时间：2023-01-29 03:19:16
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篇现代电力电子技术论文，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。
关键词：电力电子技术；发展趋势；应用
0 前言
现代电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段，整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现代电力电子技术属于变频器时代，同时又与微电子技术有效地进行了结合，这不仅使其应用范围十分广泛，而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。
1 现代电力电子技术的发展趋势
在当前科学技术快速发展的新形势下，随着电力电子技术的不断革新，其发展达到了一个较高的水平。现代电力电子技术主要是对电源技术进行开发和应用，可以说电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。
1.1 现代电力电子技术向模块化和集成化转变
电源单元和功率器件作为现代电力电子技术的重要组成部分，是电子器件智能化的核心所在，其组成器件具有微小性，因此电力电子器件结构也更为紧凑，体积较小，但其能够与其他不同器件的优点进行有效综合，所以其具有显著的优势。也加快了现代电力电子技术向模块化和集成化转变的进程，为电力系统使用性能的提升奠定了良好的基础。
1.2 现代电力电子技术从低频向高频化转变
变压器供电频率与变压器的电容体积、电感呈现反比的关系，在电力电子器件体积不断缩小的情况下，现代电力电子技术必然会加快向高频化方向转化。可控制关断型电力电子器件的出现即是现代电力电子技术向高频转化的重要标志。而且随着科学技术发展速度的加快，电力电子技术也必然会向着更高频的方向发展。
1.3 现代电力电子技术向全控化和数字化转变
传统的电力电子器件在使用过程中存在着一些限制，而且关断电器时还会产生一些危险，自关断的全控型器件在市场上出现后，有效地弥补了这些限制和避免了危险的发生，这也是现代电力电子技术变革的重要体现，表明现代电力电子技术加快了数字化发展的进程。
1.4 现代电力电子技术向绿色化转变
现代电力电子技术向绿色化转变主要表现在节能和电子产品两个方面。相比于传统的电力电子技术来讲，现代电力电子技术的节能性更好，这也实现了发电容量的有效节约，对环境保护带来了较好的效果。一直以来一些电子设备会将严重的高次谐波电流入到电网中，给电网带来较大的污染，导致电网总功率质量下降，电网电压出现不同程序的畸变。到了上世纪末期，各种有源滤波器和补偿器的面世，实现了对功率参数的修正，从而为现代电力电子技术的绿色化发展奠定了良好的基础。
2 现代电力电子技术的应用
现代电力电子技术的功能具有多样性的特点，其在多个领域都有着广泛的应用，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中占据非常重要的地位，有着不可替代的作用。
2.1 电源方面
（1）一般电源。现代电力电子技术在开关电源和供电电源方面都取得了较大的进展，交流电直接由整流器转变为直流电，这部分直流电一部分由逆变器转换为交流，然后经由转换开关到达负载，而另一部分则直接对蓄电池组进行充电。一旦逆变器发生故障，蓄电池组则作为备用电源开始直接向负载提供能量。在现在的电力电子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作为电源，不仅具有较好的降噪性，而且电源的效率和可靠性也能够得到有效的保障。
（2）专用电源。高频逆变式焊机电源和大功率开关型高压直流电源是比较典型的两种应用现代电力电子技术的专用电源。高频逆变式焊机电源是一种高性能的电源，由于大容量模块IGBT的普遍使用，使得这种电源有着更加广阔的应用前景，逆变式焊机电源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的转换方法，由于焊机工作的环境条件恶劣，所以燃弧、短路等就成为了司空见惯的问题，而采用IGBT组成的PWM相关控制器，能够提取和分析参数和信息，进而预先对系统做出处理和调整。大功率开关型高压直流电源主要应用CT机、静电除尘等比较大型的设备上，因为这类设备电压比较高，甚至达到了50 ～ 159kV，将市电经过整流器整流变为直流，然后与谐振逆变电路串联，逆变为高频电压，再升压，最后整流成为直流高压。
2.2 传动控制及牵引
这主要应用在无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制等等方面，通过将一个固定的直流电压转换为一个可以变化的直流电压，这样就能够使控制更加的平稳和快速，而且还可以节能。
2.3 在电力系统中的应用
在发电系统中现代电力电子技术的应用更是广泛，比如说水力风力发电、用电系统、配电、输电等等都和现代电力电子技术有着密切的联系。目前的风力电力机组已经结合了机械制造、空气动力学、计算机控制技术、电力电子技术等等，而现代电力电子技术就是发电系统中不可或缺的重要技术，它对于电能的转换、机组的控制和改善电能质量等都很重要。
2.4 在节能和改造传统行业中的应用
现代工作的开展离不开电能的支持，电能是现代工业的重要动力和能量源头。随着我国工业用电量不断增加，用电的不合理及浪费现象也日益显现出来。这就需要有效地降低能源的消耗，提高电能的利用效率，以便于能够对当前能源紧缺的局面起到一定的缓解作用。因此需要充分的发挥现代电力电子技术的性能优势，有效地提高现代电力电子技术的效率，应用现代电力电子技术，通过工业控制有效地将电能转换为劳动力，建成现代化的智能车库，从而降低工人的劳动强度，实现人力资源的节约，确保劳动生产力的提高，以便于推动传统行业的改造进程。
2.5 在家用电器方面的应用
现代电力电子技术在我们日常生活中应用也较为广泛，当前家用电器普遍应用现代电力电子技术，给我们的日常生活带来了较大的便利。许多电器都只需要按下按钮就能进行工作，而不需要人们亲自动手。
3 应用展望
在今后现代电力电子技术应用过程中，需要重视以下几个方面的问题：首先，需要对节能和环保给予充分的重视，通过完善控制设备和设计专用的电机来有效地提高电机系统的使用性能和效率；其次，为了实现节能和环保，则需要使用中高压直流转电系统，使其实现低能耗及低污染；最后，需要加快解决电力系统中储电装置的设置问题，需要电力系统设计者从控制技术等方面来制定切实可行的解决方案，从而对电能储备中存在问题进行有效解决，更好地推动电力系统的持续、稳定发展。
4 结语
现代电力电子技术在多个领域都得到了广泛的应用，特别是对电网的控制和转换上发挥着非常重要的作用。通过现代电力电子技术的应用，使大功率电能成为其他高新技术的重要基础，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中的重要地位具有不可替代性，对推动经济和社会的发展发挥着非常重要的作用。
参考文献：
[1] 刘增金.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子世界，2011（9）：19+25.
[2] 冷海滨.现代电力电子技术的发展趋势探析[J].电子技术与软件工程，2014（1）：156-157.
[3] 韦和平.现代电力电子及电源技术的发展[J].现代电子技术，2005（18）：102-105.
作者简介：益聪（1994―），男，陕西西安人，沈阳理工大学学生。
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。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。
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。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。
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。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。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
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
(l)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
(3)叶治正,叶靖国:开关稳压电源。高等教育出版社,1998
【关键词】软开关；零电压-零电流开关（zvzcs）；移相控制；arm；lpc2210全桥变换器
现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、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。
功率变换器（power converters）是开关电源的核心部分，为了实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性、减小体积和重量，必须实现开关管的软开关（soft swit-ching）。软开关变换技术是近年来电力电子学领域中的热门话题，软开关技术的深入研究及广泛应用，使电力电子变换器的设计出现了革命性的变化。随着dsp、arm等电子芯片的小型化、高速化，开关电源的控制部分正在向着数字化方向发展。数字化使开关电源控制部分的智能化、零件的共通化、电源动作状态的远距离监测成为可能。
一、新型次级箝位zvzcs全桥变换器的拓扑结构
本文介绍的新型次级箝位zvzcs-pwm变换器如图1所示，其中变压器副边采用中央抽头结构，全波整流方式。变换器采用移相控制，由于输出电感参与了超前桥臂的谐振，所以在原边串联电感很小的情况下也可以给超前臂开关管、并联电容、来实现零电压开关。辅助电路是在输出滤波电感磁芯上增加一个绕组，当原边向副边传送能量时，由增加的绕组经辅助回路给箝位电容充电。其后当关断，原边电压过零期间，通过二极管放电把电压折射到原边，作为阻断源复位原边电流，为滞后桥臂开创零电流开关条件。
图1 新型次级箝位zvzcs变换器拓扑
二、基于arm的控制设计
首先，输出电压经过电阻分压采样，比较放大之后，在easyarm2210上面进行ad转换，由模拟量转换成数字量，以实现软件控制。
然后是实现数字pid控制。由于本系统的最终目的是为了消除稳态误差，实现输出电压的稳定，所以在此只采用了pi控制，也就是微分系数设为0。
最后是pwm移相信号的输出。由于开关频率为25khz，所以周期为40μs。考虑到需要死区时间，占空比略小于0.5。全桥变换器有四个开关管，所以需要输出四路pwm信号来驱动。根据lpc2210的pwm输出功能描述，在此，选择了pwm2、pwm4、pwm5为双边沿输出，pwm6为单边沿输出。这样，pwm4和pwm5就得共用一个寄存器pwmmr4，无法得到死区时间，所以还需要一个延迟电路来延迟1μs，以得到死区时间。
根据采用的移相控制方案，把超前桥臂设为定桥臂，滞后桥臂设为可变桥臂。基于以上对pwm通道选取的分析，为了方便设计，在此选pwm6和pwm2通道的输出来控制定桥臂，pwm5和pwm4通道的输出来控制可变桥臂。
根据以上所介绍的设计思想，在code-warrior ide中采用c语言编写程序，图2所示为总体流程图。
图2 系统软件顺序结构流程图
三、1kw新型zvzcs开关电源设计
1.主电路框图
本文研制了一台1kw高频软开关电源的工程样机，采用igbt作为主开关管，实现了超前桥臂功率开关管零电压开关，滞后桥臂功率开关管零电流开关。其中控制部分采用pi调节，利用arm开发板来产生移相pwm信号以驱动全桥变换器的四个igbt开关管。这样不仅简化了电路，减少了元件，而且使系统反应速度更快，电源稳压性能更好。图3所示为其结构图。
图3 基于arm控制的移相全桥软开关电源结构框图
2.主电路设计电路
本工程样机的主电路结构如图4所示，其中包括输入整流滤波电路；单相桥式逆变电路；高频变压器、谐振电感；辅助电路；输出整流滤波电路。
输入整流滤波电路是将单相交流电进行整流、滤波，为单相逆变桥提供一个平滑的直流电压，其中，emi是输入滤波器，能减小电源内部对电网的干扰，同时又抑制电网对电源的干扰。rm是压敏电阻，防止异常情况，如雷
时电网对电源的干扰，、、是电解电容用于平波直流母线电压，、是涤纶电容，吸收直流母线上的高频电压尖峰。
单相逆变桥由四个功率开关管（igbt）组成，为高频变压器提供脉宽可调的交流方波电压；高频变压器起到隔离和降压的作用，它有一个原边绕组，两个副边绕组；谐振电感用来帮助实现开关管的零电压、零电流开通；辅助电路为箝位电容提供充电、放电回路。输出整流滤波电路将变压器副边的高频交流电压整流和滤波，得到48v的直流电压；、分别是输出整流管的缓冲电路，吸收输出整流二极管上电压尖峰；、分别是输出滤波电感及其漏感，是输出滤波电容。
图4 电源主电路结构
为了验证主电路工作原理和参数设计的正确性，为样机研制提供参考，采用pspice 9.2仿真软件对所提出的变换器进行了多种参数下的仿真分析。
图5 仿真电路原理图
图5所示为仿真电路原理图。
3.实验结果与仿真对照分析
为了更清晰、更直接地比较仿真与样机波形，下面各图中的图（a）为仿真波形，图（b）为实验波形。
图6 变压器原边电压、电流波形
图6所示为变压器原边电压、电流波形。可见在“0”状态时，原边电压是0v，同时变压器原边电流快速复位，“+1”状态时原边电压是直流输入电压（300v），“-1”状态时原边电压是负直流输入电压（-300v）。变压器变比是3，所以变压器原边电流是1/3的负载电流（7a左右），变换器周期是40μs。从“+1”状态变换到“0”状态时，变压器原边电压下降有一定斜率，这是超前桥臂开关管关断后谐振给其并联电容充放电，充放电有一定的时间，原边电压非突变。由于原边电流是用霍尔电流传感器测量的，对干扰非常敏感，所以有一定的毛刺。 图7 变压器副边电压、电流波形
图7所示为变压器副边上面一个分绕组的电压、电流波形。因为变比为3，所以变压器副边电压为vin/3（100v），变压器原、副边电压波形类似。
图8 输出滤波电感的电压、电流波形
图8所示为输出滤波电感的电压、电流波形。当输出滤波电感电压为正时（值为变压器副边电压与输出电压的差），输出电感电流线性增大，并叠加了部分折算到输出电感上的电流，所以其有一定的纹波。当输出电感电压为负时，输出电感电流线性减小，直到负半工作周期，原边再次向副边传送能量时回升。上升、下降的斜率满足关系：
由以上实际波形和仿真波形的对比分析来看，实验结果和仿真基本吻合，在原边电压过零期间复位原边电流，使该电源功率变换器超前桥臂实现了零电压开关，滞后桥臂实现了零电流开关，开关损耗很小，输出电流纹波也比较小，基本达到稳定输出。实验结果表明，基于新型arm控制的zvzcs电路拓扑设计的1千瓦高频软开关电源的移相控制方案、数字控制方式、主电路、驱动电路、保护电路、参数等的设计是正确而且可靠的。采用arm微控制器进行控制信号的输出，较传统的纯模拟控制的电源稳压性能更好、外围电路更简单、设计更灵活，为实现智能化全数字电源系统的创造了有利条件。
参考文献
[1]许峰，徐殿国，王健强等.软开关大功率全桥pwm变换器拓扑结构的对比分析[j].电力电子技术，2002， 36（6）.
