时间:2023-06-05 09:55:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇现代电子技术,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1、整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
2、逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
二、电力电子技术的应用
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统,电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,改善供电质量。
在变电所中,给操作系统提供可靠的交直流操作电源,给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
[关键词]现代电子技术;应用
中图分类号:TM22 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)10-0383-01
1.引言
电子技术经过了数十年的发展,已经得到了飞速的进步,而电子技术本身,已经随着生产力的进一步提高,应用到了更广泛的领域。针对电子科学技术的发展趋势研究,以及对其应用领域的前瞻,能够让人们进一步了解电子技术的发展,并促进电子技术的更有效利用。本文将针对电子技术的应用范围和发展进行统计研究,并对其发展前景进行概述。
2.现代电子技术的应用
2.1 传统产业的运用
随着电子技术的不断发展,对电能的处理也有了很大进步,在电能使用上,能够实现高效节能的目标。同时,电子技术的微型化让电子技术扩大了应用领域,促进一体化进程。同时,电子技术的发展趋势表明,在电能领域的应用,通过电子技术的处理和改善,将会提供更多的便利。而针对传统行业而言,优秀的电能运用系统能够帮助传统产业智能化生产,提高生产效率。同时可以运用到管理方面,提高管理效率,并减轻工作负担。通过先进智能化的电子技术支持,能够极大地改善传统生产行业低下的生产效率。此外,还可以借助电子技术高度的可控制性,减少工作中产生的错误,在最大程度上帮助传统行业的发展和转型,为传统行业提供更多帮助。
2.2 气象通信领域的应用
天庠けǎ对于现代生产生活有着至关重要的作用,它影响着人们的出行、农业的生产以及航天航空等方面。人们通过天气预报,决定外出行程、身着衣物,对于农业生产,农民根据天气预报来进行农业活动的准备;航空公司借助天气预报更改航班航线,这些都需要天气预报的帮助。经过数十年的发展,我国的气象预报工作发展较为迅速,也十分完善。在现代化电子技术的帮助下,气象预报将实现更智能,更精确的变化。更新换代的信息传输设备,能够将信息在第一时间进行传输分析。新型的遥感设备,可以通过前沿的电子技术,获得最准确的气象数据。同时,在气象通讯领域,电子技术同样有着不可替代的地位。通讯卫星的进一步升级,确保了气象监测在外太空区域的远程检测。地面上的新型光纤传输,不仅极大提高了信息流通速度,还保证了信息流通的安全程度,对我国的通信数字化提供了巨大的支持。同时,先进的通讯系统,帮助人们在第一时间获得实时的气象信息,为人们的生产生活提供了巨大的便利。
2.3 汽车交通领域的应用
与此同时,电子技术还广泛应用在汽车的制造领域。汽车制造是电子技术运用最为频繁的行业之一,现代车辆中,智能化、数字化的电子技术支持越来越多,最普遍的就是汽车导航。随着电子技术智能化的运用,世界上某些高端汽车厂商已经在车辆上设置智能驾驶系统,通过智能电子系统进行车辆驾驶,这将是一次技术革新。半自动化车辆的最大优势在于对于驾驶车辆的大大简化。配合汽车安全控制系统,可以大大帮助人们的车辆驾驶,对于驾驶技术不熟练的人,可以通过汽车自动控制系统的帮助,省去起步的复杂操作,并提供自动变速。除此之外,在汽车上应用的智能电子技术还有紧急制动系统、自动导航、车载音响、车载蓝牙以及自动座椅调节、温度控制等,极大地便利了人们的出行,这就是现代电子技术在汽车领域的应用。
3.现代电子技术的发展趋势
电子技术的发展势头十分迅猛,技术的革新周期也越来越短,随着电子技术的应用领域越来越广,人们的生活也与电子技术的距离越来越近。从现今电子技术的发展形势来看,我们可以预见到将来的电子技术发展趋势。
3.1 微型化趋势
技术的进步,将人们带入到更微观的领域,层出不穷的纳米技术,已经极大地改变了现代科学技术。在微观情况下进行的某些科学研究或生产,能够得到更多的技术支持。其中,运用最广泛的就是医疗领域,通过纳米技术,进行微创医学治疗,这是新兴的医学工程。微型电子元件将大大减小电器的体积,带来变革。
3.2 智能化
智能化同样也是一个发展趋势。由于现代社会生产力的不断提高,单单靠人工生产已经逐渐无法满足社会的物质需求,人工操作存在诸多弊端,如效率较低,出错率高。智能化电子技术的运用,可以极大改善这一现状。生产线的智能化管理,汽车驾驶的智能化,手机、电脑智能化,都能够为人们提供一个更加方便快捷的生活,将人类劳动力从基础生产中解放出来,让人们从事更加灵活自由的工作。
3.3 精确化
随着社会生产力的提高,社会经济的不断增长,想要实现在未来更快的发展,就必须实现精确化数据传输。在各个领域当中,信息传输的准确性是必须受到重视的。气象信息的传输、地质勘探的传输以及医疗检测等等,都必须以高精确度为研究前提。实现精确化的信息传输,可以在最大程度上减少决策执行的错误,并且提高信息获取的效率。在现阶段,在数据监测方面的设备已经越来越先进,精确程度也越来越高,但是由于其科技含量很高,设备价值昂贵,所以无法在社会进行广发使用。借助不断发展的高新电子技术,能够极大减少设备的制造成本,并且减少设备的体积,增加携带便捷程度,并帮助高精度的检测设备可以广泛被社会使用,为社会发展提供巨大动力。
4.结束语
随着世界范围内科学技术水平的不断发展,电子技术的应用越来越广泛,电子技术对社会发展的作用也越来越大。为了我国的生产力进一步提高,社会进一步发展,必须重视电子技术的研究和探索。电子技术在其他领域的应用将会极大地改善生产力,对于生活和生产有着不可忽视的作用,提高对电子技术的重视,就是把握住未来的发展。
参考文献
[1] 张海涛.现代电子技术应用范围及发展趋势[J].工程技术:全文版,2016(6):00205-00205.
