發(fā)布時間：2023-03-16 15:53:50
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的通信電源發(fā)展論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
[論文摘要]:通信電源是向通信設(shè)備提供交直流電的電能源,是整個通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。通信電源系統(tǒng)的設(shè)備多,分布廣,不僅單個電源設(shè)備的可靠性會影響系統(tǒng)的可靠性,電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會對自身的可靠性造成很大的影響。
一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀
(一)供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分,其設(shè)計目標(biāo)是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網(wǎng)絡(luò)時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
(二)通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代
近年來,隨著技術(shù)的進(jìn)步,特別是功率器的更新?lián)Q代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術(shù)的不斷改進(jìn),控制方法的不斷進(jìn)步,以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合,通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性,電磁兼容性,消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進(jìn)步。
(三)現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般認(rèn)為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
(一)開關(guān)器件的發(fā)展趨勢
電源技術(shù)的精髓是電能變換,即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位,從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級,開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ),促進(jìn)了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
(二)通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動下,通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢:
體系架構(gòu)相當(dāng)長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長的時間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu);功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式,暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機(jī)的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定,一定程度制約了整機(jī)系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟,以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律,一般而言,技術(shù)的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術(shù),開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高,未來幾年甚至十幾年內(nèi),通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個緩慢發(fā)展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn),通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展,就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù),給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術(shù)研究的新進(jìn)展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段,其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步,國外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池,有的已經(jīng)進(jìn)入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進(jìn)性,在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。
1.釩電池(Vanadium Redox Battery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進(jìn)入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學(xué)電池,也是一種新型的發(fā)電裝置,它所需的化學(xué)原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能,同時產(chǎn)生大量的熱能.
3.電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展,通信系統(tǒng)從以前的單機(jī)或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng),大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護(hù)工作上。不過通信設(shè)施所處環(huán)境越來越復(fù)雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護(hù)的難度,這對電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求,保護(hù)通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力。此時,數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢,數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢.
4.通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題,一方面的指標(biāo)是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網(wǎng)的負(fù)載特性,減少給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重污染的情況,還可減少對其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染,這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導(dǎo)通角約為π/3,波峰因數(shù)大于純電阻負(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的污染,使電網(wǎng)波形失真,實(shí)際負(fù)荷能力降低,對于三相四線制的電網(wǎng)來說,還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。
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【關(guān)鍵詞】通信電源 功率因數(shù) 校正技術(shù)
1 引言
自改革開放以來，電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，各級各類的用戶的數(shù)量也是呈直線上升，尤其是在計算機(jī)、電動機(jī)極易服務(wù)器等各種高科技先進(jìn)產(chǎn)品得到推廣之后，導(dǎo)致了阻抗在整個電力系統(tǒng)中也隨之增大，增大的后果是使得電力系統(tǒng)中的無功功率消耗過快，超出額定的要求，同時也嚴(yán)重的降低了電力系統(tǒng)中的很多功率因素，降低了整個發(fā)電機(jī)的輸出功率，最終使得電力傳輸線上的線損明顯增多。與此同時，非線性的電子裝置在電力系統(tǒng)中廣泛使用，使得電網(wǎng)中的諧波越來越多，出現(xiàn)了諧波污染的現(xiàn)象，這也導(dǎo)致了正弦波形發(fā)生了畸變，供電的質(zhì)量越來越得不到保障。所以，研究與分析為什么會產(chǎn)生諧波以及找到相應(yīng)解決諧波問題的方法是現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急。
2 諧波分析
（1）諧波產(chǎn)生原因。在整個通信領(lǐng)域里，計算機(jī)等非線性設(shè)備以及如UPS、整流器、高頻開關(guān)電源的變流裝置中極易產(chǎn)生電源系統(tǒng)中的諧波，這些設(shè)備的主要原理是利用如IGBT和晶閘管的整流元器件并利用它們的導(dǎo)通特性跟開關(guān)特性來切換運(yùn)行的電流，即將較高頻率的電流強(qiáng)行斷開或接通，這樣就會使得產(chǎn)生的正弦電流發(fā)生形變，跟常見的正弦波形會有一定程度上的差別，我們運(yùn)用數(shù)學(xué)方法——傅里葉對這種畸變的波形進(jìn)行分解，所得的結(jié)果是基波分量和它整數(shù)倍的諧波分量，前者是指理想的正弦交流電能，后者指的就是諧波。
