电力电子论文范文10篇

时间:2023-03-25 21:40:39

电力电子论文

电力电子论文范文篇1

1.1煤矿井下供电系统运行不稳定

煤矿井下供电系统的运行受到多种因素的影响,对煤矿安全生产造成不良影响。主要表现为:变压器的容量不足以及对备用电源的设计不满足规范。变压器容量不足的原因是在进行电气设计时,没有为供电系统留有充足余量,系统经过长时间的运行,处于超负荷状态,供电系统的母线长期处于发热状态且用电超载,降低了电气设备和电缆的使用年限。此外,由于电气设备短路、雷击、大型设备启动等原因,会造成电网电压波动,降低了供电系统的可靠性、稳定性和安全性。

1.2地面中性点直接接地的变压器向井下供电

在实际安全考察中发现,大多数煤矿企业没有按照规定安装使用接入井下电源或非直接接地变压器中性点,而是采用单个煤矿专用或多家煤矿共用接地中性点变压器连接供电系统,通过三芯电缆线与三相火线的连接接入井下,使用保护接地与工作接地结合的中性线与单根相线接入办公区域和生活区,以供生活用电。

1.3没有采用双回路供电系统

我国的规定要求矿井生产使用双回路供电系统,年产量在6万吨以下的煤矿可以使用单回路供电,但必须满足备用电源的要求。但是,一些矿井仍采取单回路供电,虽然有些煤矿单位配置了柴油或汽油发电机,也仅仅为了应付检查或停电时紧急照明。而且双回路供电系统发电机容量限制情况下保证关键电气设备即使停电也可正常运行,为矿井工作人员的安全撤离提供了机会,防止透水事故和通风机停转导致粉尘、瓦斯聚集。此外,矿井周围存在静电和电火花,如果静电接地不良,会造成放电火花甚至爆炸。接触器和继电器可能因质量不佳,在开合时无法分断电流也会形成电火花;电缆长期在外力或超负荷状态下工作,也可能产生电火花,从而引发短路,导致瓦斯爆炸。

1.4地面引入的供电线路没有设置相关保护装置

煤矿井下的规定要求供电线路、通讯线路、入井轨道、电机车架线在入井处必须安装防雷装置;井下使用的电器必须具备漏电、过流和接地等保护功能。井下电气设备还要满足防爆要求。但是检查时却发现有些煤矿并没有按照规定将保护措施做到位,仅仅是将架空线接入井口,再由电缆线引入井下或者直接接入变压器,如果遇到雷电袭击,雷电会沿着导线侵入井下工作面,引起瓦斯爆炸或人员伤亡,设备遭受雷击也会被严重损坏,存在巨大安全隐患。而且,煤矿井下工作环境较为潮湿,影响设备绝缘,漏电保护器能够避免因漏电造成引发爆炸或明火,减少井下安全事故。

2煤矿井下供电系统的运行方式

2.1煤矿井下双回路供电系统的运行方式

双回路供电系统包括分列和并列两种运行方式。分列运行指的是两条线路同时运行,两段母线间的联络开关断开。分列运行适用于拥有较大负荷的变电和配电所,具有电缆线路的电流小、压降小、线路距离长、停电面积小的优点;缺点是由于两个回路具有不同负荷,对其总配电开关的保护整定也有所不同,如果一个回路停电,另一个回路的总配电开关也要重新进行整定,不利于两回路之间快速切换。并列运行指的是当一条回路运行时,另一回路带电备用,两段母线的联络开关相连接。并列运行适用于拥有较小负荷的变电和配电所,优点是两个回路拥有相同负荷,其总配电开关具有相同的保护整定,切换迅速;缺点是通过电缆线路的电流较大、压降大、运行线路间的距离短,如果短路会造成大面积停电。

2.2煤矿井下供电系统的运行方式技术要求

我国颁布的煤矿生产的安全条例明确规定必须将双回路供电运行技术应用到井下采矿区域的配电所、变电所中,为供电系统安全稳定运行提供可靠的保障。同时,井下变电所向部分通风机供电时,应采取分列运行方式,保障通风系统的安全可靠运行。此外,综合考虑井下作业的机电设备的规格和负荷,制定科学的供电方案,提高矿区生产的安全性和效率,保证井下作业的高效稳定、节能经济。