[2] 李树财.现代电子技术应用范围及发展趋势[J].科技创新与应用,2013(3):72-72.
[3] 林艳.现代电子技术的发展及其应用[J].科技展望,2016(5).
现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
一、电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
二、现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
三、高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
关键词:电力电子技术;开关电源
现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具 体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2 逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3 变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域
2.1 计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日"能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的外围设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4 不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5 变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6 高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7 大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8 电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓"电力公害",例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9 分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3. 高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1 高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的 5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合 闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造, 成为"开关变换类电源",其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2 模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了"智能化"功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。这样,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求, 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
转贴于 3.3 数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术 拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4 绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电, 这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献:
[1]林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术,电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992。
[2]季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用, 电源技术应用,N0.2,l998。
关键技术,可以有效地节约能源,本文重点对电子技术的现状以及在电力系统的应用做具体分析,以供参考。
关键词:电子技术;现状;电力应用
中图分类号:F406文献标识码: A
一、前言
电子技术应用于电力系统,是把电力变换当成研究对象,并对电能进行控制的科学技术。电子技术在电力系统的应用,能够使得电能更好地为人们提供服务。
二、电子技术发展概述
1、和能源相结合的电子电力技术
“科学发展观”的提出使得人们愈加关注经济的可持续发展,通过运用电子电力技术来实现对风能、谁能、太阳能等自然能源向电能的转化,不仅大大提高了能源的利用效率还有效改善了我国资源短缺的窘境,通过这些能源发电将在今后成为电子电力技术的主要发展趋势。电力节能技术的研究和发展大幅度提高了我国的能源节约效率,国家也一直关注和支持着这方面技术的研究和应用
2、机电一体化的不断发展和应用
通过电子电力技术来实现对电能的科学控制和管理已成为当前主流的研究方向,相关资料研究显示在将来全国几乎全部的电能都需要通过电子电力技术的进一步处理后才能够投入使用。近些年来,我国机电一体化的进程也在不断加快,这为电子技术的深入发展和应用打造了良好的基础。
3、智能技术的推广
电子计算机、人工智能等理论和技术的研究的不断深入为实现电力控制系统的智能化创造了有利条件。通过智能技术的应用,使设备或者系统具备一定的自适应、自控制能力,对工作过程中的相关操作或者出现的一些故障能够做出准确的判断、分析和处理将能够全面提升电力行业的管理水平和服务质量,这也将成为电子电力技术的一个重要的研究方向之一。
三、电力技术的应用对于电力系统产生的意义
电力技术是最近几年发展起来的应用于电力行业的一种新型技术,这种技术通过计算机技术、半导体元件、电子信息技术等来完成对电力系统及设备的控制。研究电力技术的主要目的是为了实现有效利用电力资源以及提升电力行业服务的质量。尽管电力技术的发展历程还很短暂但它的发展速度却是十分的迅速,当前已经拥有了一套比较系统、完整的体系。电力技术应用于电力系统产生的重要意义包括以下几点:
增强电力行业的经济效益
电力技术的广泛应用能够有效改善系统和设备的工作效率,提高利用资源的效率,降低管理成本和人力成本。此外,它还可以不断促进完善系统和系统的功能,从而使电力行业朝着更加低能耗、高效率的发展方向前进。
调整产业结构
电力技术的应用与发展使得电力行业加入到了新兴产业的行列中来。加快机电一体化进程还可以促使电力行业积极的引入电子技术,从而提升电力企业的整体实力。
四、电子技术在电力系统中的应用
1、电子技术在发电环节的使用现状
发电环节作为电力系统中最为核心的部分,其涉及到庞杂、多样的机器设备,一旦没有进行有效管理将会直接影响到电力系统的正常运行。电子技术在发电环节的运用,主要变体现在对不同设备运行特性的有效控制、改善上。