（2）諧波的影響范圍。電壓的幅值在我國是有著十分明確的要求的，理想的情況下，電網(wǎng)中電源所提供的電壓大小為50赫茲，并且這種電壓是單一頻率跟穩(wěn)定的，但是現(xiàn)在的問題就是隨著諧波的加入，電網(wǎng)也受到了不小的影響，使得電壓的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國要求的大小，頻率也不再是單一的，使得負(fù)載的運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性極差，嚴(yán)重影響了負(fù)載。
對電網(wǎng)也產(chǎn)生了一下的影響：第一，諧波會產(chǎn)生電流，這種電流會加劇變壓器的漏磁、銅損現(xiàn)象，諧波產(chǎn)生的電壓也會增加鐵損的程度，另外，諧波功率會產(chǎn)生非常大的噪聲，增大了整個線圈的電流，導(dǎo)致了變壓器的鐵芯在磁通量發(fā)生高頻交變時出現(xiàn)渦流現(xiàn)象。電源系統(tǒng)本身也會受到諧波極大的影響，它會嚴(yán)重降低電網(wǎng)的運(yùn)行效率，使得輸出的電能得不到有效的利用，白白浪費(fèi)了能源，同時儀表的精確度也大大降低了。
3 諧波的分析
（1）諧波治理的必要性。供電系統(tǒng)之所以出現(xiàn)如此多的諧波，主要原因是在通信樓中，尤其是在機(jī)房中安裝了大量的UPS、變頻空調(diào)等非線性設(shè)備。出現(xiàn)諧波的最嚴(yán)重的后果就是會對供電系統(tǒng)提供的電能質(zhì)量造成很大的影響，為了使得通信設(shè)備受到諧波的危害降到最低甚至避免，治理諧波的重要性便充分體現(xiàn)出來了。另外通信系統(tǒng)中的負(fù)載主要分為保障負(fù)載和非保障負(fù)載，保障負(fù)載主要包括上述的UPS、開關(guān)電源以及機(jī)房專用空調(diào)，非保障負(fù)載就是指我們?nèi)粘Ｉ罨蛘咿k公所使用的照明、電梯等負(fù)載。
由于整流、濾波等非線性元器件的功率非常大，當(dāng)它們運(yùn)用到UPS、開關(guān)電源時會使整個供電系統(tǒng)產(chǎn)生很多的諧波電流，這些諧波電流又會使得電壓波形嚴(yán)重變形，降低了整個系統(tǒng)的功率因素。在UPS中，治理諧波之前，諧波電流的含量不超過50%，諧波電壓的含量僅在5%到11%之間，功率因素大于0.7小于0.85，在早些年，部分廠家的開關(guān)電源產(chǎn)品中含有大量的諧波電流，例如一個3000A的開關(guān)電源，如果接的負(fù)載率在50%左右是，其中包含的諧波電流就達(dá)到了40%，但是功率僅大約0.8。
一般通信樞紐樓內(nèi)UPS開關(guān)和開關(guān)電源中大容量系統(tǒng)占大多數(shù)，具體的數(shù)據(jù)是UPS的容量一般是300KV到500KV之間為主，2000A到3000A的開關(guān)電容量也是經(jīng)常用到的，它的輸入電流一般都比較大；另外，UPS、開關(guān)電源與低壓配電系統(tǒng)一般不會同時安裝在同一個樓層，這樣必然會使輸入電纜的長度增加，增大了線路壓降，導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱，因此我們治理像UPS跟開關(guān)電源這樣的諧波問題，最好的辦法就是采取就近的原則來解決。
（2）諧波的抑制方法。經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，通常抑制諧波有如下幾種方法：第一、在整個供電系統(tǒng)中我們選擇合適的位置安置部分無源濾波器，L-C無源濾波器是經(jīng)常被使用到諧波補(bǔ)償?shù)囊环N無源濾波器，這種方法的好處就是裝置簡易、運(yùn)行環(huán)境等也比較安全，但是這種方法需要大量的元器件，通常會造成資源上的不合理使用，不利于節(jié)能。第二、因此第二種方法就是在供電系統(tǒng)中帶有電力的有源濾波器，通常情況下，如果時間因素發(fā)生了變動，電源系統(tǒng)中的諧波也會隨著相應(yīng)的出現(xiàn)波動，而電力有源濾波器很好的解決了這一問題，能夠消除系統(tǒng)中的諧波能力十分強(qiáng)勁。
4 結(jié)論
改革開放以來，由于越來越多的半導(dǎo)體元件和大功率非線性負(fù)荷被廣泛使用，整個電力系統(tǒng)遭受到了諧波的重度“污染”，這些諧波之間又可以相互疊加，使其自身具有一定的功率，降低了電網(wǎng)的有效利用，本文針對電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波問題進(jìn)行了分析，參考目前國內(nèi)外諧波的研究的發(fā)展方向，提出可以在以下幾個方面加強(qiáng)研究：首先，可以深入探究一下通信電源系統(tǒng)的諧波源，如果我們知道了諧波源的種類，諧波源的特性以及諧波產(chǎn)生的機(jī)理，才能對其進(jìn)行針對性的根治，才能合理有效的采用各種消諧的技術(shù)來控制諧波；其次，在分析與測量技術(shù)上，應(yīng)加強(qiáng)對不同工況下諧波測量問題的研究，提高諧波測量精度的方法，研制多通道實(shí)時諧波監(jiān)測分析儀和電質(zhì)量分析儀。最后，進(jìn)一步加強(qiáng)畸變波形的評估方法的研究，制定出合乎現(xiàn)場實(shí)際的、規(guī)范化的通信電源系統(tǒng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】通信電源設(shè)備；故障；分析
一、引言
通信離不開電源，通信電源是通信的保障，所以保證通信電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對保證通信系統(tǒng)的暢通乃至通信的安全有著積極的意義。通信電源系統(tǒng)是對通信局站各種通信設(shè)備及建筑負(fù)荷等提供用電的設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要由備用發(fā)電系統(tǒng)、高壓供電系統(tǒng)、變壓器系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、后備電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、接地防雷系統(tǒng)以及動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成。電源系統(tǒng)故障分為一般性故障和緊急故障。一般性故障指不會影響通信安全的故障，包括交流防雷器雷擊損壞、系統(tǒng)內(nèi)部通信中斷、單個模塊無輸出、監(jiān)控單元損壞等；緊急故障指影響通信安全的故障，包括交流輸入與控制損壞而導(dǎo)致交流停電、直流采樣和控制電路損壞而導(dǎo)致直流負(fù)載掉電等。如果不能及時有效地對故障進(jìn)行處理，將導(dǎo)致通信系統(tǒng)的癱瘓，帶來嚴(yán)重的損失，因此，必須對通信電源常見的故障與處理給予充分重視。
二、交流配電單元的故障
1、防雷器單元
防雷器是由四個片狀防雷單元組成，其中三個防雷單元具有狀態(tài)顯示功能，可以顯示防雷單元是否處于完好狀態(tài)。防雷單元窗口顏色為綠色時，表示防雷單元處于完好狀態(tài)；某個防雷單元窗口顏色為紅色時，則表示該防雷單元已損壞，應(yīng)盡快更換防雷模塊。
如果防雷器沒有損壞，而監(jiān)控單元報防雷器告警，就需要檢查防雷器的接觸是否良好，可以將防雷模塊拔下來重插。如果是菲尼克斯的防雷模塊，則需要檢查底座是不是良好。
2、交流輸入缺相
當(dāng)監(jiān)控單元或后臺報告交流輸入缺相時，確定真缺相則無需理會；如果交流實(shí)際沒有缺相，那么可能是交流變送器出現(xiàn)故障?？梢杂萌f用表測量變送器的端子是否有3V左右的直流電壓，如果某一個沒有，則說明交流變送器損壞，應(yīng)急解決辦法是將該端子的檢測線并到其他兩個端子的任意一個上；長久解決辦法則須更換交流變送器。
更換交流變送器的方法：首先必須斷開電源系統(tǒng)的交流電和關(guān)掉監(jiān)控單元的電源，否則可能對人身造成傷害或燒壞交流變送器。更換時如果連接線上沒有標(biāo)識，那么在拆交流變送器之前需要要做好相應(yīng)的標(biāo)識，否則在安裝時會造成不便。
注意事項(xiàng)：安裝好交流變送器后，需要檢查連線無誤后，方可送上交流電，然后打開監(jiān)控單元的電源。核實(shí)交流顯示是否與實(shí)際測量電壓相符。
3、交流接觸器不吸合
對于采用交流接觸器自動切換的電源系統(tǒng)，如果交流接觸器不吸合，那么可能是下面幾個情況引起的：①交流輸入的A相缺相；②交流接觸器線圈供電保險絲燒壞(此故障出現(xiàn)在早期的電源柜)；③控制交流接觸的輔助交流接觸器損壞(早期電源上有輔助交流接觸器)；④交流接觸器控制板(CEPU板)出現(xiàn)故障；⑤交流接觸器線圈燒壞。
解決方法是用萬用表進(jìn)行檢查，斷開交流輸入用萬用表測量交流接觸器的線圈，如果開路，那么說明交流接觸器損壞，更換交流接觸器即可。
交流接觸器更換方法：首先必須將電源柜的交流電斷開，更換前將各個連接線用標(biāo)簽做好標(biāo)識；由于這兩個交流接觸器是機(jī)械互鎖的，所以要注意安裝好交流接觸器之間的輔助觸點(diǎn)和控制線；將交流接觸器兩端的交流導(dǎo)線連接牢靠，不能有松動。
三、直流配電單元故障處理
1、監(jiān)控單元出現(xiàn)直流斷路器斷開報警
如果直流斷路器確實(shí)已經(jīng)斷開，屬于正常報警，無需處理；若斷路器沒有斷開，而監(jiān)控單元報警，則是由于檢測線出現(xiàn)斷開所致。處理方法是檢查斷路器的檢測線，也可以用“替換法”來定位問題所在。
2、直流斷路器故障
蓄電池下電保護(hù)用的直流斷路器使用的是常閉觸點(diǎn)，在不控制的情況斷路器是閉合的。如果給了斷路器的斷開控制信號而斷路器不斷開，說明斷路器已經(jīng)故障，更換即可。
3、直流輸出電流顯示不正確
直流電流顯示不正確分兩種情況：①顯示值與實(shí)測值比較偏大或偏小，原因是電流傳感器的斜率選擇不正確，在監(jiān)控中將調(diào)整斜率調(diào)整合適即可；②電流顯示出現(xiàn)異常情況，非常大或電流值顯示不穩(wěn)定。對于用分流器檢測電流的設(shè)備來說是檢測通道不通導(dǎo)致的：一種可能是分流器兩邊的檢測線接觸不良，可以關(guān)掉監(jiān)控單元的電源，取下檢測線用電烙鐵將其焊接好即可；另外一種可能就是檢測線接插件插針歪或接觸不好，可以用鑷子之類的工具將歪針校正或?qū)⒔硬寮搴眉纯伞?/p>
四、整流器故障處理
1、整流器無輸出
整流器不工作，面板指示燈均不亮
首先檢查整流器的交流輸入開關(guān)是否合上，其次檢查整流器的輸入熔絲是否熔斷；另一種情況是模塊可能發(fā)生故障，此時需要更換故障模塊。
整流器輸入燈亮，輸出燈不亮，故障燈亮
首先用萬用表測量交流輸入電壓是否在正常范圍內(nèi)(160－280Vac)，如果交流電壓不正常，那么整流器處于保護(hù)狀態(tài)；另一種情況是整流器出現(xiàn)了故障。
2、過熱
整流器內(nèi)部主散熱器上溫度超過85℃時，模塊停止輸出，此時監(jiān)控單元有告警信息顯示。模塊過熱可能是因?yàn)轱L(fēng)扇受阻或嚴(yán)重老化、整流器內(nèi)部電路工作不良引起，對前一種原因應(yīng)更換風(fēng)扇，后一種原因需對該電源模塊進(jìn)行維修。
