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二、實施教師“三化”工程,打造高素質“雙師”教學團隊
發展高等職業教育的重中之重是教師隊伍建設。要以師德建設為引領,將提升教師素質、優化雙師結構、聘任企業專家作為師資隊伍建設的重點。在不斷提高專任教師教學能力的同時,提升教師的工程實踐能力,拓展國際化視野,讓骨干教師參加企業新技術新工藝培訓,參與專業建設,承擔課程改革建設,指導畢業設計、學生競賽、技術培訓,主持教科研課題。要定期安排骨干教師出國培訓?!耙o學生一碗水,教師自己要有一桶水”,這一桶水必須是活水,流動的水,是知識不斷更新的水。本專業通過提升教師學歷,教師到企業做訪問工程師,與企業技術人員共同進行產品開發和科技攻關,共同申報科研課題,為企業開發產品、解決技術難題等,使教師的工程實踐能力有了一個質的變化。
三、搞好課程改革,推進素質教育
通過市場調研和職業崗位能力需求分析,確定應用電子技術專業畢業生的主要就業崗位和次崗及遷移崗位。[2]按照項目化課程教學理念,以學生崗位能力和職業素質培養為目標,在教學內容、教學方法、評價方法等方面進行改革,與職業崗位能力要求相對接,加強校企合作,與企業共同編寫具有職業特色的項目化教材。多課程重新整合,實施課證融合。將考證內容穿插在實踐教學中,實施理實一體化,既節約了考證時間,又提高了學生學習的效率,進一步完善了“能力核心、項目構架”的課程體系。如將“模擬電路技術”、“數字電路技術”與“電子元器件檢驗”相結合;“電子測量技術”課程的教學與“音視頻設備檢驗員”、“無線電調試中級工”相結合。為了全面評價學生,摒棄一卷制的考核方法,構建多元評價機制,采取項目實施過程考核和課程終結性考核相結合,自評、互評、師評相結合的評價方式。根據課程的培養目標,制定評價標準,使課程尤其是基本技能訓練類課程考核內容與職業崗位的要求相吻合。
四、以提高學生專業應用能力為目的,建設實踐教學環境
以提高學生專業應用能力為目的,結合職業崗位的實際工作過程,重新設計應用電子技術專業綜合實訓課程的教學內容,以實現學生校內學習課程內容與實際工作流程的一致性。[3]實驗、實訓室建設以高技能人才培養為目標,加強實踐教學師資隊伍建設,實施一體化的教學方法,進行模塊化的技能培訓,以提高學生的技能水平,增強其就業競爭力,最大限度地滿足學生求知、求技、求職的需要,滿足社會對高職教育多樣化的需求。與此同時,與行業、企業合作,建校外實訓基地,形成多形式的校外實踐教學基地,切實推動實踐教學改革。充分利用企業先進設備、技術專家和企業文化等資源,在生產現場進行“電子元器件的焊接工藝”、“電子產品品質管理”等專業課程的教學活動。利用現代科技手段,建立校企數字傳輸課堂,將企業生產過程實時傳送到課堂,通過企業工程師直接開展專業教學,真正實現校企聯合教學。全過程注重學生“5S”規范、認真負責、效率觀念、靜電防護等職業素養的培養。
1.構建職業能力模塊,完善專業課程體系
針對高職教育特點,我們構建了高職應用電子技術專業基于職業能力的課程體系模塊,分為:理論模塊、實踐模塊、考證模塊、生產實踐與畢業設計模塊。其中理論模塊包括專業基礎課子模塊和專業技術課子模塊,專業基礎課如電工技術、電子技術等,課程主要采取一體化教學模式;專業技術課如電子產品生產工藝、單片機應用技術、電子線路等,課程主要采取任務驅動下的項目式教學,項目主要來源于生產實際,從而將理論教學與實踐教學有機結合起來,充分發掘學生的創造潛能,培養和提高他們的動手能力、實踐能力、分析能力和團隊協作等綜合能力。實踐模塊包括專業實驗和實訓子模塊(主要是校內實訓)及技能競賽培訓子模塊,以職業技能大賽為依托,加強實踐教學中基本技能和專業技術的訓練,保證訓練的基本要求,同時增強針對性和適用性,培養學生解決實際問題的能力和創新能力??甲C模塊主要針對學生考取相應資格證書的教學。生產實踐與畢業設計模塊包括頂崗實習子模塊和畢業設計子模塊,旨在培養和提高學生的綜合素質和能力。為了更好地適應社會對多樣性人才的需求,我們確立了理論教學體系+實踐教學體系+專業應用能力指標體系“三維互動”的教學模式理念。在重視基礎理論夠用的同時,拓寬學生的知識面,加強專業課內容的應用性部分,把應用性環節滲透到教學的全過程。大力推行Multisim、Protus、Matilab等仿真軟件的應用,提高課堂教學效果。遵循職業成長規律,對主干課程合理規劃,形成從“基礎+認知”出發,打造“綜合+頂崗”的課程布局。保證基礎理論課夠用,專業課管用,專業基礎課適用,突出基礎理論課程和實踐應用課程的相互滲透和融合。
2.以“工學結合”思想為指導,積極探索項目教學和一體化教學模式
按照“工學結合”的總體思路,以實踐能力培養為主線設計課程教學內容,以任務驅動、項目導入或案例分析等手段組織教學,以理論教學與實踐教學一體化的教學模式完成教學過程。從而對課程內容、教學組織、教學模式與教學方法等進行一體化的綜合改革。例如,在培養方案中,《電子產品制造工藝》《單片機應用技術》《電子線路CAD技術》《電子產品維修》等專業課都采取了項目教學法,并配置了專項實訓;《電工電子技術》《電氣控制與PLC》《電子測量與儀器》等課程采取一體化教學模式并配置專項實訓。
3.以“就業教育”為導向,加強校企合作,推進定單培養的人才培養模式
在高技能人才培養上,以校企合作、工學結合為切入點,以校內外實訓基地建設為保障,加強教學過程的實踐性、開放性和職業性,重點抓好實驗、實訓、實習三個關鍵環節。建設完善的校內實習實訓基地,一方面提高教師和學生的實踐水平,另一方面還可考慮開放設備和場地,引進企業來料加工,為工學結合創造良好的條件。努力建立多個校企合作單位作為校外實習實訓基地。聘請行業企業兼職教師到校任課,和企業共同開發實踐性較強的專業課程,如:電子產品維修、質量管理等,并編寫與企業生產實際相關的教材和實習實訓指導書;選派教師到企業學習實際生產的新技術、新工藝,還可對企業提供相應的技術支持;學生的實習工作也可安排在這些合作的企業。另外,在專業群能力體系的構建上,有意加入其他能力培養的環節,如電子技術應用能力的培養、單片機開發設計能力(硬件、軟件設計等)的培養、職業道德的培養、學生崗位適應能力培養、團結協作能力的培養等等。這不但會使課程體系更加完善,更使得學生拓展知識面,就業不再限于“點”,而是鋪成了“面”,全面提高了學生的綜合素質,拓寬就業領域。
4.畢業實習、畢業設計模式改革
改革的理念是“以實踐強化理論”。根據“2+1”辦學模式,確定了頂崗實習36周甚至更多,學生通過長時間的崗位訓練,磨練意志、鍛煉手藝,基本可以做到畢業后與用人單位的“無縫鏈接”。學生在實習過程中以企業生產加工活動為背景,對電子產品設計與加工等各個環節親自完成,主要工作在現場由企業兼職教師指導完成。學生通過實踐之后,對專業知識形成的新的認識、新的解決方法都將成為畢業設計的良好素材,一改過去由教師提供畢業設計題目、素材,學生被動做設計的格局。學生在了解了畢業設計的基本思路和方法后,便可根據實際生產過程中獲得的新素材來自主地做好畢業設計,在形式和內容上做到不拘一格,對學生的綜合能力是一個極大的鍛煉。
