導語：如何才能寫好一篇電氣自動化技術研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：職業(yè)標準；維修電工；電氣自動化技術專業(yè)；學習領域課程開發(fā)

【中圖分類號】G71

基于工作過程的學習領域課程的開發(fā)，已成為近年來高等職業(yè)教育課程改革的熱點。基于工作過程的學習領域課程的實質(zhì)，在于課程的內(nèi)容和結(jié)構追求的不是學科架構的系統(tǒng)化，而是工作過程的系統(tǒng)化。職業(yè)教育的課程開發(fā)必須打破傳統(tǒng)學科系統(tǒng)化的束縛，將學習過程、工作過程與學生的能力和個性發(fā)展聯(lián)系起來，將“工作過程的學習”和“課堂上的學習”整合為一個整體，將職業(yè)資格研究（包括職業(yè)分析、工作分析、企業(yè)生產(chǎn)過程分析）、個人發(fā)展目標分析與教學分析和教學設計結(jié)合在一起。

高職電氣自動化技術專業(yè)中維修電工的考證及學習是重要項目之一，該專業(yè)的核心能力對應的職業(yè)是維修電工。因此，以“維修電工”國家職業(yè)資格為標準、以高職人才培養(yǎng)為目標，將維修電工職業(yè)標準有機地融合到專業(yè)學習領域課程開發(fā)中，以項目為導向、工作任務為載體，重建專業(yè)方向課程體系，以解決專業(yè)教學與“維修電工”考證相互脫節(jié)的問題。

一、確立專業(yè)及其面向的職業(yè)崗位分析

根據(jù)企業(yè)調(diào)研，維修電工在不同工業(yè)部門如機械與設備制造、汽車與配件工業(yè)、電子工業(yè)，從事自動化生產(chǎn)。除操作自動化生產(chǎn)設備以外，這些設備的維護成為其專業(yè)工作的重點。此外，維修電工參加生產(chǎn)設備的建造和改造，進行電子維修，在車間維修并制造電子、自動化和信息技術的組件和儀器。符合專業(yè)要求的工具、測量儀器和測試材料、旨在有效完成任務的工作和工作崗位設計以及與同事進行符合專業(yè)要求的交流，都屬于維修電工的任務要求。同時，還要考慮經(jīng)濟、社會和生態(tài)的不同要求以及由此引起的對職業(yè)行動的要求。維修電工能對任務進行整體性觀察并在完整性的工作過程背景下對其進行組織，也就是說，借助其企業(yè)關聯(lián)知識關注過程的銜接并與其他部門（機械保養(yǎng)、物流、制造計劃等）合作。

二、提取、劃分、分析典型工作任務學習難度范圍

電氣自動化技術專業(yè)中以電氣設備的運行、安裝、調(diào)試與維護及營銷服務等職業(yè)崗位為導向，重點突出技能培養(yǎng)，根據(jù)職業(yè)能力要求提煉難度1-4級的典型工作任務。

（一）職業(yè)定向的工作任務（學習難度范圍1）

工廠車間照明設備的安裝與維修、普通機床電氣設備的安裝與維修、電機的安裝與維修、小型電子設備的調(diào)整與改裝、工廠供電系統(tǒng)的計劃與實施、做計算機控制系統(tǒng)的計劃與實施、印刷電路板的設計與制作、現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)的構建與維護。

（二）系統(tǒng)的工作任務（學習難度范圍2）

交直流調(diào)速系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、設備運行的檢測與控制、電氣設備控制的安裝于調(diào)試、生產(chǎn)過程的組織與實施。

（三）蘊含問題的特殊工作任務（學習難度范圍3）

電氣設備的調(diào)整與改裝、數(shù)控設備的維護。

（四）無法預測的工作任務（學習難度范圍4）

生產(chǎn)設備的調(diào)整及生產(chǎn)質(zhì)量保障。

三、構建電氣自動化技術專業(yè)維修電工方向教學計劃

根據(jù)典型的工作任務，提煉支撐課程，形成了12門理實一體化的學習領域課程。

學習領域課程編號 學習領域課程 基準學時

小計 第一學年 第二學年 第三學年

1 電工基本技能 2周 2周

2 電氣設備安裝與維護 4周 4周

3 電子技術應用實訓 4周 4周

4 電氣繪圖技術實訓 8周 8周

5 PLC應用技術 5周 5周

6 組態(tài)控制技術 2周 2周

7 傳感器技術及應用 4周 4周

8 交直流調(diào)速系統(tǒng)與應用 3周 3周

9 集散控制與現(xiàn)場總線 3周 3周

10 單片機應用技術 4周 4周

11 自動化課程綜合實訓 5周 5周

12 自動化課程設計 2周 2周

合計學時 1196 468 286 442

四、建立學習領域課程教學計劃（舉例）

以《自動化課程綜合實訓》學習領域課程為例，建立講授單元和行動單元學習任務和內(nèi)容。講授單元主要對PLC的組成與基本工作原理；PLC的編程軟件及編號范圍；基本邏輯指令表示方法及其應用方法；掌握梯形圖的繪制原則及PLC設計原則、步驟和方法；對典型生產(chǎn)線工業(yè)控制對象進行系統(tǒng)的意見設計、系統(tǒng)的軟件設計、安裝調(diào)試設計，共計150課時。

行動單元中建立五個子學習領域課程：

1、控制方案的初步設計（學時：12），學生根據(jù)項目設計要求對現(xiàn)有自動化生產(chǎn)線及需改造的生產(chǎn)線進行調(diào)查，并據(jù)此形成初步控制方案，討論并完善，最后提交具體可操作性的控制方案。

2、交流電機的PLC變頻控制（學時：48），根據(jù)項目設計要求對交流電機的控制所需器件進行選型，了解并掌握器件使用完成交流電機的PLC變頻控制子系統(tǒng)，并進行系統(tǒng)測試調(diào)試，最后提交相關技術文檔。

3、物料分控系統(tǒng)的PLC控制（學時：24），根據(jù)控制方案要求對物料分控所需器件進行選型，了解并掌握器件的使用方法，完成物料分控子系統(tǒng)，并進行系統(tǒng)測試調(diào)試，最后提交相關技術文檔。

4、機械手的PLC控制（學時：30），根據(jù)控制方案要求，了解并掌握機械手的使用方法，完成機械手控制子系統(tǒng)，并進行測試與調(diào)試，最后提交相關技術文檔。

5、系統(tǒng)綜合計劃與調(diào)試（學時：36），根據(jù)控制方案要求，對全系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，分析并找出其中的問題，完成全系統(tǒng)了，并提交相關技術文檔。

將維修電工職業(yè)標準融合到高職電氣自動化技術專業(yè)的學習領域進行課程開發(fā)中，解構原有的基于知識儲備的學科體系架構課程，重構基于知識應用的行動體系架構課程，凝練工作過程要素，在現(xiàn)實的職業(yè)資格基礎上，培養(yǎng)學生普適的職業(yè)資格，為未來的職業(yè)資格奠定基礎，提升學生的“職業(yè)競爭力”。通過學習領域課程的開發(fā)研究，可有效的優(yōu)化學校課程資源，在有限的課時內(nèi)發(fā)揮課程最大的作用；可優(yōu)化課程結(jié)構，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，體現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)的特色；為相關專業(yè)的課程結(jié)構的改革提供思路，使之更加適應培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)的需求。

參考文獻：

[1]王平均，王偉，韓寶如.基于工作過程的課程考核評價體系研究――以高職維修電工實訓課程為例[J].遼寧高職學報2013(5):49-51.

[2]劉勇,段保才.高職教育課程模式的選擇――基于工作過程系統(tǒng)化的學習領域課程模式.中國高教研究,2011(6):85-89.