3、風(fēng)扇故障
風(fēng)扇故障的特征是風(fēng)扇在該轉(zhuǎn)的時候不轉(zhuǎn)。這時應(yīng)檢查風(fēng)扇是否被堵塞，如果是，清除堵塞物；否則，則是風(fēng)扇本身損壞或連接控制部分發(fā)生故障，需拆下模塊進(jìn)行維修。
4、過流保護(hù)
整流器具有過流保護(hù)功能。若輸出短路，則模塊回縮保護(hù)，輸出電壓低于20V時整流器關(guān)機(jī)，此時面板上的限流指示燈亮。故障排除后，模塊自動恢復(fù)正常工作。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計,達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機(jī)控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
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(2)季幼章:迎接知識經(jīng)濟(jì)時代,發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用,電源技術(shù)應(yīng)用,N0.2,l998
(3)葉治正,葉靖國:開關(guān)穩(wěn)壓電源。高等教育出版社,1998
張國君,男,1962年生,博士后,副總工程師,1997年5月于天津大學(xué)測控博士后流動站出站,現(xiàn)從事通信電源和電力直流操作電源系統(tǒng)的研究開發(fā)工作,并在清華大學(xué)電力電子研究中心進(jìn)行第二站博士后研究工作。
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；開關(guān)電源
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具 體應(yīng)用。
當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來，電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng) 濟(jì)、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1. 電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1 整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的，其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2 逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī)，交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代，隨著變頻調(diào)速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出，靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變，但工作頻率較低，僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3 變頻器時代
進(jìn)入八十年代，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合，出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世，導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展，而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn)，又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展，為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能，實(shí)現(xiàn)小型輕量化，機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2. 現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1 計算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會，同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源，根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定，桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備，在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦，就符合綠色電腦的要求，提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言，電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中，通常將整流器稱為一次電源，而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中，傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代，高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年，開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大，單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多，其電源電壓也各不相同，在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊，從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓，這樣可大大減小損耗、方便維護(hù)，且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上，對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加，通信電源容量也將不斷增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源)， 同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化，模塊采用高頻PWM技術(shù)，開關(guān)頻率在500kHz左右，功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。
2.4 不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量，另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，電源的噪聲得以降低，而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入，可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速，已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5 變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要，已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓，然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器， 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出，電源輸出波形近似于正弦波，用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期，日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年，其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào)，96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器，逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外，還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略，精選功能組件，是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6 高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源，代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化，這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流，IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波，經(jīng)高頻變壓器耦合， 整流濾波后成為穩(wěn)定的直流，供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣，頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中，因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題，也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器，通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析，達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的，進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理，解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A，負(fù)載持續(xù)率60%，全載電壓60~75V，電流調(diào)節(jié)范圍5~300A，重量29kg。