5.考試、考核模式改革
大膽改革傳統教育的考核評價體系,不光考核理論水平,更要關注學生實踐創新能力的考核。在考核評價學生素質時,一改過去僅憑一張試卷成績的做法,考核內容既有理論知識,又有實驗和操作技能,考核方式除傳統筆試外,還可采用口試、實驗實訓操作考試等多種形式。在實踐考核中可采取更多方面、更多層次的評價,可以從理論分析、動手能力、工作態度、職業能力、創新能力等方面給予學生進行評價,還可對學生的組織能力、交流能力、和承受壓力能力等方面進行綜合性評估。同時采取教師評價、學生自我評價和小組成員互評相結合的靈活開放的考核評價方式。
6.職業技能培訓模式改革
依托學院職業技能培訓鑒定中心,積極開展職業技能鑒定工作,推行“畢業證+必修職業資格證書+任選職業資格證書”的“1+1+X”多證書制度。為學生開展以高級維修電工、電子產品安裝與調試工為主的多個工種的校內職業技能鑒定工作,畢業生的“雙證書”率達到100%。我們在職業技能培訓模塊改革中,不再孤立地針對考試進行培訓,而是根據國家職業技能鑒定標準,將鑒定標準中的相應項目及評價體系引人到相應課程的實際教學中來,并根據技能鑒定要求及企業生產實踐中的真實任務來設計實驗實訓的項目,從而加強對學生職業技能和職業素質的綜合訓練,并獲取相應資格證書。
7.結合職業技能大賽對專業課程教學模式實施改革
職業技能大賽是培養創新人才、促進高職教育教學改革行之有效的途徑。通過將大賽內容和課程教學進行有機融合,把一些與競賽有關的課程納入教學計劃,同時分析大賽對知識能力所需,將其融入相關課程的日常教學中,比如:電工電子技術、單片機技術、電子線路CAD技術、電子產品制造技術等課程。實現“以學促賽、以賽促學、賽學結合”。該教學模式下不僅能鍛煉學生的實踐動手能力,還能把抽象、難學的理論知識與生動、現實的項目結合起來,有利于提高學生的學習興趣和效率。在提高職業大賽成績的同時,還有效提高全體學生的綜合素質,提升學生的就業競爭力。
二、課程體系的職責
面對社會和個人對于職業教育課程發展的殷切期望,為了完善職業教育課程理論自身發展和實踐的不足,本文創造性地將廣泛采用的行動導向教學法的指導思想“行動導向的教育理念”引入到課程開發的研究領域和范疇,對行動導向課程模式的確立和實現進行初步的研究和嘗試。在實踐上,這一課程模式的提出,將對中國職業教育課程模式的研究和科學、先進的課程模式的推廣產生積極、重要的影響,并將彌補職業教育理論界對宏觀辦學規模和微觀教學改革的研究較多,而對中觀的課程模式研究較少的現實情況,且解決了課程實踐、課程教學改革缺乏科學的理論指導這一問題。
三課程體系內容
本課題以重慶工程學院2011級應用電子技術專業為實驗班,將以實時培養為基礎,從實際培養中得出客觀結論,分析重慶職業教育中課程改革發展的地位和作用,探究其深層次原因,通過廣泛的學術交流,以網絡為手段,在借鑒全國課程改革研究的基礎上,結合國內外經典案例,將大量存在的客觀實際升華為精練的理論,提出可行的建議。簡言之,即實地調研,理論分析——對比借鑒,數據分析——總結歸納,提出建議——現實應用,實踐檢驗。通過班級實踐,建立了以“雙元”合作的“三階段”為特征的課程體系?!半p元”合作的“三階段”為特征的開發機制是指學校與企業分工協作的兩個部門,歷經三個階段所進行的開發機制。第一個階段是以企業為主。企業內部的管理人員、技師和熟練的技術工人參與到課程開發當中,以企業的視角提出對新員工、對課程的期望和要求,制定出“企業”性質的課程。第二個階段是以學校為主。學校內的教師和管理人員結合教育、教學本身的特點和規律對企業所制定的課程進行補充和完善,使企業所制定的課程更符合教育、教學的規律,更容易在學校內部開展和實施。第三個階段是學校與企業會同學生、家長、政府部門等,對前兩個階段所給出的課程進一步開發和評估。所謂雙元,具體體現在兩個方面:(1)課程開發要在兩個完全不同的教學環境中開展,企業(職業學校中的實習車間)和職業學校,并以企業的開發為起點。(2)將學生既定位為企業的學徒,又要定位為學校的學生。根據學徒和學生不同的身份特征,制定相應的課程。
在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析,就必須求出三極管的基電壓,必須忽略三極管靜態基極電流。這樣,我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。
二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級,因此,其機理和現有的電子元件截然不同,理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決,如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此,納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面,其主要表現在以下幾個方面。
(1)納米Si基量子異質結加工
要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度,最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中,不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的,構建成納米尺度的量子勢阱,這種結構稱作“半導體異質結”。
(2)分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線,但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上;另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管,PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展,但該技術何時能夠走出實驗室進入實用,仍無法斷言。
(3)超高密度量子效應存儲器
超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件,它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是,有了制造納米電子邏輯器件的能力后,如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。
(4)納米計算機的“互連問題”