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關鍵詞：電氣自動化；節(jié)能技術；應用；必要性

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

電氣自動化節(jié)能技術在目前的電氣自動化設計中應用廣泛，在提高電氣使用效率的同時，也有效避免了電氣使用過程中的能源浪費。隨著科技的發(fā)展，電氣自動化節(jié)能技術也得到了飛速的發(fā)展，了解電氣自動化節(jié)能設計的主要技術方向，并將電氣自動化節(jié)能技術應用到電氣設計過程當中，是發(fā)揮電氣自動化節(jié)能效果的重要手段。

一、 電氣自動化節(jié)能技術應用的必要性

電氣自動化節(jié)能技術應用是社會發(fā)展的需要，也是電氣自動化發(fā)展的必然途徑。電氣自動化節(jié)能技術一方面要考慮地能源的消耗，另一方面也要從單位能量的效益和能源消耗的簡化方面來考慮，最終在滿足企業(yè)的經(jīng)濟效益的同時，滿足社會效益。電氣自動化節(jié)能技術設計的作用比較廣，能夠最大限度的對電能節(jié)約進行潛力挖掘，同時可以對電力供需緊張的情況進行緩解，促進電能自動化利用以健康的方式發(fā)展，因此，電氣節(jié)能技術的發(fā)展及應用非常有必要。在電氣自動化節(jié)能技術應用時，一定要注意以經(jīng)濟效益為基礎，對電氣設備的節(jié)能技術進行科學合理的選擇，提高節(jié)能效率，避免不必要的能源消耗，以最大限度的降低電氣使用中的能源成本。

二、 電氣自動化節(jié)能應該考慮的技術方向

對于電氣自動化的節(jié)能技術研究方向，主要根據(jù)目前對電氣自動化的影響因素來分析。城市電網(wǎng)的擴大使得電力不斷增容，變頻器及整流器的使用造成諧波的產(chǎn)生，對電網(wǎng)產(chǎn)生危害，因此，電氣自動化節(jié)能設計的技術方向應該有以下幾點：（1）盡量降低電能在傳輸過程中的損耗，主要從減小導線的電阻方面來入手，對導線的材料、長度及變壓器的位置等方面進行節(jié)能技術設計，以減少能源消耗，達到節(jié)能的目的；（2）考慮變壓器的選擇，最好選擇變壓器功率較小，且自身損耗較小設備，以減少能源的損耗；（3）從無功補償?shù)慕嵌冗M行分析，因為在電氣自動化系統(tǒng)中，無功功率在配電設備中占有非常大的一部分，這一部分功率產(chǎn)生的損耗非常大，影響電能的質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。因此，要選擇合適的無功補償設備，以提高經(jīng)濟效益和社會效益；四、在電氣自動化節(jié)能技術應用考慮因素中，還要考慮到消除諧波的情況，避免電網(wǎng)聯(lián)接設備的錯誤動作，以提高能源的節(jié)約效率。

三、 電氣自動化節(jié)能技術的應用分析

1. 電氣自動化供電系統(tǒng)的節(jié)能技術應用

電氣自動化節(jié)能技術在供電系統(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）變壓器中的技能技術應用。變壓器在供配電系統(tǒng)中應用的非常廣泛，變壓器在應用的過程中造成的能源浪費也是非常嚴重的，主要通過空載損耗及負載損耗等原因而導致。變壓器的節(jié)能則主要從降低空載損耗和負載損耗兩個方面入手，同時要對變壓器的運行方式進行改善，以達到節(jié)能的效果。減少變壓器的空載損耗主要通過改變變壓器的設計及制造工藝，在選擇變壓器時盡量選擇品質(zhì)比較好的變壓器。減小負載損耗主要是通過改變變壓器的繞組電流和繞組電阻，因此要選擇組織較小的繞組變壓器；（2）線路傳輸過程中的能耗控制技術，即降低線路的電阻損耗的技術。一方面，選擇導電率比較小的導線材質(zhì)，減少電路上的能源損失，另一方面，要控制導線的長度及橫截面積，盡量使長度短而橫截面積大，以減少電能的損耗，而減少電路長度可以通過設置合理的變壓器位置來解決，通過合理的位置選擇，以縮短線路的距離，從而降低能源的損耗；（3）提高供電系統(tǒng)的功率，降低能源的損耗，這一技術的運用主要是通過減少線路的無功損耗來實現(xiàn)。在進行電氣設計的過程中，盡量使用功率比較高的電氣設備，利用靜電容無功補償技術來降低負載及無功電流，降低電流損耗，提高功率；（4）針對電氣自動化應用過程中因三相電不平衡而造成變壓器的銅損增加的現(xiàn)象，在電氣自動化設計的過程中，要平衡三相電負荷，盡量避免三相電之間電流值不平衡的現(xiàn)象，減少銅損和鐵損，以達到節(jié)約能源的目的。

2. 電氣自動化照明系統(tǒng)的節(jié)能技術應用

電氣自動化照明系統(tǒng)節(jié)能技術應用非常關鍵，因為照明系統(tǒng)是電氣設備應用廣泛且普遍的系統(tǒng)，加強對照明系統(tǒng)節(jié)能技術的應用是提高電氣自動化水平的重要方面。其主要技術應用體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，在照明中要充分利用自然光，照明技術在節(jié)能中的應用的最主要部分就是充分利用自然光，科學合理的使用自然光是有效節(jié)約能源的重要措施，也是電氣自動化節(jié)能技術應用重點實施方向。主要方法是科學的制定照明標準，采用合理的采光方式，以有效的結(jié)合人工光源和自然光源，白天使用自然光照明以節(jié)約能源，同時可以穩(wěn)定照明的效果。通過自然光遠的使用也可以充分的發(fā)揮自然光源的優(yōu)勢，達到充分的挖掘能源潛能的目的；其次，在對照明方式的選擇上要注意科學合理。一方面，要對照明方式進行選擇，根據(jù)指標的不同及建筑物各個場合照明要求不同采用不同的照明方式，如果對照明的亮度要求比較高，則盡量使強弱光源能夠有機的結(jié)合。如果照明要求比較集中，則采用單一的光源照明，避免強度過高而造成的能源浪費。如果對照明的要求比較分散，則需要對相應的建筑物進行照明分區(qū)，不同的區(qū)域采用不同強度的照明方式，在滿足照明需求的同時，盡量節(jié)約能源。另一方面，則要制定相應的標準，通過評估采用合理的照明指標，以提高照明系統(tǒng)的效率，對照明的質(zhì)量也要進行綜合的考慮，確保達到照明質(zhì)量又不會造成能源的浪費。再者，電氣自動化節(jié)能技術在照明系統(tǒng)中的應用，還體現(xiàn)在節(jié)能燈具的使用上。由于傳統(tǒng)的燈具能耗比較大，是能源浪費的重要原因，因此使用節(jié)能燈具對于節(jié)約能源有非常重要的作用。目前，節(jié)能燈具已經(jīng)被成熟的研發(fā)并廣泛的應用于電氣自動化系統(tǒng)當中，滿足了低碳環(huán)保的要求。同時，節(jié)能燈具使用壽命較長，使用的安全系數(shù)也比較高，在電氣自動化節(jié)能技術應用中發(fā)揮著非常重要的作用。

3. 電氣自動化設備系統(tǒng)的節(jié)能技術應用

電氣自動化設備系統(tǒng)的節(jié)能技術應用也非常關鍵，其應用主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面，電動機的節(jié)能技術應用。由于電動機的工作效率是影響電氣自動化系統(tǒng)中能源消耗的關鍵因素，因此，要盡量使用高效率的電動機，避免電動機能源消耗，提高電動機的工作效率。高效率電動機使用不僅可以節(jié)省大量的電力資源，而且還能夠提高電動機自身的工作效率。合理對電動機的交流變頻調(diào)控裝置進行使用，推廣交流電機調(diào)速變電技術，使得電動機在使用過程中變頻調(diào)速的轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)負載自動調(diào)節(jié)，使得自動轉(zhuǎn)速和負載的變化能夠很好的配合，以最大限度的實現(xiàn)電動機的節(jié)能。另一方面，使用軟啟動器，以實現(xiàn)節(jié)能。軟啟動器的使用可以實現(xiàn)對可控器件的硅原子期間的導通角根據(jù)啟動時間長短來進行調(diào)節(jié)，從而達到控制電壓變化的目的，軟啟動器的使用不僅可以使得電氣設備能夠平穩(wěn)啟動，而且能夠使得電氣設備在頻繁使用的過程中實現(xiàn)能源的節(jié)約。從而提升電氣自動化系統(tǒng)工作中節(jié)能技術應用的效果。

四、 結(jié)束語

通過本文的分析，對電氣自動化節(jié)能技術應用的必要性有了詳細的了解，明確了電氣自動化節(jié)能應該考慮的方向，并對電氣自動化節(jié)能技術的實際應用進行了探討，為電氣自動化節(jié)能技術的發(fā)展及推廣奠定了基礎。有效的保障了電氣使用過程中的節(jié)能及環(huán)保，最大限度的適應社會發(fā)展對電氣使用所倡導的理念。

【參考文獻】

[1]劉陽，劉祺.小議電氣自動化節(jié)能技術[J].世界家苑，2013（4）.