2.7 大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV，電流達(dá)到0.5A以上，功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術(shù)，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。進(jìn)入80年代，高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件，將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源，取消了高壓變壓器油箱，使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?，采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓，然后由高頻變壓器升壓，最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下，輸出直流電壓達(dá)到55kV，電流達(dá)到15mA，工作頻率為25.6kHz。
2.8 電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時，將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流，引起諧波損耗和干擾，同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象，即所謂"電力公害"，例如，不可控整流加電容濾波時，網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置，能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足，是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓，還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9 分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件，利用最新理論和技術(shù)成果，組成積木式、智能化的大功率供電電源，從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合，降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力，提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期，對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期，隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)，結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù)，使中小功率裝置的集成成為可能，從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始，這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn)，論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納，也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合，如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3. 高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù)，其體積和重量都會大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中，更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率，從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù)，更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1 高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz，提高400倍的話，用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的 5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī)，還是通訊電源用的開關(guān)式整流器，都是基于這一原理。同樣，傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合 閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造， 成為"開關(guān)變換類電源"，其主要材料可以節(jié)約90%或更高，還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高，促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化，帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益，更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
3.2 模塊化
模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊，含有一單元、兩單元、六單元直至七單元，包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管，實(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去，構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM)，不但縮小了整機(jī)的體積，更方便了整機(jī)的設(shè)計制造。實(shí)際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重，對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM)，它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接，這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、 機(jī)械方面的設(shè)計，達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片，再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機(jī)體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數(shù)降到最小，從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。這樣，不但提高了功率容量， 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求， 而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時間。
轉(zhuǎn)貼于 3.3 數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術(shù) 擬電路基礎(chǔ)上的。但是，現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說，模擬技術(shù)還是有用的，特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC) 問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決，離不開模擬技術(shù)的知識，但是對于智能化的開關(guān)電源，需要用計算機(jī)控制時，數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4 綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電， 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約，而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因，所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上，許多功率電子節(jié)電設(shè)備，往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流，使總功率因數(shù)下降，使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰，甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末，各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生，有了多種修正功率因數(shù)的方法。
總而言之，電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟，實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源，僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求，吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨，因此，同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動，并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
[1]林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)選編，浙江大學(xué)，384-390，1992。
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【論文摘要】遠(yuǎn)動監(jiān)控作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的支柱之一，其最重要的任務(wù)是保障遙測、遙信、遙控等信號準(zhǔn)備可靠傳輸。本文對電力遠(yuǎn)動監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中常見的故障情況進(jìn)行分析和討論，在此基礎(chǔ)上提出處理方法和建議。
