時間：2022-05-06 11:14:04
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篇高電壓技術論文，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。
關鍵詞：地面生產系統，660V，供電系統，中性點接地方式
一、引言
隨著煤礦工業采煤機械化不斷提高，礦井生產能力越來越大，與之配套的地面生產能力的規模也越來越大，造成單臺電動機的容量相應增大，用電負荷隨之增大，從而出現電壓降增大、電能損耗增加、電纜截面不足等問題，故在煤礦地面生產系統設計中，傳統的380V供電已不能滿足配電的要求，需提高配電電壓，如低壓供電系統采用660V及更高電壓。本文就地面生產系統供電電壓由380V提高到660V電壓技術問題進行探討。
二、660V供電的國際國內發展概況
早在上世紀60年代，660V電壓就被作為一種標準電壓列入國際電壓標準中。1967年國際電工標準IEC38/67推薦的額定電壓中就有660V。在以后IEC38中均有660V電壓作為額定電壓。我國1959年的國標GB156/59中，只規定了220V、380V兩種電壓為額定電壓。而在1980年的GB156/80中已把660V列入國家標準額定電壓。我國現行國家額定電壓標準中，660V電壓仍為國家標準額定電壓。
我國煤礦企業井下于70年代初基本實現全行業660V升壓改造。1981年，我國開始對煤礦礦井地面生產系統和選煤廠進行了660V升壓供電的試驗和研究工作，經過長時間對各種系列電氣元件等電氣設備在660V條件下的試驗和驗證工作，于1986年11月建成我國第一座由660V配電電壓供電的陽泉四礦選煤廠，并順利投入運行，1988年6月通過了由能源、機電兩部主持的技術鑒定。1990年原能源部發出在煤炭工業中新建地面生產系統及選煤廠應采用660V供電的通知，進一步推動了660V供電在煤礦生產中的發展。隨后，九龍口礦、淮南南潘集三礦、大同晉華宮礦等多座大型選煤廠都采用了660V供電并投入運行。
三、660V供電系統的可行性技術分析
1、供電輸送能力提高
電網的輸電能力與其供電電壓的平方成正比，即：
式中：P——通過線路的輸送功率，kW；
Z——線路阻抗，Ω；
Un——額定電壓，V；
cosφ——線路功率因數；
ΔU%——電流通過線路的電壓降百分數。
為便于分析比較，可認為輸電質量ΔU%和功率因數cosφ不變，則線路中輸電能力P·Z與電壓Un平方成正比，即：
電網供電電壓為380V時，電網輸電能力為：
電網供電電壓為660V時，電網輸電能力為：
兩種電壓的輸電能力比較：
可見，電壓由380V升高到660V后，電壓提高倍，線路輸電能力為380V電壓時的3倍，也就是說，如輸電功率P不變，導線截面不變，則660V電壓供電的輸送距離為380V電壓的3倍。同樣，如輸電線路阻抗Z不變，即電纜長度和截面不變，其輸送功率也為380V電壓的3倍。
2、電能損耗降低
電網供電電壓從380V升高到660V后，電流將降至原來的1/，電能損耗與負載電流的平方成正比，因此用電設備均能降低電能損耗。用電設備的功率越大，使用660V供電的經濟效果越好。
三相輸電線路上有功功率損耗：
式中：ΔPL——有功功率損耗；
In——線路額定電流，A；
R——線路每相的電阻，Ω。科技論文。
現設定輸送功率不變，線路長度不變，則380V、660V時輸送線路上的功率損耗分別為：
兩種供電電壓輸送線路上的功率損耗相比：
可見，在輸送功率和線路不變的情況下，660V供電電壓線路上的功率損耗是380V時的1/3，即可減少輸電線路上功率損耗的2/3。
3、節約金屬、減少投資
一般0.4kV低壓配電系統中配電電纜采用0.6/1kV耐壓等級，在用于0.66kV低壓配電系統時，無需增加電纜耐壓等級。另一方面，由于采用0.66kV配電電壓，提高了電壓等級，對為相同容量的電動機配電，則可以減少配電電纜截面或增大輸送距離。
660V供電時的導線截面積約為380V時的57.7%，而導線、電纜截面由標準分級所決定，故通常至少可降一級標準截面來選取導線、電纜。通過技術分析，升壓改造后電纜、配電開關等方面節約的材料達40%~55%。同時補償功率因數用的電容器，相同容量情況下，在660V電壓下使用時要比380V輸出無功功率提高2倍（Qc=U2ωc），而價格只差50%，故可降低電容器投資約一半。
4、供電安全可靠
380V供電系統為中性點直接接地的三相四線制系統，一般為動力照明混和供電。660V供電系統為提高運行安全，采用中性點經電阻接地系統。
變壓器接地方式一般分為四種：即不接地方式（中性點絕緣）、直接接地方式；電阻接地方式（數十Ω為低電阻接地，數百Ω為高電阻接地）、消弧線圈接地方式。中性點接地與否，對供電系統設計、維護運轉及安全都有重大關系。當發生一相接地時，隨著接地方式不同，電壓差別很大。科技論文。對于直接接地和低電阻接地的電網，一相接地時，接地短路電流較大，除能使繼電保護迅速動作外，還有降低內部過電壓的優點。對不接地、高電阻接地和消弧線圈接地方式的電網，單相接地電流很小，對提高系統的穩定性和供電可靠性有利。對地面660V配電系統，其中性點接地方式目前沒有明確的規定，《煤礦安全規程》規定，煤礦井下采用中性點不接地系統。中性點不接地系統的優點是單相接地電流小，從而避免了人觸電時大接地電流對生命造成的危害。但缺點是由于網絡電容電流和系統漏電電流很小，不便于實現保護的選擇性。科技論文。為避開這一缺點，又能提高供電系統的穩定性和可靠性，因此地面660V供電系統一般采用中性點經高阻接地方式，通過適當調整接地電阻值，從而實現既能保證保護裝置的選擇性又可抑制單相電弧接地時的過電壓。
660V供電系統必須裝設選擇性漏電保護裝置，否則不能投入運行，而380V供電系統一般不裝設這種保護，適當選擇中性點接地電阻，可以增加故障點的零序電流，提高選擇性漏電保護的靈敏性，實現有選擇性的切除故障回路。660V供電系統采用上述保護措施后，人身觸電后得到了有選擇性的保護，比現在廣泛使用的無漏電保護的380V系統具有更高的安全可靠性。
四、結語
通過對660V供電技術探討，若礦井地面生產系統用電負荷較大，則采用660V電壓供電為最佳方案。
參考文獻：
［1］ 顧永輝.工礦企業660V供電［M］.北京：煤炭工業出版社，1997
