以中國(guó)能源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”人選、河海大學(xué)副校長(zhǎng)鞠平教授為負(fù)責(zé)人，匯聚英國(guó)皇家工程院院士麥克•斯德林爵士等10名國(guó)際大師、國(guó)外著名學(xué)者和河海大學(xué)10名專家教授組成學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)，圍繞新能源發(fā)電與智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行與調(diào)度中的關(guān)鍵技術(shù)問題開展深入的國(guó)際合作研究。
【武漢大學(xué)】4月12日至13日，第八屆中國(guó)高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)（SPEED 2014）暨第八屆電力櫻花論壇在武漢大學(xué)召開，論壇圍繞電力電子技術(shù)發(fā)展的前沿問題進(jìn)行了充分的交流。本屆年會(huì)組委會(huì)主任、武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)查曉明等國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別作了專題報(bào)告，內(nèi)容涉及電力電子建模與控制、電機(jī)及其控制、電力電子新技術(shù)等多個(gè)方面。此次年會(huì)有國(guó)內(nèi)外40余所高校200多名學(xué)者參加，投稿約200篇學(xué)術(shù)論文。
【華北電力大學(xué)】4月29日，華北電力大學(xué)與中國(guó)電科院聯(lián)合成立電力系統(tǒng)繼電保護(hù)聯(lián)合研究中心。中心選取“分布式電源保護(hù)控制策略及故障特性研究”“特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)系統(tǒng)繼電保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”等5個(gè)項(xiàng)目作為首批啟動(dòng)的聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目。
【華北電力大學(xué)】日前，根據(jù)北京市科委的《關(guān)于認(rèn)定2014年北京市國(guó)際科技合作基地的通知》，華北電力大學(xué)新增4個(gè)北京市國(guó)際科技合作基地：智能電網(wǎng)安全北京市國(guó)際科技合作基地、高效聚光化合物太陽能電池北京市國(guó)際科技合作基地、火力發(fā)電過程節(jié)能與清潔運(yùn)行北京市國(guó)際科技合作基地、能源與環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化及工程應(yīng)用北京市國(guó)際科技合作基地。
【山東大學(xué)】4月29日，山東大學(xué)電氣工程學(xué)院與國(guó)家電網(wǎng)許繼集團(tuán)有限公司共同組建聯(lián)合創(chuàng)新中心戰(zhàn)略合作框架協(xié)議簽約儀式舉行。“中心”將在新能源發(fā)電、智能變電站、配電與微網(wǎng)、用電與能效、電動(dòng)汽車充換電和電力電子技術(shù)領(lǐng)域開展深入研究，形成相關(guān)科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制和模式，開展聯(lián)合人才培養(yǎng)和技術(shù)服務(wù)工作。
論文關(guān)鍵詞:無功補(bǔ)償技術(shù);作用;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)
無功功率補(bǔ)償裝置的主要作用是:提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù),減少設(shè)備的功率損耗,穩(wěn)定電壓,提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電中,提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力,平衡三相負(fù)載的有功和無功功率等。
一、無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>
1、改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費(fèi)
根據(jù)國(guó)家水電部,物價(jià)局頒布的“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法”規(guī)定三種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值,相應(yīng)減少電費(fèi):
(1)高壓供電的用電單位,功率因數(shù)為0.9以上。
(2)低壓供電的用電單位,功率因數(shù)為0.85以上。
(3)低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶,功率因數(shù)為0.8以上。
2、降低系統(tǒng)的能耗
功率因數(shù)的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
設(shè)R為線路電阻,ΔP1為原線路損耗,ΔP2為功率因數(shù)提高后線路損耗,則線損減少
ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)
比原來損失減少的百分?jǐn)?shù)為
(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)
式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)補(bǔ)償后,由于功率因數(shù)提高,U2>U1,為分析方便,可認(rèn)為U2≈U1,則
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高至0.9時(shí),通過上式計(jì)算,可求得有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcosφ不變情況下,cosφ提高,I相對(duì)降低,設(shè)I1為補(bǔ)償前變壓器的電流,I2為補(bǔ)償后變壓器的電流,銅耗分別為ΔP1,ΔP2;銅耗與電流的平方成正比,即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2,認(rèn)為U2≈U1時(shí),即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知,功率因數(shù)從0.8提高至0.9時(shí),銅耗相當(dāng)于原來的80%。
3、減少了線路的壓降
由于線路傳送電流小了,系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小,有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時(shí)要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機(jī)起動(dòng)。
二、我國(guó)電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀
近年來,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展,電力行業(yè)也得到快速發(fā)展,特別是電網(wǎng)建設(shè),負(fù)荷的快速增長(zhǎng)對(duì)無功的需求也大幅上升,也使電網(wǎng)中無功功率不平衡,導(dǎo)致無功功率大量的存在。目前,我國(guó)電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償主要采用以下幾種方式:
1.同步調(diào)相機(jī):同步調(diào)相機(jī)屬于早期無功補(bǔ)償裝置的典型代表,它雖能進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,但響應(yīng)慢,運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜,多為高壓側(cè)集中補(bǔ)償,目前很少使用。
2.并補(bǔ)裝置:并聯(lián)電容器是無功補(bǔ)償領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的無功補(bǔ)償裝置,但電容補(bǔ)償只能補(bǔ)償固定的無功,盡管采用電容分組投切相比固定電容器補(bǔ)償方式能更有效適應(yīng)負(fù)載無功的動(dòng)態(tài)變化,但是電容器補(bǔ)償方式仍然屬于一種有級(jí)的無功調(diào)節(jié),不能實(shí)現(xiàn)無功的平滑無級(jí)的調(diào)節(jié)。
3.并聯(lián)電抗器:目前所用電抗器的容量是固定的,除吸收系統(tǒng)容性負(fù)荷外,用以抑制過電壓。
以上幾種補(bǔ)償方式在運(yùn)行中取得一定的效果,但在實(shí)際的無功補(bǔ)償工作中也存在一些問題:
1.補(bǔ)償方式問題:目前很多電力部門對(duì)無功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)就地補(bǔ)償,不向系統(tǒng)倒送無功,即只注意補(bǔ)償功率因素,不是立足于降低系統(tǒng)網(wǎng)的損耗。
2.諧波問題:電容器具有一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時(shí)會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對(duì)諧波有放大作用,因而使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。
3.無功倒送問題:無功倒送在電力系統(tǒng)中是不允許的,特別是在負(fù)荷低谷時(shí),無功倒送造成電壓偏高。
4.電壓調(diào)節(jié)方式的補(bǔ)償設(shè)備帶來的問題:有些無功補(bǔ)償設(shè)備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的,線路電壓的波動(dòng)主要由無功量變化引起的,但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的,這就可能出現(xiàn)無功過補(bǔ)或欠補(bǔ)。
三、無功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)上述我國(guó)無功功率補(bǔ)償?shù)那闆r及出現(xiàn)的問題,今后我國(guó)的無功功率補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展方向是:無功功率動(dòng)態(tài)自動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié),諧波抑制。
1.基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補(bǔ)償裝置
將微處理器用于TSC,可以完成復(fù)雜的檢測(cè)和控制任務(wù),從而使動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率成為可能。基于智能控制策略的TSC補(bǔ)償裝置的核心部件是控制器,由它完成無功功率(功率因數(shù))的測(cè)量及分析,進(jìn)而控制無觸點(diǎn)開關(guān)的投切,同時(shí)還可完成過壓、欠壓、功率因數(shù)等參數(shù)的存貯和顯示。TSC補(bǔ)償裝置操作無涌流,跟蹤響應(yīng)快,并具有各種保護(hù)功能,值得大力推廣。
2.靜止無功發(fā)生器(SVG)
靜止無功發(fā)生器(SVG)又稱靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM),是采用GTO構(gòu)成的自換相變流器,通過電壓電源逆變技術(shù)提供超前和滯后的無功,進(jìn)行無功補(bǔ)償,若控制方法得當(dāng),SVG在補(bǔ)償無功功率的同時(shí)還可以對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償。其調(diào)節(jié)速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件,諧波含量小,同容量占地面積小,在系統(tǒng)欠壓條件下無功調(diào)節(jié)能力強(qiáng),是新一代無功補(bǔ)償裝置的代表,有很大的發(fā)展前途。
3.電力有源濾波器
電力有源濾波器是運(yùn)用瞬時(shí)濾波形成技術(shù),對(duì)包含諧波和無功分量的非正弦波進(jìn)行“矯正”。因此,電力有源濾波器有很快的響應(yīng)速度,對(duì)變化的諧波和無功功率都能實(shí)施動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,并且其補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗參數(shù)影響較小。
電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電流型。目前實(shí)用的裝置90%以上為電壓型。從與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來看,電力有源濾波器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。并聯(lián)型中有單獨(dú)使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式,目前并聯(lián)型占實(shí)用裝置的大多數(shù)。
4.綜合潮流控制器
上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國(guó)問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國(guó)70年代將其列為節(jié)能技術(shù)在全國(guó)推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動(dòng)和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點(diǎn)是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當(dāng)前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
許多國(guó)家都在努力開發(fā)大容量器件，國(guó)外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時(shí)相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時(shí)相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達(dá)4500一6000V，3000一3500A。MCT因進(jìn)展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國(guó)外有了最新發(fā)展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)展的主要趨勢(shì)。