電力遠(yuǎn)動是電力自動化系統(tǒng)的重要組成部分，對提高電力生產(chǎn)效率起著關(guān)鍵的作用。然而長期以來，電力遠(yuǎn)動通道和遠(yuǎn)動設(shè)備的維護(hù)和管理，一直由電力調(diào)度和通信部門，通過人工方式進(jìn)行。這樣不僅需要很多的工作人員進(jìn)行維護(hù)，而且，有時為了確定某地遠(yuǎn)動設(shè)備或信道的故障，工作人員要到現(xiàn)場進(jìn)行檢查測試，使遠(yuǎn)動通信不得不中斷數(shù)小時，嚴(yán)重影響了電力調(diào)度的正常進(jìn)行。
1、遠(yuǎn)動屏電源模塊
通信電源系統(tǒng)是整個通信網(wǎng)絡(luò)中最基礎(chǔ)的部分，是保障所有電力設(shè)備可靠運(yùn)行的前提。因此在排除故障隱患時，首先要考慮的是電源系統(tǒng)。采用雙交流、雙整流配電供電情況下，整個電源系統(tǒng)供電失效的幾率非常小。遠(yuǎn)動通道不會再因某套電源系統(tǒng)的失效而同時中斷。
2、通信信道傳輸
目前運(yùn)行中的安全控制裝置信號一般采用的是光纖復(fù)用方式，即經(jīng)由MUX(64k/2M)復(fù)接設(shè)備電信號轉(zhuǎn)為光信號再傳輸。光傳輸方式分為光纖專用和光纖復(fù)用兩種。遠(yuǎn)動信號不論是經(jīng)由PCM設(shè)備或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入，最終仍是通過光纖復(fù)用進(jìn)行傳輸。因此，絕大多數(shù)的實(shí)時控制業(yè)務(wù)終將經(jīng)由光裝置傳輸，由此可看出，光裝置的故障對實(shí)時控制業(yè)務(wù)的影響最大。變電站之間一段只有光纖路由。隨著重要電力線路雙回路的改造，通信也逐步搭建起了站與站之間雙光纖不同路由的傳輸通道，但是由于原來的一些業(yè)務(wù)仍然經(jīng)由原有的路徑進(jìn)行傳輸。雖然在光設(shè)備部分已經(jīng)分開，但是在光纜部分卻沒有分開成獨(dú)立路由。比較常見的情況是，站與站間的光纜傳輸路由雖然已經(jīng)獨(dú)立分開，但是從通信室至控制室的室內(nèi)光纖往往忽略考慮了獨(dú)立性。多鋪設(shè)一根室內(nèi)光纜連接通信室與主控室。這樣當(dāng)任意一條室內(nèi)光纖中斷時，還有一條備用通道。
對于遠(yuǎn)動通道故障處理，在通訊出現(xiàn)故障時應(yīng)根據(jù)如下原則進(jìn)行判斷、處理:先主站、后被控站;先自己、后他人;先觀察、后測量;先分段做環(huán)、再具體檢查;先重啟、再更換。而對于那些用一般手段和工具難以排查的故障，還可以進(jìn)一步用標(biāo)準(zhǔn)串口測試程序或廠家提供的其他測試程序分別對各通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，通過查閱相應(yīng)的數(shù)據(jù)報文可以看出通訊線路上傳輸?shù)木唧w數(shù)據(jù)，從而判斷出故障的類型和位置。對一些比較陌生的器件檢查時，可以通過與正常工作的設(shè)備進(jìn)行比對測試，從而判斷該類器件的好壞。
3、遠(yuǎn)動裝置內(nèi)部參數(shù)配置
3.1波特率要一致。據(jù)我國電力部門現(xiàn)行使用較多的遠(yuǎn)動制式，有300波特、600波特、1200波特三種。波特率不一致，數(shù)據(jù)肯定不能傳輸。不光要把主站上位機(jī)及分站下位機(jī)的通信波特率設(shè)置一致，還要把modem里面的相應(yīng)開關(guān)設(shè)置一致。
3.2音頻頻率要一致。電力部規(guī)定經(jīng)過modem后的調(diào)頻音頻頻率為:300波特3000±150Hz;600波特2880±200Hz。貫例規(guī)定1200波特1700±500(400)Hz。在電力部規(guī)定中，600波特的中心頻率可據(jù)用戶要求設(shè)為2880±60N(N為正整數(shù))Hz。但頻偏必須是±200Hz。遠(yuǎn)動廠家生產(chǎn)或配置的modem應(yīng)遵循以上設(shè)置并可調(diào)。頻率不但要對，重要的是準(zhǔn)確度要高?？捎妙l率計、選頻表等進(jìn)行核校。還要注意音頻信號是否良好的正弦波，可用示波器觀察。在現(xiàn)場經(jīng)常遇到modem輸出音頻頻率不準(zhǔn)，有的最大偏差達(dá)50Hz。還遇到過信號波形是三角波的實(shí)例。測量頻率或觀察波形時應(yīng)想法送單一頻率。頻率不準(zhǔn)確不通，頻率不準(zhǔn)或波形不良將造成嚴(yán)重誤碼。
3.3正負(fù)邏輯要一致。所謂正邏輯，就是發(fā)“1”時為高頻頻率，發(fā)“0”時為低頻頻率;負(fù)邏輯則相反，發(fā)“1”時為低頻頻率，發(fā)“0”時為高頻頻率。有時遠(yuǎn)動電平正常，波形良好，但收到的全是錯碼，應(yīng)考慮雙方邏輯是否一致。
3.4地址碼要一致。雙方報文的源地址和目的地址應(yīng)一致，如一方不按約定設(shè)置或雙方事先沒有約定，將造成不通。
3.5同步字要一致。同步字相當(dāng)于偵察兵，每幀報文前如果均收到完全正確的同步字，證明通道基本正?！，F(xiàn)多用三組EB90或D709作為同步字。如雙方同步字不一致，收不到要求的同步字頭，就無法接收后續(xù)報文。
3.6報文規(guī)約要一致。如果雙方的同步字對方收到后能解調(diào)出來，其它數(shù)據(jù)一個也解釋不出來，就是雙方遠(yuǎn)動報文規(guī)約不一樣。這就需要遠(yuǎn)動通信雙方的調(diào)試人員一致規(guī)約，并認(rèn)真核對，做到上傳從采集、傳送到顯示，下送從操作、傳送到執(zhí)行均準(zhǔn)確無誤。
4、結(jié)束語
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電網(wǎng)的可靠性要求甚高。電網(wǎng)自動化程度也越來越高。因此，對遠(yuǎn)動通信設(shè)備穩(wěn)定性和專業(yè)技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)提出更高要求，這既是一種挑戰(zhàn)又是一種機(jī)遇，應(yīng)抓住機(jī)遇不失時機(jī)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。遠(yuǎn)動設(shè)備維護(hù)人員，必須在實(shí)際工作中不斷地學(xué)習(xí)理論知識和設(shè)備原理，結(jié)合現(xiàn)場多動手、多動腦。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】不間斷電源 UPS 工作原理 維護(hù)
在電視臺有很多用電設(shè)備，其中使用頻率最高的設(shè)備則是：控制桌設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、音頻調(diào)度等，此類設(shè)備在運(yùn)行過程中對供電質(zhì)量提出了較高需求，確保不停電的情況下，還要保證頻率及電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，且其波形也不能出現(xiàn)任何差錯。所以UPS電源成為我們電視臺最重視的一項(xiàng)設(shè)備，作為使用者，既要對此設(shè)備有全面的認(rèn)知與了解，還要做好維護(hù)管理工作。
1 UPS類型分析
1.1 后備式UPS
在外電處于正常運(yùn)作狀態(tài)時，外電通過專業(yè)設(shè)備 濾波及抗浪涌無源濾波器處理后傳送至負(fù)載，且蓄電池也處于充電狀態(tài)。當(dāng)市電因故無法繼續(xù)運(yùn)作時，逆變器就會被開啟，使蓄電池中的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷海ㄒ簿褪?轉(zhuǎn)換），然后被傳送至負(fù)載。不同類型電壓在轉(zhuǎn)變期間所耗費(fèi)的時間長短主要取決于逆變器的開啟時間及繼電器的跳動時間，通常不會高于。盡管UPS電源實(shí)現(xiàn)容易、價格低，不過因存有轉(zhuǎn)換時間，外電波會對輸出造成一定影響，且供電質(zhì)量不理想，不適用于用電重要設(shè)備。
1.2 在線式UPS
1.2.1 三端口 UPS
此類型的UPS其實(shí)現(xiàn)原理與鐵磁諧振穩(wěn)壓變壓器基本相同。鐵心有3個繞組，具體為：輸出繞組、雙向變換器繞組及外電繞組。其核心構(gòu)成部分則是雙向逆變器，也就是常說的整流逆變器。在外電沒有出現(xiàn)任何故障時，該逆變器重要發(fā)揮整流功能，確保負(fù)載正常、蓄電池能正常充電。而當(dāng)外電因故障中斷時，該設(shè)備則發(fā)揮逆變功能，確保直流電壓能在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?交流電。
1.2.2 串聯(lián)型在線式 UPS
此型號的UPS在外電正常運(yùn)作時，輸入形式的交流電就會通過 濾波設(shè)備將對外電造成干擾的因素進(jìn)行優(yōu)化與處理，隨后經(jīng)整流濾波處理，確保電池組和逆變器處于正常充電狀態(tài)。逆變器則通過交通電將比較穩(wěn)定的電壓及電頻提供給負(fù)載。在外電出現(xiàn)故障無法正常運(yùn)作時，逆變器就會對蓄電池的電壓類型進(jìn)行處理，確保負(fù)載獲取到交流電，不會出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。
2 UPS基本工作原理
2.1 在線式 UPS 工作原理
在線式UPS由多個元器件構(gòu)成，最為核心的元器件依次為：靜態(tài)開關(guān)、逆變器、充電電路、蓄電池組、保護(hù)電路等。此UPS一般輸出正玄波。
在外電處于正常工作狀態(tài)時，輸入電壓通過整流器濾波電路為逆變器提供電能，逆變器輸出則通過與之相匹配的處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)SPWM波與正玄波之間的有效轉(zhuǎn)換。此外，整流電壓通過充電設(shè)備來為蓄電池提供電能。基于此運(yùn)作模式下，外電主要是通過逆變器、整流濾波器、靜態(tài)開關(guān)為負(fù)載補(bǔ)充電能，且選用逆變器來對其頻率、電壓進(jìn)行實(shí)時性監(jiān)控。
2.2 后備式UPS工作原理
與在線式UPS相比，兩者之間的不同點(diǎn)在于：無輸入整流濾波器，逆變器無法基于多渠道獲取到電能，只能通過蓄電池來滿足自身電能需求，外電正常運(yùn)行時，逆變器就不會被啟動。輸出不包括濾波器，其電壓輸出形態(tài)以方波為主。在外電運(yùn)行時，輸出變壓器的主要功能則是穩(wěn)定交流電壓。