一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局,而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說,就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內,并極快地使用和產生信息,需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件,而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言,由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”,這樣就有一些幾何學上的考慮和限制,連接的數量不可能無限制地增加。因此,納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
(5)納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境
當前,分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展,利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境,并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題,目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術手冊
交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段,根據美國國防部的定義:加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在,大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是,各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段,但是各有優點,較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。
簡單的說,電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便,數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式,電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。
四、電子技術在時間與頻率標準中的應用
時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數,可由時間標準導出頻率標準,兩者可共用的一個基準。
1952年國際天文協會定義的時間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的,分別稱為世界時(UT)和歷書時(ET)。這種基于天文方面的宏觀計時標準,設備龐大,操作麻煩,精度僅達10-9。隨著電子技術與微波光譜學的發展,產生了量子電子學、激光等新技術,由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準,如(133Cs)頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后,將過去基于宏觀的天體運動的計時標準,改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化,體積、重量大減??;另一方面使頻率標準的穩定度大為提高(可達10-12—10-14量級,即30萬年——300萬年差1秒)。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議,規定:“一秒等于133Cs原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770個周期所持續的時間”。該時間基準,發展了高精度的測頻技術,大大有助于宇宙航行和空間探索,加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長度計量提供了新的測試手段。
總之,在探討了近似計算在靜態分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊后,廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮,尖端信息普遍進入我們生活之中的同時,國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用,因此說,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。
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中國高等教育經多年發展,現已成為在校生人數最多的國家,而高職發展更迅猛,幾乎與普通本科平分半壁江山,但辦學條件和質量實在令人擔憂,提高教學質量,改革培養模式已成為各高職學院面臨的一重要課題。
一、目前培養模式的一些弊端
1、課程設置和教學內容與專業需求不相適應
傳統教學體系的課程設置(老三段的教學模式)是按照基礎課、專業基礎課和專業課的模式進行設置的。
(1)出現了課程設置比重不符合高職要求的狀況。
(2)出現了課程設置比重不符合學科要求的狀況。
(3)沒有考慮職業院校專業的學科特點。
2、課程的設置與職業技能鑒定相互矛盾。
目前的課程體系并沒有考慮國家的職業技能鑒定的內容,因此,出現授課內容與技能鑒定內容不符的問題,技能鑒定時臨時抱佛腳,甚至停課集中復習考試,學得不扎實,企業不認可。
在對企業的調研過程中,我們發現:企業對學校的技能等級證的認可程度僅為20%。要想扭轉這種局面,開發新的課程體系,必須充分考慮職業技能鑒定標準,讓學生掌握真實的技能水平,使學生滿意,企業認可。
3、實踐教學課時的不足導致學生的技能水平不達標
4、單學科的授課方式導致缺乏綜合知識的應用能力
傳統的課程體系采用的是并聯的學科體系,教師在授課的過程中,只注重本學科知識的邏輯性與系統性,并沒有考慮本學科對專業的實際意義,而應用電子專業各學科間聯系和運用很緊密。
授課方式單一,一些教師缺乏跨學科知識的應用能力,出現教師一輩子只教一本書,對外面的世界不聞不問,這樣的教學方式如何能使學生學以致用,更談不上滿足企業對技能型人才的需求。
二、目前市場、企業對職業院校人才需求現狀
對職業的認知程度是做好本課程體系開發的基礎,因此,我們對重慶及沿海就業需求量較大的部分企業進行了調研,以問卷的形式了解在企業對電子專業學生崗位的分布情況和對課程、知識、技能需求程度,調研結果主要特點:
在技術難易度中,最簡單為使用電子基本工具(15.7﹪);最困難為程序設計(40.3﹪);在重要等級中,最高為使用電子儀表(35.1﹪);最低為辨識及選用電子元器件(8.9﹪);在未來需求中,最高為組裝微處理器電路(32.6﹪);最低為使用電子基本工具(15.2﹪)。
三、教學改革措施
由上述分析調查,我們主要作出如下改革:
(一)課程設置模式改革
樹立綜合職業能力課程觀,課程目標由“知識客體”轉向“學生主體”;教育導向由“教育專家導向”轉向“企業專家導向”;教育模式由傳統的“教程”向“學程”轉化;課程內容改革注重綜合化、實用化、精簡化;課程的結構注重有階梯化、模塊化、彈性化。
1、課程設置打破傳統的三段式設置,增強課程的適應性,避免課程之間內容的簡單重復,實現模塊式設置。
擺脫“學科本位”課程設置思想的束縛,建立以電子“職業能力本位”的專業課程體系,根據職業實際工作崗位,構建若干個技術模塊,將結構、原理、故障診斷、維修等融為一體。
2、實施替代學分制,加大限選課和任選課比重,突出學生個性發展。
3、充實完善專業課的一體化教學改革,將工作重點轉移到對職業基礎課的教學改革上。
4、開設綜合實訓課程,實施項目教學。
(二)教學方式的改革
1、理論教學體系的改革,從三個方面進行,一是大膽改革傳統教學方法,克服教師一支粉筆、一本書滿堂灌的方式,本著“必需、夠用”原則,減少理論課的課時數,由過去的2000多學時減為1500多學時。
2、及時融入新知識、新技術,在課程安排上強化現代電子科學方面的較新技術,如開設“電子設計自動化(EDA)”、“單片機技術應用”等課程。
3、現代教育技術應用與教學改革
4、教學模式多樣化
由于高職學生普遍存在基礎差、偏科多,因此,基礎課盡量采取分層次教學;為增強教學內容的針對性,專業課采取模塊式教學;為充分發揮學生主觀能動性,增強教師之間、學科之間的橫向聯系,鼓勵教師采用行動導向的項目教學方法。
(三)實踐教學的改革
調查中,不少學生認為:“在學校的學習缺乏目的性,對為什么學認識不足”。這說明,老師在教學中只注重了理論知識的講解,對知識的如何運用、實踐教學不到位。
1、認真研究國家職業標準
課程體系應以職業能力為主體,充分考慮企業對電子技能型人才的需求,同時注重國家職業標準,使教師的教學有目的,學生的學習有目標。
2、改革實踐教學體系,加強實訓基地建設
實踐課教學改革主要強化學生的基本操作、技術技能、職業綜合素質三級能力平臺的設計,電子應用能力的培養力求貫穿教學全程。
3、“雙證融通、工學交替”的人才培養模式
在現有“分層次、模塊化、項目化”的人才培養模式的基礎上,實施“雙證書、工學交替”,加強與企業的合作,實現工學結合(見下圖)。
按照企業實際工作的要求,進行職業技能課程的教學改革,將國家電子行業技能認證標準與教學融合,建立模塊化的課程體系;積極完善與工作相結合的“分散實訓、頂崗實習”的工學交替模式。
四、專業教學改革的保障措施
1、成立電子工程專業指導委員會,對教學改革過程中出現的情況進行研究,提出指導性意見。“專業指導委員會”定期對課程的設置、實驗、實訓內容和計劃及課程體系的改革廣泛征求專家們的意見。
2、教學方式、教學內容的改革由專業負責人、學科帶頭人落實,電子教研室、系部定期檢查和考核。
3、學院教務處、督導處及系(教研室)對教學紀律、教師工作實施督導。
電機驅動和控制裝置要經受某些嚴酷的工作環境,而且要求能夠連續和可靠地運行?,F場的故障是無法避免的,選擇正確的電路保護策略將有助于確保產品的可靠性,并將制造商和客戶的維修成本控制在最低。采用泰科電子公司Raychem電路保護部提供的PolySwitchPPTC可復位電路保護器件,開發出更為穩固和可靠的產品,在電機的驅動和控制系統中能對某些常見的故障提供保護。
PPTC器件的小巧外形有助于節省寶貴的電路板空間,由于其具備自復式功能,因此可以允許布置在用戶無法接觸到的位置,這與傳統保險絲需要布置在用戶能夠方便更換的位置相比具有明顯的差異。由于PPTC器件是固態器件,因此還能夠耐受機械沖擊和振動,可為各種不同的應用場合提供可靠的電路保護。
電源保護
PolySwitch
圖2:PPTC器件對輸入/輸出接口的保護。
PPTC器件一直以來應用于電源直流輸出端的過載和短路保護。在開發出LVR系列產品后,目前PolySwitch器件已經可以應用在電源輸入端的交流主電路中,將交流線路變壓器和其它線路側設備置于它的保護范圍內。這些產品能夠在中性線不小心處于斷開狀態或交流線電壓用于24VAC輸入端時,能夠為電源提供保護。
LVR器件適用于電源系統,在120VAC和240VAC電壓下,其最大輸入電流可高達400毫安。而電流更大的電源系統可以將PolySwitch器件安置在次級端的輸出電路,用于保護由于過電流狀態所引發的電源故障(如圖1所示)。
輸入/輸出接口的保護
許多驅動器和控制裝置均配備了通訊和數據接口,用于各個系統元件之間的信息傳輸。而這些接口的接線有時會與交流或直流電源電纜并排敷設。這些線束可能由于正常的磨損、意外事故、安裝接線錯誤或在中央配電箱上進行的誤操作,而出現短路現象。如果電源電纜與通訊電線出現短路現象,PolySwitch器件能夠保護任何與這條短路線路相連接的系統,以免造成通訊接口的損壞。在某些情況下,這種現象有可能影響到很多系統。而PolySwitch器件在保護接口處所起的作用,可以明顯地降低設備常見故障的停運時間和修理成本(如圖2所示)。
過熱保護
由于PolySwitch器件能夠對來自外部的熱量和內部電流產生的熱量所引發的溫度上升作出響應,并可與高壓設備建立起熱量方面的聯系,為高壓設備提供過熱保護。建立這種熱量聯系可以通過將這些器件布置成與高壓設備發生接觸或靠近高壓設備的方式來實現。
此接觸的方式使該器件能夠很容易地與設備形成物理接觸,從而提高了保護的效果。在這類設備中,變壓器是一個很好的例子,PolySwitch器件可以捆綁在外部線圈上或外殼上(如圖3所示),從而建立起熱量聯系,還可以在設計時結合到電路中,使其具備在變壓器過熱時向控制器發送警告,系統馬上停止運行。
近距離方式適用于電源半導體部件的保護,而且在小型的表面貼裝PolySwitch器件與電源器件同處于一個銅底板時效果最好。這是一種成本低廉的熱量聯系方式,使PolySwitch器件能夠在溫度超過其動作點時進行動作,同時通知電源器件處于過熱狀態下時應該停止運行。
在這種應用中,會存在一定程度的熱延遲現象,所以這一保護方案無法保護大電流部件以及部件在毫秒級的時間內就發生故障的電源器件。但是,對于絕大多數的過負載狀態,這種配置均可以對電源器件提供保護。
運動機械均有可能出現堵塞或斷裂故障,并可導致電機失速。在電機失速時繼續供給電源會導致電機的損壞和/或驅動裝置的損毀。將PolySwitch器件與電機驅動器串聯起來(如圖4所示),可以保護電機和驅動電子電路,防止在失速或負載過大的狀態下系統發生故障。在故障清除后(而且電源斷開后),系統可以重新開始正常的運行,無需進行維護或更換部件。多年以來,PolySwitch器件一直是汽車工業中最為常用的保護車座、車窗和其它電機的方案。