(1)运用静止励磁实现对大型发电机的控制。由于采用结构简易、稳定性好、成本较低的晶闸管整流自并励方式,该控制方法被电力系统的大部分企业积极采用。励磁机环节的有效省略,为快速地进行发电过程调节,提供了十分高效的技术保障。
(2)运用变速恒频励磁完成对风力、水力发电机的有效控制。众所周知,风力发电机的发电效率直接与风速的三次方成正相关的关系,在风车发电过程中,其捕捉到的最大风能因风速的不同而相应变化,为了实现有效功率的最大化,可以通过对转子励磁电流的有效调整,达到机组运行能够与转子转速叠加后维持在恒定的输出频率,完成预定目标。同样,水电发电有效率直接受到水头压力以及水流量大小的影响,为使机组的转速能够与水头的变化幅度以及流量的起伏状态契合一致,通过变速电源的控制,一样能够十分准确地完成输出频率恒定的预定目标,实现有效功率最大化的目的。
(3)对发电厂风机水泵的变频调速进行有效干预。据相关资料显示,发电厂的内部电率的均值为8%,风机水泵的耗电量占到火电设备耗电量总数的63%左右。运作效率不高是广大发电企业面临的一大难题,低压以及高压变频器的出现很好地解决了这一历史性难题,通过运用风机水泵的变频以及调速,可以十分有效地达到节能的目标。由于技术水平尚处于起步阶段,高压大容量变频器的生产、设计尚处在较为稀缺的状态,学校与企业联合开发研究的方式正在被积极推广。
2、电子控速技术的推广使用
在工况相对恶劣的作业环境下运用该技术,能够实现电动工具的串激电机额定负载转速与空载转速保持基本一致或者完全统一的效果,这就为广大施工人员在进行作业时,有效降低噪音和震动,实现工作效率的提高并且延长工具的使用期限提供了十分必要的技术支持。
3、电子减速技术的运用推广
施工人员在进行螺钉以及螺栓拆卸过程中,由于工具需要在低转速、大扭矩的条件下进行运作,传统的串激电机扳手或者螺丝刀,难以实现转速、扭矩双双降低的情况下完成螺钉与螺栓的顺利卸载,尤其是生锈现象出现时,卸载就更加不易。通过使用电子减速器,可以实现串激电机负载减压的同时自动将电压进行增大,实现奠基的大扭矩,方便工人进行螺栓以及螺钉卸载。
4、电子扭矩控制技术的有效运用
由于高功率、大扭矩的客观条件,操作人员在用螺丝刀或者把手进行大螺钉、大螺栓的拧紧作业时,往往会出现因扭矩控制不当而出现钻头、螺钉、螺栓断裂的情况,电子扭矩控制技术的出现十分巧妙地解决了这些问题,通过使用电子扭矩控制器,可以对螺丝刀的扭矩值以及无极调节扳手进行有效控制,与此同时,将扭矩的最大值控制在一定的范围内,也是保障流水作业时,操作人员实现装配螺钉、螺栓拧紧程度一致性的重要手段。
5、电子调速技术在电动工具中的推广使用
电子调速技术是电力系统中电动工具领域使用最广泛,也是最早的电子技术。目前基本上所有的品种都采用了该项技术,通过对电动工具的运行速度进行有效设定,可以实现其在不同转速,尤其是低转速水平上的灵活、精准作业,为改善工作质量、提高工作效率创造了十分便利的条件。
6、电子启动电流限制技术在电力系统中的运用
电动工具的启动速度经由限制启动电流控制,这一手段的运用为功率较大的电动工具进行征程作业创造了十分高效的前提条件。继电器与限流电阻各一只组成的电子启动电流限制器,在工具机体内通过对其启动过程中电枢、磁力线的控制,实现工具启动,电流不会出现立刻增大的现象,为其正常、安全运用奠定了极其重要的保证。
7、微机控制技术的应用
在进行微机控制过程中,电动工具机器内部只需要安装空间占用小、价格相对较低的单片机,便可以进行作业。使用该项技术最大的优势,便在于其能够对操作和控制进行自动选择,通过控制屏上的按钮进行工具运作控制,不仅实现了高效作业,更加实现了这一过程中工具完好度的保护。
五、结束语
综上所述,电子技术是实现智能电网的基础和技术保证。随着电网的不断深化发展,电子技术必将获得长足发展,得到更广泛的应用。
参考文献
[论文摘要]汽车是当前重要的交通工具,汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式,加快了商品和人员的流通。
随着汽车工业与电子工业的不断发展,在现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛,汽车电子化的程度也越来越高。汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势,推动了汽车功能的多元化和便捷化。
一、汽车电子技术
现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步计算机联网。因此,要求使用多种语言,并开发出通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件;多通道传输技术,多通道传输技术的采用,对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后,使各个数据线成为一个网络,以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行使的经济性,温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术:汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化,从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维:汽车电子技术的进步,已使各系统控制走向集中,形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外,甚至包括多达23个微处理器及大量传感器和执行部件,组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。
二、国内汽车电子技术发展
电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破,自20世纪80年代以来,汽车工业的长足发展,也是以电子技术(特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前,国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家,主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家,开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊,ABS等领域,而且多数为直接引进国外产品组装,国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面,在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。
三、现代电子技术促进汽车智能管理的发展
随着经济的快速发展和人民群众对汽车工业要求的逐步提高,当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪(以下简称管理仪)硬件构成主要由CPU,数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用GPS接收机接收卫星的信号,经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据,如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发,将有关数据保存入IC(IntelligentCard)卡中。根据这些数据,车辆管理部门就可以对车辆的历史运行状况进行检查、管理,以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前,每次停车前50秒的所有信息进行详细记录,GPS数据的采集速度受GPS系统的限制,每秒钟记录1次,其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口,可以根据外部触发信号,对车内的情景拍照。