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【關鍵詞】火電廠；自動化控制系統(tǒng)；應用

作者簡介：張偉（1981—），男，陜西咸陽人，大學本科，工程師，現(xiàn)供職于內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團有限公司電力工程技術研究院，研究方向：火電廠的自動化應用

電能從生產(chǎn)到應用的過程較為復雜，并成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要力量，電的應用對國民經(jīng)濟增長有極大的促進作用。在科技發(fā)展的帶動下，火電廠發(fā)電設備也實現(xiàn)了高科技，控制系統(tǒng)也得以改進，以往的人工模式中存在較大缺陷，難以調(diào)度電力，為解決這種情況，自動化控制系統(tǒng)被應用到火電廠中，因此，有必要分析與研究火電廠自動化控制系統(tǒng)。

1火電廠自動化控制系統(tǒng)分類研究

1.1火電廠傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)

上世紀八十年代我國火電廠所應用的控制系統(tǒng)主要為以I/O為基礎的微機分散系統(tǒng)，其利用危機分散系統(tǒng)設置了單獨控制器，并通過I/O接口傳遞控制命令。該時期的電氣自動化控制中微積分散系統(tǒng)并不具有直接控制電氣的能力，對其控制則是由獨立電氣自動裝置來完成的，這種控制方式較為成熟，現(xiàn)場運行期間也可以快速反映，且可以邊控制邊觀察控制結(jié)。但隨著計算機通訊技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)接入用戶也在增多，現(xiàn)有設備條件受到很大限制，難以滿足自動化處理，極大的影響到系統(tǒng)管理效率，因此，就要做好控制系統(tǒng)改進與完善工作，將控制裝置整合在一起[1]。上世紀九十年代末期，火電廠所應用的自動化系統(tǒng)為現(xiàn)場總線技術，聯(lián)系現(xiàn)有火電廠工藝形成控制網(wǎng)絡，在該模式中也含有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬接線內(nèi)容，其中的信心采集與系統(tǒng)控制都需要利用現(xiàn)場總線完成。而輸煤系統(tǒng)等要獲得電氣信息也要依賴于ECS通信網(wǎng)，也是ECS成為了火電廠自動化控制與監(jiān)管的系統(tǒng)之一,并被廣泛應用于各處，但該控制系統(tǒng)傳輸效率卻很低，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構也出現(xiàn)設計部合理情況，導致通訊節(jié)點過少，很容易發(fā)生故障，給系統(tǒng)運行帶來較大影響[2]。

1.2以工業(yè)以太網(wǎng)技術為基礎的火電廠電氣自動化控制系統(tǒng)

隨著微電子技術發(fā)展，電氣綜合保護測控能力得以顯著提升，基本實現(xiàn)了以交流采樣為基礎的保護、濾波以及通信，但這些測控能力卻較為重視于工業(yè)以太網(wǎng)技術，該技術所需成本較少、容量較大，傳輸效率也很高，整體拓撲結(jié)構相對較好，同時有具有開放性，有效彌補來了原有控制系統(tǒng)的不足，可見，以太網(wǎng)技術應用到火電廠自動化控制中有很大益處。將微積分散系統(tǒng)應用到火電廠自動化控制中，可以不僅減少了通信管理機的應用，還使得控制系統(tǒng)傳輸效率得以顯著提升。微積分散系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系是通過站控層通信子站來實現(xiàn)的，其中有多臺子站，同時，還有以太網(wǎng)通信等，很多火電廠都是利用以太網(wǎng)實現(xiàn)了自動化，并經(jīng)過多年發(fā)展，以太網(wǎng)自動控制技術也趨于成熟，不僅減少了投資成本，還優(yōu)化了微積分散系統(tǒng)與ECS之間的聯(lián)系，使得系統(tǒng)不斷融合，整個系統(tǒng)都實現(xiàn)了自動化[3]。

2微機分散自動化控制系統(tǒng)

2.1微機分散控制子系統(tǒng)

微積分散控制系統(tǒng)在不受軟硬件制約的條件下，各功能模塊也在發(fā)生變化，能夠滿足不同火電廠的不同需求。常用微積分散子系統(tǒng)主要有以下幾種：首先，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，它能夠利用在線傳輸技術可以將各部分的信號連接在一起，同時也可以獨立出來，成為上下機位于一體的結(jié)構。它也可以構成小型集散系統(tǒng)，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡實時控制。該系統(tǒng)還可以為熱力系統(tǒng)提供流程圖，并檢測運行數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)有異常情況便會發(fā)出警報，此外，還可以將其中的系統(tǒng)參數(shù)變化趨勢記錄下來，預測出系統(tǒng)運行情況，并記錄系統(tǒng)參數(shù)，以供日后查閱；其次，模擬量控制系統(tǒng)，它所體現(xiàn)的是機組自動化水平，通過對鍋爐等設定的調(diào)控與運行，可以使系統(tǒng)工藝水平得以提升，在減少投入成本時，也使系統(tǒng)運行效率得以提升；最后，順序控制系統(tǒng)。順序控制系統(tǒng)的應用極大的減少了人工操作，相關工作人員只要按照指示按動按鈕即可完成工作，不需要人工切換，工作人員也可以在自動運行期間根據(jù)自身需求選擇想要的信息，并通過自檢程序了解系統(tǒng)運行情況，防范以外事件的發(fā)生，真正實現(xiàn)保護系統(tǒng)的目的。

2.2微機分散控制系統(tǒng)優(yōu)點

通過調(diào)查研究得知，微機分散控制系統(tǒng)主要有以下三大特點：

第一，微積分散系統(tǒng)可靠性較高，該系統(tǒng)主要結(jié)構為拓撲結(jié)構，可以將系統(tǒng)控制能力分散到合適的操作點中，既實現(xiàn)了相互獨立，又保證了它們之間的聯(lián)系，確保一處發(fā)生故障以后，其他站點也可以正常運行，而不會出現(xiàn)性能喪失的情況。

第二，微積分散控制系統(tǒng)具有開放性，其開放性體現(xiàn)在該系統(tǒng)的設計上，在設計該系統(tǒng)時十分注重標準化與模塊化，同時，其兼容性與可擴展性較好，便于微積分散控制系統(tǒng)接入，還不會出現(xiàn)兼容問題，即便卸載原有系統(tǒng)也不會有不良影響出現(xiàn)[4]。

第三，微積分散系統(tǒng)功能多樣化，微積分散控制系統(tǒng)所具有的功能較為多樣，既有順序控制，還有連續(xù)控制與處理控制，同時也可以滿足各種特殊要求。此外，該系統(tǒng)的靈活性與協(xié)調(diào)性也很好。在經(jīng)濟與科技發(fā)展的帶動下，微積分散控制系統(tǒng)無論是在功能上還是在結(jié)構上都得以完善，盡管在實際運行中依然會有部分問題存在，但整體影響并不大，為減少問題出現(xiàn)，還需要采取有效措施加以改進，以便適應工程需要。只要不斷研究與探索，微積分散系統(tǒng)將在火電廠自動化控制系統(tǒng)應用中發(fā)揮更大作用。

參考文獻

[1]石一.火電廠自動化控制系統(tǒng)應用與研究[J].電子技術與軟件工程,2014,11:267-268.

[2]朱朝柱.熱工自動化控制系統(tǒng)在火電廠的應用[J].電子技術與軟件工程,2014,23:237.

[3]杜曉偉.關于火電廠電氣自動化中分散控制系統(tǒng)的應用[J].科技傳播,2011,24:130+133.