關鍵詞：智能變電站 邏輯配置 點對點配置 GOOSE配置
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
1 引言
通過智能化的調試發現，存在很多無法滿足現場運行要求的問題，面對智能化站剛剛起步，這些問題需要現場解決從而滿足目前的運行要求還是說總結出新的運行規定，如果只是為了滿足現場的要求，將會形成各個智能站配置均不統一的情況，這樣，對智能站今后的維護相當不利，如果在原理上實現配置的一致性，將會為以后的運行維護帶來很大的方便，所以本論文以各種智能設備的原理為基礎，實現配置的一致性，讓配置的原理與傳統的原理一致，下面主要針對幾個常見的問題進行分析。
2 電壓并列回路的配置
目前常見的配置為雙套合并單元，實現了設備的雙重化配置，但是對于這種配置的電壓并列回路特別復雜，需要將兩套合并單元都做相應的處理才能實現電壓的并列，這無疑增加了回路的復雜性，在實際接線中，每套母線合并單元都接入了兩條母線的電壓，并且電壓的接入回路都是通過常規回路來實現的（有些廠家母線合并單元的刀閘位置、斷路器位置等也可用通過外部電纜回路來實現，對于智能站來說，采用這種方式將會大大增加回路的復雜性），在這種配置下相當于兩套完全獨立的母線合并單元，在運行維護時需要采取不同的措施，如當II母母線檢修退出電壓互感器時，應將II母智能終端的并列把手由自動切換到II母強制I母上，同時也應將I母智能終端的并列把手也切換到II母強制I母上，這是為了防止備自投裝置的兩條母線電壓均取自I母合并單元時II母電壓失壓導致備自投放電。
3 備用電源自動投入裝置的配置
備自投相關的智能設備有進線智能終端、分段智能終端、進線合并單元、分段合并單元、母線合并單元、主變保護、主變本體智能終端。進線和分段智能終端主要向備自投裝置發送進線斷路器的位置以及手跳閉鎖備自投信號（對于不啟動KKJ的斷路器操作把手）和遙控跳閘閉鎖備自投信號、進線合并單元主要向備自投裝置發送線路電壓以及線路電流，分段合并單元發送電流，對于進線備投的備自投裝置不需要分段電流，母線合并單元主要兩條母線的電壓，兩條母線電壓可取自一套合并單元也可以取自兩套合并單元，主變保護的內容是后備保護動作閉鎖備自投裝置，主變本體智能終端非電量動作閉鎖備自投，對于另一端母線沒有電源點的進線可以不設置非電量跳閘閉鎖備自投的邏輯。
3.1 直跳、直采點對點配置
點對點方式是指線路間隔的電壓電流、母線設備的電壓電流、備自投保護動作跳、合斷路器均是通過點對點的方式來實現的。線路和分段的斷路器位置和手跳信號既可以采用點對點方式也可以采用GOOSE組網形式，通常選用組網形式，主變保護動作和非電量動作閉鎖備自投信號則是通過GOOSE組網形式來實現。
3.2 直跳、直采GOOSE組網配置
GOOSE組網方式是指所有智能設備的信號均通過GOOSE組網來實現，保護電壓電流也通過GOOSE交換機向備自投，實現的數據信息的高度共享。各過程層智能設備首先將自己的斷路器位置、手跳信號、線路電壓電流、到GOOSE交換機，同樣間隔層智能設備將閉鎖備自投信號也發送到GOOSE交換機然后實現數據的共享。
備自投所需電壓電流，跳閘方式目前沒有明確要求，目前我們常用的配置方式有兩種，點對點方式或者GOOSE組網方式，兩種方式均不影響備自投正常運行，各有自己的特點，直跳、直采點對點方式雖然提高了運行的可靠性，但是讓網絡更加復雜化，并且沒有實現網絡的共享。而GOOSE組網配置的特點是犧牲安全性和可靠性，從而達到簡化網絡（組網需要一組光纖即可實現，而點對點方式至少需要六組光纖）的目的。
3.3 母線電壓配置
備自投裝置需要的兩條母線電壓宜取自一套合并單元，通常情況下，每一套合并單元均接入兩條母線的電壓，在分裂運行時，兩天母線的電壓互感器均在運行，此時兩個互感器獨立運行，在每一套合并單元都能正確采集到兩條母線的電壓，這種情況不能影響備自投的保護功能。當一個電壓互感器退出檢修時，母線合并單元可以通過并列把手來實現備自投裝置的兩條母線電壓均有壓。另外，取自同一個合并單元的好處是減少備自投裝置的光口，減輕CPU的工作量，可以增加備自投保護裝置的工作壽命。
4 控制回路斷線的配置
4.1 智能終端控制回路斷線
智能終端控制回路斷線對于提供TWJ（跳閘位置繼電器）和HWJ（合閘位置繼電器）接點的智能終端，通常由TWJ和HWJ常閉接點串聯形成，然后通過硬接點信號接到智能終端的開入上，對于沒有提供TWJ 、HWJ接點的應該通過軟件自動生成一個控制回路斷線的信號，然后將此信號通過GOOSE網發到對應的測控裝置，再通過測控裝置發送到后臺，應在后臺注明是智能終端控制回路斷線。
4.2 保護裝置控制回路斷線
線路保護、分段保護等保護裝置一般可以通過控制字來選擇是否判斷控制回路斷線，當該控制字投入使用相應保護可以通過斷路器的位置來判斷是否控制回路斷線，所以在保護裝置的斷路器位置開入中必須要配置智能終端操作箱的TWJ和HWJ,而不直接配置為斷路器的位置硬接點遙信。如果配置斷路器的位置硬接點遙信，在平時運行時，斷路器只有兩種狀態，不是分位便是合位，即便控制電源消失時，這種狀態也不會改變，此時，保護裝置依然能接收到斷路器的位置因而保護裝置無法判斷別出控制回路斷線，如果邏輯配置中的位置接點取自TWJ和HWJ，當控制電源消失時保護保護接受不到斷路器的位置，從而判別出控制回路斷線信號，導致斷路器發生故障時拒動的可能性
5 總結
面臨著數字化技術的在智能化變電站中的不斷應用，對智能化設備的穩定性，高速化網絡、信息共享、系統配置的可靠性提出了新的要求，針對以上特點，本論文提出的這些解決方案具有以下的幾個特點：
（1）較高的可靠性。在現場處理，實施驗證之后，通過實際運行觀察發現，本論文提供的解決方案運行穩定，有效的解決了發生的問題。
（2）充分的理論依據。本論文所涉及的幾個問題都是在調試過程中發現的，處理方案也是通過設計人員、研發人員、繼電保護人員、運行人員根據實際運行要求提出的解決方案，因此考慮的情況比較全面，理論依據比較充分。
（3）豐富的現場經驗。提出解決方案后，在實施驗證過程中也投入了大量的工作，從而為該論文提供了豐富的現場經驗。
參考文獻：
[1]劉振亞.智能電網技術[M].中國電力出版社，2010
[2]高翔，張沛超.數字化變電站系統結構[M]. 華北電力出版社，2006年12月.
[3]王義梅.電網繼電保護應用[M].電網技術出版社，2000年6月.