高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國(guó)電力電子技術(shù)發(fā)展新熱點(diǎn)。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
二、變頻技術(shù)的發(fā)展過程
變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換
技術(shù)的不斷發(fā)展。起初,變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代,作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優(yōu)化模式,如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時(shí)移相PWM技術(shù)等。
VVVF變頻器的控制相對(duì)簡(jiǎn)單,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時(shí),由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。
矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲(chǔ)能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運(yùn)而生。
三、變頻技術(shù)與家用電器
20世紀(jì)70年代,家用電器開始逐步變頻化,出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應(yīng)加熱)飯堡、變頻洗衣機(jī)等[4]。
20世紀(jì)末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。
首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機(jī)始終處在低速運(yùn)行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機(jī)起動(dòng)引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。其次,空調(diào)器使用變頻后,擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍,不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運(yùn)行就可實(shí)現(xiàn)冷、暖控制,達(dá)到降低電力消耗,消除由于溫度變動(dòng)而引起的不適感。近年來,新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實(shí)現(xiàn)靜音化,而且利用高速運(yùn)行能實(shí)現(xiàn)快速冷凍。
在洗衣機(jī)方面,過去使用變頻實(shí)現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋?zhàn)又苯影l(fā)熱,沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動(dòng)引起的噪聲。
四、電力電子裝置帶來的危害及對(duì)策
電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變,不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù),還引起了嚴(yán)重的諧波污染。
另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力,并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴(yán)重。許多國(guó)家都已制定了限制諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)定[5]。
（一）諧波與電磁干擾的對(duì)策
1、諧波抑制
為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波,一種方法是進(jìn)行諧波補(bǔ)償,即設(shè)置諧波補(bǔ)償裝置,使輸入電流成為正弦波[3]。
傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器,它既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無功功率。其缺點(diǎn)是,補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,效果也不夠理想。
電力電子器件普及應(yīng)用之后,運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償成為重要方向。其原理是,從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流,然后產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù):將多個(gè)方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波,從而得到接近正弦的階梯波。重?cái)?shù)越多,波形越接近正弦,但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實(shí)現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù),一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。
2、電磁干擾抑制
解決EMI的措施是克服開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt,目前比較引入注目的是零電流開關(guān)(ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)電路。方法是:
(1)開關(guān)器件上串聯(lián)電感,這樣可抑制開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的di/dt,使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了正關(guān)損耗;
(2)開關(guān)器件上并聯(lián)電容,當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開關(guān)損耗;
(3)器件上反并聯(lián)二極管,在二極管導(dǎo)通期間,開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時(shí)驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS動(dòng)作。
目前較常用的軟件開關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。
（二）功率因數(shù)補(bǔ)償
早期的方法是采用同步調(diào)相機(jī),它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī),利用過勵(lì)磁和欠勵(lì)磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而,由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī),噪聲和損耗都較大,運(yùn)行維護(hù)也復(fù)雜,響應(yīng)速度慢。因此,在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>