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【關鍵詞】電氣控制 PLC技術 探析

PLC從外觀來講，具有體積小質(zhì)量輕的特點，小型的PLC底部尺寸一般不超過100mm，質(zhì)量不超過150g，所以在安裝方便，和電氣系統(tǒng)組裝容易。PLC應用范圍廣泛，一般的電氣控制場所都可以使用，尤其是數(shù)據(jù)應用能力在數(shù)字控制方面的運用更為廣泛。另外，抗干擾技術的應用更使電氣控制系統(tǒng)運行的安全性和可靠性提供了有力保障。PLC外部檢測系統(tǒng)的設置，為自身內(nèi)部和系統(tǒng)外部的故障檢驗提供了良好的條件。而且，PLC的安裝操作簡單易懂，對于從事電氣控制方面的人員來說掌握起來也比較容易。儲存邏輯是PLC技術在實際應用中所使用的，接線比較簡單，這樣也方便日后維修和改造，在減少工作量的同時又提高了工作效率。

1 PLC技術與電氣控制融合后的工作流程

電氣控制主要是通過對電氣設備一次和二次回路控制來確保設備正常運行，其在現(xiàn)代工業(yè)自動化方面已經(jīng)成為一個不可缺少的重要角色，更是推進工業(yè)自動化發(fā)展的重要武器。而PLC技術的實質(zhì)就是一個控制器，專門用于專業(yè)控制，主要利用計算機、通訊技術、自動化等技術發(fā)展起來的通訊控制器。PLC技術與電氣控制技術融合可以生成強大的抗干擾能力和自我診斷能力，完善電氣的控制系統(tǒng)的同時有效排除系統(tǒng)中故障。

目前，PLC技術在電氣控制行業(yè)的應用十分廣泛，很多企業(yè)開始逐漸重視這些外來技術的引進，作為現(xiàn)代電控行業(yè)中的重要角色，PLC技術的應用將會在很大程度上推動電氣控制行業(yè)的發(fā)展。同時，想要PLC技術與電氣控制合理融合就必須要對PLC技術有一定的掌握和了解，這是PLC技術能夠更好的運用于實際的前提條件和重要基礎。此外，PLC技術在工業(yè)體系中也有著廣泛應用，如石油、建材、鋼鐵、化工、電力、機械制造、汽車、交通運輸?shù)取?/p>

結(jié)合PLC的工作流程，根據(jù)實際工作經(jīng)驗，將PLC技術與電氣控制融合后的工作流程劃分為三個階段。主要有收集和輸入原始數(shù)據(jù)、用戶程序執(zhí)行、刷新輸出。

（1）采取收集數(shù)據(jù)是PLC工作進程的第一步。通過掃描的方式依次讀取并存儲輸入狀態(tài)點和數(shù)據(jù)，同時存入I/O映像區(qū)中的相應單元。完成后，進入用戶程序執(zhí)行和輸出的刷新階段。在這一階段，I/O映像區(qū)中相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不發(fā)生改變。

（2）在第一步完成的基礎上，對用戶程序按照由上到下的順序掃描。用戶程序是執(zhí)行階段，具體的實施中，先掃描用戶程序左邊的控制線路，同時依然遵守由上到下和由左到右的順序?qū)τ|點構成的的控制線路進行邏輯運算。同樣，在I/O映像區(qū)內(nèi)單元中的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會發(fā)生變化，但其他輸出點和軟設備在I/O映像單元區(qū)域或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)域的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都可能會發(fā)生變化。

（3）PLC工作流程的最后階段，即輸出刷新階段。在用戶程序掃描結(jié)束后，PLC就會進入輸出刷新階段。此階段中，CPU按照I/O映像區(qū)相應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有輸出鎖存電路之后再由輸出電路完成相應設備的驅(qū)動設置是PLC的最后輸出過程。

PLC的工作流程與大部分其他的機械設備相似，是一個周期循環(huán)的過程。這三個工作階段是循環(huán)運行的，每進行三個階段為一個周期。PLC技術與電氣控制技術的融合在提高工作效率的同時又節(jié)省了故障和開發(fā)研究的開銷。

2 PLC技術在電氣控制應用中常見的問題

系統(tǒng)控制出現(xiàn)故障?？赡苡捎诰€路老化、周圍環(huán)境破壞等原因造成控制出現(xiàn)故障，進而無法將信號傳遞給系統(tǒng)內(nèi)部，也就無法完成對數(shù)據(jù)的接收、加載和轉(zhuǎn)換，同時對系統(tǒng)發(fā)出的其他執(zhí)行命令也沒辦法接收。

數(shù)據(jù)收集和傳輸故障也可能是由于開關一類的設備操作不到位造成的，例如打開、閉合不徹底，致使無法接收或接收錯誤信息，造成控制運作出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)無法正常運行，即造成了PLC無法接收信號控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

設備開關和現(xiàn)場變送器的自身故障也是使PLC技術無法正常工作的原因，引發(fā)故障的原因可能是接線接觸不良，出現(xiàn)破損等，同樣也會造成以上PLC控制分析系統(tǒng)無法接收數(shù)據(jù)和進一步的處理。此外，人為操作出錯也是造成系統(tǒng)故障的原因之一。

3 PLC技術問題相應的解決方法

對輸入PLC控制系統(tǒng)信號的可靠性加強注意。保證所有的現(xiàn)場設備和相關部件的性能完好，杜絕由于設備自身零部件問題造成信號無法正常傳送和接收的現(xiàn)象發(fā)生。此外，更新改進主界面功能模塊設置也有利于減少控制的出錯。

完善系統(tǒng)設置，使其更加具有可靠性、自動化、網(wǎng)絡一體化。在PLC電氣控制系統(tǒng)遭受破壞或出錯時，起到預警系統(tǒng)的報警作用，這項功能在PLC系統(tǒng)控制里十分重要，能夠有效的對工作情況進行監(jiān)控，減少了由于指令出錯帶給系統(tǒng)的損失。確保PLC周圍的運行環(huán)境，及時排除干擾因素，實施24小時監(jiān)控。

加強人員的技術培訓，提高業(yè)務能力和自身素質(zhì)修養(yǎng)，鼓勵員工學習新技術、新的方法和技巧來提高工作質(zhì)量。

4 總結(jié)

面對如今高科技迅猛發(fā)展的形勢，在任何領域如果想要健康長遠的發(fā)展，就必須不斷的學習掌握新的技術，只有對新技術和設備做好充分的了解和學習并合理應用，才會真正的有所收獲。PLC在電氣控制方面發(fā)揮著巨大的推動作用，二者的融合將會在很大程度上促進電氣控制行業(yè)的進步發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介

張車（1981-），男，江蘇省張家港市人。本科學歷。中級工程師。研究方向為電氣自動化控制。

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關鍵詞：自動化；機械設計；機械制造

近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械領域已經(jīng)基本全面普及了自動化技術，這項技術的應用，使得機械相關的企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟效益。為此，作為企業(yè)而言，必須根據(jù)自身的實際情況，來對現(xiàn)有的機械設計制造自動化技術進一步研發(fā)和創(chuàng)新，確保企業(yè)能夠擁有更大的發(fā)展空間，進而不斷提高企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

1自動化技術在機械設計及制造領域中應用的重要性

1.1降低資源成本。在自動化技術普及之前，傳統(tǒng)的機械設計制造領域的粗放現(xiàn)象極為常見，造成大量資源的無端浪費，不僅不符合可持續(xù)發(fā)展理念，而且也造成企業(yè)成本居高不下，對于資源節(jié)約和企業(yè)發(fā)展都較為不利。而自動化技術的推廣應用則克服了這一問題，其不僅能夠提高機械設計和制造中的精確度，還能實現(xiàn)生產(chǎn)廢料的重新利用，有效降低了以往浪費程度高和成本高的問題[1]。1.2提高生產(chǎn)效率。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今，各行各業(yè)對于機械設計與制造領域都有著越來越高的需求和要求，由此，在機械設計制造領域中應用自動化技術已成為大勢所趨[2]。自動化技術的應用，能夠顯著提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，從而提高企業(yè)在市場中的競爭力，推進企業(yè)更好發(fā)展。1.3推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構升級。隨著自動化技術的不斷推廣應用，以往機械設計制造中大量采用人工操作的情況已不復存在，企業(yè)由勞動密集型向技術密集型的方向轉(zhuǎn)變，如今的機械設計制造領域的競爭點也相應轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g水平上的競爭。由此，機械領域開始著力提高設備的精密度。雖然這看似僅僅是一方面的技術在發(fā)展和升級，但實際上，這項技術的不斷發(fā)展，帶動了整個機械設計制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化轉(zhuǎn)型和升級，在此基礎上，更多的技術壁壘也將在未來被逐個擊破。