[2]竹上荣治.全数字化控制开关电源的开发[m].电盛兰达株式会社，2006.
[3]周立功.arm嵌入式系统实验教程（一）[m].北京航空航天大学出版社，2005.
[4]谢永刚.移相全桥zvzcs变换器及数字化控制研究[d].华中科技大学硕士学位论文，2002.
[5]何希才.新型开关电源的设计与应用[m].科学出版社，2001.
[6]阮新波，严仰光.直流开关电源的软开关技术[m].科学出版社，2000.
[7]张松，王正勇，吴晓红等.基于dsp实现的软开关电源控制系统[j].信息与电子工程，2003，1（2）.
关键词：感应耦合电能传输 信号双向传输 反射阻抗 调频调制
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0222-02
0、引言
感应耦合电能传输（Inductive Coupled Power Transfer，简称ICPT）技术是基于电磁近场耦原理，结合了现代电力电子技术、磁场耦合技术、现代控制理论和大功率高频电能变换技术，实现用电设备以非电气接触方式从电网获取电能的技术，具有可移植性好、稳定性高、环境亲和力强等特点。能够解决传统供电技术在需要线缆拖拽、供用电设备之间频繁移动、粉尘等易燃易爆环境中的隐患，是一种新型实用的供电技术，但是在ICPT系统的实际应用中，比如钻井设备，人体内置医疗设备等，往往需要检测设备的运行状态或传输控制指令，这就要求ICPT系统具有电能与信号同步传输的能力。其中电能传输通道给系统运行提供动力和能量，信号传输通道用于传输状态信息等数据。
本文研究了基于感应耦合电能传输系统能量通道的信号双向传输方法，即信号在系统原边和副边之间的双向传输。对于信号从原边向副边的传输，论文改进了载波频率的选择策略，减少了能量的损耗。同时，重点优化了其信号解调方案，在信号采样与包络整形之间增加了信号与能量的隔离环节，解决了原文中的信号传输稳定性问题，并通过了实验验证。
1、ICPT系统及其能量信号同步传输问题概述
感应耦合式电能传输技术（ICPT）综合了现代电力电子技术、磁场耦合技术、现代控制理论和大功率高频电能变换技术，实现用电设备以非电气接触方式从电网获取电能的技术。
感应耦合电能传输系统的原理如图1.1所示，主要由初级回路（整流滤波、高频逆变、发射线圈）和次级回路（拾取线圈、整流滤波、功率调节）组成。系统将工频交流电经整流滤波变为直流后向逆变器输入能量，该直流电经过高频逆变器电路后在原边回路中产生高频交流电流，该高频电流在电能发送线圈周围产生高频交变的磁场，电能接收线圈通过耦合媒介（空气、水、油等）以松耦合方式在磁场中产生感应电动势，将这个电动势经过整流滤波和稳压调节后变换成为一个电源为用电设备供电，从而完成了整个感应耦合电能传输的过程。因此，感应耦合电能传输技术与变压器的相似，但他们之间又有各自的特点。感应耦合电能传输系统的发射线圈和拾取线圈之间是以空气作为耦合介质，而且二者之间是可以相对位移的。因此，ICPT系统需要提高系统工作频率来提高能量的传输距离和功率密度，减小系统体积，提高能量传输效率。
与传统的电源供电系统相比，感应耦合式电能传输系统最大的特点就是它解决了传统供电方式在特殊场合（水下或易燃易爆等场合）和移动设备供电等情况下存在的问题和缺陷，能够实现电能的无线传输。
2、信号从原边向副边传输方式研究
本文所述的感应耦合式电能与信号传输系统，为了提高能量的传输效率，特在系统原边采用谐振电容串联补偿、副边谐振电容并联补偿的结构。原边回路可以等效为一个典型的RLC串联谐振电路，如图2.1所示。其中R包含了原边回路的阻抗以及副边对原边的反射阻抗。
采用不同的控制频率，能在原边回路及原边线圈中产生相应频率的高频电流，该电流在原边线圈周围产生高频的交变磁场。副边拾取线圈通过感应耦合产生感应电动势，经过整流、功率调节环节后，实现对负载的非接触供电。
3、信号从副边向原边传输方式研究
ICPT系统原副边线圈之间以空气为耦合介质，通过电磁感应耦合实现能量的无线传输，原副边本质上是属一种感应耦合回路，因此具有耦合回路共有的一些特点。研究发现，当副边线圈I2因为原边线圈电流I1产生感应电动势V2，进而在副边回路形成回路电流I2时，I2也会通过电磁感应耦合原理在原边回路中产生感应电动势，这个感应电动势与原边谐振回路输入电压极性相反，会对原边的回路电流幅值产生影响。因此，本文基于耦合回路的这一特性来调制反向信号，实现信号从副边向原边的传输。
根据反射阻抗的理论依据，副边电流I2对原边电路的影响可以用一个等效电阻（副边对原边的感应电压与原边电流的比值）来代替，系统简化的等效电路图如图3.1所示。
图示横坐标表示副边电容的增减量，其中横坐标为0处表示系统工作在最佳谐振状态时的补偿电容增量。当容值发生改变时，原边电流将发生较大变化。因此，可以根据不同数字信号来调节副边电容容值大小，再检测原边电流的变化，实现信号从副边向原边的传输。
4、输出能量品质的改善方法
在感应耦合能量与信号混合传输系统中，电能本身作为信号调制的载波，调制信号传输到副边电路或者从副边传输到原边电路后，电能在幅值上随着基带信号的不同而变化。同时，改变副边拾取补偿电容容值来调制信号也会造成副边拾取电压的下降。因此不能直接给负载供电，必须经过DC/DC变换调节单元，使得负载电压稳定在恒值上。功率调节电路的工作原理如图4.1所示：
图4.1稳压控制电路
由于副边拾取到的电压在幅值上会有波动，通过对整流后的电压采样，与预设的所期望的输出电压VVEF相比较，产生相应占空比的控制脉冲控制开关管S的通断，就能得到所需要的稳定的电压值。输出电压与控制波形的示意图如图4.2所示。
图4.2控制脉冲示意图
当基带信号为1时，副边整流环节输出电压相对参考电压增加V，开关管S开通，直流电感Ldc和开关管S把负载短路，储能电容C0向负载供电。当数据信号为0时整流电压相对参考电压下降，开关管S关断，直流电感Ldc重新充电，一方面给电容充电，一方面给负载供电。
理论研究证明，如果要求输出的电压为确定值时，就将所需要的输出电压值设置为参考电压，对系统输出电压采样后与预设参考电压值进行比较，就能动态调整开关管占空比，使得输出电压稳定在说需要的电压值。
5、总结
本文主要研究了基于ICPT系统能量通道的信号传输原理及方法，提出了在ICPT系统中进行双向信号传输的调制和解调方法，分析了各自的传输机理，并通过实验验证了双向传输的可行性。
参考文献：
[1]孙跃，杜雪飞，戴欣，苏玉刚.非接触式移动电源新技术[J].电气自动化，2003（5）：11-13.
[2]Hu A P，Boys J T，Govic G A.Frequency Analysis and Computation of a Current-Fed Resonant Converter for ICPT Power Supplies（C）. IEEE International Conference on Power SystemTechnology， Proceedings， PowerCon 2000， 2000， 1（1）：327-332.
[3]Li H L， Hu A P， Covic G A， et al. Optimal coupling condition of IPT system for achievingmaximum power transfer[J]. Electronics Letters， 2009， 45（1）：76～77.