3煤矿井下供电系统的优化措施

一方面,井下供电系统的电源经地面变电所通过两台主变压器设备接入井下作业面实施供电。位于地面的主变压器采用一台运行、一台备用的运行方式,利用双电源向井下所有电气、动力、照明设备提供安全稳定供电。井下变电所的馈电盘柜为通风系统、给排水系统经过双回路电源实施供电。根据机电设备的容量和功率,按照1140V、660V进行电压的优化设置,按照127V对通信、照明和其他电气设备实施供电,按照36V对交流控制回路进行供电。另一方面,对井下供电系统要采取积极有效的漏电保护措施,建立匹配完善的保护体系。所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置都应同井下主接地极连接成一个总接地网。严格要求井下电工按规范接线,确保电缆头密封,防止进入潮气引起漏电事故。对井下电缆悬挂到一定高度,防止出现“挤、压、砸、淋”等现象,减少漏电事故的发生。及时对馈电开关进行检漏保护试验和远方检漏试跳试验,确保漏电保护功能有效,及时切断漏电回路。

4小结

电力电子论文范文篇2

1.1对电的价格的掌控商品的价格一直是人们关注的事情,所以电力作为一种商品来说人们也自然会关注它的价格。价格的合理性决定了商品的销售量,从而直接决定了供电企业的利益问题。电力既然是人们都在使用的商品,那么它的普遍性也就相当高,因此电力决定了民生经济,国家也极其重视该问题。供电企业的竞争力也在增大,所以物美价廉是一个商品销量大的有力依靠。掌控电的价格就是供电企业的一个营销战略,可以根据电量的使用情况来规定价格。对于用电量大的地区如果其收益较大,那么相对价格应该提高,但对于一些用电情况少的地区,其收益较少的话,电价就应该相对降低。依据地区来收电费,是个不错而且相对合理的安排。

1.2宣传的作用就像我们每天在电视上看的广告一样,每个产品的宣传力度也是销量的一个重要因素。当今时代是一个信息时代,人们大多是从网络或者电视上了解新的事物。既然是产品,就不会例外,电力也应该有广告,宣传力度应该有所增加,可以在广告上下点力度,不论是电视上的亦或是纸质版的广告。商品卖得快,全靠广告带。因此宣传的作用是不可小觑的。加强电力产品的宣传力度是供电企业营销的又一重要手段。广告有助于人们接受这种产品,而且能引导人们正确认识、使用这种产品,从而起到传递信息、沟通产销的作用。俗话说,货好还得宣传巧。虽然广告的制作会花费相当一部分资金,但是供电企业不能局限于眼前的利益,应把眼光放长远,考虑到未来的利润。现在,广告的影响力极大,它影响着人们的价值观念还有生活方式。大力宣传可以引导人们消费,也能更好地介绍电的基本情况。广告不仅是一种宣传手段,如今更成为了一种文化,好的广告既能让人们了解产品,又能丰富人们的生活。因此,如果供电企业能够加强宣传,相信人们对于电力的认识会更加深刻。

1.3电的质量商品不仅需要靠价格拉拢顾客,用广告吸引眼球,更重要的是商品的质量。如果说价格和宣传是电力的躯干,那么质量就是电力的灵魂。好的商品最主要的就是拥有一个好的质量,如果电价格再怎么便宜,宣传再怎么大,没有好品质的支撑,它不会走的长远。因此,电的质量决定着供电市场利益的根本。电的质量不仅是销量的保障,它更多的是关联着人们的安全问题。根据《全国供用电规则》来看,用户的电压应该在+5%~7%,如果超过这个范围,就不合格了。另外,还要保持电的电压稳定,如果供电企业的电压不稳定的话,会使电子产品或者商品寿命大大降低,会使用电企业因电压不稳而没有办法做出好的产品,从而影响生产的效率和品质,自然供电企业的电力销量会减少,利润大幅度降低。电的质量不好的话,有可能会使一些用电器发生燃烧或者爆炸的情况,这是很危险的事情,一不小心甚至会影响人的生命安全。因此,只有放心的产品人们才会放心的购买,增强电的安全性是必不可少的工作。