2自動化在機械設計及制造領域的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1制造工藝現(xiàn)狀。機械的制造工藝水平是機械產(chǎn)品品質(zhì)的根本保證，從目前來看，雖然自動化技術已經(jīng)在我國絕大多數(shù)機械制造企業(yè)當中得以普及，但各企業(yè)之間的普及程度卻參差不齊，一部分企業(yè)的自動化技術應用尚處于初級階段，在精細化和智能化上的發(fā)展還較為欠缺，相較于國內(nèi)外的一些先進企業(yè)而言，還有著明顯的差距。除此之外，這些企業(yè)在激光加工、復合加工和納米加工等方向也往往存在諸多不足之處，對于這些方面的技術仍需要進一步提升，在未來的相關研究中，這些也將成為重要的研究方向[3]。2.2自動化技術的現(xiàn)狀。目前，自動化技術已經(jīng)貫穿于機械設計和機械產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，特別是在機械產(chǎn)品設計的環(huán)節(jié)當中，采用自動化技術，能夠為新產(chǎn)品的設計增添靈感，并能夠從不同的維度整理相關的設計信息，不斷推陳出新，滿足企業(yè)和用戶多方面的實際需求。

3以汽車制造領域為例淺析自動化在機械設計制造中的應用發(fā)展

3.1集成化應用。目前，機械設計與制造領域已經(jīng)與各種新技術實現(xiàn)了一定程度的融合，在這一背景之下，原有的自動化技術得以不斷提升，在汽車制造領域中，通過自動化技術的集成應用，有效突破了傳統(tǒng)汽車結(jié)構的局限性。目前，一部分汽車制造企業(yè)應用這方面的技術，已經(jīng)實現(xiàn)了集成生產(chǎn)的自主化制造系統(tǒng)，能夠更好滿足實際的生產(chǎn)需求，乃至部分客戶的個性化定制需求[4]。3.2智能化應用。在汽車領域的機械設計制造工作當中，自動化技術的智能化應用得到了較為明顯的體現(xiàn)。在自動化控制系統(tǒng)中，安全防護的技術水平得到了很大進步，汽車制造的流程得到了進一步的優(yōu)化，這是以往人工操作模式下所不具備的。具體來看，自動化技術應用的關鍵則體現(xiàn)在自動化系統(tǒng)、機械制造系統(tǒng)和人工智能三部分，機械設計制造及自動化中的智能化應用則主要用于將各種先進的信息技術融合到機械設計和制造的環(huán)節(jié)當中，使得生產(chǎn)流水線能夠按照預定好的程序來完成生產(chǎn)任務，在機械制造的過程中，通過智能化技術，能夠?qū)ιa(chǎn)流水線的情況進行實時的準確分析，并隨時進行調(diào)整。就目前而言，在國內(nèi)的機械設計制造領域，自動化技術已經(jīng)在一定程度上具有了智能化的特點，這顯著提高了機械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。與此同時，智能化技術也能夠?qū)崟r監(jiān)控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，及時糾正生產(chǎn)過程中發(fā)生的錯誤，并針對不足之處進行改善，將可能出現(xiàn)的隱患及時清除。3.3虛擬化應用。在過去的汽車機械部件設計中，通常需要先確認基本方案，而后再使用CAD進行圖紙的繪制，這一過程不但非常繁瑣，而且也很容易因微小的失誤導致功虧一簣。如果能夠?qū)⒆詣踊夹g有效應用其中，就可以進行汽車機械產(chǎn)品的虛擬化設計，避免以往設計工作中可能出現(xiàn)誤差的問題，從而縮短設計時間，提升產(chǎn)品質(zhì)量[5-6]。目前，在這一設計過程中，傳統(tǒng)的CAD技術與近年來新興的CAPP等計算機技術得到了有機結(jié)合，其利用計算機進行虛擬化和智能化的設計，實現(xiàn)了自動化的繪圖，如在繪圖過程中發(fā)現(xiàn)失誤，則會及時提醒設計人員修正，避免錯誤問題的累積，實現(xiàn)更為精確的設計圖紙。整體來看，使用該項技術后，其不僅能夠獲得更為精確的產(chǎn)品設計尺寸和設計質(zhì)量，還能有效降低汽車機械部件設計環(huán)節(jié)的成本開支，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。3.4與大數(shù)據(jù)技術結(jié)合應用。在大數(shù)據(jù)技術和云計算等一系列先進技術不斷發(fā)展的大背景之下，機械設計制造的自動化技術也開始與大數(shù)據(jù)技術之間進行結(jié)合應用。大數(shù)據(jù)技術的融入，顯著提高了機械設計制造及自動化技術中的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和處理等方面的能力，特別是在車用傳感器、儀表和網(wǎng)絡等方面，大數(shù)據(jù)分析技術的應用使得這些部件的智能化程度更高。目前新興的無人駕駛汽車就是一個典型的案例，無人駕駛汽車是在大數(shù)據(jù)、自動化技術和人工智能技術等基礎上發(fā)展起來的，其應用這些技術，將傳感器、監(jiān)控視頻和GPS定位技術等有機結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析，合理規(guī)劃行進路線，達到無人駕駛的目的。3.5實際應用案例。目前，隨著電動汽車領域的發(fā)展，自動化技術在電動汽車的機械設計制造領域也得以廣泛應用。在電動汽車中，電機驅(qū)動系統(tǒng)是其最為核心的關鍵部件之一，其主要作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為動能，來驅(qū)動汽車行進，同時，電機驅(qū)動系統(tǒng)也能將汽車制動時產(chǎn)生的能量重新轉(zhuǎn)換為電能傳輸給蓄電池，完成整個電氣部分的自動化控制任務。由此可見，在電機驅(qū)動系統(tǒng)的設計中，其復雜性較為突出，對其進行自動化控制也需要涵蓋大量的硬件模塊。具體來看，其包括油門踏板信號控制電路、電池電壓信息調(diào)理電路、電機電流信號電路、DSP電源電路、DSP通信電路、以及ROM晶振電路等。除了硬件方面的設計之外，自動化控制還需要軟件方面的支撐，其控制軟件主要分為主程序、中斷程序和其他程序三部分，涵蓋了系統(tǒng)初始化、位置檢測、速度檢測、故障保護、換向調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速計算等多方面的內(nèi)容。在整體的電動汽車電氣自動化控制系統(tǒng)中，主程序中“系統(tǒng)初始化”的作用在于對系統(tǒng)參數(shù)、中斷邏輯等內(nèi)容進行設置，同時，主程序需要與控制面板之間建立可靠的通信協(xié)議，確保能夠及時獲取電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等關鍵數(shù)據(jù)信息。中斷程序主要針對系統(tǒng)服務出現(xiàn)中斷故障后的具體情況進行收集和分析，為后續(xù)進行故障排除操作提供重要依據(jù)。其他程序模塊中，電機轉(zhuǎn)速測量是相對較為重要的環(huán)節(jié)。隨著電動汽車領域的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的燃油車輛將逐漸被取代，而這種電機在未來也就隨之得到更廣泛的發(fā)展。3.6未來發(fā)展趨勢。3.6.1汽車機械設計及制造領域?qū)⒏鼮橹悄?。隨著自動化技術在汽車機械設計及制造領域的不斷深入應用，汽車行業(yè)未來必將有著更高的智能化程度，汽車機械設計制造領域?qū)⒕哂懈叩募夹g含量，與此同時，用戶在操作車輛的過程中，也將更為簡便快捷。自動化技術在汽車機械設計及制造中的應用，能夠逐步顛覆傳統(tǒng)汽車制造領域中的思維定式，讓整體的汽車制造不斷朝向智能化的方向發(fā)展。當然，從目前來看，國內(nèi)仍有一部分汽車企業(yè)在智能化發(fā)展方面有所欠缺，在實際操作中，仍有相當一部分崗位需要人工操作。在這種情況之下，仍需要企業(yè)內(nèi)的技術人員積極創(chuàng)新，不斷加強最新技術在汽車制造中的應用。3.6.2未來的自動化技術將朝著高端方向發(fā)展。雖然當前的自動化技術在汽車機械設計與制造領域體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，但其帶來的一些弊端問題也在所難免。針對這種情況，對自動化技術進行改進則是有必要的，通過對自動化技術的不斷優(yōu)化改進，以往的問題將逐步得到解決，汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量也必將得到顯著提升。由此可見，未來自動化技術在汽車制造領域的應用，必將朝著更加高端的方向發(fā)展，從而推進汽車性能不斷提升，滿足公眾的更高需求。3.6.3由“線性自動化?！鞭D(zhuǎn)向“模塊自動化”目前，隨著環(huán)保理念在世界各國的不斷深入人心，新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，而在新能源汽車當中，占比最高的莫過于電動汽車，其在很多國家的保有量都在不斷上升，隨著電動汽車的大量普及和傳統(tǒng)燃油車輛的逐漸減少，作為能源補充設施，加油站也將逐漸為充電樁所取代。預計，隨著自動化技術的不斷發(fā)展，未來的汽車設計中，將以模塊化設計為主要設計形式，而在能源補充上，也很可能會采取模塊化的能源替換形式，以解決現(xiàn)存的“充電焦慮”問題。由此可見，自動化技術也會隨之更具備靈活可調(diào)的性能，以滿足更高的發(fā)展需求。