[4]趙麗君，席向東.數字化變電站應用技術.電力自動化設備，2008，24(5)：118-121
作者簡介：
馬玉虎（1983-）男 電力工程工程師 大學本科 從事電力系統繼電保護技術工作
關鍵詞：ZPW-2000A;無絕緣軌道電路;故障及對策;
中圖分類號：U284 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01
一、ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統
（一）技術特點
ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統，其設計理念符合機車信號為主體信號的自動閉塞及列車超速防護系統的設計要求。它采用 1700Hz-2600Hz 載頻段、FSK 制式軌道電路傳輸特性、主要參數及計算機技術，主要涵蓋了以下幾點技術特性：實現軌道電路全程電氣折斷檢查，解決了調諧區斷軌檢查;充分肯定、保持UM71 無絕緣軌道電路的技術特點和優勢;防護拍頻干擾;檢查調諧單元斷線故障;優化系統參數，提高軌道電路傳輸長度;減少了調諧區分路死區;根據固定軌道電路長度，通過允許最小道碴電阻方式對軌道電路進行調整，一方面提高了軌道電路系統工作的穩定性;另一方面滿足了1Ω/km 標準道碴電阻和低道碴電阻傳輸長度要求;通過采用提高機械絕緣節軌道電路傳輸長度的方式，與電氣絕緣節軌道電路實現等長傳輸;減小銅芯線徑，采用國產信號數字電纜代替法國 ZC03 電纜，加大傳輸距離，減少備用芯組，提高軌道電路系統技術性能價格比;為了便于維護，降低工程造價，發送、接收設備通用四種載頻頻率，電碼化器材種類減少，從而降低運轉備用數量;為了便于防護和維修，采用長鋼包銅引接線代替 70mm2 銅引接線;信號收發設備具有完美的檢測功能，發送器同時能實現“N+1”冗余，接收器可以實現雙機互為冗余;在傳輸長度、安全性、可靠性、抗干擾性方面 ZPW-2000A 與 UM71 對比。
（二）主要技術條件
1、環境要求。ZPW-2000A 無絕緣軌道電路系統安全運行時的環境特點如下：相對濕度不大于 95%（溫度30℃時）。大氣壓力為 74.8kPa-106kPa（相對海拔高度2500m 以下）。室外溫度為 -30℃-+70℃，室內溫度為-5℃-+40℃。周圍沒有易腐或易爆的氣體。
2、直流電源電壓。電能消耗： 設備穩定運行過程中發送器負載為 400Ω、功出為 1 電平時，電流耗電為5.55A，接收器正常工作時耗電電流小于 500mA;在功出短路時發送器耗電電流小于 10.5A。直流電源電壓范圍：23.5V-24.5V。
3、軌道電路。分路殘壓小于 140mA（帶內），分路靈敏度為0.15Ω。具備分離式斷軌檢查功能，有關軌道繼電器可靠失磁、檢測軌道電路全程（含主軌與小軌）斷軌。傳輸長度符合相關規定。主軌道無分區死路;調諧區分路死區不大于 5m。
4、系統冗余方式。接收器采用成對雙機并聯運用，發送器采用“N+1”冗余，實行故障檢測轉換。
二、ZPW-200OA軌道電路維修
區間軌道電路發生紅光帶時，首先要分清是主軌道部分還是小軌道部分故障，是室內故障還是室外故障。
用CD96系列移頻表測試衰耗器“軌出1”測試塞孔，電壓不低于240mV時，說明主軌道正常，屬小軌道故障;若測得電壓低于240mV時，說明主軌道有問題。進一步測試衰耗器“XGJ”測試孔電壓，當測得直流電壓正常（不低于23V）時，為主軌道故障，不正常為小軌道故障。
主軌道信號可在區間綜合柜發送端電纜模擬網格盤上“電纜側”測試孔測試，測得電壓低或者無電壓，則是室內發送設備故障。當測得發送電壓正常時，測試接收端“電纜側”測試孔電壓，如果電壓正常，則是室內接收部分故障;電壓不正常。則是室外設備故障。
室內設備不良以電纜模擬網絡防雷元件劣化產生短路居多，室外設備故障一般以補償電容性能下降、鋼包銅等阻引接線接觸電阻大等較為常見。
（一）發送設備故障時，檢查發送器工作的五個必備條件是否滿足：
1、發送電源電壓為24V，且極性正確。電壓低于23V時查找原因;
2、有且只有一路低頻編碼條件;
3、有且只有一路載頻條件;
4、有且只有一個“-1”或“-2”選擇;
5、功出負載不能短路。
檢查發送器工作正常時，測試發送功出電壓，若電壓不正常為發送器故障;正常時，再測試發送端電纜模擬網絡盤空載電壓，電壓正常為模擬網絡盤故障，不正常是發送器至模擬網絡間連線故障。
（二）接收設備故障。
因為接收器是雙機并用工作，主機故障時，改為并機接收。所以接收器故障導致的設備故障的可能性很小。當接收發備故障時，測試模擬網絡盤空載電壓，不正常為模擬網絡盤故障;正常時，在衰耗器背面端子（Cl、C2）上測試輸入電壓，正常為衰耗器故障，不正常為衰耗器至模擬網絡間連線不良。
（三）小軌道故障時，首先測試運行方向下一區段衰耗器上“軌出2”測試塞孔電壓，若電壓正常，再測試“XG”測試塞孔直流24V電壓是否正常，若正常為本區段“XGJ”至下一區段“XG”間連線斷線，若測得下區段“XG”電壓無輸出，則是下一區段衰耗器故障。如果測得“軌出2”電壓較低時，且在“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓低于42mV，可能是室外補償電容不良;若“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓大于42mv，則斷定為下一區段衰耗器故障（小軌道調整不當）。
（四）列車運行正方向時3JG、反方向運行時lLQG沒有下一區段，它們的XGJ檢查條件是，直接向相應接收器供+24V電源。出現3JG軌道電路故障時，只檢查主軌信號和24V電源是否正常。
（五）主發送器故障時，不能倒向N+l發送導致軌道電路故障。可能原因是主發送的報警繼電器落下條件接入N+1發送的選擇條件故障。逐一檢查發送功出選擇、載頻選擇、低頻選擇是否正確。
參考文獻：
[1]彭天育 ZPW-2000A無絕緣軌道電路驗收調試故障的探討[期刊論文]-鐵路通信信號工程技術 2014（2）
關鍵詞：DC-DC變換器，自抗擾控制，Buck變換器
0. 引言
DC-DC變換器有兩種類型，為開關變換器和線性變換器。多年來，PWM型DC-DC開關變換器因具有靈活的負極性和多種拓撲結構升降壓方式的特點以及工作效率高，操作簡單，所以在工業控制上受到了人們的青睞和廣泛的應用。但是開關變換器是一個強非線性動態系統，無論是基于線性反饋控制或是現有的PID等常規控制方法都無法對DC-DC開關變換器取得滿意的效果。隨著非線性控制理論和數字控制技術的不斷發展和日趨完善，將非線性控制理論引入到DC-DC開關變換器的控制策略中，對提高變換器的魯棒性，更快的動態響應以及對輸入和輸出電源和負載擾動的良好抑制能力有著理論和實際的意義。多年來電力電子學界的國內外專家學者一直在研究控制開關變換器的非線性控制策略，并取得了一定的成果[1]，其中由北京前沿科學研究所韓京清研究員首次提出的一種非線性魯棒控制技術[2],也就是自抗擾技術，具有算法簡單、系統響應快、適應范圍廣等特點，已引起國內外控制工程界專家學者的廣泛關注和高度好評。國內很多高校和研究所正在大力研究它在軍工和民用等諸多領域的應用。
本文介紹了自抗擾控制技術在PWM型DC-DC開關變換器中的應用。這種控制方法可以消除由于大信號或是小信號的輸入電壓和負載擾動而引起的輸出電壓的變化。最后以其中的Buck變換器的電路為例，并對電路進行了建模、仿真和實驗。結果表明，該自抗擾策略具有很強的魯棒性、動態響應快等優點。
1.自抗擾控制器
經典PID控制器是用參考輸入和被控量的誤差及其微分﹑積分的線性組合來產生控制信號的，然而在實際運用中，參考輸入經常不可微，甚至不連續，而輸出信號的測量又經常被噪聲污染，因此誤差信號按經典意義經常在不可微或其微分信號被噪音的導數淹沒。在實際電路中，一般采用差分或是超前網絡近似實現微分信號，該方法對噪音有很強大的放大作用，使微分信號失真而不能用，而“線性組合”常引起快速性和超調量之間的矛盾。自抗擾控制通過引入積分串聯型跟蹤微分器來提取合理的微分信號，并使用合適的非線性組合，以改進經典PID控制，提高自身的適應性和魯棒性。自抗擾控制主要針對如下一類對象： y(n) = f (y , ,?, y (n- 1) , t) ，其中f為未知模型攝動及擾動的作用量。自抗擾控制器由跟蹤—微分器（TD），擴張狀態觀測器（ESO），非線性狀態誤差的反饋控制率（NLSEF）構成，整個控制器僅需要系統的輸入量和輸出量作為信息來源。自抗擾控制器的實質是由擴張狀態觀測器產生不確定模型f對輸出作用的補償量，以使對象的不確定性在反饋中加以抵消，從而達到重新構造對象的目的，所以說擴張狀態觀測器是整個自抗擾控制的關鍵。以二階受控對象為例 ,自抗擾控制器的結構如圖1所示。非線性跟蹤-微分器的參考輸入產生2個輸出和,其中為參考輸入的跟蹤信號,是根據對象能力與控制需要安排的光滑過渡過程 ,而跟蹤的微分。科技論文。實際上是的“廣義微分”，是一種“品質”很好的微分。TD除了跟蹤參考輸入信號，安排預期過程外，其主要作用還在于柔化的變化以減少控制過程中的超調量。擴張狀態觀測器由系統輸出產生3個信號:、、,其中為的跟蹤信號,為的微分信號,為對系統模型和外擾動的估計。科技論文。非線性組合器由偏差和微分偏差產生基本非線性控制量, 然后用補償總擾動而產生最終控制量。