（1）在外電正常運(yùn)行期間，UPS則保持旁路運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)換開關(guān)則被變換為外電輸入端，輸入外電通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與輸出變壓器保持正常連接，并將電能補(bǔ)充給負(fù)載。外電出現(xiàn)變動時，基于繼電器實(shí)現(xiàn)變壓器接點(diǎn)的有效轉(zhuǎn)變，確保輸出電壓更穩(wěn)定、更可靠。
（2）在外電的電壓不穩(wěn)定且發(fā)生中斷時，UPS就會保持后備運(yùn)行態(tài)。檢測控制電路在發(fā)現(xiàn)外電出現(xiàn)問題之后，就會立即運(yùn)行逆變器并把開關(guān)調(diào)換到逆變器端，通過蓄電池為負(fù)載補(bǔ)充電能，并輸出形態(tài)為方形的電波。當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)變動時，逆變器為穩(wěn)定電壓則對輸出方波的寬度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對于后備式UPS來說，外電正常運(yùn)行時，逆變器就不會被啟動。當(dāng)外電因出現(xiàn)問題無法正常運(yùn)行時才會運(yùn)行逆變器。繼電器在啟動后需動作過程，所以需要花費(fèi)一定的時間來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，通常為3ms-10ms。
3 UPS電源系統(tǒng)應(yīng)用注意要點(diǎn)
隨著信息技術(shù)不斷更新與發(fā)展，很多信息設(shè)備在實(shí)踐過程中呈現(xiàn)出強(qiáng)大的智能化，UPS電源系統(tǒng)也不例外，電池選用的是不需要維護(hù)的蓄電池，盡管提高了其通用性，不過在使用時還需多加注意，基于此才能提高使用的安全性。
（1）UPS電源主機(jī)在運(yùn)行時并未對環(huán)境提出過高需求，+5℃～40℃都可正常運(yùn)行，不過需保證環(huán)境的清潔，不能有過多灰塵，在濕度較高的環(huán)境下，灰塵會使主機(jī)不能正常運(yùn)作。而儲能電池則對環(huán)境溫度有較高需求，適宜溫度為25℃，最好不要高于 +15℃～+30℃。
（2）主機(jī)在運(yùn)行時其內(nèi)置參數(shù)不可更改。尤其是電池組參數(shù)，會縮短主機(jī)使用周期，不過在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，也要適當(dāng)調(diào)整一下浮充電壓。一般最適宜的環(huán)境溫度為25℃，溫度每提高或下降1℃，都需添加18mV浮充電壓（也就是 12V蓄電池）。
（3）處于斷電狀態(tài)時，不要在負(fù)載工作的情況下運(yùn)行UPS電源，需要將負(fù)載徹底關(guān)掉，在UPS被成功啟動后再運(yùn)行負(fù)載。因負(fù)載自身具有供電流和沖擊電流，若沒有關(guān)掉負(fù)載就啟動UPS，會導(dǎo)致UPS電源突然過載，進(jìn)而使變換器受損，無法使UPS正常運(yùn)作。
4 UPS電源系統(tǒng)的維護(hù)
（1）UPS電源系統(tǒng)在運(yùn)行期間，無需對主機(jī)進(jìn)行過多的維護(hù)，關(guān)鍵在于防灰塵，經(jīng)常做除塵處理。尤其是氣候條件過于干燥的環(huán)境下，空氣中含有大量灰塵，系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)會將灰塵吹到主機(jī)內(nèi)部，在滿足一定的濕度條件后就會使主機(jī)控制系統(tǒng)陷入紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致主機(jī)無法正常運(yùn)作，同時還會發(fā)出有誤預(yù)警，灰塵也會導(dǎo)致器件不能正常散熱。通常每四個月就要對主機(jī)進(jìn)行全面的清潔。在清除灰塵時，也要檢查各大連接元器件是否出現(xiàn)松動或不牢固現(xiàn)象。
（2）對于UPS系統(tǒng)來說，蓄電池確保此系統(tǒng)正常運(yùn)作的核心部件，如果沒有電池，UPS就喪失了某些功能特性。雖然在實(shí)際應(yīng)用過程中基本上都使用了不用維護(hù)的電池，減少了工作量，不過工作期間所呈現(xiàn)的各種狀態(tài)對電池造成的影響并沒有發(fā)生改變，由此可以看出，定期檢查與測試及維護(hù)電池仍是一項(xiàng)非常重要的工作。
5 結(jié)語
本篇論文不僅詳細(xì)介紹了UPS電源系統(tǒng)的運(yùn)作理念，還針對其常見問題、如何維護(hù)以及如何保養(yǎng)蓄電池作了明確闡述。使我們了解與掌握了更多的維護(hù)方法，為后期更好的維護(hù)及保養(yǎng)UPS電源提供了依據(jù)，不僅為我臺播音設(shè)備安全供電提供了保障，也為我臺播音工作的順利開展提供了安全保障。
參考文獻(xiàn)
[1]牛鶯雪.不間斷電源（UPS）及其維護(hù)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（31）.
【關(guān)鍵詞】中高職銜接 二三分段 一體化人才培養(yǎng)方案
【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889（2015）12C-0111-03
職業(yè)教育是終身教育的重要組成部分，使中等職業(yè)教育與高等職業(yè)教育相互銜接溝通，是當(dāng)前世界職業(yè)教育發(fā)展的一個趨勢。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)人民政府關(guān)于貫徹<國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定>的實(shí)施意見》（桂政發(fā)[2014]43號）和《廣西壯族自治區(qū)人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)縣級中等職業(yè)學(xué)校綜合改革計劃的通知》（桂政發(fā)[2014]64號）文件精神，為了創(chuàng)新辦學(xué)體制機(jī)制，搭建中高職教育相互銜接的“立交橋”，提升縣級職業(yè)技術(shù)學(xué)校的人才培養(yǎng)質(zhì)量，為我區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展培養(yǎng)更多動手能力強(qiáng)、技藝精湛操作嫻熟的高素質(zhì)技術(shù)技能型專門人才，廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院與蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校在2015年2月份簽訂協(xié)議，開展電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”中高職銜接合作辦學(xué)模式。協(xié)議規(guī)定雙方共同制定和實(shí)施一體化的人才培養(yǎng)方案，雙方共同開展校企合作、課程改革、師資培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)以及招生就業(yè)等方面的工作。下面以廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè)為例，介紹中高職銜接“二三分段”一體化人才培養(yǎng)的思路和方法。
一、“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)方案目標(biāo)的銜接
中職教育和高職教育在培養(yǎng)目標(biāo)上是有差異的。中職教育目標(biāo)是培養(yǎng)在生產(chǎn)、服務(wù)、技術(shù)和管理第一線工作需要的初、中級人才;而高職教育培養(yǎng)的是生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面的高級實(shí)用型、應(yīng)用型人才。目前的中職教育仍然是以基礎(chǔ)教育為主，而高職教育是在高中教育基礎(chǔ)上進(jìn)行的專業(yè)教育，注重培養(yǎng)學(xué)生把科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的能力。經(jīng)過市場調(diào)研，并且根據(jù)廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院和蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校情況，我們確定了電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)為：中職階段（前兩年）的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)掌握電子電路基本原理，具有電子產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、維修和銷售等技能，能熟練使用電路基本測試儀器的技能型人才;高職階段（后三年）的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)掌握信息網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和電路的基本知識，具有電路設(shè)計和調(diào)試能力，具有通信網(wǎng)施工、監(jiān)理及通信網(wǎng)維護(hù)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的高素質(zhì)技術(shù)技能型專門人才。培養(yǎng)目標(biāo)既要保證沒有意愿升到高職繼續(xù)教育的學(xué)生具備就業(yè)的能力，也要保證有意愿升入到高職繼續(xù)進(jìn)修的學(xué)生掌握必須的文化基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識和比較熟練的職業(yè)技能，具備繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
二、“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)方案課程體系的銜接