另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn),但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài),損耗和噪聲都很大,而且存在非線性電路的一些特殊問題,又不能分相調(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)載的不平衡,所以未能占據(jù)靜止無功補(bǔ)償裝置的主流。
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補(bǔ)償裝置得到了長(zhǎng)足發(fā)展,其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍寬的優(yōu)點(diǎn),而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后,可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。更重要的是,靜止無功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小,大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發(fā)生器代表著動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。
五、結(jié)束語
我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化及我國(guó)加人世界貿(mào)易組織，我國(guó)電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人 機(jī)器人 管道焊接
中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1.國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
機(jī)器人技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表和主要技術(shù)手段，它在提升企業(yè)技術(shù)水平、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)等方面具有重大作用。大工業(yè)革命曾使人淪落為機(jī)器的奴隸，而機(jī)器人的誕生和廣泛推廣應(yīng)用又重新使人類恢復(fù)了尊嚴(yán)。目前機(jī)器人技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)，其發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一。
美國(guó)是最早出現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的國(guó)家,1954年美國(guó)的G.C.戴沃爾發(fā)表了“通用重復(fù)型機(jī)器人”的專利論文,第一次提出“工業(yè)機(jī)器人”和“示教再現(xiàn)”的概念。1959年美國(guó)Unimation公司推出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。1967年日本從美國(guó)引進(jìn)Unimate和Ver satran等類型的工業(yè)機(jī)器人以后，結(jié)合國(guó)情,面向中小企業(yè),采取一系列鼓勵(lì)使用工業(yè)機(jī)器人的措施,率先在汽車制造業(yè)的噴涂、焊接、裝配等重要工序中得到應(yīng)用。并以此為契機(jī),向其它產(chǎn)業(yè)滲透。
在我國(guó)，人工焊接仍然占據(jù)焊接作業(yè)的主導(dǎo)地位，人工施焊時(shí)焊接工人經(jīng)常會(huì)受到心理、生理?xiàng)l件變化以及周圍環(huán)境的干擾。在惡劣的焊接條件下，操作工人容易疲勞，難以較長(zhǎng)時(shí)間保持焊接工作穩(wěn)定性和一致性，而焊接機(jī)器人則工作狀態(tài)穩(wěn)定，不會(huì)疲勞。因而，選擇應(yīng)用焊接機(jī)器人對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行焊接可以實(shí)現(xiàn)用穩(wěn)定一致的工藝條件確保產(chǎn)品焊接強(qiáng)度和滿足產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求，同時(shí)滿足焊縫成型良好的產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求。隨著國(guó)外及國(guó)內(nèi)對(duì)工業(yè)機(jī)器人在焊接方面的研究應(yīng)用,我國(guó)也開始了焊接機(jī)器人的研究應(yīng)用。在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,中國(guó)于20世紀(jì)70年代末開始研究焊接機(jī)器人。1985年哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功我國(guó)第一臺(tái)HY-1型焊接機(jī)器人。1989年北京機(jī)床研究所和華南理工大學(xué)聯(lián)合為天津自行車二廠研制出了焊接自行車前三腳架的TJR-G1型弧焊機(jī)器人,為“二汽”研制出用于焊接?xùn)|風(fēng)牌汽車系列駕駛室及車身的點(diǎn)焊機(jī)器人。上海交通大學(xué)研制的“上海1號(hào)”、“上海2號(hào)”示教型機(jī)器人也都具有弧焊和點(diǎn)焊的功能[3]。20世紀(jì)節(jié)式機(jī)器人。1999年北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人中心研制的AW-600型弧焊機(jī)器人工作站,采用PC工控機(jī)控制和PMAC可編程多軸控制系統(tǒng),于1999年4月通過了國(guó)家機(jī)械工業(yè)局的鑒定。1999年7月15日,國(guó)家863計(jì)劃智能機(jī)器人主題專家驗(yàn)收通過了由“一汽”集團(tuán)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和沈陽自動(dòng)化研究所聯(lián)合開發(fā)的H-100A型點(diǎn)焊機(jī)器人。由此可見,我們國(guó)內(nèi)的焊接機(jī)器人已開始走向?qū)嵱没A段。
2. 焊接機(jī)器人技術(shù)及現(xiàn)狀
焊接機(jī)器人的應(yīng)用，不但改善了勞動(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高升產(chǎn)效率，更主要原因是焊接機(jī)器人工作的穩(wěn)定性和焊接產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，這對(duì)于保證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接質(zhì)量至關(guān)重要。