2. Buck開關變換器的建模
PWM型DC-DC開關變換器是一非線性和不連續的系統，這使得對它建模成為一個十分困難的問題。從目前的研究情況來看，借助現代控制論的系統建模方法，對電力電子拓撲網絡建模是一條有效途徑。從微分幾何的角度來考慮這個問題，本文以Buck開關變換器為研究對象，其電路拓撲如圖2所示。
圖 2 Buck電路拓撲結構
為簡單起見，假定開關是理想的和同時認為狀態轉換是瞬間完成，本文僅研究電感電流連續工作的狀態(CCM)下運行的buck變換器，即輸出電感T的電流在整個開關管S關斷周期中都存在。從以上的圖中的拓撲電路中，可以分別寫出Buck變換器導通和關斷2個階段的狀態方程。在1個開關周期內利用狀態空間平均法對Buck電路建模可以得到1個關于輸出電壓和開關頻率的非線性狀態方程。PWM控制中的占空比與自抗擾控制中的控制量是等價的。描述DC-DC開關變換器的微分方程一般可設為：
S導通時的狀態方程為：
+ (1)
S關斷時的狀態方程為：
+ (2)
對式(1)和式(2)用時間平均得到Buck變換器的狀態平均方程如下：
+ (3)
在式(3)中,代表輸出電壓,D代表占空比;代表電感電流;代表輸入電壓。科技論文。當然在實際的系統中，對Buck變換器建模時，還應該考慮器件的寄生元件，包括電感電阻和電容電阻等。在式(3)中并沒有這些寄生參數，如電容寄生電阻和電感寄生電阻等，可以把他們看成是系統的內擾，同時將電源和電壓的波動看成是系統的外擾。自抗擾控制的優勢就是不用考慮內外擾的影響，利用由擴張狀態觀測器產生不確定模型f對輸出作用的補償量，以使對象的不確定性在反饋中加以抵消，從而達到重新構造對象的目的。
3.自抗擾控制器數字仿真
為了驗證自抗擾控制器的可行性，采用MATLAB中的Simulink對上述的控制方法進行仿真。電路仿真的參數設定為:L=270mH;C=10uF;額定負載R=5;額定輸入電壓為8V;參考輸出電壓為4V，其仿真結果表明，自抗擾控制策略對電源輸入和負載電流干擾具有很強的抑制能力，動態響應快；雖然輸入電壓和負載變化時的輸出電壓有波動，但是很微小，并且能在極短的時間內恢復。
4. 結論
本文應用自抗擾控制器,實現了PWM型DC-DC開關變換器對輸入電壓和負載變化具有良好的抑制能力，即輸出電壓只同給定參考輸出有關。具有較強的魯棒性，而且可以克服高頻抖振現象，總諧波失真小，是一種可行的適應性好的非線性控制方案。
參考文獻
[1] 林維明，黃是鵬.PWMDC-DC開關變換器非線性閉環控制策略的研究[J].中國電機工程學報，2001，（3）:19-22.
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關鍵詞：西門子變頻器，保養維護，電容充電
1.外觀檢查
對長期存放的變頻器，檢查時要注意變頻器的外觀是否有變化，如:外觀有無變形，有無磕碰痕跡;有無液體滲出和物件脫落;有無動物、昆蟲、浮游物等人駐，以及其他異常的變化。論文參考網。
2.檢查風機的靈活性
用細的木棍或其他較軟的物體撥動風葉，手感應該流暢，風機轉動應靈活，不能有卡澀的現象，觀察風機是否有液體滲出或油的痕跡。
3.電氣性能檢查
長期存放的變頻器，由于環境的影響和變頻器器件的使用期限，必須定期對變頻器進行電氣性能的檢查及保養。具體方法如下:
使用萬用表檢測整流部分的整流橋特性，使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“P”端，用黑表筆分別接輸人“R”“S”“T”，表針擺動應在2/3處，超過2/3或低于l/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，如出現擺動則為異常。使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“N”端，用黑表筆分別接輸入“R”“S”“T”，表針擺動應在2/3處，超過2/3或低于1/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，否則為異常。論文參考網。
用同樣的方法檢查逆變部分，將“R”“S”“T”換為“U”“V”“W”，因為逆變的IGBT的源極和漏極之間在關閉狀態下同樣有整流橋特性。
絕緣測試。對于輸人輸出端和地(外殼)進行高壓絕緣檢測，使用500v搖表的黑表端接變頻器的接地標識。紅端分別接“R”“S”“T”“U”“V”“W”，均速搖動搖表，測量絕緣電阻應在SM以上。
電容器的檢測。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容、濾波電容、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元器件組成。論文參考網。其中對變頻器壽命最有影響的是平滑鋁電解電容器，它的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定。在主回路設計時已經根據電源電壓選定了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。
電解電容器相對溫度的劣化特性直接影響到變頻器的壽命。
一般每上升10℃變頻器的壽命減半，這是因為電解電容器內部的化學反應隨著溫度的升高導致劣化速度加快。劣化速度與材料溫度的關系遵循阿列里烏斯理論(電解液理論)。電解電容器的內部溫度實際上是電容器周圍環境溫度與脈動電流造成的溫度之和。因此，我們應該在安裝時考慮適合的環境溫度，在電容器劣化過程中，會出現靜電容量減小，漏電流增大，等價電阻值增大，tgδ值增大等現象。維護保養時通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于初期值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時應考慮更換電解電容器。對于儲存不超過5年的電容器我們應該定期充電以進行維護，每隔半年到一年充電一次，方法具體如下:
首先準備功率不小于5KW的三相調壓器將調壓器的輸人端接人有短路過流保護的三相電源，三相電源每相必須有10A的交流電流表作為指示。將輸出端通過快熔接入變頻器的“R”“S”“T”。將變頻器調至10伏以下，送電，觀察電流表是否異常，如無異常，將電壓緩緩調到30伏，觀察5分鐘，如無異常，每十分鐘將電壓升高20伏，加壓過程中，隨時觀察電流的變化，當電壓超過200伏時，振風機等開始工作。這時可將電壓緩緩升到350伏，觀察有無電流波動，維持1小時后，將電壓升到額定電壓，再維持2小時，繼續觀察電流。無異常即可。上電過程中，如果遇見變頻器的面板顯示有故障代碼，先查明原因，是否與低壓有關，否則應引起重視。電源斷開后應等到充電燈完全熄滅方可拆除電源線，待機器完全冷卻后裝機。
除日常的檢查外，推薦檢查周期為半年。在眾多的檢查項目中，重點要檢查的是主回路的平滑電容器、邏輯控制回路、電源回路、逆變驅動保護回路中的電解電容器、冷卻系統中的風扇等。除主回路的電容器外，其他電容器的測定比較困難，因此主要以外觀變化和運行時間為判斷的基準。
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關鍵詞：雙饋風力發電系統；三相短路故障下；響應與保護
Abstract: doubly-fed wind power generation system is used in the present world the most extensive wind turbine, the wind turbine generator using a slip-ring generator, the power grid is connected directly with the stator, the rotor is connected with the power system through the converter, and the doubly-fed wind power generator sets itself also has the underdamped, therefore, sensitivity to power grid is also strong, in the case of three-phase short-circuit faults, wind power generation system will suffer from serious destruction, not only affects the personal safety of operators, also affects the safe operation of the whole power system, at this stage, the protection measures in the three-phase short circuit fault the doubly-fed wind power generation system is mainly to set the protection resistance.