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
电力工程中电气自动化技术
1. 全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管 50 年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件，在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。由于目前所能生产的电流／电压定额和开关时间的不同，各种器件各有其应用范围。 GTR 的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响而变化和热容量小、过流能力低等问题，使得人们把主要精力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路上，这也使得电路比较复杂，难以掌握。 MOS 控制晶闸管（ MCT ）是一种在它的单胞内集成了 MOSFET的品闸管，利用M OS 门来控制品闸管的开通和关断，具有晶闸管的低通态电压降，但其工作电流密度远高 IGBT和 GTR ，在理论上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开关频率，且其关断增益极高。
2. 变换器电路从低频向高频方向发展随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。
3 交流调速控制理论日渐成熟 1971 年，德国学者 F , Blaschke 阐明了交流电机磁场定向即矢量控制的原理，为交流传动高性能控制奠定了理论基础。矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制。它需要检测转子磁链的方向，且其性能易受转子参数，特别是转子回路时间常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难于达到分析的结果。 1985 年德国鲁尔大学的 Depenbrock 教授首次提出了直接转矩控制的理论，接着 1987 年又把它推 广到弱磁调速范围。大致来说，直接转矩控制，用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下分析计算与控制电流电动机的转矩。采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band 一 Band 控制）产生 PWM 信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。
4 通用变频器开始大量投入实用从产品来看，第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU ，第二代为高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或双 16 位CPU 进行控制，采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器．具有挖土机和“无跳闸”能力，也称为“无跳闸变频器”。这类变频器！目前占市场份额最大。第三代为高动态性能矢量控制型。 5 单片机、集成曳路及工业控荆计算机的发展以 MCS-51为代表白 8 位机虽然仍占主导地位，但功能简单，指令集短小，可靠性高，保密性高，适于大批量生产的 PIC系列单片机及CMS97C系列单片机等正在推广，而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外，单片机的开发手段也更加丰富。在集成电路方面，需要重点说明的是集成模拟乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制系统中运用很广。
二、智能电网概述 目前，全世界范围内的气候变化越来越频繁，且由于人口的剧增，能源的供应也越来越紧缺，因此，智能电网在全球中不断地被关注。在几年前，美国政府为了恢复经济的良好运行，将智能电网的建设作为核心策略，来解决由于能源引起的危机，并利用它来促进其他产业的健康发展。在我国，智能电网的建设更是一项紧急的任务。
三、电力工程技术在智能电网建设中的总体应用
第一，电源领域的应用。电力工程技术能够为智能电网的各种设备提供不同的电源。具体包括直流、变频以及恒频的交流电源等。例如，在蓄电池充电中，一般是采用直流电源，在变电所的操作中，既可以采用直流电源，也能用交流电源，而在大型或者小型的计算机中，可以采用高频的开关电源。
第二，输电中的应用。由于智能电网要求具有较高质量的电能以及较为稳定的电网工作状态，而实现这些要求需要电力工程技术中的谐波抑制技术以及无功补偿技术的支持和配合。另外，电力工程中也不断出现新的装置，这些功能和智能电网的建设要求相符合，因此，能够在智能电网建设中加以应用。 第三，发电中的应用。电力工程技术是一种现代的新技术，它通过电力和电子设备，实现电能的转化以及控制，大大降低了能量的消耗量，同时还能减少机电设备的使用，工作效率也因而提高。
三、电力工程技术在智能电网建设中的具体应用
第一，电能的质量优化技术。该技术在智能电网建设中的应用，需要建立在电能的质量等级划分以及评估方法体系的完善的基础上，对供用电的接口所具备的经济性能进行分析，从而建立起用户经济性以及技术等级这两个评估体系，并借助法律法规的不断完善，来促使智能电网的建设往经济且优质的方向发展。
第二，柔流输电技术。该技术是将清洁度高的新能源等输入电网中的主要技术，它是在微处理以及微电子技术，电力技术、电子技术以及相关的通信和控制技术的基础上形成的能够对交流输电实现灵活控制的技术。
第三，高压直流输电技术。当前的直流输电系统中，很多环节都采用交流电，但是输电过程是用直流电的。采用该技术能够利用控制换流器，实现整流或者逆变的工作状态。能够应用在远距离或者近距离直流输电工程中，还能为一些孤立的地域例如海岛供电。
第四，能源转换技术。未来社会中的能源发展方向应该是实现低碳经济能源。也就是将能源的消耗量以及对环境的排放和污染控制在最低水平上，低碳经济能源的核心是在能量的转换上采用先进技术对其进行创新，实现能源的高效利用。目前，太阳能与风能等自然能源已经成了世界上利用最多的用于能量转换的能源。
四、关键的电力工程技术在智能电网建设中的应用
第一，串联补偿中的工程应用。伊冯500kV TCSC项目是国家发改委批准的国家级科学研究项目。该项目是由C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd建立，将伊冯500kV TCSC项目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW，用于该项目的TCSC设备，都是由中国独立设计、发展、组装和调试的。这个设备的成功运营表明中国已经精通了适应高寒地区的全套大容量可控串补的技术，并实现了HV TCSC的工业化应用。
第二，并联补偿的工程应用。C-EPRI Science & Technology Co.，Ltd完成了无功补偿设备的关键技术的研究，这一设备是中国装机容量最大的无功补偿设备，而且成功将无功补偿技术用于运营之中。联众不锈钢公司将无功补偿设备运用在实际中。这些设备有效解决了由设备中的脉动负载引起的电力质量问题。因此设备可确保工程安全运营，联众不锈钢公司每年有2千万的经济利益。
论文导读：把不同组别的变压器及其相应各个变压比试验数据归纳在一起，用测试数据与该表对比一下，只要低压侧测试电压与相应的标准电压相差不超过±0.03V，就可以知道测试结果是否正确。在变比测试工作中，我发现使用这种方法不但试验接线较麻烦、操作程序繁琐，工作效率低(工作速度慢、操作人员多)，而且在对D.yn11型变压器进行测试时接线较容易出错和不安全。经过分析，如果不考虑试验数据的分析处理和打印功能的话，利用现成的设备和技术，使用较少的资金对现有的设备进行实用性改造，完全可以使测试工作的效率和安全性达到使用专用仪器的水平。
关键词：变压器，变比测试，安全性
变压比测试试验是电力变压器交接试验中的一个必做项目，测量变比的目的是：1、检查变压比是否与铭牌相符，以保证达到要求的电压变换；2、检验电压分接开关的状况；3、检查变压器绕组匝数比的正确性；4、变压器发生故障后，常用测量变比来检查变压器是否存在匝间短路；5、提供变压比的准确程度，以判断变压器能否并列运行。国标GB1094－79规定：“电力变压器的变压比，除电压在35kV以下且小于3的变压器允许偏差为±1%外，其它所有变压器(额定分接)允许偏差为±0.5%。”对变压器变比的测试，我所在班组一般采用单相双电压表法。变压器变压比测试的单相法，是根据三相变压器的不同连接组别，将200V单相电压依次施加在高压侧的两个端子上，同时测量低压侧对应端子上的电压，然后计算出变压比。使用单相法试验的接线和计算方法如表1：
由于日常工作中较多接触到的是10kV中小型配电变压器，而且变压器的类型不多，同时变压器变压比的变化也有限，所以，在实际工作中，本人根据这些数据制作了一份表格，见以上表2及表3。两个表格是工作现场使用的简化版，在拟制变压器整体试验报告时，所使用的参数是已进一步细分了的表格。表2是Y.yn0变压器变比测试数据对照表； 表3：D.yn11变压器变比测试数据对照表
把不同组别的变压器及其相应各个变压比试验数据归纳在一起，用测试数据与该表对比一下，只要低压侧测试电压与相应的标准电压相差不超过±0.03V，就可以知道测试结果是否正确。在变比测试工作中，我发现使用这种方法不但试验接线较麻烦、操作程序繁琐，工作效率低(工作速度慢、操作人员多)，而且在对D.yn11型变压器进行测试时接线较容易出错和不安全。这是因为在对变压器两相施加试验电压时，需要对相应的端子进行短接，如果不小心接错了线，就很容易造成短路，损坏设备，所以有必要对这种测试方法进行改进。经过分析，如果不考虑试验数据的分析处理和打印功能的话，利用现成的设备和技术，使用较少的资金对现有的设备进行实用性改造，完全可以使测试工作的效率和安全性达到使用专用仪器的水平。因此，我以此为课题：探索如何充分利用现有的试验设备和用较少的资金，来提高变压器变压比测试工作的效率与安全性。
在日常工作中，进行这项工作需要3个试验员，具体的任务分配是：1个人负责加试验电压及记录试验数据，2个人分别站在被试变压器的高、低压侧更换试验接线(换相和更换分接开关)以及在施加电压时作监护人。我把变压器变比试验工作的操作程序进行了分解(其中的步骤1称为变压器极性测试)，对每一项步骤进行详细地分析，具体试验工作的流程如下步骤：步骤1是确定被试变压器的接线组别；步骤2是根据变压器的接线组别连接试验设备；步骤3是检查试验接线，确认正确无误后，把电压调升至要求值，记录试验数据。当数据符合到试验要求，进行换相、换档工作，直至所有相位、档位全部测试完毕；步骤4是解除试验接线，恢复变压器至使用状态，试验工作结束。经统计分析，2001年6―8月份，我班组一共对23台配电变压器进行了交接试验，其中有3档位的Y.yn0变压器5台，3档位的D.yn11变压器10台。5档的D.yn11变压器8台。试验过程中，步骤3占了变压器变比试验的大部分时间，是造成变压比测试效率低的主要原因。针对这一问题，对此进行进一步的分析发现：尽管3种变压器的档数不同、试验接线也不尽相同，但步骤3每档换相的耗时是相近的―约为39秒，而在对D.yn11变压器的试验接线中存在的短接线是导致工作不安全的因素。所以，要提高变压器变压比测试的工作效率与安全性，关键是要缩短换相时间和取消短接线，而采用三相变压比测试法就可以达到这个目的。免费论文。
根据三相变压比测试法的要求，对此我设计了三个方案：方案一、购置有关变压器变压比测试的专用设备以替代现有的试验设备。方案分析：现在的变压器变压比测试专用设备采用了单片机技术，操作简单，读数方便，功能强大，但其价格昂贵――金迪科仪公司的变压器变压比测试仪售价3万多元，而据反映，其实用效果并不理想。另一种测试设备――QJ35型变压比电桥，其价格亦不菲，而且这种设备测量倍率窄，操作繁琐。因此，这个方案不可取。方案二、以现有的三相调压器为核心制作三相法测试操作箱：方案分析：这种方案的试验接线如图1。采用这种方案试验时，对三相电源电压的平衡性和稳定性要求较高，但是一方面由于试验现场一般是没有三相电源的，要取得三相电源比较困难，即使能取到三相电源，但由于工地其他工作机械的影响使得电压难以平衡和稳定；另一方面，测试使用三相调压器的重量达到20多公斤，体积为600×250×250mm3(其重量和体积与一瓶充满了气的液化石油罐差不多)，这对于我们每天都不断更换工作场所的班组来说，它的块头也略嫌大了点，使用起来不方便。基于以上两个原因，亦放弃了这个方案。免费论文。方案三、应用现代电力电子技术，制作以单进三出(1AC－INPUT/3AC－OUTPUT)的交―交变频电路为核心的三相法测试操作箱；方案分析：电力电子技术是一种电力变换技术，它使用功率半导体器件对电能进行控制和变换――包括电压、电流、频率和波形等方面的变换，而市面大量销售的变频器具备了单相交流电源输入、三相交流电源稳定平衡输出的能力，所以我设计了这个以单进三出变频器为核心的三相法测试操作箱。三相法测试操作箱的电气原理如图1
图中的单进三出变频器采用是的是三菱公司FR－S520S－0.75K－CH型变频器。它具有过流、过压保护装置和软启动功能――开机后，按启动键，输出电压能在5秒内从0V/0HZ上升到200V/50HZ，按关机键，在电压可以5秒内从00V/50HZ下降到0V/0HZ。由于采用了两个多功能电压转换开关SA1和SA2，换相的工作可以在操作箱上带电进行，而不必断开电源和更改变压器上试验接线的步骤，减少了重复的工作，提高了工作效率；由于采用三相测试法，所以在对D.yn11型变压器测试时就不必使用接线，而且操作箱提供了完善的防止在工作中误触电的装置和信号，提高了换相和换档工作的安全性。根据在现场对800kVA变压器变压比测试的数据，对变压器变高压施加200V电压时，试验回路中的电流只有76mA，设COSφ为1，则使用三相法所需要的功率为200×0.076×1.732×1=26.3W。消耗的功率之所以这么小，是因为这相当于用2%的额定电压对变压器做空载试验，这个电流是变压器的励磁电流。在工作中接触的配电变压器的容量一般不超过2500kVA，而变压器的励磁电流的大小与变压器的容量并不是等倍数增长的。因为26.3×2500/800=82.2W，所以，估计用100W功率的变频器已能基本满足进行三相测试工作的需要；考虑到变频器的容量应为负载的五倍时，输出的三相电压波形才会最接近正弦波，因此，把变频器的容量定为不小于500W。制作这种操作箱是不存在什么技术困难的，所花费的人力和时间也不多。因此，我决定采用这个方案并顺利地制作出这个变压比测试箱。2001年10月下旬开始，使用该变压比测试箱对16台配电变压器进行了变压比测试工作，测试数据见统计表4。免费论文。由上表可以看出，使用测试变比箱后，试验人数由3人减少至2人，而换档工作所花费的时间由原来的平均39秒下降至现在的22秒，而且在操作上更方便、更安全可靠，完全达到了预期的设备技术改造的目标。