汽车工业是高科技工业,汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是21世纪推动经济发展和社会变革的重要技术之一,电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。
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随着社会的快速发展,科技的不断进步,计算机技术与电子技术逐渐运用到各个领域,且在各领域中均发挥着不可替代的重要作用。伴随着电子技术与计算机技术的结合,现如今大部分行业自动化水平得到了空前的发展,且取得了巨大的成绩。和其他技术相比,电子技术与计算机技术的结合使得其应用范围更加的广泛。伴随着相关研究的进一步深入,电子技术和计算机技术的综合运用将会在合理控制、编程及管理等方面扮演越来越重要的角色。
关键词:
电子技术;计算机;应用
1概述
伴随着我国电子信息产业的快速发展,在对现代电子技术的应用上面,对其相应的要求及标准也在不断的提高,从而使得其可以更好的适应社会的发展,进一步推进我国社会及经济的快速发展。文章首先对电子技术及计算机理论进行简要的介绍,然后阐述了电子技术在日常的使用过程中对计算机应用功能的具体影响,最后重点介绍了电子技术与计算机的具体实际应用,旨在为相关的企业及员工在实际的工作过程中提供理论及实际参考,推进各行业中电子技术与计算机技术的综合应用,最终促进我国科学技术水平的发展。
2现代电子技术与计算机理论概述
通常情况下,现代电子技术指的是各类新型电子技术的集合,现代电子技术集微电子、计算机及自动化等技术于一身。目前现代电子技术被广泛的运用到我国的国防科技建设、重轻工业机械化发展及通讯等相关的领域。随着电子信息产业的快速发展,电子技术的发展理念也在发生着一系列的变化。现如今,现代化电子技术在发展的过程中更加注重“三高”,即高效率、高标准与高精度。以往的那种只能依靠人工的落后的低效的工作方式,现如今完全可以依靠现代电子技术来实现智能化、自动化及机器化。这在很大程度上大大的降低了人力成本,同时也在很大程度上极大的提升了工作的效率。通常情况下,现代电子技术具有以下两个重要的特征:
2.1交互性
由于现代电子技术自身在形成的过程中通常整合了数种先进的学科,形成多学科技术的集合,以上这一特征就导致现代电子技术可以在多种信息媒介中进行应用,例如计算机及手机等。现代电子技术通过不同学科及不同现代化工具的融合,使得人与人之间的交流沟通变得越来越方便快捷。
2.2多感知性
现如今,随着现代电子技术的快速发展与不断的应用,目前各行业在生产、管理及销售模式上正在发生着巨大的变化。在现代电子技术的帮助下,相关人员及企业可以充分利用相应的机械设备、计算机技术及虚拟网络来实现自身在实际生产过程中的自动智能化及集约化。
3现代电子技术对计算机应用功能的影响
伴随着我国电子行业的快速崛起,我国电子技术取得了突飞猛进的发展。在我国电子技术快速发展的同时,我国的计算机技术也取得了长远的发展,不仅自身的体积不断减小,运算速度也在不断加快,且应用越来越普遍。当计算机技术进入到电子信息工程之后,在很大程度上促进了我们自动化技术的发展。在其帮助下,自动化技术发生质的改变:即由原来的那种只能做定向数据处理及定向改革的,相对较为落后的工作形式转变到现如今的可以大批量及高频率的对各类信息及数据进行分析处理的工作模式。以前,计算机功能价值的实现在很大程度上需要依靠良好的信息编辑及科学的信息管理。现如今,伴随着我国电子行业的不断发展,我国现代电子技术的不断完善,目前我国各类计算机应用智能化控制不仅仅体现在各类信息的处理水平上,还体现在现代电子技术应用范围的广度和深度上,且二者转变成了交互影响的关系[1]。
4现代电子技术与计算机的实际应用
4.1在农业生产中的应用
随着科技的快速发展,现代电子技术与计算机在农业方面的应用也在不断的加深。目前大部分农业机器操作室中传统的仪表盘被更加科学更加先进的电子监视仪表所替代。电子监视仪表与传统的仪表盘相比,在很大程度上有效的提升了人机交互界面。且使得显示终端逐渐向智能化信息显示终端发展。这种智能化仪器显示终端在工作过程中其可以根据自身具体实际的操作需要来及时有效的调用不同相关数据库中其所需的具体信息,并且其自身在实际的工作过程中还可以选择性的获取语音及数据等各类相关的多媒体信息。另外,该终端在作业过程中不仅可以根据自身需求获取相关的信息,同时还可以将获取的实时信息及数据及时的存入储存卡中,通过这种存储卡的应用,可以及时的将管理者的具体相关的操作指令及相应的决策传送到前方工作中拖拉机的智能控制终端,最终就可以真正的实现机器的实时自动控制。极大的提升农业作业的效率。
4.2在企业自动化控制中的应用
现代电子技术与计算机在企业自动化控制当中扮演者越来越重要的角色。现如今,计算机控制已然演变成为目前我国现代电子技术最为重要的环节之一。在日常的工作过程中,我们的计算机基本上可以及时的将电子信息工程控制与管理工作当中的与现代电子技术相关的信息反馈传输出来,这在很大程度上着实现了我们的计算机操作者自身只需要在相关的计算机上面进行相关的操作,就可以有效的完成控制及管理工程系统内所有现代电子信息的任务及目标。在相关的管理上面,由于现代计算机自身通常均具有一定的“存储记忆”功能,这在很大程度上面就使得相关的工程管理人员可以节约大量的人力资本及物力资本。究其原因,主要是由于利用计算机对相关的数据进行统计及分析时,基本上不会发生任何的错误,相关的管理人员所需要做的就是对相关的分析结果进行核查及检测。此外,由于计算机自身具有巨大的储存空间,储存在计算机中的“数据及历史资料”在很大程度上面可以为相关的工程技术人员提供科学的参考,便于其工作的开展及完善。由此看来,在现代化电子技术的快速发展过程中,计算机相关的应用功能无处不在,且其影响力既大又广[2]。
4.3在机电一体化中的应用
所谓机电一体化,指的就是由计算机软件系统、电子化设计及机械装置等综合起来的系统[3]。目前,在我国,机电一体化最主要的应用就是表现在我们的数控机床中。在数控机床中,通过使用相应的数控技术,在很大程度上可以有效的提高生产工作的精度及效率。此外,通过多CPU及多主线体系结构的广泛使用,在很大程度上使得相关的数控功能可以得到不断的加强,使得相应的生产效率得到巨大的提升。通过计算机电子技术与机械控制技术有机的结合,在很大程度上可以衍生出一系列的新式实用的技术,且相关的技术被广大的科研工作人员运用到生活及生产的各个领域,提高了生产的效率,方便了人们的生活。如PLC目前可以使得机械手进行移动的控制及各种类型的智能机器人不断被研发使用到生活当中。工业机械手通常是一种具有多种功能、可以自动控制、相对较为灵活的操作机。工业机械手在生产上面的广泛使用,不仅提高了企业生产的效益,还提高了产品的生产质量,促进企业经济效益的提高。
5结束语
现代电子技术的快速发展,在很大程度上促进了我国国防科技的发展及国民经济的提高,同时极大的方便了我们的衣、食、住、行。而现代电子技术与计算机技术相结合及应用,将会进一步促进我们科技及信息的发展。
参考文献:
[1]王思远.现代电子技术与计算机应用的探讨[J].电子制作,2014,11(105):108-112.