Key words: doubly-fed wind power generation system; three-phase short circuit fault; response and protection
[中圖分類號] TM614[文獻標識碼]A[文章編號]
一、引言
在近些年來，風力發電在世界范圍內均得到了十分迅速的發展，各種風電廠的單機容量以及建設規模也越來越大，這也在一定程度上增加了對并網型風電機組運行的要求，就現階段來看，雙饋風力發電系統是目前世界范圍內應用程度最為廣泛的風電機組，這種風電機組的發電機使用的是繞線式發電機，這種發電機與一般的發電機相比而言，有著一些不同，突出表現就是其電網直接與定子相連，轉子則是通過變換器同電網相連，且雙饋風力發電機組本身也具有欠阻尼性，因此，對電網的敏感性也較強，如果電網在運行過程中發生故障，那么很可能會導致發電機中轉子的電流在短時間內增大，既而導致變頻器以及雙饋發電機出現過電壓和過電流的情況，因此，為了防止這種情況的出現，就要設置好必要的保護裝置，下面就對雙饋風力發電系統在電網三相短路故障下的響應與保護進行深入的探討。
二、雙饋風力發電系統在電網三相短路故障下的響應
電壓跌落時雙饋發電機表現的動態特性
在電網處于正常運轉的形態時，雙饋發電機組機端的電壓的表示公式為：
在電網發生三相短路故障時，整個雙饋風力發電機組電壓有效值會出現逐漸減小的情況，隨著時間的推移逐漸減小，在有效值減小的過程中，整個雙饋風力發電機組的相角也會發生一定程度的變化，在鎖相環設計完好的情況下，可以對其電壓的變化進行全稱跟蹤，那么在這時，電壓變化的矢量就可以用以下的公式來表示：
在上述的公式之中，是在電網發生故障之后發電機頂子電壓的幅值，這個幅值可以在很大程度上反映出電網故障點距離雙饋風力發電機組的距離以及電網故障的實際情況和嚴重程度，當時，即發電機定子出現短路時，對電網造成的危害最大。此外，在雙饋發電機內部，電壓的跌落還會導致發電機內部出現一系列的變化，在這些變化之中，最重要的變化就是發電機定子磁鏈中發生的變化，因此，必須要掌握好發電機定子磁鏈中發生的變化與電壓跌落的關系，具體的計算方式如下：
雙饋發電機最大故障電流
據研究分析表明，直流母線電壓以及轉子電壓，其震蕩程度與雙饋發電機電子電壓跌落情況具有十分密切的關系，在整個雙饋發電機定子電壓為零，即三相短路故障的發生位置在定子側的時候，對線路的危害最為嚴重。
三、雙饋風力發電系統在電網三相短路故障下的保護措施
根據以上的分析，可以得出雙饋發電系統出現三相短路故障的具體變化過程，即電壓的跌落直接導致定子電壓出現突變，并引起定子磁鏈出現衰減情況，進而出現較為嚴重的震蕩電流，這時，為了控制住這種嚴重的震蕩電流，變換器就必須要輸出較高的電壓，如果變換器難以提供需要的高壓，那么在電流的作用下，就會導致變換器出現損壞，為了避免這種情況的發生，在風電機組中大多設置了較大的轉子保護電阻，盡管這種保護電阻可以在一定程度上抑制住轉子的電流峰值，也可以吸收一部分轉子的磁場儲能，但是，如果旁路電阻逐漸增大，那么就會導致轉子電壓出現升高的情況，情況嚴重時就會導致變換器發生損壞，甚至導致發電機轉子被擊穿，因此，在保護電阻的設計中還要考慮到其他的問題，首先，保護電阻的設計不宜過小，要保證保護電阻可以限制轉子短路電流對變換器和發電機的最大電流；其次，保護電阻的設計也不宜過大，電阻設計過大會導致轉子側出現高電壓的情況，在三相短路故障的影響下，就會超過變換器以及發電機可以承受的最大電壓，因此，保護電阻的設計一定要在規定的范圍內。
四、結語
通過對以上三相短路故障對雙饋風力發電系統的影響分析，推倒出了關于轉子電壓的具體計算公式，并得出在雙饋發電機組的實際運行過程中，三相短路故障對其造成的危害，經過分析，在三相短路故障的情況下，風力發電系統會遭受到嚴重的破壞，不僅影響這操作人員的人身安全，也影響著整個電網系統的安全運行，就現階段來看，對于雙饋風力發電系統在電網三相短路故障下的保護措施主要以設置保護電阻為主，在保護電阻的設計過程中，要保證保護電阻可以限制轉子短路電流對變換器和發電機的最大電流，但是其設計也不宜過大，要根據雙饋風力發電系統的實際情況將其控制在合理的范圍內，保證雙饋風力發電系統運行的安全性。
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論文關鍵詞：電路定理，比喻，教學
0 引言
眾所周知，電路定理是電路理論的重要組成部分，對定理內容的理解和應用是學習電路后續內容的關鍵。在教授某一定理時，通常的講法是先介紹該定理的內容，然后加以證明，最后通過例題講解如何應用該定理。但在教學實踐中筆者發現，此種教法很難使學生真正理解定理的內容并做到熟練應用。為此，采用行之有效的教學方法幫助學生理解定理內容，是我們迫切要解決的問題。比喻教學法就是一種很好的教學方法。它是指教師教學中借用學生已感知的知識來映射新知識，使新知識更容易被理解的一種方法。本文以電路中比較常用的三個定理（疊加定理、戴維南定理及互易定理）為例，說明比喻在電路定理中的應用。
1 疊加定理
疊加定理的內容是：多個獨立源作用的線性電路，任一支路（或線性元件）的電壓或電流都是電路中各獨立源單獨作用時，在該處產生的電壓或電流的疊加。可以說，該定理是電路定理中比較容易理解的定理，但為了讓學生能更清晰、準確地抓住定理所表達的內容，可以采用比喻法。獨立電源可以產生流動的電流，現實生活中的水龍頭可以產生流動的水。所以在實踐教學中，可以將獨立源比作水龍頭，而將某一條支路（或線性元件）比作某一個水槽，那么獨立源在某一支路所產生的響應（電壓或電流）就可以看作打開水龍頭向某一水槽所注的水。圖1所示電路為電壓源和電流源共同作用時在電阻上產生電流。圖2 所示為水龍頭A和B同時打開向水槽C注水。則定理內容可通過比喻表述成：水槽中多個水龍頭一起打開所注的水，等于各水龍頭單獨打開時在水槽中所注入的水的和。如果在介紹疊加定理之前用上這樣的比喻教學，那么定理的內容也就呼之欲出了。這種比喻生動、有趣，又貼近生活，學生們易于接受而且印象深刻。
圖1 圖2
2 戴維南定理
戴維南定理---又叫做等效電壓源定理。其定理內容為：任何一個線性含源二端網絡就其外部性能來說，可以用一個電壓源等值代替，電壓源的電壓等于原含源二端網絡的開路電壓，電壓源的內阻等于原含源二端網絡變為無源二端網絡的入端電阻。戴維寧定理實質上是一種分析方法，是通過等效變換演化出的一種表現形式，它是求解復雜直流電路的一種重要方法。相對支路電流法而言，戴維寧定理的應用范圍狹窄，原理的理解也較為困難，不少學生學起來感覺枯燥難懂,甚至將戴維寧定理詼諧地稱為“太為難定理”。究其原因，主要還是對“等效”這個概念沒有真正理解論文格式。因此，教學中最重要的是要學生掌握把一個有源二端網絡等效為一個電源的思想。筆者在講授“等效”這個概念時運用了比喻教學法，收到了很好的教學效果。戴維南定理的圖示說明如圖3所示。這里可將線性有源二端網絡比作白貓，電壓源比作黑貓，而將待求支路的電阻比作老鼠。對于老鼠來說，無論白貓還是黑貓都會對它構成威脅，所以白貓和黑貓對于老鼠來說是等效的。但是，白貓和黑貓的習性以及撲鼠方式肯定是不一樣的，也就是說，白貓是白貓，黑貓是黑貓，它們相互之間是不能等同的。而對于待求支路來說，線性含源二端網絡和電壓源的作用是相同的，它們都可以為待求支路的電阻提供相同的電壓和電流。但兩者之間卻不能等同，一個是結構比較復雜的網絡，一個是結構簡單的電壓源。通過這樣的比喻，學生也就自然明白了，用電壓源（黑貓）替代原來的二端網絡（白貓）后，負載電阻兩端的電壓和流過的電流均不變，即“等效”指的是對外電路（老鼠）等效。
圖3 戴維南定理圖示
3 互易定理