4結(jié)束語

總的來看，自動化領域在機械設計及制造領域中發(fā)揮著舉足輕重的作用，對于推動相關領域的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。為此，相關的企事業(yè)單位工作人員都應當對此給于足夠的重視，及時關注行業(yè)內(nèi)的最新前沿動態(tài)，對現(xiàn)有的技術不斷優(yōu)化創(chuàng)新，實現(xiàn)自身行業(yè)的更好發(fā)展。

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關鍵詞：配電網(wǎng)；電力電子裝備；互聯(lián)與網(wǎng)絡化技術

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.171

0 前言

現(xiàn)階段通信技術與電力電子技術的結(jié)合逐漸成為配電網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，而且電力電子技術的廣泛應用，將引起配電網(wǎng)系統(tǒng)以及電能用戶端相應的變革。電力電子技術與通信技術的融合，促使電力電子裝備進化為一體化集成系統(tǒng)，有利于推進配電網(wǎng)網(wǎng)絡化發(fā)展，因此對電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡化技術進行探討具有一定現(xiàn)實意義。

1 電力電子裝備技術

1.1 半導體開關器件

半導體開關器件是電力電子裝備技術的基礎，主要包括IGBT、IGCT、SCR 等器件[1]。提升現(xiàn)有半導體開關器件的水平與性能，并開發(fā)新型半導體開關器件是現(xiàn)階段電力電子裝備技術研究的重要課題。在半導體開關器件研究過程中，對器件材料的選取、對器件工藝的選擇都會對整體電路性能產(chǎn)生較大的影響。通過對半導體開關器件的磁性元件與絕緣材料進行改進，可以在降低能耗的基礎上減小器件體積。

1.2 變換器

變換器作為電能功率的處理器，可以將某種幅度、某種頻率的電能輸入形式，通過相應的變換操作轉(zhuǎn)變成另一種幅值與頻率的電能，從而確保電能可以適用于多樣化的配電系統(tǒng)與電能用戶端，保證配電網(wǎng)絡的順利配電。

1.3 電子電力系統(tǒng)

在配電系統(tǒng)中大型的電力電子裝備通常需要較多的變換器以及輔助電路完成配電工作，這些半導體開關器件、輔助電路以及轉(zhuǎn)換器就構成了電子電力系統(tǒng)。在電子電力系統(tǒng)整體中，會設置多個變換器對電能進行相應處理，同時變換器存在級聯(lián)、并聯(lián)、串聯(lián)等多種連接方式。

2 電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡化技術

2.1 電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡化技術概述

現(xiàn)階段電力電子裝備技術被廣泛的應用到我國智能電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電以及配電環(huán)節(jié)，而配電系統(tǒng)中的電力電子裝備技術尤為重要，然而配電網(wǎng)對于各個電力電子裝備的運行缺乏有效的協(xié)調(diào)，導致配電網(wǎng)的電能管理難以得到有效的控制[2]。配電網(wǎng)中電子電力裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡化技術主要是通過通信技術以及互聯(lián)網(wǎng)技術將各個電力電子裝備進行連接，從而實現(xiàn)電力電子裝備間的連接、通過將各電力電子裝備的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)進行收集并向中樞區(qū)域發(fā)送節(jié)點指令，可以在整體上對電力電子裝備的運行進行有效協(xié)調(diào)，而這種利用互聯(lián)網(wǎng)技術對電力電子設備進行調(diào)控的技術，被稱為電力電子互聯(lián)網(wǎng)技術。

2.2 電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡化技術三要素

2.2.1 即插即用的功率接口

即插即用的功率接口可以有效地將儲能電池、普通用電器等各種電氣設備以及分布發(fā)電等終端接入配電系統(tǒng)。即插即用的功率接口主要通過將系統(tǒng)內(nèi)部各種設備不同電能輸入形式進行合理轉(zhuǎn)換，使其電能輸入形式與電網(wǎng)相匹配。從這一方面講，即插即用的功率接口本質(zhì)上也是一個電力電子設備，同時隨著現(xiàn)代化信息技術的發(fā)展，即插即用的功率接口還應當具備相應的通信接口，并通過支持標準操作協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡的連接，可以將終端設備的運行信息上傳至網(wǎng)絡端口，從而接受調(diào)控指令。

2.2.2 能量路由器

能量路由器是整個電力電子裝備網(wǎng)絡化技術中的智能管理模塊，同時也是低壓區(qū)域網(wǎng)與中壓配電網(wǎng)和低壓區(qū)域網(wǎng)的相應接口，在運行過程中可以實現(xiàn)電能的雙向流動，不僅可以提供可再生能源的電力電子設備使用，還可以提供相應的低壓直流母線[3]。與此同時，能量路由器也應當具備相應的通信接口，并通過支持標準操作協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡的連接，可以將終端設備的運行信息上傳至網(wǎng)絡端口，從而接受調(diào)控指令。對指令值的確定由終端設備的實際工作狀態(tài)所決定，能量路由器可以有效地限制故障電流、保證低壓穿越，并完成維持低壓配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的任務。由于在配電過程中實際面對的電能用戶有所不同，能量路由器的功率等級以及電壓等級存在差異性。

2.2.3 標準的操作系統(tǒng)

電力電子裝備互聯(lián)網(wǎng)技術中的基礎內(nèi)容是信息流與能量流，同即插即用的功率接口、能量路由器相同，標準的操作系統(tǒng)是一個通用的網(wǎng)絡協(xié)議，可以利用即插即用的功率接口以及能量路由器對電子電力裝備互聯(lián)網(wǎng)中所有電力電子裝備進行識別與檢測，并對各個電力電子設備進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3 結(jié)論

總而言之，電力系統(tǒng)通常分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)三部分，其中配電系統(tǒng)面向電能用戶，主要從輸電系統(tǒng)接收電能分配給電能用戶。作為一個時變性系統(tǒng)，配電網(wǎng)電力電子裝備技術主要是通過電力電子裝備的運行實現(xiàn)電能的變化，通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術與電力電子裝備技術相結(jié)合，有利于推進我國智能電網(wǎng)建設。

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關鍵詞：電力電子技術；變壓器；應用

新世紀電力電子技術不斷提升，尤其是微電子技術的革新，使得電力電子技術的世界日新月異，帶動許多關鍵技術引領尖端科學技術的潮流。電力電子技術發(fā)展迅猛，應用能力廣泛，與其他學科的交叉應用性強，是目前頗具焦點性的一個專業(yè)領域。

通過半導體器件、計算機科技、電路科技、控制智能科技等等平臺構成電力電子技術，通過將近五十年時間的發(fā)展，其已經(jīng)不斷融入生活、工作的方方面面，在新世紀中伴隨電力電子技術新的理論、實踐應用發(fā)展，成為了關鍵性的技術。目前，電力電子技術相關的研究，在國際上仍處于較為初級的階段，雖然為我們帶來了巨大的便利，但其仍有許許多多方面的理論和實際應用有待人們的開發(fā)與研究，相信在不久的將來，電力電子技術將成為我們生活中不可或缺的一部分。

本文基于電力電子技術在變壓器中的應用，通過其相關的理論與原理的闡述，設計電力電子變壓器的仿真，致力于提升電力質(zhì)量，實現(xiàn)電力電子變壓器的優(yōu)越性。