论文摘要：本文主要分析了配电自动化系统的组成、技术现状、存在的问题以及发展方向。
1 配电自动化系统的组成
配电自动化是指利用现代电子计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化系统包含以下四个方面：
变电站自动化系统：指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。
10kV馈线自动化系统：完成10kV馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。
配电管理系统：是指用现代计算机、信息处理及通信等技术，并在GIS平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制。主要功能有：数据采集和监控(SCADA)、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统(AM／FM/GIS)。
用户自动化系统：用户自动化即需求侧管理，主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。
2 配电自动化系统现状分析
2．1 配电自动化技术现状
配电自动化的发展大致分为三个阶段：
第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段，主要设备为重合器和分段器等，不需要建设通信网络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装置。自动化程度较低，具体表现在：①仅在故障时起作用，正常运行时不能起监控作用，不能优化运行方式；②调整运行方式后，需要到现场修改定值；③恢复健全区域供电时，无法采取安全和最佳措施；④隔离故障时需要经过多次重合，对设备冲击很大。这些系统目前仍大量应用。
第二阶段的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统，在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用，故障时能及时察觉。并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。
随着计算机技术的发展，产生了第三阶段的配电自动化系统。它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了自动控制功能。形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理(DSM)、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统，形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，功能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。
2．2 配电自动化面临的问题
电力市场环境下的配电自动化系统必须在以下几方面加以提高和改进。
高度可靠和快速反应的变电站、馈线自动化系统。在电力市场环境下，为了保障终端用户的供电可靠性，自动化系统不仅要求能够正确判断故障、隔离及恢复故障，而且要求加大对自动化系统的投资，增加快速、可靠的开关及控制装置，尽量减少对用户的停电次数和停电时间。同时，因配电网故障必须中断部分负荷供电时，应能快速自动识别重要用户，优先保障其供电。
为了适应市场环境下的竞争需要，SCADA(系统监控和数据采集)系统的功能应该是强大的，特别是对重要用户的监控更应该作到准确、可靠、灵敏。否则会给配电公司带来较大的损失，这种损失包括对用户的真接停电和造成社会影响的间接损失。 转贴于
实现SCADA与GIS(配电地理信息系统)一体化设计，达到SCADA和GIS数据一体化、功能一体化、界面；体化，实现从GIS中自动提取SCADA需要的网络结构和属性数据及由SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。
采用可扩展综合型的配电自动化终端(CDAU)。为满足电力市场对电能质量的监测及实时电价信息的要求，实现综合信息的采集及控制，尽可能减少现场终端的数量及降低系的复杂性，应考虑采用可扩展功能的综合型配电自动化终端。该终端除了具有通常的功能外，还具有电能质量监测、实时电价信息、故障录波及部分仪表功能。
3 配电自动化系统的发展展望
3．1 现代配电自动化系统
采用分层集结策略大城市配电自动化系统一般分四个层，第一层为现场设备层。主要由馈线终端单元(FTU)、配变终端单元(TYU)、远动终端单元(RTU)和电量集抄器等构成，统称为配电自动化终端设备。第二层为区域集结层。以110kV变电站或重要配电开闭所为中心，将配电网划分成若干区域，在各区域中心设置配电子站，又称“区域工作站”，用于集结所在区域内大量分散的配电终端设备，如馈线终端单元(Fru)、配变终端单元(TI’U)和电量采集器。第三层为配电自动化子控制中心层。建设在城市的区域供电分局，一般配备基于交换式以太网的中档配电自动化后台系统。往往还包括配电地理信息系统、需方管理和客户呼叫服务系统等功能。用于管理供电分局范围内的配电网。第四层为配电自动化总控制中心层。建设在城市的供电局，一般配备基于交换式以太网的高档配电自动化后台系统和大型数据库，用于管理整个城市范围内的配电网。中小型城市的配电自动化系统一般只有前三层设备，不需要第四层。
3．2 集成化、智能化和综合化是发展趋势
配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断发展之中，这就要求配电自动化系统采用全面解决的方案，走系统集成之路，使得各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投资。
在馈线自动化方面，现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能，且还集成了自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能，甚至集成了断路器的监视功能，且有进一步与断路器相结合，机电一体化，发展成为智能化开关的趋势。显著地降低了建设、运行和维护的综合成本，为提高供电可靠性，创造了有利的条件。在电压无功控制方面，国内已经提出基于人工神经元网络的无功预测和优化决策相结合的变电站电压无功控制策略，该策略以无功变化趋势为指导，充分发挥了电容器的经济技术效益，能在无功基本平衡和保证电压合格的前提下，使变压器分接头的调节次数降至最小，消除了盲目调节，降低了变压器故障几率和减少了维护量。
3．3 配电自动化新技术
配电线路载波通信技术。对低压配电网，由于终端设备数量非常多，采用光纤通信无论从成本或可行性看均不现实，为实现配电系统综合自动化的实时电价信息及远程读表功能，研究具有较高可靠性和通信速率的配电线路载波通信技术，不仅可作为实现上述功能的通信手段，还可以为客户提供其他的综合通信月盼。
用户电力技术。用户电力技术是将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统，以减少谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术独立工作时可满足特殊负荷对供电量的严格要求，与配网自动化技术相结合时，将实现无瞬时停电、实时控制的柔性化配电、满足用户对电能质量更高层次的要求。
智能分布式FA。在该体系中，将要研究建立智能体(agent)与区域协调器的协调机制。为了考虑全网的运行方式以及拓扑结构的变化影响，需要研究在配单自动化主站建立协调服务器，通过定义智能体之间的通信与规范构成完整的智能分布式FA实现方式。
参考文献
[1]董军.浅谈我国配电自动化的发展．发展，2008年2期.
[2]谢华．配电自动化的现状和发展趋势．水利科技，2007年1期．
关键词：串联电池组,电压测量,线性电路,共模,在线监测
1前言
目前，发电厂、变电站的操作电源系统大多采用直流电源，直流电源系统是发电厂、变电站非常重要的一种二次设备，它的主要任务就是给继电保护、断路器分合闸及其它控制提供可靠的直流操作电源和控制电源，它要求配置蓄电池系统。实践经验表明，在所有表征蓄电池的参数之中,蓄电池的端电压最能体现蓄电池的当前状况,可以根据端电压判断蓄电池的充、放电进程,当前电压是否超出允许的极限电压,还可以判断蓄电池组的均一性好坏等。因此，对蓄电池的端电压的测量十分重要。
2 不同端电压测量方法的分析和比较
蓄电池工作状态的监测关键在于蓄电池端电压和电流信号的采集。由于串联蓄电池组中的电池数量较多，整组电压很高，而且每个蓄电池之间都有电位联系，因此直接测量比较困难。在研究蓄电池监测系统过程中,人们提出了许多测量串联电池组单只电池端电压的方法。概括起来，主要有以几种:
2、1共模测量法
共模测量是相对同一参考点,用精密电阻等比例衰减各测量点电压,然后依次相减得到各节电池电压。该方法电路比较简单,但是测量精度低。比如，24节标称电压为12 V的蓄电池，单节电池测试精度为0.5%的测试系统，单节电池测试绝对误差为±60 mV，24节串联积累的绝对误差可达1.44 V，显然，其相对误差可达到12%，这在应急电源监控系统中经常会造成误报警，所以不能满足应急电源监控系统的要求。这种方法只适合串联电池数量较少或者对测量精度要求不高的场合。
2、2差模测量法
差模测量是通过电气或电子元件选通单节电池进行测量。当串联电池数量较多而且对测量精度要求较高时,一般应采用差模测量方法。
2、2、1继电器切换提取电压 [1、2]
传统的比较成熟的测试方法是用继电器和大的电解电容做隔离处理，其基本的测试原理是：首先将继电器闭合到蓄电池一侧，对电解电容充电；测量时把继电器闭合到测量电路一侧，将电解电容和蓄电池隔离开来，由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号，因此，测试部分只需测量电解电容上的电压，即可得到相应的单体蓄电池电压。论文大全。此方法具有原理简单、造价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢，使用寿命低等缺陷，根据这一原理实现的检测装置在速度、使用寿命、工作的可靠性方面都难以令人满意。为解决上面问题可将机械继电器改用光耦继电器，这样无需外加电解电容提高了可靠性，速度和使用寿命也随之达到要求，但相对成本要大大提高。用光电隔离器件和大电解电容器构成采样,保持电路来测量蓄电池组中单只电池电压。此电路缺点是: 在A/D转换过程中,电容上的电压能发生变化,使精度趋低,而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯等器件动作延迟决定采样时间长等缺点。
2、2、2 V／F转换无触点采样提取电压 [2、3]
V／F转换法的原理图如图1所示，其工作原理如下：信号采集采用V／F转换的方法，单节蓄电池采用分别采样，取单节蓄电池的端电压经分压(降低功耗)后作为V／F转换的输入，分压电阻的分散性可通过V／F转换电路调整。V／F转换信号输出通过光电隔离器件送到模拟开关，处理器通过控制模拟开关采集频率信号。数据采集电路与数据处理电路采用光电隔离和变压器隔离技术，实现两者之间电气上的隔离。但采用V/F转换作为A/D转换器的缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。
图1 V／F转换法的原理图
2、2、3浮动地技术测量电池端电压 [4]
由于串联在一起的电池组总电压达几十伏，甚至上百伏，远远高于模拟开关的正常工作电压，因此需要使地电位随测量不同电池电压时自动浮动来保证测量正常进行，其原理图如图2所示。每次工作时，先由模拟开关选通，使其被测电池两端的电位信号接入测试电路，此信号一方面进入差分放大器；另一方面进入窗口比较器，在窗口比较器中与固定电位V r 相比较，从窗口比较器输出的开关量状态可识别出当前测量地(GND)的电位是太高、太低或者正好(相对于V r )。如果正好，则可以启动A／D进行测量。如果太高或太低，则通过控制器对地(GND)电位行浮动控制。由于地电位经常受现场干扰发生变化，而该方法不能对地电位进行实时精确控制，因而影响整个系统的测量精度。
图2 浮动地技术原理图
3 线性电路直接采样法
本文介绍的线性电路直接采样法是为每个蓄电池配置一块采集板，贴近蓄电池安装，就近完成信号的采集和转换，将转换后的数字信号传输给单片机系统进行处理和传输。该方法的原理框图如图3所示。
图3 线性电路直接采样法原理框图
该方法采用线性运算放大器组成线性采样电路，后经电压跟随器送入A/D转换器, 转换后的数字信号传输给单片机系统，无须外加采样保持电路。根据串联电池组总电压的大小，选择适当的放大倍数，无须电阻分压网络或改变地电位，就可以直接测量任意一只电池的电压。
线性电路图如图4所示。该电路为典型的增益可调性能优良的差动运算线性电路,图中A 1 和A 2 构成精密电压跟随器，A 3 是差动放大输出电路，A 4 是增益调节辅助放大器。论文大全。根据运算放大器的特性,可分析计算出经过采样电路后的输出电压为:
取 ，则有第n节蓄电池经采样电路变换后的电压为：
图4 差动运算线性电路原理图
电路增益的调节由电阻R决定，范围很宽，而且线性很好，这就保证了差动运算的精度。只要两个输入运算放大器的基本特性相同，则失调电压的影响就很小。满足条件R n1 /R n2 =R n3 /R n4 时，电路就有良好的共模抑制特性。由于A 4 的输出阻抗很低，调节R改变增益时，电路的共模抑制能力不受影响。为了确保该电路的优良特性，运算放大器A 4 的选择十分重要。如果要求共模抑制能力很强，则除选择精密绕线电阻R n1 、R n2 、R n3 和R n4 以外，A 4 应选择高增益型的运算放大器。论文大全。
该电路的输出电压就是单节蓄电池的端电压，由于是线性电路,因此可以快速跟踪测量单节蓄电池电压的变化。该电路的输入阻抗很大, 而蓄电池的内阻很小（一般只有几毫欧，甚至零点几毫欧）,因而保证了很高的测量精度，为正确判断蓄电池组的当前状态提供了准确的技术参数。另外，该电路还有很好的可扩展性能。选择适当的R n1 ～R n5 的值，可以测量标称电压是2V、6V和12V的电池，还可以测量电池组总电压。
4 结语
本文提出的测量电池电压的线性电路直接采样法,电路简单实用,适用范围广,测量精度高,很好的解决了串联电池组电池电压检测难的问题,为蓄电池的在线监测和快速诊断提供准确的技术参数,具有广阔的实际应用前景。
参考文献
[1] 张利国，蒋京颐，一种串联蓄电池组电压巡检仪的设计，现代电力电子技术，2006年第20期总第235期
[2] 吕勇军，智能蓄电池在线监测仪的设计，国外电子元器件，2001年第9期，2001年9月
[3] 李树靖，林凌，李 刚，串联电池组电池电压测量方法的研究，仪器仪表学报，2003年8月，第24卷第4期增刊
[4] 欧阳斌林，董守田，蓄电池组智能监测仪中的浮动地技术，电测与仪表，1998，35(12):35.