互易定理的基本意義是，對任一僅有唯一獨立源，且僅由線性電阻構成的網絡，獨立源所在端口與響應所在端口可以彼此互換位置，而互換位置前后，激勵和響應的關系不變。互易定理有三種形式，如圖4所示。該定理的形式較多，且當激勵為電壓源（或是電流源）時，響應有時是短路電流，而有時是開路電壓，學生很難記憶，且容易記混淆。同樣教學，運用比喻法可以解決這個問題。這里將電壓源比作父親，電流源比作母親，而將短路電流比作兒子，開路電壓比作女兒，這樣作比后就很容易找到三種形式的規律。首先，可以把獨立源所在端口與響應所在端口的關系看作是父母與子女的關系。那么，互換前兩端口若是父子關系（或母女關系），則互換后兩端口仍然是父子關系（或母女關系）；若互換前兩端口是父女關系（或是母子關系），則互換后兩端口則是母子關系（或是父女關系）。通過這樣的比喻，學生就容易抓住規律并理清互易前后激勵與響應的關系了。
(a) 互易定理的第一種形式
(b) 互易定理的第二種形式(c) 互易定理的第三種形式
圖4互易定理的三種形式
4 結束語
作為教師應有能力將深奧的理論講得通俗易懂，用現實中易理解的事物使抽象的知識形象化。教學中適當運用比喻，不但能夠激發學生的學習興趣、活躍課堂氣氛，還能使學生對電路定理的理解比較直觀形象，進而增強學生的記憶。但這種比喻教學法要求教師有很高的專業功底，因為學生更容易記住教師的比喻，如果比喻得不確切,非但起不到好的作用,反而會弄巧成拙,使學生更加迷惑不解。因此，需要我們多觀察、多體會,根據教材內容盡可能多地發掘比喻、應用比喻。此外，還可以集思廣益，讓學生自己運用比喻形容某一事物，通過聯想和想象啟迪學生的思維，開拓學生的思路，在類比和推理中理解和掌握知識。
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論文關鍵詞：對比，實驗
電子線路是一門建立在實驗基礎上的學科。在電子線路的教學過程中不論是基本概念的建立，重點的突出，難點的突破，還是疑點的消除都可以通過演示實驗來完成，為了充分發揮演示實驗的作用，我們根據不同的教學目的，設計了各種類型的對比性實驗，引導學生通過比較來理解要闡述的問題。
一 導入新課的對比實驗
教師由對比實驗導入新課，不僅能激發學生強烈的求知欲，而且有利于向學生顯示新課題的目的性。例如，我們在講'晶體二極管'這一新課題時，先演示兩個引導性的對比實驗。實驗一：在音樂片中正向串接一只晶體二極管，接通電路，學生會聽到一段優美的音樂；實驗二：將此二極管反向接在電路中，結果無音樂聲發出，學生對此不無感到新奇，接著教師向學生提出問題：為什么出現不同的現象？學生的注意力會迅速集中到研究的對象-晶體二極管上。此時教師因勢利導，告訴學生：接入電路的是一只晶體二極管，這就是我們本節課要研究的對象。
二 形成概念的對比性實驗
對于學生難以理解的抽象概念，采用對比性實驗的好處在于：化抽象為具體，變教條為活用；通過邊實驗，邊分析的教學方法進行對比和分析概括出事物的本質特征，進而形成概念，完成認識上的第一次飛躍。如在”濾波“這一概念的教學中設計如下對比實驗：首先在半波整流的輸出端接示波器，接通電源后讓學生觀察半波整流輸出電壓波形，這時學生可以清楚地看到脈動的直流電壓波形。然后在電路的輸出端并接濾波器，接通電源，再讓學生觀察輸出波形，可以看出波形發生了變化，由此教師引導學生分析兩個波形不一樣的原因，從而得出結論。通過上面的對比試驗使”濾波”的概念建立在感性認識的基礎上，學生更容易理解。
三 導出規律的對比試驗
教材中有些內容容易造成學生片面的認識，為此我們設計了針對性較強的對比試驗，采用實驗觀察與理論分析相結合的教學方法，認真處理實驗觀察與思維加工的關系，使教學內容變得形象、具體，學生易于接受核心期刊目錄。如在RC積分的微分電路中，我們設計了幾組實驗，采用邊實驗，邊分析，邊對比的做法引導學生通過對實驗現象的觀察物理論文，分析比較，推導出正確的結論。電容C在接入電路前要進行放電處理。實驗一：示波器接在R兩端，將開關打在A點，開關閉合的瞬間，發現示波器上顯示的波形突然躍升到一個新的位置后穩定，說明R兩端的電壓發生突變。實驗二：將示波器接在C兩端，示波器上顯示的波形逐漸緩慢上升，然后停在一個穩定位置，說明電容器兩端的電壓不能突變，實驗三：示波器接在C兩端將開關打在B點，開關閉合的瞬間，示波器上顯示的波形是逐漸緩慢下降 最后接近為零，同樣說明電容器兩端的電壓不能突變。學生通過觀察分析得出如下結論：在RC電路中，電阻兩端的電壓能突變，而電容器兩端的電壓不能突變。
實驗原理如圖1-1
圖1-1
四 消除疑點的對比試驗
三極管共發射極放大電路中，學生對“單相共發射極放大電路具有反向作用”這一特性不理解，疑點較多。為此，我們設計以下演示實驗：用雙蹤示波器分別接在共發射極放大電路的輸入端和輸出端，從示波器上可以一目了然的看出V0與Vi的相位關系，這樣在實驗提供的感性認識的基礎上，再通過理論分析學生就可消除認識上的疑點，對“單相共發射極放大電路具有反向作用”這一理論的理解就更具體，深刻了。
五 排除混淆的對比試驗
學生在學習晶體管開關特性時，雖然知道三極管截止和飽和可以相當于開關的斷開和接通，但在實際做題時容易混淆。為此，可以演示以下實驗，如圖1-2所示，把開關合在A點，燈不亮，把開關合在B點，燈亮，由此引導學生分析三極管是相同的，區別是輸入電壓不同，再經過理論計算，弄清楚該現象出現的原因。學生通過對比試驗的觀察與分析，明白了兩種電路既有區別又可以依據一定的條件相互轉化，從而達到感性認識和理性認識的統一。
圖1-2
總之，對比性實驗在電子線路教學過程中應大量推廣和應用，使枯燥無味的理論分析變得更具體，形象，這樣不僅能激發學生強烈的求知欲望，提高學生的動手能力而且能培養他們團結協作的精神。
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【關鍵詞】Atmega128；充電控制；PWM；BUCK
近年來，石油資源日漸枯竭，且石油能源的開發利用對生態環境造成了嚴重的破壞，因此可持續發展、綠色能源的利用日漸成為人類急需解決的問題。太陽能作為一種綠色可再生能源，開始得到了廣泛的利用[1]。當今，各國純電動汽車的研究開發不斷升溫，我國多個汽車廠商開發了具有商業化的純電動汽車。近年來，各科研院所對太陽能汽車技術進行了深入了的研究[2]，本論文以太陽能智能小車為應用領域，設計了一套基于智能小車的太陽能充電控制系統。
1.太陽能智能小車控制系統框圖
智能小車由于采用太陽能實現供電，因此能實現全天候工作。智能小車通過其驅動系統，能隨時調整方位，采用最大功率跟蹤（MPPT）技術提高太陽能發電效率。由于太陽能電池的輸出電壓隨時間而變化，因此不能直接給智能小車供電，也不能直接儲存到蓄電池中，因此，太陽能充電控制器在太陽能充電系統中起著重要的作用。
Atmega128單片機采用通過控制算法，通過實施檢測充電電壓、電流，調整PWM波形，控制MOSFET的通斷，改變BUCK電路來調整輸出電壓。為了保證輸出電壓的穩定，系統對輸出電壓、電流進行采樣，通過A/D轉換送入單片機，與參考值進行比較，調整PWM的反饋值。其控制系統的框圖如圖1所示：
圖1 智能太陽能充電系統結構圖
系統采用兩段式充電模式，為了保證充電電池不過充，單片機設定了閾值充電電壓，當充電電池兩端電壓未達到閾值電壓時候，太陽能采用恒流充電方式充電；當充電電池兩端電壓達到設定的閾值電壓時，采用恒壓模式充電，當充電電視的電壓達到設定的浮沖電壓時候，充電自動停止。
2.系統硬件設計
2.1 BUCK DC/DC降壓型電路
由于太陽能電池的輸出電壓受多種因素的影響，因此系統中引入了基于AVR單片機的PWM控制方案的DC/DC轉換器，來實現光伏-充電電池的能量控制系統，通過改變PWM的占空比，來改變電路的電流電壓。智能小車采用的光伏組件為12V/15W規格，鎳氫充電電池采用8.4V規格，因此選用Buck降壓式DC/DC轉換電路。具體電路如圖2所示：
圖2 BUCK電路