在這些應用中,使用PolySwitch器件要求考慮串聯電阻的阻值和器件的最大保持電流額定值。室溫下的最大工作電流為:16V以下為15A,30V以下為9A。
在這些應用中,當這些系統由于過電流或過熱狀態而導致外部故障時,PolySwitch器件能夠允許電機驅動和控制器系統繼續運行。其優點在于提供了一種功能強大和可靠的產品,在其它部件出現故障時可以保護系統。
汽車IEEE1394網絡應用
在汽車工業中,家庭生活方式與汽車日益緊密的聯系方興未艾。采用由美國汽車多媒體接口協會(AMI-C)制訂的標準化全球接口,就能方便地與各種消費電子設備相連,并為這些設備的快速安裝提供便利。在消費電子業界稱為IEEE1394串行總線的網絡,在設計時以多媒體內容的傳輸為目標。這一針對汽車工業的附加標準被稱為IDB-1394,由“1394聯合汽車工作組”制訂。
IDB-1394設計用于高速多媒體應用,即在車內快速傳輸大量的信息。這項開放式的標準允許便攜式的電子設備與車載網絡之間進行連接和互動操作,為兩者建立了溝通渠道。
電源接口需要提供過電流保護,而現有的汽車體系所使用的電源標準是在多年以前頒布的。由于用戶便利端口(CCP)用于傳輸信號和供電,所以必須對它進行保護,以防止由于各種故障,例如接觸不良的電纜或接頭插入到商品時,發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生,所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠。
應用綜述
如圖5所示,車載網絡的架構可分為內嵌式網絡和用戶便利端口(CCP)。目前的技術規格將內嵌式塑料光纖(POF)車載網絡定義為與現有的MOST(媒體定向系統傳輸)技術相似的規格。但是,前者的架構更加穩固、能夠提供更高的數據傳輸速率,并且更易于實現。這個網絡能夠連接各種電子設備,例如DVD播放機、視頻顯示屏、導航系統、收音機接收設備、通訊設備,如無線電話或應急自動遠程通信及信息處理技術術語,以及其它的多媒體應用。
這套視頻-音頻網絡包括一個CCP,可供乘客將自己的CD機、游戲機和其它應用1394總線的設備和外設連接到網絡中,所配電纜通用于家中和車上。
電路保護要求
在熱插拔汽車環境中,由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設,所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。電源接口要求具備過電流保護的功能,而應用于目前汽車系統中的現有電源標準是多年以前制訂的。因為用戶便利接口用于傳輸信號和供電,所以必須對它進行保護,以防止由于各種故障,例如接觸不良的電纜或接頭插入接口時,發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生,所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠,而且最好是能夠復位的。
圖5:車載視頻-音頻網絡架構。
電流限制可以通過使用電阻、保險絲、開關或PPTC器件來實現。目前很少采用電阻保護方案,因為它會在正常電流狀態下產生過大的電壓降。有可能采用一次性保險絲方案,但是這種保護易于損壞,而且必須在發生故障后予以更換。雙金屬開關的局限性在于它存在反復接通,并有可能導致觸點熔連故障。在很多汽車應用中,最好的保護方案為PPTC器件,這種器件在正常工作狀態下呈現低阻抗,而在發生故障時呈現高阻抗。
PolySwitchPPTC器件廣泛用于IEEE1394應用,經常為計算機、外設和便攜式電子設備提供可復位式電路保護。在汽車多媒體應用中,這種器件常用于為連接到汽車網絡的GPS定位設備、CD換片機、音響和其它電子外設的輸入輸出接口提供電路保護(如圖6)。
PPTC器件與傳統的熔斷器相似之處在于:能夠在故障產生和持續狀態下限制危險的大電流;而不同之處在于:在故障消除后和/或電路電源斷開后,PPTC器件能夠自行復位。另一項優點是這種器件較為小巧,能夠直接安裝在電路板上,并且可安裝在電子模塊、接線盒和配電中心部件內。
采用通用電子工業標準的車載產品能夠有助于客戶利用新面市的產品來升級汽車。而通用的總線也有助于汽車制造商在技術進步、不斷超前汽車設計循環周期的情況中,解決由此引發的技術過時的問題。在熱插拔汽車環境中,由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設,所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。而PPTC器件為這一問題提供了有效的過電流保護方案。這種可復位的電路保護器件也有助于制造商生產出安全可靠的產品,以滿足管理機構的要求,并且降低產品保修和修理成本。
圖6:PolySwitchPPTC器件可幫
助電路設計師滿足電路設計的
安全需求,并為連接到車載網絡
中的電源接口、遠程信息處理設備和
一、前言
隨著網絡經濟和網絡社會時代的到來,我國的經濟、軍事、社會各方面都越來越依賴于網絡,特別是金融和電子商務方面。同傳統的金融管理方式相比,金融電子化如同將金庫建在計算機數據庫中,資金在計算機網絡中流動,金融計算機系統已成為犯罪活動的新目標。為了保障金融、電子商務的安全性,認證技術是一個重要方面。身份認證用于鑒別用戶身份,以保證通信雙方身份的不可抵賴性。生物識別技術是利用人體生理特征進行身份認證和識別的一種技術,生物特征是唯一的、穩定的、可以驗證的,與傳統的身份鑒定手段相比,基于生物特征識別的身份鑒定技術具有防偽性能好,不易偽造或被盜等優點。因此近年來在金融、電子商務中,生物識別技術正成為一個重要應用方向。
二、主要的生物識別技術
1.在金融、電子商務中。常用的生物識別技術有以下幾種:
指紋識別技術指紋識別技術是最早的通過計算機實現的身份識別手段。指紋識別技術涉及到許多高新技術,如指紋樣本的采集和存儲技術以及計算機數據處理技術等等。指紋的識別屬于“模式識別”,該系統的核心是OCR(光學字符識別)技術。通過攝像頭提取指紋,然后輸入計算機,再通過一系列復雜的指紋識別算法,現代技術就能在極短的時間內完成任何人的身份識別認證。隨著科技的進步,指紋識別技術正在走向金融、電子商務領域,指紋識別身份的ATM提款機已經有所應用。
2.掌形識別掌。人類手掌的立體形狀,就如同指紋一樣,是每個人都互不相同的可以作為身份確認的識別特征。手掌特征是指手掌長度、寬度、厚度以及手指的表面特征。首先,掌形識別系統獲取手掌的三維圖像,然后經過分析確定每個手指的長度、手指不同部位的寬度以及靠近指節的表面和手指的厚度。可得到近百個掌形的數據,從而與模板進行比較,并得出結果。手掌的幾何特征的穩定性極高,不易受外在環境的影響而改變。缺點是掌形識別容易受生理狀況改變的影響,而造成識別率的不穩定。