[5] 王永洪，线性集成运算放大器及其应用，北京：机械工业出版社，1988.
专业选择需要考虑的因素有很多，兴趣特长、社会需求、专业发展前景、性格等都是专业选择需要考虑的因素。就业仅是参考因素之一，本文仅以就业率为指导介绍专业，而并非单纯以就业率为依据选择专业。希望考生和家长在选择专业时能够将众多因素综合起来考虑，以期选择一個令自己满意的专业。（注：本文除标明作者的专业介绍外，其余均为本刊编辑整理。）
纺织品检验与贸易
[培养目标]
本专业培养掌握纺织品检验与贸易知识，具有较强的纺织品检验能力和经营能力，能从事纺织品检验与经营的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
有机化学基础、分析化学基础、商品学概论、纺织纤维材料分析、服装面料、经济学基础、管理学概论、经济法、消费心理学、市场营销学、商务礼仪、课程实训、模拟实习、毕业实习等，以及各校的主要特色课程和实践环节。
[就业方向]
本专业毕业生主要面向纺织服装生产企业、进出口公司和纺织品检测及技术监督机关，在生产、销售和检验第一线从事生产技术管理、进出口贸易、纺织服装检测工作。
[院校介绍]
山东科技职业学院；该校纺织品检验与贸易专业采用“3M+2M”双轨制创新教学模式；校内实验实训条件优越，学生实验实训有保障。学校注重对学生创新能力培养，积极组织学生参加全国高职高专面料检测等多种大赛，学生获奖率高。通过在校学习，学生可考取纤维验配工、纺部实验工、织部实验工、面料设计师等多项与专业相关的职业资格证书。
陕西工业职业技术学院：该校纺织检验与贸易专业涵盖纺织工艺和纺织品性能检验及贸易知识，工贸交叉，互相渗透。该校学生均须在掌握纺织类专业课程之余，学习经济法律法规、电子商务、商务英语、纺织品设计、贸易业务实训、单证制作实训等相关课程，提高学生整体素质。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
新疆石河子职业技术学院、黑龙江建筑职业技术学院、安徽职业技术学院、陕西工业职业技术学院、山东科技职业学院等。
电机与电器
[培养目标]
本专业培养掌握电机与电器技术的基本理论和专业技能，从事电机电器及相关系统设计、调试、维护及技术管理的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
电工电子技术、电机与电器制造工艺、机械设计、电气控制技术、电机与电器测试技术、控制电机、微机原理及应用、计算机辅助电机与电器设计、计算机网络等。
[就业方向]
毕业生可在电机、电器相关制造企业从事产品设计、生产、管理及技术服务的工作，也可在企业从事电机电器设备运行、检测与维护工作。
[院校介绍]
湖南铁道职业技术学院：电机与电器专业是该校的老牌和重点建设专业，国家示范建设项目电气化铁道技术专业群重点专业，在2009年湖南省专业评估同类专业中排名第一。该专业在该校办学历史悠久，教学条件优越，师资力量雄厚。在教学改革方面，现已建成5门国家精品课程、2门省精品课程和3门院级精品课程。教师主编或参编教材30本，其中国家级精品教材2本。
温州职业技术学院：电机与电器专业隶属于该校的电气电子工程系，电气电子工程系师资力量雄厚，教学设备先进，是温州市高低压电气人才培养示范基地。该专业注重实训，着重培养学生的实际操作能力，在该校的校内实训中心设有电工电子技术、高频电子与现代通信、计算机控制和自动检测、DSP、单片微机及EDA技术等实验实训室。该校学生还可以通过自身的努力获得英语等级、计算机等级、维修电工、无线电装接工等专业证书。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
湖南铁道职业技术学院、温州职业技术学院。
城市轨道交通工程技术
[培养目标]
本专业培养掌握城市轨道交通基础工程方面的基本知识和技能，能从事城市轨道交通工程的设计、施工、监理及养护的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
城市轨道交通概论、工程力学、结构力学、建筑材料、工程机械、土力学与基础工程、结构设计原理、线路工程、地下工程、桥梁工程、工程经济及管理等。
[就业方向]
毕业生可在城市轨道交通基础工程单位从事设计、施工、监理与养护部门的相关工作。
[院校介绍]
石家庄铁路职业技术学院：该校城市轨道交通工程技术专业师资力量雄厚，居全国高职高专院校同类专业领先水平、专业实验实训条件完善，现建有土工实验室、地下工程检测实训室等6個校内实训基地，同时建有多個校外实训基地。专业教学改革力度大，形成三位一体的“三元”专业文化体系。近几年来，已建成2门国家级精品课程，2门省级精品课程，主编10余部教材，其中1部为国家“十一五”规划教材，发表的科技论文中有50余篇被EI等三大检索索引，承担省级以上科技、教改项目6项，获省级教学成果奖1项。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
石家庄铁路职业技术学院、安徽职业技术学院、安徽水利水电职业技术学院、四川建筑职业技术学院、贵州交通职业技术学院等。
微电子技术
[培养目标]
本专业主要培养具有扎实的半导体材料、器件、工艺、集成电路原理、设计等专业理论知识和电子技术基础知识，主要从事半导体集成电路芯片制造、测试、封装、版图设计及质量管理、生产管理、设备维护等半导体制造行业急需的一线工程技术人员和高级技术工人。
[专业课程]
半导体物理基础、半导体器件与测量、半导体材料、半导体制造技术、微电子封装技术、半导体可靠性技术、集成电路原理、集成电路设计、电工基础、模拟电子线路、数字电路、工程化学、电路CAD基础、可编程逻辑器件、专业英语、电子测量、单片机原理、品质管理。
[就业方向]
毕业生可在微电子产品的生产企业和经营单位，从事半导体芯片制造、封装与测试、检验、质量控制、设备维护、工艺改进以及中小规模半导体集成电路版图设计等技术工作，也可从事生产管理和微电子产品的采购、销售及服务工作。
[院校介绍]
重庆电子工程职业学院：学校该专业为国家级示范专业，属“十二五”期间国家培育发展战略性新兴产业，现与富士康科技集团、美国赛灵思（Xilinx）公司、英业达（重庆）有限公司、广达集团、重庆渝德科技有限公司、重庆航凌电路板有限公司等企业合作，实行校企专业共建、订单式人才培养，现已开设了多個SMT富士康定向班。本专业拥有中央财政支持建设的LED教学工厂、SMT教学工厂、IC制造实训室、FPGA综合编程实训室等国内一流的软硬件实习实训条件。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
大连职业技术学院、无锡职业技术学院、常州信息职业技术学院、苏州工业园区职业技术学院、武汉船舶职业技术学院、深圳职业技术学院、绵阳职业技术学院、重庆电子工程职业学院。
现代纺织技术
[培养目标]
本专业培养从事纺织产品的开发、车间工艺技术、设备管理、运转操作管理、质量管理与监测和纺织品营销的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
机械基础、电子电工技术、纺织纤维、纺织工艺、机织工艺、纺织企业经营与管理、纹织CAD、纺织品经营与贸易、现代纺织机电技术等。
[就业方向]
毕业生可在纺织品生产企业、纺织品检测机构和纺织品流通领域从事产品设计、生产技术管理、产品检测与监控和纺织品营销的工作。
[院校介绍]
山东科技职业学院：该校现代纺织技术专业隶属于纺织学院。纺织学院是山东科技职业学院最早设立的院（系）之一，经过近30年的办学历程，积累了丰富的教学实践经验，积淀了深厚的文化底蕴。2004年通过山东省人才培养水平评估，现代纺织技术专业于2005年被评为省级示范专业，其骨干课程“纺织工艺与设备”被评为省级精品课程，2006年被评为省级特色专业。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
新疆石河子职业技术学院、武汉职业技术学院、陕西工业职业技术学院、安徽职业技术学院、南通纺织职业技术学院、山东科技职业学院。
服装工艺技术
[培养目标]
本专业培养具有良好的职业素质，必备的服装基础理论知识和工业化生产知识，熟练的服装制板和工艺制作的专业操作技能，能够从事服装纸样设计与制作、服装工艺设计与制作、服装生产管理、服装贸易等岗位工作，具有多种技能的高素质技能型专门人才。
[专业课程]
英语、计算机应用基础、服装材料应用、成衣制板与工艺、立体裁剪、成衣设计、女装/男装技术项目、童装技术项目课、服装生产管理项目课、服装理单跟单项目课等。
[就业方向]
毕业生可在服装商贸经营企业、服装设计公司、服装生产企业、服装CAD业务公司等企事业单位从事服装设计、运营管理、服装打板、产品制作、市场开发等工作。
[院校介绍]
安徽职业技术学院：服装工艺技术专业是中央财政支持的重点专业，同时也是地方财政重点支持的专业院级高职高专示范专业。2006年本专业开始了“工学结合”教学改革，教学改革做到了学生、学校和企业三者满意。改革明显提高教学质量。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
威海职业学院、安徽职业技术学院。
集装箱运输管理
[培养目标]
本专业培养掌握集装箱运输企业管理一线岗位所需的专业知识和实务技能，能适应集装箱运输企业管理需要的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
国际贸易、国际货运、集装箱运输、集装箱运行技术、集装箱多式联运、集装箱装卸机械与工艺、集装箱运行计算机管理、现代物流、单证处理等。
[就业方向]
毕业生可在集装箱装卸、货运、理货、仓储、货代和多式联运等企业管理部门从事相关工作。
[院校介绍]
天津交通职业学院：集装箱运输管理专业隶属于该校航运工程系，航运工程系是学院为了适应天津建设北方国际航运中心和国际物流中心的需要设立的，是学院重点建设的系部之一。该校集装箱运输管理专业主要培养的高素质技能性专门人才具有良好的语言表达和公关协调能力、较强的外语和计算机应用能力、一定的集装箱运输业务管理能力、集装箱运输业务组织协调能力、集装箱运输物流信息分析处理能力、集装箱运输报关商检及货运能力、一定的集装箱码头装卸生产业务能力、集装箱运输投保与理赔能力。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
芜湖职业技术学院。
（文/全雪丽）
电厂热能动力装置
[培养目标]
本专业培养从事发电厂热能动力设备安装、运行、检修、调试、管理工作的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
工程热力学、传热学、工程流体力学、锅炉、汽轮机、热力发电厂、热力设备安装与检修、泵与风机、热工仪表及自动调节、企业管理等。