要實(shí)施中高職教育的相互銜接，如果沒有一體化的課程體系，必將會嚴(yán)重影響中高職教育的有效銜接，難以保證各層次的職業(yè)教育質(zhì)量。因此，由廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院和蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校組成的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行市場調(diào)研，走訪行業(yè)專家，根據(jù)企業(yè)相關(guān)典型工作崗位的調(diào)研材料，進(jìn)行典型工作任務(wù)的分析，轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，多次召開研討會，制定中高職層次相應(yīng)的職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置課程，選擇課程內(nèi)容和制定課程標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而制定出了一套能指導(dǎo)電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)的課程體系。
圖1 “二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)方案課程體系設(shè)置
在課程體系設(shè)置上，團(tuán)隊(duì)老師充分把握中、高職教育不同層次對人才培養(yǎng)方案的不同階段的要求，注意理論深度的前后遞進(jìn)和有效銜接，擴(kuò)展專業(yè)知識內(nèi)容的同時又要保證避免交叉重疊。把中職電信類專業(yè)的課程和高職電信類專業(yè)的課程內(nèi)容進(jìn)行充分整合，從而形成了中、高職銜接電子信息工程技術(shù)專業(yè)的課程設(shè)置體系。我們把體系中的課程分為：專業(yè)基礎(chǔ)及素質(zhì)拓展、專業(yè)核心能力培養(yǎng)、專業(yè)拓展能力培養(yǎng)以及綜合能力培養(yǎng)四個模塊，如圖1所示。把一體化人才培養(yǎng)方案中開設(shè)的課程分為中職開設(shè)課程、中職高職銜接課程和高職開設(shè)課程3類，如表1所示。
表1 “二三分段”一體化人才培養(yǎng)方案課程結(jié)構(gòu)表
基本素質(zhì)課 德育課 防艾、愛國、環(huán)境教育（2）、學(xué)生心理健康教育（2）、禮儀規(guī)范課程（1）、法律常識（2）、演講與口才（1）、職業(yè)健康與道德（2）、職業(yè)生涯規(guī)劃（2）、就業(yè)與創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)（2）、軍事訓(xùn)練及入學(xué)教育（2）、思想和中國特色社會主義理論體系概論（3）、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)（2）、安全教育（2）
文化課 語文（1）、數(shù)學(xué)（2）、英語（2）、計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（2）
專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程 專業(yè)必修課程 實(shí)用電子技術(shù)工藝（1）、電子線路（1）、電子技能實(shí)訓(xùn)（2）、電工作業(yè)（2）、電類專業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)（3）、電子電路測量技術(shù)（3）、電路分析基礎(chǔ)（2）、專業(yè)綜合輔導(dǎo)課（3）、數(shù)字電子技術(shù)（3）、模擬電子技術(shù)（3）、電子技術(shù)計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)（2）、電子電路綜合技能（3）、C語言程序設(shè)計（3）、單片機(jī)原理與接口技術(shù)（3）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（3）、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)（3）
綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 專業(yè)綜合設(shè)計（2）、暑期專業(yè)頂崗實(shí)踐（2）、畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)（2）、職業(yè)資格培訓(xùn)及考試（2）
頂崗實(shí)習(xí) 頂崗實(shí)習(xí)（含畢業(yè)教育）（3）
畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計（論文）（3）
專業(yè)拓展領(lǐng)域課程 電子領(lǐng)域方向 辦公設(shè)備（1）、動畫設(shè)計（1）、家用電器（1）、電工技能實(shí)訓(xùn)（2）高頻電子技術(shù)（3）、VB程序設(shè)計（3）、單片機(jī)綜合項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)訓(xùn)（3）
通信領(lǐng)域方向 計算機(jī)組網(wǎng)與維護(hù)（2）、辦公鞏固與網(wǎng)絡(luò)（1）、高頻電子技術(shù)（3）、通信電源技術(shù)（3）、數(shù)字通信技術(shù)（3）、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（3）、光通信技術(shù)（3）、三網(wǎng)融合技術(shù)（3）、通信基站維護(hù)與管理（3）、通信工程制圖（3）、通信工程設(shè)計與概預(yù)算（3）、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化（3）、LTE組網(wǎng)與維護(hù)（3）
其他類教育活動 技能比賽 國家級（2）、省部級（2）、院級技能比賽（2）等
備注：括號內(nèi)阿拉伯?dāng)?shù)字1為中職開設(shè)課程，2為中職高職銜接課程，3為高職開設(shè)課程
三、“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)職業(yè)資格證的銜接
電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)實(shí)行雙（多）證書教育，將實(shí)踐性教學(xué)安排與職業(yè)資格證書考核有機(jī)結(jié)合，鼓勵學(xué)生在取得中、高職畢業(yè)證書的同時，取得與專業(yè)相關(guān)的職業(yè)資格證書，鼓勵學(xué)生經(jīng)培訓(xùn)并通過社會化考核取得與提升職業(yè)能力相關(guān)的其他技術(shù)等級證書。
一體化人才培養(yǎng)方案規(guī)定畢業(yè)生必須在中職畢業(yè)或者高職畢業(yè)時取得計算機(jī)操作員、電工操作證、通信設(shè)備維護(hù)中級證、單片機(jī)設(shè)計員中級證、AutoCAD操作中級證、通信工程監(jiān)理工程師、華為工程師認(rèn)證的一種。中職階段考取相關(guān)中級職業(yè)資格證書（如計算機(jī)操作員、電工上崗證），在高職階段考取高級以上職業(yè)資格證書（如計算機(jī)輔助設(shè)計中級證、通信工程監(jiān)理師等），并鼓勵多考取不同的職業(yè)資格證書。電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”一體化人才培養(yǎng)學(xué)生可以考取的職業(yè)資格證如表2所示。
表2 電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”培養(yǎng)
可選考的職業(yè)資格證書一覽表
序號 職業(yè)資格（職業(yè)技能）證書名稱 頒證單位
1 計算機(jī)操作員 人力資源與社會保障部
2 電工操作證 南寧市安監(jiān)局
3 通信設(shè)備維護(hù)初、中級證 南寧市職業(yè)技能鑒定中心
4 程序設(shè)計員初、中級證 南寧市職業(yè)技能鑒定中心
5 AutoCAD制圖員（1-4級） 南寧市職業(yè)技能鑒定中心
6 通信工程監(jiān)理工程師 工信部
7 華為工程師認(rèn)證 華為技術(shù)有限公司
四、“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)學(xué)生管理的銜接
“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)方案需要從中職教育階段就開始實(shí)施。大部分剛剛進(jìn)入中職學(xué)校的學(xué)生在初中以前的基礎(chǔ)教育中學(xué)習(xí)能力都比較薄弱，沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且往往都比較難以管理。為了在學(xué)生管理方面做到無縫對接，我們成立“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)的學(xué)生管理團(tuán)隊(duì)（以下簡稱團(tuán)隊(duì)老師）。團(tuán)隊(duì)老師由廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè)的老師和蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校電子專業(yè)的老師組成，主要成員由專任教師、班主任以及學(xué)生輔導(dǎo)員組成。團(tuán)隊(duì)老師主要任務(wù)除了共同制定一體化人才培養(yǎng)方案之外，仍需承擔(dān)共同管理學(xué)生的任務(wù)。具體管理措施為：
（一）團(tuán)隊(duì)老師共同做好中職新生入學(xué)教育。中職新生入學(xué)教育由團(tuán)隊(duì)老師共同完成，充分讓學(xué)生理解“二三分段”中高職銜接的一體化人才培養(yǎng)的目的和意義，認(rèn)識個人要進(jìn)行中高職銜接培養(yǎng)的必須性。從今年的實(shí)施情況開看，中職學(xué)生的入學(xué)教育我們做得比較好，大部分學(xué)生表示會在兩年之后選擇升入高職繼續(xù)進(jìn)修。
（二）團(tuán)隊(duì)老師組織學(xué)生參觀高職院校校區(qū)。在2015級中職新生入學(xué)之際，團(tuán)隊(duì)老師已經(jīng)組織學(xué)生到廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院進(jìn)行了參觀，主要是校園環(huán)境、教學(xué)環(huán)境和校內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)境的參觀。大部分學(xué)生對廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院的教學(xué)環(huán)境和生活環(huán)境表示認(rèn)可。
（三）團(tuán)隊(duì)老師每年組織學(xué)生進(jìn)行技能比賽。團(tuán)隊(duì)老師計劃每年在中職舉行技能比賽。比賽期間，評委由團(tuán)隊(duì)老師以及企業(yè)代表組成。在高職技能比賽期間，團(tuán)隊(duì)老師組織中職的學(xué)生進(jìn)行觀摩，以樹立對自己專業(yè)的興趣。