通常情況下，焊接機(jī)器人系統(tǒng)由焊接機(jī)器人、機(jī)器人焊機(jī)、變位機(jī)以及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等周邊裝置、焊接夾具、安全裝置等組成。焊接機(jī)器人的工作對(duì)象幾乎和手工焊接一樣廣泛，可以焊接低碳鋼、不銹鋼、鋁材、銅材等。焊接材料的厚度可以從零點(diǎn)幾毫米到幾毫米、十幾毫米、直至幾十毫米。并且能夠靈活調(diào)整焊槍姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的最佳焊接。
隨著機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展和焊接機(jī)器人應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，尤其為適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品更新?lián)Q代快和多品種小批量的需要，要求焊接機(jī)器人和變位機(jī)，弧焊電源等周邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)柔性化集成。這有助于減少輔助時(shí)間，是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵之一。例如，在球形或橢圓形工件的徑向焊縫或復(fù)雜形狀工件的周邊的卷邊接頭等狀態(tài)下焊接時(shí)，為了使整條焊縫在焊接時(shí)都能使焊池水平或稍微下坡狀態(tài)，焊接時(shí)變位機(jī)必須不斷地變換工件位置和姿態(tài)。即變位機(jī)在焊接過程中不是靜止不動(dòng)的，而是要做相應(yīng)的協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。弧焊電源和工裝夾具等也要在機(jī)器人統(tǒng)一控制下作相應(yīng)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的高效率，高質(zhì)量的工作。
3. 焊接機(jī)器人的發(fā)展及前景
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，特別是加入WTO,許多生產(chǎn)企業(yè)為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，爭(zhēng)取盡快和國(guó)際市場(chǎng)接軌，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取主動(dòng)權(quán)，對(duì)在生產(chǎn)中采用機(jī)器人的要求越來越強(qiáng)烈，對(duì)應(yīng)用機(jī)器人的呼聲也越來越高，為焊接機(jī)器人市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。機(jī)器人的需求量在逐年增加，中國(guó)近幾年機(jī)器人市場(chǎng)將會(huì)一個(gè)大的跨越。
種種跡象表明，今后幾年中國(guó)的焊接機(jī)器人市場(chǎng)將是技術(shù)不斷提高，市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，應(yīng)用工程項(xiàng)目市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面。預(yù)計(jì)今后的幾年內(nèi)，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人的需求量將以 30% 以上的速度增長(zhǎng)。從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，焊接機(jī)器人不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人的感覺功能將實(shí)現(xiàn)多傳感器信息的融合，控制系統(tǒng)從示教、離線編程向模糊控制發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人的群體協(xié)調(diào)和集成控制，從而達(dá)到更高的可靠性和安全性。從應(yīng)用技術(shù)市場(chǎng)角度分析，性能和價(jià)格以及技術(shù)服務(wù)的質(zhì)量將仍然是決定用戶做出正確選擇的主要因素。隨著國(guó)內(nèi)機(jī)器人公司自主品牌的性能價(jià)格比進(jìn)一步提高，短期內(nèi)將可以達(dá)到與國(guó)外產(chǎn)品抗衡的能力。從機(jī)器人應(yīng)用范圍來看，焊接機(jī)器人的應(yīng)用在傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域的需求持續(xù)增長(zhǎng)同時(shí)不斷向其它行業(yè)擴(kuò)散。國(guó)內(nèi)外眾多機(jī)器人廠家激烈競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果將促進(jìn)我國(guó)工業(yè)制造技術(shù)自動(dòng)化水平的不斷提高，應(yīng)用焊接機(jī)器人的企業(yè)在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下獲得高速發(fā)展。
4 .焊接機(jī)器人在生產(chǎn)中應(yīng)用的主要經(jīng)驗(yàn)和問題
弧焊機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化仍有如下的關(guān)鍵問題等待進(jìn)一步研究解決:
(1)弧焊機(jī)器人系統(tǒng)的柔性化集成及優(yōu)化，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率;
(2)新型機(jī)器人用弧焊逆變電源結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化及電流波形控制，使熔滴實(shí)現(xiàn)最佳過渡，減少飛濺;
(3)弧焊過程實(shí)用傳感技術(shù)，快速準(zhǔn)確地提取弧焊過程的特征信息，實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤;
(4)實(shí)用化的弧焊動(dòng)態(tài)過程和焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)智能控制技術(shù);
(5)弧焊機(jī)器人工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化中的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。
5 .結(jié)論
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用,有力地推動(dòng)了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中,發(fā)揮了極其重要的作用。我國(guó)焊接機(jī)器人技術(shù)的研究應(yīng)用雖然較晚,但借鑒于國(guó)外的成熟技術(shù),得到了迅速的發(fā)展。近年來,我國(guó)在焊縫跟蹤、智能控制、信息傳感、周邊設(shè)備及機(jī)器人專用電源等方面進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用,取得了許多優(yōu)秀的成果。隨著智能機(jī)器人技術(shù)和人工智能理論的進(jìn)一步發(fā)展,焊接機(jī)器人系統(tǒng)還有許多值得我們認(rèn)真研究的問題,特別是多智能體系統(tǒng)、基于PC的控制器和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面將是研究的熱點(diǎn)問題。
參考文獻(xiàn)