[2]张鹏.现代电子技术与计算机应用的初步探讨[J].电气电子教学学报,2014,20(23):45-47.
1.1选择上要从简
由于在计算机应用上存在一些特殊的情况,容易出现网络技术的极端情况,进而导致出现年折旧率接近100%的情况。所以说,在选择计算机设备的时候要注意着重考虑计算机网络应用的个性,选择适合其发展和应用的设备,保证能够在日后的运行维护中简单化。
1.2使用上要规范化
在现代电子技术与计算机应用领域,能否使用规范关系到应用技术的生命问题。在实际中能够利用有限的资源,并将现有资源的功能发挥到极致,应用技术的最大目标。应当明确,使用的规范化是保证效率的重要前提,它与人们日常使用的习惯有着密切的关系,因为,计算机系统具有高度协调性和精细合作性的特点,只有规范使用,才能保证其正常运用。
1.3维护上要细微化
现代电子技术与计算机应要求同时要具有技术规程和规范性,使用者在设有的过程中要遵守相应的规章,还要有稳定的设备和网络环境,能够充分保证其具有一个可靠的系统和相应的平台,以利于节约建设投资和运行维护的费用。
2现代电子技术与计算机应用
2.1现代电子技术的发展有利于三网融合
这里所谓的三网主要是数字、音视频和广播的有效融合,能够将当前的计算机互联网、电信网和有线广播电视这3个方面进行有效的资源融合,促进了计算机技术的应用和发展。这样则有利于构建一个全面的数据,更容易实现网络医疗、数据传播、软件开发等,这些都可以随时调用,能够实现电脑、手机、电视三者的有效融合,在电脑上可以打电话也可以看电视了。
2.2针对应用特点设计的计算机应用系统
通过对当前电子技术资料的查阅,发现对现代电子技术的具体应用,从计算机应用上来说,首先要提到的就是嵌入式技术。这种技术主要是针对有特殊要求的计算机系统而言的,以计算机技术为基础,能够为客户量身定做的一个系统。这样的电子技术应用到计算机以后,能够根据计算机自身的“感知”,来处理相应的事情,它具有更高的可靠性,具有专用性、可封装性、实时性和可靠性的特点,例如:计算机技术电子技术人工智能及网络通信技术等的广泛应用于汽车生产行业,通过计算机技术的发展,为客户带来新体验,促进经济发展和生活水平的提高。因此,嵌入式技术是为了电子技术与计算机应用发展的重要方向之一。
2.3电算会计
现代电子技术与计算机广泛地应用于会计电算化系统中,针对当前会计工作中的问题,应当充分利用现代电子技术,完善会计管理中的计算机应用技术。随着当前经济的不断发展,会计工作也会变得越来越复杂,面对不断发展和更新的现代会计工作,要利用现代电子技术,不断完善计算机应用,保证会计数据的安全。通过现代电子技术的发展,将其广泛地应用到会计计算机应用中,有利于提高会计的各项工作的效率,另外,在保存会计数据上,能够充分发挥磁性介质的作用,能够对会计信息进行有效的管理和保护,能够达到预防网络病毒和黑客的侵害。
2.4企业商业营销
随着计算机技术的不断发展,企业在营销上通过借助互联网技术,使得交易范围得到很大的拓展,随着计算机应用的不断推广,企业的商业营销模式也不断发展,电子技术被广泛地应用到计算机应用领域,在一定程度上推动了经济的发展。同时,从电子信息技术的发展和社会经济发展的角度出发,不难发现,随着电子技术与计算机应用的不断发展,商品经济中个性化的需求也越来越明显,而企业在发展又是以客户为导向的,这样,企业只有充分地了解市场中客户的需求,才能在激烈的竞争中立于不败的地位。例如:供应链管理电子技术的应用与开发成,主要是能够满足企业供应链管理的要求;又如ERP系统用于网上采购、竞购等活动,,让企业实现了以产品生产为导向的成本控制。
2.5现代电子技术与计算机应用
在现代的教学中,已经习惯于把计算机技术应用到实践的教学活动中来,充分利用了计算机中的多媒体技术,有效地进行文字和图形的组合,来提高课堂学习的环境,充分调动学些者的主动性。在这一领域,可以充分利用计算机的文字处理技术,借助计算机辅助写作系统来对相应的文稿进行有效的管理,还能够通过对现实电子技术的开发,来利用计算机进行语音材料的处理,充分利用计算机数据处理的功能将语音进行数据处理,实现计算机应用技术结合点,探索出更多的计算机应用教学的模式,使得现代电子技术与计算机应用能够充分地融入到现代的教学中。
3结语
1.1速度计的运用