（四）團(tuán)隊(duì)老師每年召開一次表彰大會。在一年一度的學(xué)生表彰大會上，組織廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生和優(yōu)秀畢業(yè)生到中職學(xué)校進(jìn)行成功典型案例教育，與中職學(xué)生分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)及工作經(jīng)驗(yàn)，幫助中職學(xué)生制定職業(yè)規(guī)劃，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。
五、“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的銜接
（一）校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。由于中高職的人才培養(yǎng)目標(biāo)不同，所以中高職的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)應(yīng)該根據(jù)中高職培養(yǎng)目標(biāo)和作用出發(fā)，建設(shè)不同層次的實(shí)訓(xùn)室。我們主張蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校建設(shè)的實(shí)訓(xùn)基地應(yīng)該是具有實(shí)用性、基礎(chǔ)性、操作性和技能性的，廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)要體現(xiàn)高技能性、應(yīng)用性以及管理性。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地分為中職校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地、中高職共用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地以及高職校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地。其中中高職共用基地設(shè)在廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要承擔(dān)中職階段和高職階段綜合類實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，中職教學(xué)階段需要進(jìn)行的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以實(shí)訓(xùn)專周的形式在廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院開設(shè)。具體校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室如表3所示。
表3 “ 二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)
校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地一覽表
層次 實(shí)訓(xùn)室名稱 實(shí)訓(xùn)室作用及主要承擔(dān)課程實(shí)訓(xùn)
中職 電路基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)電子元器件的識讀、選用及檢測，電子產(chǎn)品裝配工藝知識、焊接技術(shù)，安裝與連接工藝，整機(jī)安裝技術(shù)和裝配實(shí)例。主要承擔(dān)電子技能實(shí)訓(xùn)、實(shí)用電子工藝、電子線路等課程教學(xué)。
電腦設(shè)計實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識、常用辦公軟件的實(shí)訓(xùn)，主要承擔(dān)課程辦公設(shè)備、動畫設(shè)計等課程教學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)綜合布線實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)安裝、布線與測試等基礎(chǔ)技能型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，主要承擔(dān)計算機(jī)組網(wǎng)與維護(hù)等課程教學(xué)。
電子設(shè)備維修實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)常用電子設(shè)備的維修與維護(hù)工作，主要承擔(dān)家用電器課程教學(xué)。
高職 電路設(shè)計實(shí)訓(xùn)室 主要承擔(dān)電路設(shè)計以及制作電路板的實(shí)訓(xùn)，只要承擔(dān)電子技術(shù)計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)、單片機(jī)綜合項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)訓(xùn)等課程教學(xué)。
電氣控制實(shí)訓(xùn)室 承擔(dān)常用電工儀表的使用，觸電急救模擬等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，主要承擔(dān)電工作業(yè)等課程教學(xué)以及電工操作證、電工上崗證等職業(yè)證的考試培訓(xùn)。
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)計算機(jī)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)開通和網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，主要承擔(dān)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等課程教學(xué)。
移動通信實(shí)訓(xùn)室 主要開設(shè)3G系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、3G無線側(cè)的BSC和基站的建設(shè)與日常維護(hù)項(xiàng)目，主要承擔(dān)通信基站維護(hù)與管理、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、通信電源技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等課程教學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件的安裝與使用;無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與測試、通信工程設(shè)計與概預(yù)算等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，主要承擔(dān)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、通信工程設(shè)計與概預(yù)算等課程教學(xué)。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室 開設(shè)智能家居、智能交通和智慧城市等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，主要承擔(dān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等課程教學(xué)。
中高職共用 專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)室 主要承擔(dān)中職、高職中專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。主要承擔(dān)專業(yè)綜合設(shè)計、電子技能等課程教學(xué)。
電子電路綜合技能實(shí)訓(xùn) 主要承擔(dān)綜合電路的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如基于TTL電路數(shù)字鐘的設(shè)計與制作 ;數(shù)字音量控制電路設(shè)計與制作等項(xiàng)目，主要承擔(dān)電子技能實(shí)訓(xùn)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)綜合項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)訓(xùn)等課程教學(xué)。
（二）校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。校外實(shí)訓(xùn)基地主要承擔(dān)暑假頂崗實(shí)習(xí)及畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)。目前廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院已經(jīng)有15家以上校外實(shí)訓(xùn)基地?？梢园凑杖瞬排囵B(yǎng)方案在第二學(xué)年和第四學(xué)年以及第五學(xué)年進(jìn)行集中的暑假頂崗實(shí)習(xí)以及畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)。
廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院和蒙山縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校的電子信息工程技術(shù)專業(yè)“二三分段”中高職銜接一體化人才培養(yǎng)已經(jīng)得到了合作雙方院校的通過。2015年8月已經(jīng)開始招收第一批學(xué)生共102人，3個教學(xué)班，按一體化人才培養(yǎng)方案正在實(shí)施培養(yǎng)。合作雙方將會在實(shí)施過程中不斷完善和修訂人才培養(yǎng)方案。
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【項(xiàng)目基金】2014年廣西高等教育教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目，2015年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目