3.人臉識別。人臉識別技術具有非接觸性、對被識別對象侵擾少和識別手段隱蔽,可廣泛用于公安部門的犯人管理及案犯查找、醫學診斷、信用卡、人機交互、證件核對等。其識別技術主要有:獲取人臉圖像、進行特征提取、分類器根據特征來進行決策分類、匹配識別。其不足是處理技術較復雜,人臉易受影響的因素太多(表情、光照、環境等),給特征提取增加了困難。
4.簽名識別技術。筆跡是人的一種穩定的行為特征,具有一定的不變性和獨特性。因此可以利用人的簽名來識別個人身份。手寫簽名識別技術,是通過計算機把手寫簽名的圖像、筆順、速度和壓力等信息與真實簽名樣本進行比對,以實時鑒別手寫簽名真偽的技術。簽名識別技術裝置一般使用有線筆、靈敏的圖形輸入板或二者相互結合使用。其過程分為簽名采集和簽名識別:簽名采集提取了簽名中的百余種生物特性,對每個人的簽名建立一個惟一模板。簽名識別系統通過簽名識別,完成用戶合法身份的確認??捎糜陔娮诱铡㈦娮由虅?、金融機構、安全防范等領域。
虹膜識別虹膜即為人們所稱的黑眼珠部分,是眼球前一層圓盤狀的薄膜,中央部分是瞳孔。經計算兩個人同一只眼虹膜特征相同的概率是十萬分之一,兩眼相同的概率是一千億分之一。眼睛虹膜紋絡識別技術是計算機技術與成像技術的結晶,采用的是紅外成像技術,將人眼中的虹膜紋絡特征圖信息輸入計算機,成為特殊的可供自動識別的人體身份證。與其他識別技術相比,虹膜識別的錯誤率是最低的。其不足是圖像獲取設備復雜、價格較高。
三、生物識別技術在金融、電子商務中的主要應用
目前,我國在金融、電子商務中使用的基本上是智能IC卡,這類卡在使用時是通過“用戶ID+用戶密碼”來進行身份識別和數據的訪問,基于該方式加密的金融卡有兩大隱患,一是微機只認密碼不認人;二是密碼位數短,容易破解,若位數長,用戶很難記,常遺忘密碼,對用戶造成使用時不便。全球的金融IC卡使用區域是受限制的,這主要是因為各國的IC卡標準不統一,我國目前所進行的EMV大遷移主要是解決這一問題。在EMV大遷移的過程中,符合EMV國際標準的IC卡加密就顯得尤為重要?;谏锾卣鬟M行身份識別,其可靠性和安全性是非常高的。如果金融卡的使用過程像其他生物特征識別系統一樣,需要建立一個生物特征數據庫,那么將全球擁有IC卡的用戶特征學習到生物特征數據庫,數據庫將是非常龐大的,這將影響到識別過程的快速性。因此,該方法是不可行的。為此,一般是將擁有IC卡的用戶的生物特征信息集成到IC卡上,用戶在使用IC卡進行金融交易時,只需與卡上的特征進行比對,就可達到辨識的過程,而無需在金融網絡中建立龐大的特征數據庫。這樣,用戶不需要任何密碼,更不會擔心丟失或遺忘。將指紋識別技術應用于金融卡,也是一種加密上的改進,但比起虹膜識別技術的誤辨識率要高,拒真率也高,虹膜技術在金融卡身份識別中將更有前途。金融中心需要有虹膜學習終端,金融交易機器(自動取款機,ATM)需要安裝虹膜識別鏡和虹膜辨識系統。
2.電子商務課程
電子商務是近幾年新出現的專業,主要是以電子信息的相關技術為工作手段,對其進行商務上的應用,同時還將管理學、營銷學、現代物流以及計算機技術等進行有效的融合,使其能夠對網絡的建設維修、產品的營銷策劃等進行工作,甚至是與客戶進行工作的交流。但是,由于高校學生在電子商務課程的學習過程中,沒有進行有效的學習,也就導致學生的技術水準較低,因此也就需要提高相關學生的實際操作能力。
3.“微課”在電子商務課程中的使用特征
3.1課程時間短“微課”課程的主要教學內容是視頻,而電子商務課程最重要的就是通過視頻對知識內容進行了解?!拔⒄n”的上課時長最長的不會超過10分鐘,這樣就能夠保證電子商務課程的學生能夠保持興趣,不會在課堂上出現注意力不集中的情況。效率往往會比40分鐘的課程高的多。
3.2課程內容少和傳統的電子商務課堂相比,“微課”所涉及的問題較為集中,能夠將課堂的主題更好的表達出來。使用“微課”進行電子商務的教學,能夠使教學的內容顯得更加精簡,避免復雜的內容影響學生的學習興趣,使學生更好的參與到課堂活動之中。3.3課程資源容量小“微課”所涉及到的電子商務的視頻與資料等,它的資源容量不過幾十兆,而且視頻也都是通過相關的網絡媒體進行播放的,這就保證相關的電子商務課程的教師與學生能夠及時地進行課例、教案以及課件的觀看,同時還能夠將其存儲到手機或者是筆記本電腦上,使學生、老師能夠對其進行反復的研究思考。
3.4課程資源使用方便在“微課”中的教學內容基本上都是主題明確完整的,都是將與電子商務相關的視頻作為教學的主線,對其進行教案的設計,搜集課堂上所能使用的課件與素材,同時還能夠對任課教師的教學進行反思改進,考慮學生的意見,然后形成相應的電子商務資源包,構造完整的教學資源環境。
4.如何讓“微課”在電子商務課程上發揮出更重要的作用
4.1構建出更容易操作的“微課”學習平臺根據相關的腦科學家的研究,人能夠集中注意力進行工作的時間為10分鐘左右,超過這個時間,人類的大腦就不能再次進行有效的工作,因此電子商務課程的“微課”設計時長一般都不會超過10分鐘,最好的是3至5分鐘,因為只有這樣才能保證學生的學習效率。事實證明,視頻時間超過10分鐘的話,就會導致學生沒有學習興趣,產生厭煩的態度。不僅如此,如果相關的“微課”學習平臺的造作過于復雜的話,就有可能造成時間上的浪費,因此也就需要相關的工作人員構建出更容易操作的學習平臺,使其能夠進行更好的操作與學習。
4.2將“微課”學習進行更深層次上的開放由于“微課”屬于開放性的學習資料,再加上電子商務課程自身的開放性,這就要求相關平臺的開放程度足夠大,才能支撐起電子商務課程的學習。如果開放性的程度較低的話,就無法保證相關課程軟件的升級,導致電子商務課程在“微課”上的知識不能得到有效傳播。因此,要想保證“微課”得到學生們的支持,就必須將“微課”學習進行更深層次上的開放,使更多的教師能夠應用“微課”進行電子商業課程的教授。然而,如果只是將“微課”進行表層的開放也是遠遠不夠的,要能夠將課程視頻的代碼直接嵌入并開放,要能夠將“微課”平臺分享到空間、“博客”或者是“微博”上面,使更多的人能夠看到相關的教學課程。
4.3擴大“微課”引導的吸引力相關的任課教師要能夠將“微課”引導的吸引力進行擴大,使高校的學生在學習電子商務課程的時候產生更大的學習興趣。擴大“微課”的吸引力主要指的是擴大其引導方面的能力,而不是平臺本身的能力。僅僅依靠“微課”平臺,也許能夠短時間內吸引更多的學生,但是他們的關注點也僅僅是“微課”這一平臺,一旦時間長了,學生就會對其失去興趣,這樣對電子商務的課程學習沒有多大好處。因此,要不斷地提高“微課”在娛樂方面的能力,創造一些與電子商業課程相關的小游戲,將游戲對高校學生進行開放,而且還要能夠方便學生的操作,這樣就能夠提高電子商務課程的有趣性。不僅如此,還要能夠不斷地吸引更多的電子商務專業的學生進行“微課”的學習,不能將相關的課程當作私有,要和更多的學生進行交流溝通,使不同學生、教師之間能夠進行電子商務課程的學習交流,使其能夠投入更大的學習熱情。