其中，MOSFET管采用IRF540 N溝道的MOS管，其內阻小于77，續流二極管采用肖特基二極管IN5822，此快恢復二極管的反向恢復時間短，反向恢復電荷少，并具有軟恢復特性。電感L采用環形磁芯來繞制，計算結果電感值為75μH，取80μH，輸出電容取25v1200μF。
2.2 MOSFET驅動電路的設計
MOSFET驅動需要5～10V的電壓，Atmega128的輸出電壓為5V，不能飽和導通MOSFET管，因此采用IR2101半橋驅動芯片，VCC電壓由充電電池提供。IR2101是專門用來驅動耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和IGBT，它是一個8管腳的芯片，門極提供的電壓范圍是10～20V。Atmega128單片機產生的PWM波，經過IR2101芯片，在芯片的5管腳輸出的開關信號接到MOSFET的門極G端，控制BUCK電路。驅動電路如圖3所示：
圖3 IR2101驅動電路
2.3 采樣電路
控制器中主要有四路采樣信號：充電組件的輸出電壓、電流，蓄電池電壓、電流。其中電壓采樣信號通過高阻值的精密電阻分壓得到，電流采樣電路利用霍爾電流傳感器ACS712將電流信號轉換為電壓信號。ACS712是Allegro公司新推出的一種線性電流傳感器，該器件內置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓，其測量精度符合本系統的要求，具有低噪聲，響應時間快。
系統選用的Atmeag128單片機，內部集成了高速10位A/D轉換器，采集的4路信號輸入到單片機的AD轉換引腳，通過轉換，獲取電壓值，并計算出相應的電流值，防止蓄電池的過放或者過充。
3.系統的軟件設計
ATmega128為基于AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進的指令集以及單周期指令執行時間，ATme-ga128的數據吞吐率高達1MIPS/MHz。包括6路分辨率可編程（1到16位）的PWM，8路10位ADC。
系統上電后，調入初始參數，設定系統的工作狀態。智能小車的通過光敏電阻來檢測太陽的方位角，并控制電機調整太陽能電板的方位，實現最高效的太陽能利用。同時，通過對太陽能電板的電壓、電流以及蓄電池的電壓、電流的實時監測和分析，來決定太陽能極板是否對蓄電池進行充電。其軟件程序的流程如下：
圖4 充電模塊流程圖
4.調試
在良好光照的情況下，實驗太陽能板測試數據如下所示，充電效率提高30～35%。具體數據如表1所示：
5.結論
本文以Atmega128作為主控芯片，通過PWM信號控制BUCK的MOS管的通斷實現充電電壓、電流的實時監測和控制，實現了雙階段的充電方式，系統轉換效率高，同時能有效的保護充電電池，提高了充電效率和充電電池的使用壽命。
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論文摘要:多媒體技術與課堂教學的結合，顯示出強大的活力，多媒體課堂教學已經成為教師教學能力的衡量標準之一。MATLAB強大功能和簡單易用性，正切合了多媒體課堂教學的需求。本文以電學教學為例簡單介紹MATLAB在物理教學中的實際應用。
1、引言
隨著計算機技術的飛速發展，計算機輔助教學特別是多媒體教學越來越受到人們的重視。將計算機提供的視聽感受和傳統教學方法相結合，豐富現代課堂教學。計算機輔助教學是指把計算機作為一種新型教學媒體，將計算機技術運用于課堂教學、實驗課教學、學生個別化教學(人機對話式)等各個環節，綜合處理和控制符號、語言、文字、聲音、圖像等多媒體信息，以提高教學質量和教學效率的新型教學模式。
MATLAB是一種與數學密切相關的算法語言，具有強大的數值計算和可視化功能。簡單易用和良好的人機交互使之成為熱門應用軟件之一。信息科技的發展對教育教學的影響深遠，利用計算機手段提高教學效率，能夠使得學生避免復雜的計算問題，而將問題的分析引向更深的層次。雖然MATLAB并不是一款專門的教學軟件，但是其強大的數值計算和圖形顯示功能將使得物理教學中的抽象概念直觀易懂，有利于學生的理解和認知。
2、MATLAB在電學教學中的應用
MATLAB是一個龐大的程序，擁有難以置信的各種豐富的函數，基本的MATLAB語言已經包含超過1000多個函數，而它的工具包帶有更多的函數。雖然MATLAB函數指令眾多，但是對于中學物理教學而言，只需要掌握其中很小一部分就可。本文將以高中電學教學中的典型案例進行演示，從中揭示MATLAB在物理教學特別是電學部分的教學應用。以數據處理及2D繪圖在歐姆定律教學中的應用為例:
歐姆定律是高中電磁學的重點內容之一，通過演示實驗揭示導體中的電流與導體兩端電壓的關系來導出歐姆定律。演示實驗一般采取如圖(1)所示電路，連接著一段導線AB，導線兩端的電壓由電壓表讀出，導線中通過的電流表讀出。改變滑片P的位置，可以改變導線兩端的電壓，從而測出一組數據，如表(1)所示:
由MATLAB處理獲得電壓電流數據，繪制相應曲線。由于實驗獲得的數據存在一定的誤差，因此需要對表(1)數據作相應的擬合處理，其MATLAB命令為(%為MATLAB注釋符號):
U=[0.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0];%測量電壓數組
I=[0.0，0.2，0.4，0.6，0.7，0.98];%測量電流數組
[p，5]=polyfit(I，U，1); %1維曲線擬合
plot(I ， U ， ’o’ ， I ， polyval(p ， I) ， ’r-’)%繪制二維圖形
圖形顯示如圖(2)。通過演示實驗數據繪制的圖形得到的導線AB中的電流跟它兩端的電壓成正比，且對AB這跟導線來說，比值U/I是個定值(擬合的曲線為一直線)。為了更好的說明揭示規律，用一段更細的導線CD代替AB重新測定數據，得表(2)。
關鍵詞：有源電力濾波器 直流電容參數 能量流動 瞬時無功理論
1 概述
電力電子技術的應用改善了電力系統的性能，但是也帶來了電網中諧波的污染問題。隨著人們對電力環境優化要求的提高，對諧波進行治理的技術也成為人們研究的熱點。電力系統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發表的有關變流器諧波的論文是早期有關諧波研究的經典論文。
有源電力濾波器是治理諧波的最優產品。參考文獻[1]中提出了有源電力濾波的瞬時無功理論，參考文獻[2]分析了有源電力濾波器在非理想條件下電流滯環控制，參考文獻[3]研究了新型注入式混合有源濾波器的數學模型及電流控制方法，文獻[4]分析了并聯有源濾波器的最優電壓滯環電流控制和有源濾波器滯環電流控制的矢量方法，對不同電流跟蹤方式APF連接電感選取與設計進行了研究。并且對有源電力濾波器中連接電感的特性分析及優化進行了分析。但對有源電力濾波器直流側電容的參數如何確定涉及的文獻較少。本文根據瞬時無功理論分析了用于不同補償目的時有源濾波變流器交直流側能量的流動關系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的原因，以三相不可控負載為例給出了電容值選取的具體計算方法。
2 APF工作原理及能量流動分析
有源電力濾波器（APF）的組成分為兩部分。第一部分電路系統是指令運算，第二部分電路系統是補償電流。系統的主要電路包含PWM變流器，緩沖電路，直流側電容電路，交流側電感幾部分組合而成。控制系統組成分為三部分。第一部分為指令運算，第二部分為電流跟蹤，第三部分為驅動電路。APF的主電路是通過6組開關器件來進行控制的，通過這些開關器件的通斷組合來決定主電路的工作狀態。