1 相關定義與原理

1.1 電力電子變壓器定義

電力電子變壓器，又叫做固態(tài)、柔性變壓器，通過對目前在用的電力電子變壓器進行結(jié)構研究，可以闡述為電力電子變壓器是一種將帶有電力特性的能量向另一種帶有電力特性的能量進行轉(zhuǎn)變的設備，而上述的兩種能量具有不同的頻率、相位等等特征。

1.2 電力電子變壓器原理

電力電子變壓器通過兩種不同的功率變換器實現(xiàn)變頻，屬于交-交式的轉(zhuǎn)化。它的工作原理主要是將一種電壓，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換器，變換為另一種交流的電壓，利用高頻電壓進行耦合，經(jīng)變換器轉(zhuǎn)換為所需電壓。其可以利用增強變壓器的功率實現(xiàn)體積的縮小。運用目前的電力電子技術以及合理的工作技術，實現(xiàn)高頻交流電的"制造"，再利用電壓器進行電壓的交互，實現(xiàn)工頻交流電的"制造"，減少、減輕變壓器的體積，如此往返，即為電力電子變壓器的工作原理。

當前，因在用的基本所有電力系統(tǒng)相關器件，耐壓性與輸電系統(tǒng)方面都比較薄弱，因此電力電子變壓器需要在配電領域進行一定的技術開發(fā)，相較于常規(guī)的電力變壓器，配電系統(tǒng)的變壓器其電源兩側(cè)的繞組將固定為一次側(cè)，與高頻電壓器的繞組將固定為二次側(cè)，它們之間由高頻變壓器作為載體進行聯(lián)結(jié)，詳見圖1。

圖1 配電用電力電子變壓器基本原理

2 電力電子變壓器電路類型分析

2.1 斬控式電力電子變壓器

1995年，美國電科院首先研制出了電力電子變壓器的斬控式樣機，它選取了BUCK結(jié)構的電路，其簡單實用，易于調(diào)節(jié)變壓，但缺點是控制性不強，并不含有變頻的功能，還不能進行電氣隔離，以及無法對輸入的電流與功率進行相關的抑制作用，所以，該斬控式電力電子變壓器無法在輸配電工作中發(fā)揮交大的作用。

2.2 交-交-交變換電力電子變壓器

M?Kang（美國德州大學）在1999年，研制出一種新型交-交-交變換電力電子變壓器，其由初、次兩級功率進行交互變頻變壓器組成，通過兩種功率的轉(zhuǎn)換，連接功率器件，實現(xiàn)雙向流動電能的作用。其優(yōu)勢為傳送容量增加，體積相對小，缺點為相關器件繁復，結(jié)構復雜。

2.3 反激式電力電子變壓器

反激式電力電子變壓器結(jié)構簡潔，裝置器件較少，避免了較多的中介環(huán)節(jié)，因此比前面兩種變壓器結(jié)構有更大的進步。其優(yōu)勢為相關器件少，電感與電容組成電路，簡化了電能質(zhì)量不足的缺陷。但其開關反應能力偏大，很難在高電壓環(huán)境下使用，還容易因漏感產(chǎn)生交稿的尖峰電壓，對電壓應力造成較大的壓力，因此電磁相關的干擾頗為明顯。

3 電力電子變技術在變壓器中的仿真應用

3.1 電力電子變壓器在改善電能質(zhì)量中的應用

電能質(zhì)量在國際上的基本既定為：運用電力相關設施設備無法進入工作，以及使得其出現(xiàn)問題的電流、電壓或者頻率等等誤差，其基本內(nèi)容以電壓波動與閃變、頻率偏移及短時供電中斷等等內(nèi)容為主，其次還有電壓的偏差、電流波形的畸變以及三相電壓不平衡等等問題，本文主要以前面兩種為主要仿真目標進行研究。說明其常規(guī)變化與故障隔離等等作用，對電能質(zhì)量進行一定的改善。

3.1.1 電壓波動與閃變

在電壓波動與閃變的問題中，由于電力系統(tǒng)的母線出現(xiàn)非整數(shù)倍的影響，假設PET一次側(cè)的母線頻率是10Hz，幅值為10%左右的和諧波，使得母線電壓有異常的波動，具體的仿真結(jié)果圖如圖2所表示。

（1）PET輸入相電壓 （2）PET輸出相電壓

圖2母線電壓波動時的仿真結(jié)果

從圖2可見，由于實驗中有一定的間諧波影響，使得PET一次側(cè)的母線電壓有較大明顯的波幅，而另外的二次側(cè)電壓未受到一定的影響，還是可以對負荷提供有效的供電，對母線電壓閃變有交大的影響。

3.1.2 電壓跌落及供電中斷

本文所實驗的仿真條件為0.2s（10周波）的持續(xù)時間，額定值為40%的跌幅，時間為0.3s-0.5s左右的跌落時間，電網(wǎng)電壓跌落供電中斷的特定問題。按照美國電力研究協(xié)會的報告指出，電壓跌落幅值一般小于40%，具體的實驗仿真圖詳見圖3，在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落的間隙，PET的相關數(shù)值仍然保持較為未定的狀態(tài)，也就是其輸出電壓并未受到影響，保證一定的輸出。

（1）PET輸入相電壓 （2）PET輸出相電壓

圖3 電網(wǎng)電壓跌落時仿真結(jié)果

根據(jù)上述的仿真實驗圖可得，電力電子不進可以操作電壓器的轉(zhuǎn)換與系統(tǒng)的隔離等等功能，還能對電能質(zhì)量起到良好的控制作用。如圖3（1）中顯示，電網(wǎng)電壓即使出現(xiàn)一定的閃變、不對稱或者跌落，二次側(cè)的輸出電壓仍然保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，進行可靠的供電功能。

3.2 電力電子變壓器進行微電網(wǎng)孤島應用研究

從上述的研究可得，如電壓短時供電不足，或者出現(xiàn)一定的跌落，電力電子變壓器的輸出仍然處于穩(wěn)定的狀態(tài)，對于點電能的質(zhì)量也能給予滿足。通過對電能質(zhì)量的影響研究，發(fā)現(xiàn)頻率偏差，將大幅度的影響電能的質(zhì)量，尤其是電網(wǎng)中出現(xiàn)可再生能源的時候。

近年來，我國對于可再生能源的重視可見一斑，不斷的有新的可再生能源進入電網(wǎng)中，另外微電網(wǎng)、發(fā)電等科研技術廣泛的得到發(fā)展，其在電網(wǎng)出現(xiàn)故障以及電能的質(zhì)量無法達到用電需求的期間，能夠運用孤島方案，持續(xù)不間斷的功能，對供電的安全性和可靠性提供了很大的保證，基本微電網(wǎng)結(jié)構圖見圖4。

圖4 微電網(wǎng)的基本結(jié)構

由于微電網(wǎng)的容量不大，功率波動性大，使得其頻率的控制偏繁復，尤其是主網(wǎng)和微電網(wǎng)分開以后，其功率的波動性就很大，穩(wěn)定性不強，對于頻率要求高、敏感性強的功能負荷帶來比較嚴重的影響。

通過對可再生能源的研究，主要的一種能源即為風能，通過風能發(fā)電，在可再生能源的比例占據(jù)越來越高的比重。其中，風力發(fā)電機有風能和風機相關理論、異步發(fā)電機的參數(shù)以及電路設計等等問題，風力發(fā)電主要包含了雙饋感應發(fā)電機、 普通異步發(fā)電機以及多極同步電機等等。

作為一種新型的、智能型的變壓器，電力電子變壓器運用相關器件以及高頻交流變壓器進行交互，充分展示了不同于傳統(tǒng)型的電力變壓器的工作效用和功能，最大限度的保持了下述三種優(yōu)勢：（1）給予較為穩(wěn)定、安全的二次側(cè)輸出電壓，不受負荷的影響，輸出電壓可控性強，穩(wěn)定性強；（2）如一次側(cè)電壓有一定的故障、電壓跌落、閃動、暫停等問題，也不會受太大的影響，恒定性強，保障性強；（3）不斷吸收、發(fā)出武功，使得無功率處于電網(wǎng)中有較小的線損，降低成本。

時代不斷進步，社會不斷發(fā)展，不同的、新型的變壓器層出不窮，要使得電能質(zhì)量有一定的保障、電的負荷得到保障，尤其的配電系統(tǒng)的質(zhì)量保障，是目前變壓器相關研究中最為重要的問題。電力電子變壓器在上述問題中均能得到較好的體現(xiàn)，解決了許多以前存在的問題，通過無功補償、APF等等功能進行電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)。相信不久的將來，電力電子變壓器將更加良好的運用于配電系統(tǒng)中，這將在很大程度上幫助調(diào)節(jié)電能質(zhì)量，降低相關費用，取得良好的收益。