關鍵詞:電力電子技術,綠色照明,電子鎮流器,
目錄
摘要
目錄
第1章前言
第2章電子鎮流器的工作原理
2.1、高頻交流電子鎮流
2.2、常用高頻交流電子鎮流器電路與改進
2.2.1單級半橋諧振式
2.2.2雙級諧振式高頻交流電子鎮流器
2.2.3無源功率因數校正
2.2.4常用高頻交流電子鎮流器調光
2.3、單級高性能、高功率因數高頻交流電子鎮流器
2.3.1高功率因數、低電磁幅射、具有寬調光范圍的電子鎮流器
2.3.2一種改進電荷泵功率因數校正(CPPFC)的電子鎮流器
2.3.3一種用于緊湊型熒光燈的新型自激E類電子鎮流器
2.3.4一種改進單級電子鎮流器起動特性的新方法
2.3.5采用反激推挽集成變換器的電子鎮流器
2.3.6基于單級高功率因數的電子鎮流器
2.3.7一種新型單級恒功率高功率因數電子鎮流器
2.3.8基于反激變換器的單級高功率因數電子鎮流器
第3章智能照明控制系統的應用
3.1實現照明控制智能化
3.3可觀的節能效果
3.4提高管理水平,減少維護費用
3.5智能照明控制系統的重要性
3.6智能照明控制系統的優點
第4章結論
致謝
參考文獻
第1章前言
目前,我國電力工業發展速度很快,但是電力供應不足和用電效率低的狀況依然比較嚴峻,這在今后相當一段時期內將繼續存在。推行終端節電技術節約電能,是改善電力負荷緊張狀況的主要途徑。我國照明用電量約占總發電量的10%左右,且以低效照明為主,是終端節電的主要對象之一。照明用電大都屬于峰時用電,因此,照明節電具有節約電量和緩和高峰用電的雙重作用。同時,我國用電浪費和電耗高的問題相當嚴重,是造成企業經濟效益不高和污染環境的主要因素,如1995年全國電廠二氧化硫的排放量占全國總排放量的1/3,所以照明節電對提高企業經濟效益、保護環境也具有重要意義。
民用熒光燈(日光燈)交流電子鎮流器在20世紀的70年代就開始了研究,到80年代就有許多企業投入了生產,但其質量的可靠性和穩定性在當時確實令人生畏。到90年代,隨著國外用于電子鎮流器的專用功率開關器件和控制集成電路(IC)新器件的不斷出現,我國引進了如APFC技術。這才使得日光燈電子鎮流器質量可靠性和穩定性有了技術上的突破。目前在日光燈中,電子鎮流器幾乎全部取代了電感鎮流器。同時,電子鎮流器光效高、功耗低、重量輕、無噪聲、無頻閃和提高熒光燈使用壽命等優點更顯突出?!叭展鉄粝驴磿鴷绊懸暳Α币殉蔀檫^時的常識。
綠色照明產業在世界的興起使得電子鎮流器倍受青睞。相關企業都看準了電子鎮流器中蘊藏著的巨大商機。在民用熒光燈的交流電子鎮流器取得突破性進展的同時,一些企業對我國道路上的高壓鈉燈所潛藏的節能潛力大為關注。據統計,若將全國高壓氣體放電燈都換上電子鎮流器,全國全年可節電246億千瓦時,可解決目前全國1/3的電力缺口。第2章電子鎮流器的工作原理
2.1高頻交流電子鎮流
由于氣體放電燈(如熒光燈、霓虹燈、鹵素燈、金鹵燈等)是一種負阻性電光源(特性曲線如圖1所示)要使其正常穩定工作,需加一個限流裝置。這個限流裝置叫做鎮流器。目前氣體放電燈使用的鎮流器有兩種:(1)電感式鎮流器;(2)高頻交流電子鎮流器。由于電感式鎮流器工作在市電頻率,體積大、笨重,還需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料,散熱困難、效率低、有頻閃,所以現在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮流方法,而高頻交流電子鎮流器就是一種有效方法。
電子鎮流器采用高頻開關變換電子線路的方法實現鎮流,具有無頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調光,不使用大量銅材和硅鋼材料的特點,所以自20世紀70年代以來,高頻交流電子鎮流器一問世,由于它的體積小、發光效率高、無頻閃效應,適應供電電壓范圍寬、節能的一系列優點,受到了用戶的歡迎。
隨著我國的科技不斷進步,電力電子技術的重要性也愈來愈得到了顯著體現,電力電子技術能夠對電能的使用加以優化,在其作用下可以將電能的應用得以高效節約,這樣就能夠對電能的使用達到優化的目標。另外就是對傳統相關產業和機電一體化發展有著改造作用,再者就是電力電子技術的智能化可將信息化和功率處理進行統一,進而將微電子技術與之相結合,推動電子技術的改革發展。
1.2電力電子技術的發展分析
電力電子技術的發展經過了幾個重要階段,首先就是在20世紀50年代末時,第一個晶閘管問世,在這一階段屬于晶閘管整流時代。大功率的工業用電通過工頻交流發電機來提供,在實際的應用過程當中,大約有百分之二十電能是通過直流形式進行消費的,到了60年代及70年代,大功率硅整流管與晶閘管的開發應用比較迅速,這一階段就是電力電子技術的晶閘管時期。從70年代開始,在自關斷器件發展中就是的電力電子技術進入到了逆變時代,在這一時期由于能源危機就讓交流電機變頻調速因節能效果明顯而有了很大程度上的發展,雖然已經實現了逆變以及整流,但在作的頻率方面還不高。到了80年代,集成電路技術開始從大規模和超大規模的方向得到了迅猛發展,一些以MOSFET和IGBT作為代表的大電流以及高頻和高壓功率的半導體復合器出現以來,電力電子技術在這一階段已經進入到了發展的重要時期,多樣化的新型器件都已經應用在了電路技術當中,同時向著復合化和模塊化的方向進行發展,在性能上更加的完善可靠,為用電的設備高效節能等提供了重要基礎。
2電力電子技術在現階段的實際應用探究
2.1電力電子技術在交通運輸中的實際應用
在我國的電力電子技術得到了迅速發展過程中,已經在諸多的領域有了應用,其中在電氣化的鐵道交通當中就對電力電子技術有了廣泛應用,在電氣機車當中的直流機車就是對整流裝置進行的應用,而交流機車方面就是對變頻裝置進行的應用。另外,在磁懸浮列車當中的電力電子技術的應用比較關鍵,有著諸多的地方需要電力電子技術的支持才能夠使得磁懸浮列車得以順利的運行,不僅在牽引電機傳動方面,在各種的輔助電源方面也需要這一技術的支持。而在電動汽車的電機方面也是需要電子裝置對電力進行轉換才能夠起到控制驅動的作用。在船舶以及飛機等對電源的使用也有著很大的不同,所以在對電力電子技術的應用上也比較的關鍵。
2.2電力電子技術在家用電器中的實際應用
電力電子技術在人們日常生活中的家用電器方面的應用也比較的廣泛,這對人們的生活提供了很大的方便,其中洗衣機是生活中常用的家用電器,在電力電子技術的應用下能夠代替人工工作,只需要將衣服放進洗衣機按下按鈕,就能夠通過電力電子技術的功能支持完成整整個洗衣的過程。還有就是在廚房洗碗機家用電器的電力電子技術的應用上和洗衣機的原理類似,在空調器的電力電子技術的應用上能夠起到節能作用,實踐證明能夠節約30%的電能,而電頻熒光燈在工作效率上要比普通的能的效率高很多。
2.3電力節能中的電力電子技術的實際應用