[就业方向]
毕业生可在火电厂、热力公司、电建公司、企业自备电厂，从事热能动力设备安装、运行、检修及技术管理工作。
[院校介绍]
四川电力职业技术学院：该校是全国一百所示范性高等职业院校之一，在2006年教育部高职高专人才培养工作水平评估中荣获“优秀”等级，是教育部表彰的全国职业技术教育先进单位。电厂热能动力装置专业隶属于四川电力职业技术学院的动力工程系，该系主要面向一般工业企业设置机电一体化专业，并拥有优秀的教师团队，建有先进的实训设备和仿真实训室。学院青峰岭教学电厂以及校外电厂作为学生顶岗实习基地。电厂热能动力装置专业主要培养从事火力发电厂锅炉、汽机设备的运行与检修，单元机组的集控运行，以及火电厂安装的高素质应用型技能人才。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
四川电力职业技术学院。
铁道工程技术
[培养目标]
本专业培养能从事铁路线路勘测设计和施工组织的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
工程制图、工程测量、铁路线路、铁路桥涵、铁路隧道、施工组织设计与预算、高速铁路、新型轨道结构、施工企业管理等。
[就业方向]
毕业生可从事铁路线路、桥梁、隧道和高速铁路的勘测设计工作，也可从事工程项目的施工组织和技术引进、开发工作。
[院校介绍]
石家庄铁路职业技术学院：该校铁路工程专业隶属于交通系，是学校骨干系部之一。该系十分注重实验，实训条件建设，现设有测绘技术实训中心、数字化实验室、材料实验室、仿真中心、土木工程实训中心、水利实验室、工程地质试验室，土工试验室、路基路面检测中心等，为培养学生的实践能力和操作技能训练提供了良好的场所。该系注重课程建设，其中“桥梁工程”和“隧道工程”被评为国家级精品课，“工程测量”被评为河北省精品课，并编写了多本适合高职高专的21世纪教材；该系同时注重“双证书”教育，历届毕业生中取得国家职业技能鉴定资格人数比例保持在90%以上；注重实践教学，建立了多個校外实训基地，为人才培养水平的提高奠定了坚实的基础，聘请了多位来自施工一线的专家担任特聘教授，为学生职业能力的提高提供智力支持。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
安徽职业技术学院、武汉铁路职业技术学院、杨凌职业技术学院、石家庄铁路职业技术学院、四川建筑职业技术学院等。
食品药品监督管理
[培养目标]
本专业培养掌握食品药品监督管理专业必需的基础理论知识和基本技能，从事食品药品生产、经营过程中质量控制及监督管理的技术应用性专门人才。
[专业课程]
经济法规、国际药事法规、中国药事法规、药品质量管理技术、食品质量管理技术、药学综合知识、中药综合知识、食品质量检测技术、药品质量检测技术、会计基础、企业管理、公共关系等。
[就业方向]
毕业生可在食品药品生产、经营企业和各级食品药品监督管理机构，从事食品药品生产、经营过程中质量控制及监督管理等工作。
[院校介绍]
上海医疗器械高等专科学校：与国内其他高校相比，该校食品监督管理专业设置较早，现有现代管理、法律、食品质量与安全、计算机信息化等各相关方面的专业教师。建有一個食品综合监管实验室，以满足学生在校期间的实训要求。根据专业设置特点，食品监督管理专业的课程体系主要由三個方面组成，即管理学方面、法律法规方面、食品质量管理方面。该校一直与国家食品药品监督管理局保持良好的合作关系，2007年该系专业教师参加了由国家食品药品监督管理局组织的全国范围的食品药品监督管理体系在职人员的培训工作，参与了培训教材大纲的制定与教材的编写。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
江苏农林职业技术学院、淄博职业学院、上海医疗器械高等专科学校。
热能动力设备与应用
[培养目标]
本专业培养热能动力设备与应用方面的高等工程技术应用性人才。学生通过学习掌握本专业必需的基础理论、专业技术和热能动力设备的运行、维护和管理的知识，获得火电厂有关设备运行和管理的实践训练，具备解决设备工程实际问题的基本能力。
[专业课程]
工程热力学、流体力学、电厂汽轮机、电厂锅炉、热力电厂、热力过程自动调节等。
[就业方向]
毕业生可在热电厂从事热能设备安装、检修、管理等工作。
[院校介绍]
承德石油高等专科学校：该校的热能动力设备与应用专业2009年被评为河北省示范专业，并于2010年被批准为“国家示范性高等职业院校”重点建设专业。2009年中央、省财政投入大量财力，新建热能动力设备与系统运行仿真实训中心此外还扩建了热能动力设备与系统分析检测实训中心、热能动力设备与系统检修实训中心。教学实验、实训设备齐全、先进，台套数满足学生的需求。同时学校拥有国电滦河发电厂、承德环能热电有限责任公司、中国石油吉林油田公司、中国石化锦州石化公司等多家校外实训基地，满足学生专业训练、顶岗实习、毕业实践等校外实践需求。吸取德国、新加坡职业教育模式，专业课程采取了行动导向的“教学做”一体化教学模式，以学生为主体，学生通过实际动手操作掌握职业技能。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
承德石油高等专科学校、新疆石河子职业技术学院、淄博职业学院、新疆轻工职业技术学院、酒泉职业技术学院等。
珠宝首饰工艺及鉴定
[培养目标]
本专业培养掌握专业设计理论，具有较熟练的首饰制作技术，有较高艺术素养，适应珠宝首饰行业工作需要的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
素描、色彩、图案、平面构成、立体构成、色彩构成、金属工艺基础、电脑艺术设计基础、首饰设计与铸造、首饰设计与镶嵌、首饰设计与錾花、珠宝鉴定基础等。
[就业方向]
毕业生可在珠宝首饰行业、珠宝商业以及相关的管理部门从事鉴定工作。
[院校介绍]
广州番禺职业技术学院：该校的珠宝首饰工艺及鉴定专业是国家示范性高等职业院校重点建设专业，同时是广东省高职高专示范性建设专业，广州市高职高专示范性建设专业。该专业核心课程“首饰制作工艺”是学校重点建设课程，并被评为国家级精品课程。该专业建有由12個实训室组成的首饰制作工艺校内实训基地，被评为广东省高职高专示范性实训基地。校外实训基地——广州番禺云光首饰有限公司，被评为广州市高职高专示范性校外实训基地。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
深圳职业技术学院、北京工业职业技术学院、海南职业技术学院、昆明冶金高等专科学校、上海工艺美术职业学院。
（文/刘慧婷）
计算机应用技术
[培养目标]
本专业培养德、智、体全面发展，具有计算机应用技术的基础理论知识，具备计算机及相关设备的维护与维修、行业应用软件、平面图像处理、广告设计制作、动画制作、计算机网络及网站建设与管理、数据库管理与维护等应用能力和操作能力的高等技术应用性人才。
[专业课程]
计算机数学基础、计算机应用基础、C语言程序设计、计算机网络基础、计算机多媒体技术基础、操作系统原理、图形图像处理、网络安全技术与防范、VF数据库应用、程序设计、JAVA程序设计、网页制作、FLASH动画制作等。
[就业方向]
毕业生可在交通系统各单位、交通信息化与电子政务建设与应用部门、各类计算机专业化公司、广告设计制作公司等从事IT行业工作。
[院校介绍]
威海职业学院：该校计算机应用技术专业隶属于信息工程系，其特色在于拓展联合办学，为学生未来发展广开渠道。2006年5月，学校与中国软件行业协会签署协议，成为全国首批13处软件人才培养工程实训基地之一；2006年10月，与教育部信息管理中心签定ITET合作办学协议；2007年10月，与IBM教育学院举行联合办学签字仪式，联合培养计算机和软件人才；2007年12月，与富士康科技集团签署联合办学协议，成立SMT、PCB、PCB Layout三個“富士康专班”；2009年7月，与英特尔公司签订“英特尔多核课程项目合作协议”，被正式列入高职高专“英特尔多核课程”大学计划项目院校。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
邢台职业技术学院、山西省财政税务专科学校、南京工业职业技术学院、无锡职业技术学院、芜湖职业技术学院、威海职业学院、黄河水利职业技术学院、平顶山工业职业技术学院、重庆工业职业技术学院、北京电子科技职业学院、承德石油高等专科学校等。
商务英语
[培养目标]
本专业培养能够系统掌握商务英语基本理论、知识和技能，具有初步科研能力，能够胜任国际商务、国际交流等部门工作的高素质复合型、通用型人才。
[专业课程]
综合英语、商务交际、英语口译、商务口译、英语笔译、商务笔译、英语写作、高级英语、英语国家社会与文化、英美文学、语言学基础、当代商业概论、管理学原理、企业战略管理、会计学原理等。
[就业方向]
本专业毕业生面向外经贸各部委、贸易公司、涉外机构、外商投资企业、跨国公司、金融国贸等单位从事文秘、翻译、业务人员或行政管理人员等工作，同时也适合在各级政府涉外部门、各类外向型企业或公司以及银行、保险、海关、边防、高等院校及科研部门工作。
[院校介绍]
湖南交通职业技术学院：该校商务英语专业分为应用英语和国际贸易实务两個方向，前者侧重培养具有良好职业道德，掌握一定经贸理论知识，熟悉国际商务操作规程，具有较扎实的英语听、说、读、写、译能力以及较好的英语沟通和现代化办公设备应用能力的高素质技能型专门人才。后者侧重教授国际贸易的基本理论知识和国际贸易实务操作技能，培养学生用英语熟练进行国际经济交流活动，包括商务谈判、市场行情调研、进出口业务的实际操作和服务贸易等各项工作的能力，培育能熟练使用现代办公设备，在不同涉外经济单位从事进出口业务工作的高素质技能型专门人才。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
承德石油高等专科学校、石家庄铁路职业技术学院、沈阳职业技术学院、长春职业技术学院、温州职业技术学院、山东商业职业技术学院、武汉职业技术学院、湖南交通职业技术学院、柳州职业技术学院等。
机电一体化技术
[培养目标]
本专业培养适应钢铁冶金行业和机械制造行业生产、建设、服务和管理第一线需要的，能够掌握从事冶金、机电设备操作、维修、维护和管理实际工作的基本能力和基本技能，具有必备的基础理论知识、专门知识和良好的职业道德、敬业精神的高素质技能型人才。
[专业课程]
机械制图、机械设计基础、机械制造基础、电子技术应用、液压传动、单片机应用技术、低压电器与PLC控制、通用机械、冶炼设备、轧钢设备、机电设备维修、机械工程材料、公差配合与测量、冶金过程检测与控制、生产与运作管理等。
[就业方向]