速度计在汽车当中的主要作用就是根据汽车速度传感器所得到的信号来对汽车的实际速度进行确定,并在此基础之上对所计算出的结果予以显示。这也就意味着,现代汽车电子技术的应用使得速度计在对汽车的实际行驶速度进行计算时已经能够对速度传感器的信号进行准确、有效的检测,并能够相应的利用微型计算机来计算汽车速度的脉冲,在这样一种计算模式下,计算过程的起始和停止就都能够随着预定时间的周期来进行准确控制,最后还能够将所得到的数据予以储存并与计算器当中的数字进行比较,在两者之间的差值超出一定范围后就将所得到的计算结果送到显示电路当中去来进行数值更新。
1.2电子式转速表的运用
电子式转速表在现代汽车当中进行应用具有诸多方面的优势,这主要是因为电子转速表能够相当好的适应于振动、潮湿甚至是不良温度等各种恶劣工作环境,除此之外,电子式转速表还表现出相当高的灵敏度和精度,因此利用其这样一种特点来实现自动报警功能就会非常理想,正是因为这样,电子式转速表的应用范围已经相当广泛,在现代汽车电子技术的发展状态下,电子式转速表一般采用的是真空荧光或者是液晶来对其发动机的速度进行显示,甚至也能够用点火系的脉冲信号来对其发动机转速进行确定,也就是用微机测出的脉冲平均周期来对转速进行确定。
1.3数字温度计的运用
对于数字温度的计而言,在现代汽车电子技术发展的状态之下,其最重要的作用就是精确测量控制汽车发动机冷却水的实时温度,除此之外也能够用于确定气缸内的燃烧温度或轴承温度。应用于现代汽车技术的数字温度计一般由四个大的部分所组成,包括A/D转换、温度传感器、译码器和显示装置,其具体的工作过程也正是通过这样四个组成部分来协调完成,首先需要A/D转换来将温度传感器模拟出的电信号转换为相对应的断续量,紧接着就由译码器来进行数字编码,最后由显示装置来对测量的得到的最后结果予以显示即可。
2现代汽车电子技术的发展趋势
可以看到的是,现代汽车电子技术发展到现在基本上已经到达了相当和谐的地步,尤其是在微型化发展的方向上更是大有前途。在此过程当中,人们对于汽车各个方面性能的要求越来越高,相应的电控产品的使用也使得整个汽车系统的构造越来越复杂,在这样一种大的社会背景和时代需求之下,智能仪表系统的出现就是对这样一种现状最好的解答。智能仪表系统具体包括组合仪表、彩色液晶和控制器三个大的方面,在这其中,仪表控制是通过总线和直通线来实现的,用于对相关信息进行及时的反馈,便于相关方面的驾驶员或者是检测员能够及时的针对于问题做出正确的反应。但同时需要注意的就是我们国家汽车电子技术的发展尚有空间,无论是在仪表的应用上还是在装置的改良上都需要进一步的研究和分析。现代电子技术在汽车仪表以及其他装置领域当中都有着较好的发展,这主要是因为现代车辆的相关信息越来越多样化、越来越复杂化,使得需要进行控制或者是处理的频率不断提高,在这样一种现实的背景之下,无疑就需要对既有的电子化系统进行升级并改善微处理机的频率,这样一些方面的改进在实际的工作当中都需要通过现代电子技术来实现。除此之外,自动驾驶仪是汽车智能化当中相当重要的技术,这样一种技术同样需要通过现代电子技术来实现,主要就是结合智能交通系统的不断发展来最快获得最短最便捷的行车路线相关目标资料,基于这样一种状况我们也可以认识,实际上卫星导航系统以及电子地图等同样都是现代汽车电子技术发展的成就、目标和方向,通过对既有电子的技术的进一步增进和增强,这样一系列的目标和要求都将对现代电子技术提出更高要求。
3结语
[关键词] 电子技术 应用 发展前景
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,已广泛用于国防、科学、工业、医学、电视、广播、通讯(信息处理、传输和交流)、航空、导航、无线电定位、自动控制、遥控遥测、计算机及文化生活等各个领域。它对推动国民经济的发展起着重要的作用,因此对电子技术的探究具有重要意义。下面我们就来简单介绍一下。
一、电子技术专业概述
电子技术专业是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括 Analog (模拟) 电子技术和Digital (数字) 电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
二、电子技术的应用
二十世纪以来,世界迅速开始了信息革命时代。电子技术的应用也随之广泛,在通信工程、 一般工业、交通运输、电力系统、电子装置用电源、家用电器等领域都普遍涉及到。
众所周知,电子技术即使再强大,也要结合其他技术才能充分发挥其真正的作用。例如
(一)电子技术与物理电子与光电子学等相关物理基础理论解决了电子元器件、集成电路、仪器仪表及计算机与制造等工程技术问题。