在我國的經濟得到迅速發展的過程中,也在能源的消耗上付出了很大的代價,尤其是在電力能源的消耗上比較嚴重。當前的工業和電力的結合已經成了發展的必需條件,所以在電力能源的消耗上逐漸的增加,主要就是由于電力能源而對穩定以及利用率高等諸多優點。從我國整體的工業發展情況來看,在工業的用電方面還存在著一些不合理的情況,尤其是在用電的效率上得不到有效提高,從而造成了嚴重浪費的現象,在當前的可持續發展理念深化背景下節約電力能源是可持續發展理念實踐的一個內容,通過對電力電子技術的實際應用能夠有效的將電源的消耗程度有效的降低,在電力電子技術的作用下,能夠對電力設備得到性能上的優化以及節約原材料的使用,這樣就能夠最大化的對電力能源進行節約。
2.4電力電子技術在發電環節中的實際應用
隨著我國對新能源的開發利用,例如風力發電以及水力發電等,這其中就涉及到發電機的電流頻率的變換,水力發電功率要取決于水頭壓力以及流量,而這對機組的最佳轉速變化也會產生影響,為能夠將最大的有效功率得以實現,就需要通過調整轉子勵磁電流頻率促進機組的變速運行。另外在大型的發電機相對靜止勵磁控制方面正是采用的晶閘管整流自并勵的方式,省去了勵磁機中間的慣性環節。
一、前言
電力電子技術是一個以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現代控制技術為支撐的技術平臺。經過50年的發展歷程,它在傳統產業設備發行、電能質量控制、新能源開發和民用產品等方面得到了越來越廣泛的應用。最成功地應用于電力系統的大功率電力電子技術是直流輸電(HVDC)。自20世紀80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術在電力系統中的應用研究得到了極大的關注,多種設備相繼出現。本文介紹了電力電子技術在發電環節中、輸電環節中、在配電環節中的應用和節能環節的運用。
二、電力電子技術的應用
自20世紀80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術在電力系統中的應用研究得到了極大的關注,多種設備相繼出現。已有不少文獻介紹和總結了相關設備的基本原理和應用現狀。以下按照電力系統的發電、輸電和配電以及節電環節,列舉電力電子技術的應用研究和現狀。
(一)在發電環節中的應用
電力系統的發電環節涉及發電機組的多種設備,電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。
1大型發電機的靜止勵磁控制
靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式,具有結構簡單、可靠性高及造價低等優點,被世界各大電力系統廣泛采用。由于省去了勵磁機這個中間慣性環節,因而具有其特有的快速性調節,給先進的控制規律提供了充分發揮作用并產生良好控制效果的有利條件。
2水力、風力發電機的變速恒頻勵磁
水力發電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當水頭的變化幅度較大時(尤其是抽水蓄能機組),機組的最佳轉速便隨之發生變化。風力發電的有效功率與風速的三次方成正比,風車捕捉最大風能的轉速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機組變速運行,通過調整轉子勵磁電流的頻率,使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。
3發電廠風機水泵的變頻調速
發電廠的廠用電率平均為8%,風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%,且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實施風機水泵的變頻調速,可以達到節能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟,國內外有眾多的生產廠家,并不完整的系列產品,但具備高壓大容量變頻器設計和生產能力的企業不多,國內有不少院校和企業正抓緊聯合開發。
(二)在輸電環節中的應用
電力電子器件應用于高壓輸電系統被稱為“硅片引起的第”,大幅度改善了電力網的穩定運行特性。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術
直流輸電具有輸電容量大、穩定性好、控制調節靈活等優點,對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統的聯網,高壓直流輸電擁有獨特的優勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器,標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術
FACTS技術的概念問世干20世紀80年代后期,是一項基于電力電子技術與現代控制技術對交流輸電系統的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節的輸電技術,可實現對交流輸電功率潮流的靈活控制,大幅度提高電力系統的穩定水平。
20世紀90年代以來,國外在研究開發的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統工程。其輸出無功的大小,設備結構簡單,控制方便,成本較低,所以較早得到應用。
(三)在配電環節中的應用
配電系統迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,還要抑制各種瞬態的波動和干擾。電力電子技術和現代控制技術在配電系統中的應用,即用戶電力(customPower)技術或稱DFACTS技術,是在FACTS各項成熟技術的基礎上發展起來的電能質量控制新技術??梢詫FACTS設備理解為FACTS設備的縮小版,其原理、結構均相同,功能也相似。由于潛在需求巨大,市場介入相對容易,開發投入和生產成本相對較低,隨著電力電子器件價格的不斷降低,可以預期DFACTS設備產品將進入快速發展期。
(四)在節能環節的運用
1變負荷電動機調速運行
電動機本身挖掘節電潛力只是節電的一個方面,通過變負荷電動機的調速技術節電又是另一個方面,只有將二者結合起來,電動機節電方較完善。目前,交流調速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應用。首先是風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量和水流量具有顯著的效果。國外變負荷的風機、水泵大多采用了交流調速,我國正在推廣應用中。
變頻調速的優點是調速范圍廣,精度高,效率高,能實現連續無級調速。在調速過程中轉差損耗小,定子、轉子的銅耗也不大,節電率一般可達30%左右。其缺點主要為:成本高,產生高次諧波污染電網。
2減少無功損耗,提高功率因數