毕业生面向机电一体化设备运用企业，从事机电一体化产品的运行、调试、维护与管理工作。同时也可以到机电一体化产品生产企业，从事设备的制造、装配与调试工作。
[院校介绍]
河北工业职业技术学院：该校机电一体化技术专业为中央财政重点支持建设专业。该校学生主要面向河北省内外大型钢铁冶金企业及国内知名机械制造企业就业。随着机械行业和冶金行业生产规模、结构调整力度的加大，企业为了适应生产发展需要进行了大规模的设备改造与引进，使生产设备技术密集，对操作人员的要求也大大提高。目前，企业现有的生产人员远远不能满足新岗位的需要，这必然导致这些企业对机电一体化技术专业人才需求的增大。
黑龙江农业经济职业学院：该专业主要面向长三角、珠三角发达城市的现代机电制造企业培养毕业生。学生可获取CAD绘图员、机电一体化认证助理工程师、维修电工、机修钳工、数控工艺员、加工中心操作工等职业资格证书，从事机械制造工艺设计与实施、工装设计与实施、机电一体化设备的管理和维护，数控机床的编程与操作和技术管理等工作。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
武汉船舶职业技术学院、永州职业技术学院、重庆工程职业技术学院、西安航空职业技术学院、宁夏职业技术学院、河北工业职业技术学院、包头职业技术学院、大庆职业学院、黑龙江农业经济职业学院、南通纺织职业技术学院等。
建筑工程技术
[培养目标]
本专业培养面向施工一线，牢固掌握建筑工程岗位所需理论知识和专业技能，具备较强的实践能力和创新能力的高技能应用性专门人才。
[专业课程]
建筑识图与构造、建筑材料识别与应用、建筑结构、建筑施工技术与管理、土木工程力学等。
[就业方向]
毕业生主要从事建筑工程的施工与管理、预决算、施工监理以及一般房屋结构的设计等工作。
[院校介绍]
山西工程职业技术学院：经过多年发展，该校建筑工程技术专业已经形成“工作过程系统化课程体系”，此体系由基础学习领域和专业学习领域组成，专业学习领域又包括普适性学习领域、特色性学习领域、综合性实践学习领域。其中，工业构筑物认识、工业炉窑砌筑为特色性学习领域的核心，识岗实训、上岗实训、顶岗实习为综合性实践领域的核心。
四川工程职业技术学院：该校建筑工程技术专业分为工民建方向和钢结构方向两個方向。前者侧重建筑工程施工管理、建筑施工测量、建筑工程施工资料管理、建筑工程质量与安全管理、钢结构施工管理、建筑工程预决算等。后者侧重培养学生能够胜任建筑钢结构工程的施工组织与管理工作，担任工长或施工员、质安员、测量员和材料试验员等内外业技术员工作。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
深圳职业技术学院、南宁职业技术学院、重庆工业职业技术学院、成都航空职业技术学院、四川工程职业技术学院、杨凌职业技术学院、兰州石化职业技术学院、新疆农业职业技术学院、北京工业职业技术学院、石家庄铁路职业技术学院、山西工程职业技术学院、内蒙古建筑职业技术学院、沈阳职业技术学院等。
电气自动化技术
[培养目标]
本专业培养具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术应用和网络技术等较宽厂领域的工程技术基础和一定的专业知识，具有一定控制系统设计和维护能力，适应现场工作的现场应用性人才。
[专业课程]
电子技术、电力电子、自动控制系统、机械工学、高级语言程序设计、电子CAD、PLC控制技术、单片机原理与应用、传感器应用、微机控制技术等课程。
[就业方向]
毕业生可从事电气设备及控制系统的应用开发、技术服务，企业电气设备或供配电系统的运行、维护与管理等工作。
[院校介绍]
大连职业技术学院：该校电气自动化技术专业是辽宁省示范性专业，其所属团队是辽宁省第一批优秀教学团队。该专业面向装备制造等行业，培养胜任自动化设备控制系统的安装、调试、运行、维护、设计等工作的高技能人才。学院与多家企业达成就业协议，毕业生的主要就业单位有大连中远船务有限公司、冰山集团、大连集发港口有限公司、美恒自动化有限公司等。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
承德石油高等专科学校、石家庄铁路职业技术学院、山西工程职业技术学院、内蒙古建筑职业技术学院、沈阳职业技术学院、大连职业技术学院、长春职业技术学院、四川建筑职业技术学院、西安航空职业技术学院、天津电子信息职业技术学院等。
模具设计与制造
[培养目标]
本专业培养具有模具设计能力、三维数控加工能力，熟练运用最先进的三维设计软件进行模具设计，具有较强的数控编程与操作能力，具备较高的模具安装、调试及维修水平的高级技术应用性专门人才。
[专业课程]
计算机C语言、机械制图、计算机绘图、工程力学、机械设计基础、电工电子、冷冲压工艺及冲模设计、塑料成型工艺及模具设计、模具材料及热处理、模具制造技术、数控编程与操作、模具CAD/CAM技术等课程。
[就业方向]
毕业生可到现代制造企业工作。主要从事五金模具设计及模具开发、塑料模具设计及模具开发、模具数控加工、模具电加工、计算机辅助设计与制造、模具企业生产管理等工作。
[院校介绍]
辽宁省交通高等专科学校：该校拥有教学生产用数控铣床，车床、三坐标测量仪、数控特种加工机床（电火花、线切割）、生产用数控加工中心和沈阳金杯丰田汽车制造有限公司、沈阳黎明发动机工具制造有限公司、沈阳模具制造中心，沈阳斯沃集团、中模模具技术有限公司等校外教学基地。该专业学生在校学习期间实践机会比较多，能够很好地提高工作技能，毕业时可获得模具制造工四级证书。
陕西工业职业技术学院：该校的模具设计与制造专业为陕西省级优秀教改专业、学院重点建设专业。除本专业所需的基本理论和专业实践外，学院还重点加强学生对计算机辅助模具设计、模具数控加工、模具钳工三大方向的能力培养，并可由学生根据兴趣、就业意向等自选其中一项进行强化训练。该专业学生可考取中级制图员证书、AutoCAD证书、Pro/E证书、中级钳工证书、中级数控铣工证书、中级电加工证书等。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
辽宁省交通高等专科学校、长春汽车工业高等专科学校、南京工业职业技术学院、无锡职业技术学院、兰州石化职业技术学院、北京工业职业学院、武汉船舶职业技术学院、陕西工业职业技术学院、广东轻工职业技术学院、绵阳职业技术学院等。
应用电子技术
[培养目标]
本专业培养德、智、体、美全面发展的，具有较扎实电工电子技术理论知识和较强的电工电子技术操作技能，具备电子设备的使用、安装、调试、运行和维修能力，PCB板的设计与制作能力，一般电子产品的初步设计能力，主要在家用电子、通信电子、航空电子等产业，从事电子产品质量检测、电子产品工艺、PCB设计与制作、电子产品维修服务、电子产品助理设计等岗位第一线需要的高素质技能性专门人才。
[专业课程]
电工技术、电子线路分析与实践、微处理器的应用与实践、电子工艺与电子制作、电视原理与技术、新型总线技术、电子测量与仪表、检测与传感技术、PCB设计与生产、电子产品分析与制作、数字系统设计与可编程器件等。
[就业方向]
毕业生主要从事电子产品的生产及组织管理、电子产品设计开发、电子设备的安装和维护、电子产品质量检测、调试、运行、维护、新技术推广与开发等工作。
[院校介绍]
山东商业职业技术学院：该院应用电子技术专业实施订单培养、任务驱动、项目教学、顶岗实习等教学模式。学院实行“教、学、做”一体的培养模式，校内生产性实训与校外顶岗实习有机衔接。学院实施“名校联名企”战略，引入工业工程、质量管理体系等企业课程，为海尔、TCL等大型企业订单培养“生产经理”和“服务经理”，在海尔集团、TCL电子公司、海信集团、山东太古飞机工程有限公司等企业建有校外实习基地，能够满足一年校外顶岗实习需要，并实现实习与就业相对接。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
承德石油高等专科学校、浙江机电职业技术学院、金华职业技术学院、安徽水利水电职业技术学院、安徽职业技术学院、漳州职业技术学院、永州职业技术学院、广州民航职业技术学院等。
初等教育
[培养目标]
本专业培养德、智、体、美全面发展，适应初等教育改革与发展需要，具有较为扎实的专业基础知识和基本技能、较高的适应能力、较强的实践能力、较好的发展潜力，学有专长，能够胜任小学教育教学、研究及管理的新型小学教育工作者。
[专业课程]
教育学、心理学、计算机基础、初等数论、现代汉语、写作、儿童文学、小学语文教材教法、小学数学教材教法、小学科学教学论、班级管理等。
[就业方向]
毕业生可胜任小学教师、教育行政管理人员、机关企事业单位文秘工作人员、民办培训机构工作人员等职务。
[院校介绍]
金华职业技术学院：初等教育专业是学院在传承近百年的“普师专业”（中等师范学院中的普通师范专业）办学基础上，于1994年创办的。该专业是学院的龙头专业，目前采用“五年一贯”学制。即从五年一贯着眼，全面设计大专学历小学师资培养，努力把原师范师资培养的综合性教育与大专阶段的分科教育融为一体、统筹五年的教育进程，把前三年作为教师职业技能训练、艺术体育素质训练、教育教学基本理论、基本技能学习训练阶段；后两年则以主修学科的形式实施分科教育，同时进一步加强对学生教育理论和实践能力培养、教育科研能力的培养，努力使学生成为“全面发展，学有专长”的适应当代素质教育需求的合格小学教师。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
金华职业技术学院。
（文/江树）
软件技术
[培养目标]
本专业培养具有扎实的计算机软件基本理论、基本知识和基本技能以及较强的外语交流能力，适应计算机程序代码编写、软件测试、维护管理等一线需要，具有良好的职业素养的高等技术应用性专门人才。
[专业课程]
Java程序设计基础、数据库技术、数据结构与算法、计算机网络、移动游戏程序设计、J2ME游戏程序设计、Direct X编程技术、网络游戏编程、OpenGL编程技术、游戏引擎设计、软件架构与游戏设计等。
[就业方向]
毕业生可在软件外包企业、计算机软件公司、大型网站、企事业单位从事软件产品的开发、测试及维护管理等工作。
[院校介绍]
漳州职业技术学院：该校的软件技术专业分为网站建设与开发和移动通信系统软件开发两個方向，前者着重培养面向各类IT行业、企事业单位从事网站建设、网站维护与管理、网页制作、数据库管理与应用，网络应用与开发、企事业信息化管理等工作，具备较强网站应用开发和网络应用开发能力的应用型IT技术人才。后者培养学生具备扎实的计算机软件基础知识和移动通信等相关知识，熟悉UNILA、BRE等几大移动应用平台，能够进行手机视频、短信与彩信、移动办公等的开发，主要为移动通信的软件开发人才。通过三年专业学习和技能训练，学生可获得劳动人事部门颁发的职业证书，通过参加相关软件厂商的认证考试而获得国际认证，具备直接上岗能力。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