參考文獻

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篇8

關鍵詞：單片機；智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；分析

中圖分類號：TP274.2

在當今較為成熟的電子技術基礎之上開發(fā)形成的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其應用情況已經(jīng)逐步滲透到國內(nèi)部分領域之中，其中包括信號、設備、數(shù)據(jù)指示裝置等領域。隨著我國科學技術的騰飛以及信息技術的不斷成熟，智能數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)也日趨完善。相比過去而言，現(xiàn)今各個領域所使用的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)其具有運行速度快、信息儲存量大、數(shù)據(jù)傳輸通道多等特點。而當將單片機運用到智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)之后，其性能優(yōu)勢顯得尤為突出，包括工作狀態(tài)穩(wěn)定、擴展性強、結(jié)構緊湊等。也正因如此，越來越多的領域開始對單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其發(fā)展予以高度的重視。然而，我們在看到該系統(tǒng)突出的性能的同時，也應加大對其的研究力度，對其中依然存在的不足進行補充，使其向著更為優(yōu)化的方向發(fā)展，為國民經(jīng)濟的提升做出更大的貢獻。

1 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在國外的多數(shù)領域以及企業(yè)當中，智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已然實現(xiàn)了全面的滲透，尤其是其工業(yè)領域，該類技術相對較為成熟，也在一定程度上帶動了其工業(yè)水平的提高。放眼于國內(nèi)，隨著智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的日趨完善，其使用的覆蓋率也明顯上升，技術型的企業(yè)也逐步提高對智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的改善工作的重視程度，為智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展奠定基礎。

所謂的單片機，其實質(zhì)是在集成電路的基礎之上，融合了中央處理器，隨機以及只讀存儲器、定時器等功能的一種電路芯片。該類芯片還包括了顯示驅(qū)動、脈寬調(diào)制等多種電路，簡而言之，該類芯片就是一種集成規(guī)模較大的微型計算機系統(tǒng)。一般而言，單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有計算機以及人工智能等多種技術，涉及傳感器處理等數(shù)種數(shù)據(jù)處理方式，并運用PID技術對數(shù)據(jù)進行采集工作。該類系統(tǒng)的應用范圍相對較廣，其中包括飛機儀表的控制、兒童電子玩具中相關數(shù)據(jù)的控制等。

2 單片機控制下智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析

在對單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行設計的過程中，應注意以下幾點問題：第一，在對PC機進行選擇以及實際運用的過程中，應對其系統(tǒng)所設計期間所運用的編程語言進行充分利用，發(fā)揮其可視等特點，將圖片的設計融入其中，形成相關的控制軟件。一般而言，該類軟件應既能實現(xiàn)與所選用的單片機的正常匹配，還應能同其他型號的單片機實現(xiàn)兼容，從而能夠最大限度的發(fā)揮該軟件的設計效果；第二，在單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行實際設計的過程中，應充分借助單片機的特性，例如成本低、兼容性強等，從而實現(xiàn)采集系統(tǒng)與單片機相互通用的特點，使得單片機能夠在智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)相對獨立的運行，從而當對單片機進行替換之后，對整個系統(tǒng)的功能以及使用性能不產(chǎn)生影響；第三，在完成硬件電路的設計工作時，應將各個接口的線路獨立連接，增加公共接口的使用頻率，降低相關硬件對整個電路的影響。

2.1 系統(tǒng)分析

單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由兩部分組成，其一為硬件系統(tǒng)，其二為軟件系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)一般包括傳感器、單片機、顯示裝置等。而在眾多的硬件當中，單片機處于核心的地位，其主要作用在于對相關數(shù)據(jù)進行采集，并完成信號之間的轉(zhuǎn)換，之后將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)通過顯示裝置，進行呈現(xiàn)。在此過程中，通訊接口的主要功能在于對數(shù)據(jù)的采集過程進行輔助，實現(xiàn)將數(shù)據(jù)以較快的速度，傳輸?shù)絇C，之后借助PC較快的處理速度以及強大的儲存功能，對數(shù)據(jù)進行進一步處理。而軟件部分則包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要程序、對各個數(shù)據(jù)處理過程起到監(jiān)測作用的軟件等。

在單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)日常運行的過程中，只有當硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)相互配合，共同作用的情況下，該系統(tǒng)才能完成對數(shù)據(jù)相關采集以及處理工作。因此，在對單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行設計以及完善的過程中，相關技術人員應將硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，共同研究，才能使得該系統(tǒng)在研發(fā)完成之后完成預定的工作。例如，在對硬件系統(tǒng)進行設計的過程中，應對其功能以及軟件的匹配方面進行充分的考慮?？偠灾?，單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相對較為復雜，因而在設計過程中，只有將兩者之間的關系進行深入分析，并將其聯(lián)合設計，才能使得單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)正常運行。

2.2 硬件系統(tǒng)分析

對于單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的而言，其所使用的硬件系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎部分。在對相關電路進行設計的過程中，應降低所設計電路的復雜程度，使其能夠滿足不同型號單片機的使用要求。對于線路數(shù)量相對較多、復雜程度相對較大時，就應對硬件系統(tǒng)的負荷進行充分的考慮，避免負荷過大而對硬件系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。同時，在對硬件系統(tǒng)進行設計的過程中，由于有電路的存在，相關工作人員應充分考慮到因電場而產(chǎn)生的磁場對硬件的影響，對硬件的材質(zhì)也應加以判斷、選擇。

A/D的設計主要借助SPI轉(zhuǎn)換器，其使用的技術主要是數(shù)字模擬的技術。相對而言，該類轉(zhuǎn)換器主要包括輸入方式多、數(shù)據(jù)處理速度快、其圖像結(jié)果的分辨率相對較高等。一般而言，該種轉(zhuǎn)換器所占用的內(nèi)存相對較低，因而在運用單片機對整個系統(tǒng)進行控制的過程中，其擁有的內(nèi)存完全能夠擔負其正常工作的負載。

2.3 軟件系統(tǒng)分析

一般而言，軟件系統(tǒng)包括單片機的設計系統(tǒng)、硬件設備的運行系統(tǒng)以及客戶端的相關系統(tǒng)等。第一，單片機的設計系統(tǒng)。通常情況下，在對單片機的運行系統(tǒng)進行設計的過程中，其相關程序是借助C語言進行編寫的，其程序的編寫質(zhì)量也將直接影響到單片機的運行情況。其相關作用包括以下幾個方面：其一，對相關數(shù)據(jù)進行采集工作；其二，對相關顯示信號進行篩選以及控制；其三，對相關程序反饋的請求進行處理等。單片機的主要程序包括初始部分、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)、顯示環(huán)節(jié)以及連接環(huán)節(jié)。其中初始環(huán)節(jié)主要是當系統(tǒng)開始運行期間，對相關設置進行初始化配置；而數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，則是對相關數(shù)據(jù)進行采集以及處理；顯示環(huán)節(jié)則主要負責對篩選后的信息進行及時顯示，而連接環(huán)節(jié)則是對相關信息進行傳遞；第二，硬件設備的運行系統(tǒng)。硬件設備的運行系統(tǒng)，即為相關硬件的驅(qū)動，其主要任務則是為硬件以及軟件提供交流的虛擬平臺。在系統(tǒng)啟動之后，該系統(tǒng)將會對各個驅(qū)動進行識別，保證其正常工作；第三，客戶端系統(tǒng)。對該系統(tǒng)進行設計期間，其使用的技術為Driver，在打開窗口之后，新建界面，之后對源代碼進行設計，最終形成正常運行程序，從而能夠為客戶提供良好的使用平臺。

3 結(jié)束語

總而言之，在對單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行設計的過程中，應將其所使用的電路盡可能的簡化，編寫的軟件系統(tǒng)具有較強的兼容性，從而能夠增加整個系統(tǒng)的通用性能。相關研究工作者應致力于研發(fā)以及改良目前現(xiàn)有的單片機控制下的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對其功能進行進一步完善，使得該系統(tǒng)能夠為國內(nèi)各個領域的進步提供有力的支持。

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