如果忽略各部分的損耗其交流側的瞬時有功功率將全部傳遞到直流側。即交直流側的能量交換主要取決于瞬時有功功率P，從而引起直流電壓波動。假設電源提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pS和qS，濾波器提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pA和qA，負載的瞬時有功和瞬時無功功率為pL和qL。當只補諧波時負載所需的瞬時有功和無功率的交流分量由濾波器提供。此時電源只需提供負載所需的瞬時有功和無功率的直流流分量，即對應電流的基波分量。有源濾波器提供負載所需的瞬時有功和無功率的交流分量。由于瞬時無功只在交流側三相之間進行，在APF交直流側進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量，其平均值為零。當只補無功時負載所需的瞬時無功率分量由濾波器提供，有功分量由電源提供。此時APF交直流側沒有能量交換。當同時補償諧波和無功時，負載所需的瞬時無功功率由濾波器提供，負載所需的瞬時有功功率交流分量由濾波器提供，瞬時有功功率直流分量又電源提供。在APF交直流側進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量。
3 補償電容值的計算
電容電壓的波動主要是由能量交換引起。在忽略變流器等損耗的情況下，在只補無功時交直流側能量交換為零，電容值提供直流電壓，容值可為零；對于其他兩種情況，有源電力濾波交直流側能量交換為負載的瞬時有功的交流分量。雖然其平均值為零，但是其將會引起直流側電壓的波動。
假設電源電壓無畸變，電源電壓三相電壓，且負載電流為三相電流，由瞬時無功理論可求得負載的瞬時有功功率和瞬時無功率。電容的C值由關系式∫%pdt=0.5×C×(Udc+Udc)2-0.5×C×Udc2確定。
4 仿真與實驗結果分析
利用Matlab/ Simulin進行仿真。直流電容電壓的仿真圖如圖所示，仿真模型負載選用相電壓220V三相不可控負載。采用ip-iq法產生指令電流，利用三角波比較法使輸出電流跟蹤指令電流，直流側電容電壓的穩定采用PI調節，KP=8，Ki=0.01。時間每格為10ms。通過具體的實驗測量，得到的電源電流的THD值也從25%下降到4.8%。實測直流電容電壓波形中，電壓每格20V（采用10:1霍爾），時間每格為4ms。從直流電容電壓波形圖分析中可以看到周期性的波動，其上下波動的變化范圍在±5V,如果直流電容電壓是900V的話，測量的紋波為0.55%。由以上的測量結果可以看出本系統對直流環節具有較好的控制效果，其直流波動指標可以滿足要求。
5 結論
對于有源電力濾波而言，要想取得良好的補償效果，除了需要先進的算法和控制策略外，其電容參數的選取同樣重要。本文根據有源電力濾波的原理與數學模型分析了直流電容電壓和電網電壓的關系，得出了直流電容電壓的確定原則；根據瞬時無功理論分析了只補諧波或者只補無功和兩者同時補償時有源濾波交直流側能量的流動關系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的主要原因；以三相不可控負載為例給出了電容值選取的計算方法；最后通過仿真和實驗利對直流電容參數的確定進行了驗證，電容的波動小于5V，補償后電流的THD值小于5%，取得了理想的效果。
參考文獻:
[1]王兆安，楊君等.諧波抑制和無功功率補償「M].北京:機械械工業出版，1998.
[2]徐君，徐德洪.并聯有源濾波器非理想條件電流滯環控制分析[J]，電力電子技術，2007，41（1）：60~63.
關鍵詞：計算機網絡 雷電 防護
中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）12-0161-01
1、雷電損害網絡的具體途徑
雷電對于計算機網絡的侵害主要有兩種方式：一是直擊雷的侵害，再是感應雷的侵害。直擊雷具體是只雷電直接擊中了建筑或是設備的連接線路，并且通過網絡設備入地的雷擊過電流。而感應雷通常是產生于電磁感應，經過電力線路和信號饋線繼而侵入計算機網絡系統。雷電的入侵途徑主要是以下三種：第一，直擊雷通過建筑的接閃器流入地底，繼而泄放出雷電流并產生數萬伏的地網地電位，然后經過設備的接地線而侵入網絡設備，最終導致地電位反擊；第二，雷電的電流通過建筑物的避雷針被引入地底的時候會在引下線周圍產生強大的磁場，從而導致引下線附近的金屬線通過感應繼而產生電壓，再在網絡系統的電力或者信號線的影響下進攻網絡；第三，建筑物內的電源或者通信線等設備，由于建筑外受到直接雷或者感應雷的影響而加載的電流或電壓竄入線路，繼而導致網絡設備受到侵害。
綜上所述，我們不難發現雷電主要是通過供電電源線路、接地系統或者是通信線路等載體而侵害網絡，所以計算機網絡系統的雷電防護應該從上述三個方面來進行。另外，由于計算機網絡是擺放在室內的，建筑物本身具有避雷設施，繼而減小了直擊雷對計算機網絡的影響，更應該引起關注的是感應雷。
2、計算機網絡的雷電防護措施
2.1 信號系統方面的雷電防護
現代化的建筑物，其信息網絡通常是相互連通的一種開放式網絡。各個建筑物之間，或者是建筑物與外部網絡之間都應該有物理介質對之進行連接，可供連接的介質主要有電話線、光纖以及5類屏蔽雙絞線等。這一系列介質除了光纖之外，其他都有可能會由于直擊雷或是感應雷的入侵而損害兩端連接的網絡。為了降低由于通信電纜引入雷電進行侵害的可能性，一般情況下所采用的方法是在進行網絡通信設備電纜接入之前需要對信號避雷器進行接入，即在鏈路中串入一個瞬態過電壓保護器，從而保護電子設備，防止其受到雷電閃擊或是其他干擾所產生的阻斷過電壓、傳導電涌過電壓以及雷電的侵害，繼而促使雷電對計算機網絡系統設備的損壞降到最低。因為信號避雷器是在通信線中進行串接的，因此信號避雷器不僅要與防雷性特征相符，還要充分考慮到信號傳輸帶寬等網絡性能指標的要求。所以，在選擇相關產品的時候要同時結合防雷性能指標以及網絡性能指標的要求。
2.2 電源系統方面的雷電防護
因為雷電會產生強大的過電流以及過電壓，且無法一次性完成限壓及泄流，因此電源系統需要務必要實行多級的雷電防護，最少要做到限壓及泄流的前后的兩級保護。根據我國當前的計算機信息系統防雷技術的相關規定，電源系統需要采用三級的雷電防護，換而言之就是要在建筑物的總配電裝置高壓端處，分別進行高通容量的防雷裝置安裝，此為第一級保護。在低壓處側進行閥門式防雷裝置安裝，此為第二級保護。在樓層配電箱處進行電源避雷箱安裝，此為第三級保護。在重要的場合更應該采用多級的保護措施，例如在USP電源輸出端應該安裝防雷器，對于重要的設備電源輸入端需要進一步安裝電源終端防雷設備等。安裝多級電源防雷設施將能夠有利于雷電過電流的徹底泄放以及過電壓的有效限制，從而有效防止雷電以電力線路為載體進而侵入計算機網絡系統對其設備造成損害。
2.3 關于接地及防靜電的要求
因為計算機網絡系統的核心設備通常都是放在計算機的機房之內的，所以機房的環境需要引起重視，良好的接地系統才能確保機房計算機與網絡設備安全運行，并為工作人員的人生安全提供保障。根據《電子計算機機房設計規范》中所提出的要求，計算機機房的接地工作應該采用以下四種接地方式：交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地及防雷接地。當此四種接地方式所采用的接地裝置是同一組時，其接地電阻不可大于其中最小值。另外，靜電防護也應該引起計算機機房安全工作的重視，當靜電的電壓達到2KV的時候，人們就會有觸電的感覺，當靜電電壓積累到一定程度是也會引起設備的故障。
當今是信息技術的時代，計算機網絡被廣泛使用，其已經成為人們用于交流的一項重要工具，但是無論是多么先進的工具都會有一定的局限性，計算機網絡在抗擊雷電方面的能力較為薄弱，其所造成的網絡安全問題應該引起一定的重視。
參考文獻
[1]彭筱虹.對《建筑物電子信息系統防雷技術規范》的若干建議[期刊論文].低壓電器，2007（12）.