贵州交通职业技术学院、吉林工业职业技术学院、大庆职业学院、山东科技职业学院、河南职业技术学院、湖北职业技术学院、湖南工业职业技术学院、漳州职业技术学院、九江职业技术学院、商丘职业技术学院、武汉职业技术学院等。
应用英语
[培养目标]
本专业培养具有良好职业道德和敬业精神，具有坚实的外语基础知识和熟练的听、说、读、写、译等综合运用技能的语言应用性、复合型的专业人才。
[专业课程]
计算机、社交礼仪、应用文写作、英语精读、听力、视听说、口语、英语写作、商务英语、翻译理论与技巧、英语报刊选读、英语国家概论、外文速记、英语语法等。
[就业方向]
毕业生能在外事接待、宾馆、饭店、会展、旅游等部门从事礼仪接待、翻译、解说、导游、商务服务与管理等工作。
[院校介绍]
石家庄外语翻译职业学院：该校应用英语专业为英汉同声传译方向，主要为涉外企业，国家外经贸等事业部门培养高级口译人员，为各级政府机关培养接待外宾、涉外会议或出国访问、考察培养专职随行英语翻译，毕业生还可在外国驻华企业、中国驻外领事事馆从事英语翻译或其他工作，在各类民间团体、学术团体、新闻考察团出国访问时从事随行英语翻译。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
黄河水利职业技术学院、平顶山工业职业技术学院、南宁职业技术学院、四川工程职业技术学院、兰州石化职业技术学院、沈阳职业技术学院、常州信息职业技术学院等。
工商企业管理
[培养目标]
本专业培养能适应社会主义现代化建设需要，具有良好文化及专业素质和一定应用和创新能力的工商企业管理高等职业实用性、技能型人才。
[专业课程]
管理学基础、生产运作管理、质量管理、人力资源开发与管理、商务谈判与社交礼仪、客户关系管理、财务管理、市场营销策划、企业形象策划、市场调查预测、企业战略管理、企管沙盘综合实训等。
[就业方向]
毕业生面向政府经济管理部门、金融机构、企事业单位、外商投资企业、生产企业、商业企业、民营企业从事基层管理工作。
[院校介绍]
大连职业技术学院：该专业为国家示范校建设群专业之一，采用校企合作办学模式，近年来与大商集团、联华快客、民勇集团、海王星辰、麦德龙等30多家知名企业建立长期合作关系。该专业实施订单教学模式，进行多层次实践教学，提高学生的实践能力。毕业生可以胜任大中型超市、购物中心、专卖店、加盟店、便利店等零售企业的卖区长、商品部业务主管、物流配送中心业务助理、门店开发专员等工作。
北京农业职业学院：该校工商企业管理专业侧重培养工商企业及工商管理部门的基层经营管理人员，毕业时学生可具有企业经营管理工作的基本能力和技能，同时能够运用所学的知识解决经营管理中的实际问题，并具备一定的经营决策能力。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
兰州石化职业技术学院、大连职业技术学院、长春职业技术学院、常州信息职业技术学院、浙江机电职业技术学院、温州职业技术学院、武汉职业技术学院、武汉船舶职业技术学院、湖北职业技术学院、陕西工业职业技术学院等。
汽车检测与维修技术
[培养目标]
本专业培养适应社会主义现代化建设需要，面向汽车行业维护、管理第一线，具有良好的汽车专业知识理论、现代汽车技术、维护技能的高级应用性人才。
[专业课程]
机械制图、机械制造、汽车构造、汽车故障诊断与检测、汽车新技术与维修、汽车电器、汽车使用与技术管理、汽车维修工程、汽车英语等。
[就业方向]
毕业生可从事汽车的检测、维修、设备管理、交通安全管理、车辆保险与理赔和售后服务等工作。
[院校介绍]
滁州职业技术学院：该校汽车检测与维修技术专业分为汽车检测与维修技术、汽车技术服务与营销、汽车整型技术三個技术专门方向，学生具有汽车的设计、改装、维修和汽车服务、营销、车身修复等多方面能力，可到汽车市场各类企业从事现代轿车的制造，机、电维修，大型运输车辆维修、汽车性能检测、汽车质量评价、汽车维修企业业务管理、汽车技术服务与贸易等工作。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
北京工业职业技术学院、天津中德职业技术学院、河北工业职业技术学院、辽宁省交通高等专科学校、长春汽车工业高等专科学校、安徽水利水电职业技术学院、漳州职业技术学院、四川建筑职业技术学院等。
法律事务
[培养目标]
本专业培养系统掌握法学知识，熟悉我国法律和党的相关政策，能在国家机关、企事业单位和社会团体，特别是能在立法机关，行政机关、检查机关、审判机关、仲裁机构和法律服务机构从事法律工作的应用型专门人才。
[专业课程]
法学概论、法理学、中国法制史、民法学、刑法学、行政法、行政诉讼法、民事诉讼法、刑事诉讼法、经济法学、国际经济法、婚姻家庭法、国际公法、国际私法等。
[就业方向]
毕业生就业方向主要是在国家立法机关、行政机关、企事业单位从事法律事务工作，或者在仲裁机构、律师事务所、法律服务所等社会法律服务机构从事法律服务工作。另外还可在国家司法机关从事审判、检察工作，或者在律师事务所和公证处从事律师、公证工作。
[院校介绍]
南京交通职业技术学院：法律事务专业隶属于学院人文艺术系，是该系成立最早的专业之一。本专业顺应社会主义市场经济体制建设的需要，紧密结合“长三角”地区人才需求趋势，面向企事业基层和社区法律服务需要培养学生。该专业毕业的学生，能够掌握专业必备的理论基础知识、专业知识和基本技能，具备较强的实际工作能力，还能熟练掌握民事法律实务、刑事法律实务、合同法律实务、诉讼与仲裁（调解）法律实务、法律文书及公文写作、社区法律服务等专业技术能力。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
深圳职业技术学院、北京工业职业技术学院、大连职业技术学院、金华职业技术学院、浙江警官职业学院、日照职业技术学院等。
酒店管理
[培养目标]
本专业培养具备酒店行业相应的文化水平与素质、良好的职业道德和创新精神，能熟练掌握现代酒店管理基础理论知识和实践应用技能，并具有较强实际工作能力的酒店行业一线管理和服务型人才。
[专业课程]
现代酒店管理、前厅客房服务与管理、餐饮服务与管理、菜点与酒水、酒店英语、酒店营销、酒店财务管理、酒店人力资源管理、会议服务与管理、旅游服务与管理、康乐服务与管理等。
[就业方向]
毕业生主要就业领域是酒店各部门的服务工作及初、中级管理工作。
[院校介绍]
河北旅游职业学院：该校是河北省唯一一所以培养旅游人才为主的综合性高职院校，酒店管理专业结合行业对人才需求情况，确定了具有酒店管理专业特色的“工学结合、订单培养”的“2+1”人才培养模式。该专业学生前两年在校内学习，除了课堂教学，还要在实训室内按照酒店岗位职业能力要求进行培养和学习。第三学年，学校将学生送入订单酒店进行定向培养，进行一年的带薪顶岗实习和就业实习，学生边工作边学习，锻炼综合职业能力。学校与酒店签订订单协议，开展“订单式培养”，由企业为学生提供部分学费或奖学金，学生毕业后可以在订单酒店就业，逐步实现零学费上学，零距离就业。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
上海旅游高等专科学校、南通纺织职业技术学院、大连职业技术学院、黑龙江农业工程职业学院、江苏农林职业技术学院、九江职业技术学院、淄博职业学院、石家庄铁路职业技术学院、沈阳职业技术学院、长春职业技术学院、温州职业技术学院等。
电子商务
[培养目标]
本专业培养德、智、体、美全面发展的，适应各类企、事业单位需要的商务网站开发、网络技术管理、信息技术管理、网络营销、网站维护等岗位要求的，具备现代电子商务知识与技能的高级应用性专业人才。
[专业课程]
计算机通用能力、管理经济学、大学英语、电子商务概论、市场营销、商务管理、网页制作与动画设计、JAVA、Firework、SQLserver、局域网组建与维护、网站建设、网络营销、VB程序设计、CI广告设计等。
[就业方向]
毕业生适合的岗位有：企事业电子商务的策划、运营、维护与应用的相关岗位；企事业内部信息系统的维护与应用岗位；各类经济管理部门内的电子商务应用岗位；IT行业内电子商务的应用与开发岗位；企事业单位内的电子商务应用岗位；企事业单位网站的维护与管理；能独立设计数据库并能顺利完成相关操作；能够根据企业的需要设计制作符合主题的中小型网站。
[院校介绍]
山东外贸职业学院：该校电子商务专业是全国高职院校中第一批批准招生的专业。由于电子技术、计算机网络技术和通信技术的高速发展，全球电子商务、电子政务的快速增长，生产企业、流通业、金融业及消费者都将走入一個网络经济的时代，随之而来的就是对电子商务专门人才的巨大需求。该专业正是根据当前的人才市场需求，围绕职业岗位能力的形成，明确了办学方向，科学地设置教学课程，逐步形成了自己的特色。借助相关软件和互联网，通过仿真模拟实验（电子商务软件和国际贸易模拟操作软件）以及真实环境下的实练（譬如，B2B：阿里巴巴、慧聪等；B2C：亚马逊、当当、卓越等；C2C：淘宝、易趣、拍拍等；搜索：百度、雅虎等以及网上银行、证券、电子政务门户网站），使学生在完成实验的过程中，逐步达到人才培养目标的要求。
[开设该专业的国家示范性高职院校名单]
天津电子信息职业技术学院、辽宁农业职业技术学院、吉林工业职业技术学院、大庆职业学院、河南职业技术学院、湖北职业技术学院、湖南工业职业技术学院、厂东轻工职业技术学院、重庆电子工程职业学院等。
数控技术
[培养目标]
本专业培养能够牢固掌握必需的文化科学基础知识和机械加工工艺及其装备方面的专业知识，有较强的实际操作技能，能适应社会主义市场经济要求的高级机械加工人才。
[专业课程]
高等数学、英语、制图、工程力学、电工学与工业电子学、公差、VB语言、机械设计基础、机床数控技术、液压与传动、机械制造技术基础、工程材料及热处理、机床电气控制与PLC、机械制造工艺学、AutoCAD2000等。
[就业方向]
毕业生主要面向企业，一般从事机械制造工艺制订，数控类机械设备操作、机械制造工艺规程的编制与实施、机械设备改造与维修、加工质量的分析与控制、新产品开发与研制、对一线工人的培训、车间生产与技术管理工作。
[院校介绍]
杭州职业技术学院：该校数控技术专业为国家骨干建设专业、浙江省示范专业、浙江省特色专业。该专业以友嘉实业集团及客户群为支撑，定位“数控装调维修与数控加工”岗位能力，为先进制造业企业培养从事数控加工、数控机床装调维修及维护保养的高端技能型人才。该专业办学条件优良，拥有数控车、铣、加工中心机床及数控维修台150多台；60個终端机的数控仿真机房三個、先进的CAD/CAM计算机机房两個；及单片机机房、PLC控制机房、电工电控实训室；具有较完善的机械综合实训室、先进制造实训中心、数控精密加工基地、数控装调维修基地等。