(二)电子技术与信息技术相结合,形成了我们现在信息社会的工程领域也就是通信工程专业。
(三)信息技术是在电子技术发展的基础上,研究了电子技术进行的信息传播、信息交换、信息处理以及信号检测等理论与技术。
三、现代电子技术的实际应用
(一)电子技术在电力行业的应用
电子技术在电力行业主要应用于发电系统。电力系统的发电部分采用的是发电机组多种设备的设计,电子技术应用于其中主要是改善这些设备的运行特性。大型的发电机由静止磁励来控制,静止磁励采用的是晶闸管整流病励方式,它具有简单可靠和造价低等特点。
风力发电和水力发电采用的是变速恒频励磁,风力发电的有效功率与风速的立方成正比,而水力发电的有效功率取决于水头压力和流量。为了获得最大的有效功率,就需要利用变频电源使机组变速运行,通过调整转子励磁电流的频率,保持输出频率的恒定。
(二)电子技术在汽车行业的应用
1.我国汽车行业电子技术发展的情况
由于汽车是现代最重要的交通工具,也是应用最广泛的交通工具,所以针对汽车领域所展开的研究课题也越来越多。而电子技术在汽车上的应用到底有哪些值得我们关注讨论呢?随着汽车工业的飞速发展,现代汽车的定义已经超出了交通工具的范畴,它逐渐成为现代科技的一个载体和代表。现在,汽车内部外部的电子配置越来越多,这是汽车品牌的体现,也是汽车进入汽车电子化的标志。
2.汽车的网络化。
网络化是指在高级轿车里通常装有几十个微控制器和上百个传感器,并且把这些传感器有效地连成一个整体,为各控制单元提供最全面最准确的数据。这种设计的模型最早出现于二十世纪八十年代,历经多年汽车网络化这种设计变得更加成熟更加贴近于生活,例如传感器的网络化不仅仅可以提高汽车本身的性能,还可以降低燃油消耗。
(三)电子技术在电视广播、报刊行业的应用
1.现代电子技术的发展促使电视广播行业走向产业化
广播电视是一个技术密集的行业,它是在现代电子技术产生的基础上出现的。近十年来,以数字技术、卫星技术、光传输技术和网络技术的综合作用下为广播电视行业带来了革命性的变化。从地面模拟电视到数字电视,看似经历时间不长,但是在这其中融入了很多人的心血,正是因为有这样的变革,才能使现在的节目制作质量、传输质量以及覆盖范围有了飞速提高。也正是由于广播电视集团纷纷采用或者正在规划新电子技术的大规模应用,才使得我国广播电视行业向产业化发展道路前行着。
2.现代电子技术发展让报刊有了新形式
报刊杂志是人类社会发展以来非常传统的信息来源之一,读报看杂志已经成为一些人生活当中不可分割的一部分,尤其是年龄较大的长者。随着现代电子技术的发展,网络报刊杂志开始盛行起来。
四、电子技术的发展前景
科技的日新月异,使得电子技术的广泛应用和快速发展成为了可能。电子技术在以后的日子,发展前景主要有:
(一)电子技术的集成化。电子系统集成系统,应该包含有电子子系统和电力应用系统的两个部分。其中,电力电子系统的集成在于建立一系列的标准芯片或者是模块,通过集成满足用户需要的智能化应用系统。通过电子技术的集成,使得电子技术产品结构优化,性能达到最大化。
(二)电子技术的智能化和人性化。电子技术的智能化,是电子技术具有类似人的智能,可以根据一定的程序,进行有效的判断并能做出决定。随着模糊控制、纳米技术等人工智能技术的快速发展和推广,电子技术产品的智能化将成为主要特性;智能化的发展使得电子技术可以更加的人性化。人性化是电子技术的一个特性,人是电子技术产品的使用者,所以赋予电子技术需要,满足人性化的需求。因此,电子技术产品不仅要具有最优性能,还要加强人们对色彩、造型、舒适度等方面的研究,满足人们对电子技术产品人性化需求。
(三)电子技术的网络化。随着网络成为人们日常生活中非常普及的一种工具,远程控制和监控技术得到迅速发展,从而使走位远程控制欲监控技术的终端电子技术也顺应网络化的发展趋势,网络化特性更加的明显。
五、结束语
随着新技术的快速发展和计算机技术的发展及普及,电子技术也得到了不断的发展,这使得电子技术在人们生活中的应用越来越广泛,作用也越来越受到重视,并逐步成为信息产业与传统产业之间的重要环节和桥梁。电子技术对人们的生活有了很大的改变,它的应用满足了人们的需求,提高了生活的便利性及其质量,促进着社会建设和经济发展。无论对于我们的生活,还是在节能减排,保护我们生活的环境方面,电子技术都发挥着重要的作用。虽然,我们无法知道未来的电子技术会发展到哪种境界,但是随着社会文明的不断进步,在将来它在人类生活中所占的地位定将越来越重。
参考文献:
[1]丁德渝,徐静.电子技术基础.中国电力出版社,2010.3.
[2]黄洁,王红斌.电子信息技术在经济社会中的应用[J].信息系统工程,2010(05)
【摘要】新时期,伴随着科技飞速发展,计算机应用技术不断创新以及电力电子技术的广泛传播,相关行业对于电力电子技术的期望值也越来越高。在我国供电需求量不断增加的背景下,我国的电力系统也将承担更大责任。电力电子技术为我国当代电力系统提供了先进的技术服务,创建了良好的技术支撑平台。
【关键词】电力电子;电力系统;发展;作用
电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术。简单的说,电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合。随着近年来经济飞速发展,巨大的电力需求与当前电力系统电力缺口的矛盾日益显现,使得电力电子技术在电力系统中的需求相应增加,伴随而来的是我国电力电子技术面临着宝贵的发展机遇。
1 电力电子技术的发展
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。目前,电力电子技术正向着以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。在实现高频技术的基础上,更增加了节能、环保、自动化、自能化等特点。
2 电力电子技术在电力系统中的应用
2.1电力电子技术在发电环节中的应用。主要体现在发电机组的励磁控制和变频调速上。在我国范围内乃至全球范围内的各个大型电厂发电机组中,运用的最为普遍的就是静止励磁系统,电力电子技术的发展,使电子技术取代了励磁控制中的励磁机环节,使静止励磁实现了简单的控制构造和高性能低成本的运作。同时由于电子技术代替了励磁机的环节,使静止励磁能够对自身进行迅速有效的调节,提高电力系统的运作效率。电子技术也应用于电厂的风机水泵的变频调速上和太阳能发电控制机组的控制系统中。在电厂的电力生产过程中,由于发动机组等设备对于发电量的损耗相对较大,考虑电力生产中节约能源的要求。在高压电和低压电的转换过程中,使用风机水泵变频机替代原有的变频器,改变电能转换过程中耗能大效率低的问题。而在太阳能发电的控制系统中,电子技术的作用尤为突出,太阳能作为21世纪被广泛重视的新型能源,发展太阳能发电产业是整个国家乃至全世界的战略目标。然而由于太阳能发电本身的功率过大,在使用太阳能发电机组发电的时候,需要将生产出来的电能进行转换,这个时候就需要大功率的电流转换器。而电子技术能够很好的解决这一问题。
2.2电力电子技术在配电过程中的作用。要使配电系统能够配送出高质量的电力资源,需要在配电过程中满足配电频率、电压以及在谐波上满足相应的条件,同时,在配电过程中需要阻止电能的各种不稳定的波动和影响。这个过程中,电力电子技术作为配电环节的质量控制部分,以用户电力技术和FACTS技术为实现形式,通过在配电线路中增设电力电子装置,加强对与电压,电流和功率的可控性,调控电力传输。
2.3电力电子技术在电力系统节能方面的作用。电力电子技术在电力系统节能方面的作用主要体现在两个方面,分别是:变负荷电动机调速运行方面和提高电能使用率方面。电厂生产电能和配送电过程中,常常产生大量的电能浪费。电厂在生产电能的过程中,由于发电能源的变化,发电机组不能够很好的实现配合,会产生无功功率的浪费现象。通过对变负荷电动机的运转速度进行调整和控制能够实现电能的良好生产和配用。这项技术在国外已经比较成熟,但是我国仍然处在研究和探索的阶段。但是,变负荷电动机在实际的应用中也存在不可忽视的缺陷,变负荷电动机在控制和调控运转速度方面适用的发电机组较为广泛,在实际运行中的工作效率也十分准确。但是变负荷电动机的生产和配置成本较高,而且在工作过程中对电网的影响较大,只适用于中大型电厂。同时,我国电力系统现用的电力设备,在配送电的过程中,对于电能的损耗和生产的成本较高,对于电能的质量影响较大。而电力电子技术能够通过在配送电系统中增设可控设备,对配送电过程中的电能进行调控,保证电能的质量和稳定。
3 总结
电力电子技术在电力系统中的应用和发展对于电力系统的建设和发展起到了里程碑的作用随着计算机技术和电力技术的不断发展,电力电子技术也在不断的吸收新的技术不断的发展。然而,作为一种处在发展过程中的电力控制技术。电力电子技术在电力系统中的应用和稳定性还远远不能够达到电力电子技术的设计要求。如何实现电力电子技术在电力系统中应当起到的控制作用,我们要从电子设备的革新和电力电子技术的不断发展上谋求出路,不断的探索和发展电力电子技术对于提高电力的生产质量,减少生产成本和配送损耗,实现电力系统的经济效益,有着重要的意义。
引言:现代电力电子技术是以高新技术知识为基础的一种知识密集型技术综合,是强弱电相结合的新学科,一方面它是电子学在高电压、大电流等强电或电工领域的一个分支,另一方面它也是电工学在低电压、大电流等电流弱电或电子领域的一个分支。当前,电力电子技术与微电子技术的结合已成为当今技术发展的主流电力电子技术的应用,贯穿在电能的获取、传输、变换和利用的几乎每个环节,使用电效率、节能效益、供电质量大大提高。电力电子技术的应用在电气自动化中发挥越来越重要的作用,为电能的产生和利用搭起了桥梁,为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台,从根本上提高了电能的应用效率。
一、电力电子技术的特点
电力电子技术是以功率和变换为主要对象的现代工业电子技术,当代工、农业等各个领域都离不开电能,离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参 数的控制和转换,而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制和高效的处理,所以电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。电力电子技术应用范围十分广泛,国防、工业、交通运输、能源、通信系统、电力系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的成果。因而,电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心,并伴随着变换技术和控制技术的发展而发展的。
二、电力电子技术的发展
现代电力应用电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
1、整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。
2、逆变器时代
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代
当前,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率 M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
三、电力电子技术的应用
1、电力电子技术在电力系统中的应用
将电力电子技术引人电力系统并获得广泛应用的领域,首推应是同步发电机励磁系统,这种励磁系统由于动作迅速,容易设计出高顶值电压,并且控制功率小,另一领域是交流电动机的变频调速,它的应用,节约了可观的电能 近年来,国外还研究将电力电子技术引入抽水蓄能电站,以提高水泵水轮机的效率。并已取得成果在电力系统的发电、输电和配电环节中都离不开电力电子器件和电力电子技术。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用极大地改善这些设备的运行特性。
2、电力电子技术在工业中的应用
在工业中大量应用交直流电动机进行电力拖动,直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来电力电子变频技术的迅速发展,使交流电机的调速性能可与直流电机媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
3、在交通运输上的应用
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。
4、电力电子技术在家用电器中的应用
照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
5、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
结语
电力电子技术正在不断发展,新材料、新结构器件的陆续诞生,计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持,在各行各业中的应用越来越广泛,从人类对宇宙和大自然的探索,到同民经济的各个领域,再到我们的衣食住行,到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。