2结语

电力电子论文范文篇3

1.1回顾电力电子技术的发展历程

电力电子技术的发展历程可具体划分为三个时期,即整流器时代、逆变器时代和变频器时代。首先,整流器时期的电力电子技术发展主要表现为大规模的工业用电,它的用电来源主要是交流发电机,消费形式以直流电为主,比如有色金属的电解、内燃机车的牵引以及轧钢中的直流电等。硅整流器通过将直流电转化为工业用电而被广泛应用于配电和输电领域,这在六七十年代的中国随处可见。其次,逆变器时代的电力电子技术发展遭遇了严重的能源危机,其波及范围之广使得整流器的发展不再适应电能企业的使用需求,以交流电为主的逆变器时代应运而生。逆变器时代以晶闸管、晶体管以及晶闸管器件作为时展的主流,在高压直流输出的过程中实现了对动态功率的有效补偿。然而这时的使用范围还仅仅局限于中低频领域,使用过程中的效率较为偏低。再者,八十年代的变频器时代实现了大规模和超大规模集成电路的发展与应用,这不仅电子应用领域的显著创新,同时也为后期现代电力电子技术的发展提供了必要的技术借鉴。变频器时代还对电力的精细加工技术进行了完善,全控型功率器件的出现实现了电力电子技术的高频化发展,使得现代电力电子技术转化成为一种可能。功率半导体市场逐渐被变频器件取代,这一革新不仅提升了变频调速的使用频率,在小型轻量化技术装备方面也有了显著进步。

1.2当前电力电子技术的应用领域

电力电子技术的发展核心控制体系在于电能器件的有效转换,作为一种现代技术,电力电子技术的主要功能不仅包括了逆变、整流、变频等基本方面,除此以外还涉及到斩波和智能开关等方面的内容。通过对电网工频电能的转化来达到不同的使用目的,以此适应现代化生产对电力电子技术的使用需求。具体应用方面,其应用领域主要包括了三大方面:其一,在变频器作用下对微电子技术及控制技术进行有效整合,将固有不变的交流电转变为可换可调的可变式交流电,以此达到无级调速的目的,这对电能资源的节约显然极为有利。其二,在开关电源和供电电源方面现代电力电子技术也有着自身的使用功能,类似变频电源、焊接电源、充电电源、照明电源等都为现代化电力系统的完善提供了切实可行的技术指导。其三,一些发电系统或是交流输电技术也体现出现代电力电子技术的应用意义,水力发电、风力发电、配电与用电系统的完善等都和电子系统的应用之间有着密切联系。

2现代电力电子技术的发展趋势探讨

2.1电力电子技术的发展趋势

电子电子技术归根结底是对电源技术的研究,电源技术不仅是电力电子技术研究的核心,一定程度上开光电源技术的发展也预示着现代电力电子技术今后的发展走向。从发展趋势来看,现代电力电子技术的发展趋势可概括为以下几方面特点:第一,现代电力电子技术的集成化与模块化特征。这一特征主要表现在现代电力电子技术的功率器件和电源单元两个方面,从微小器件组成来实现电子器件的智能化辨别与使用。这样的模块功率不仅有效控制了器件的体积,在设计与制造方面也形成了显著的模块化特征。电力电子技术的模块化发展其核心目的旨在降低器件的电应力,从安全性与可靠性角度提升电力系统的使用性能。第二,现代电力电子技术的高频化特征。从理论分析及实践验证的双重角度不难看出,无论是变压器的电感还是电容体积在供电频率方面都呈现出一定的反比例趋势,因此体积的减小必然会导致电子技术的高频化呈现。从这个角度来看,全控型电子器件的问世已然标志着现代电子与电力技术率先实现了自身的高频化转换。第三,现代电力电子技术的全控化与数字化特征。全控化电力电子技术的革新突破了原有电力电子器件在使用功能方面的限制,降低了关断换流电路可能造成的危险,从根本上保障了电力系统在使用过程中的安全性。数字化特征则主要表现在现代电力电子技术的高频斩波以及谐振变换等方面,从弱电领域拓展了电力电子技术的发展渠道,提前实现了控制技术的集成化。第四,现代电力电子技术的绿色化特征。这里的绿色化特征既包括了环境污染问题的控制,又涉及到必要的电网污染源问题,是当前电力电子技术在发展过程中亟需解决的重要问题。发电容量的控制从根本上减少了发电对环境造成的污染,与此相关的污染过滤器或是电能补偿系统等都是当前电力电子技术向绿色化迈进的有力证据。具体的电力电子技术应用方面,则主要表现为四大革新趋势:其一,太阳能发电技术的应用。太阳能发电技术为普通家庭提供了足够的电能使用空间,成为了可再生资源的有效传播途径之一。其二,燃料电池发电技术。燃料电池的发电装置主要是将其中的化学能转化为可使用的电能,节能省电,鲜少产生环境污染问题。其三,交流输电技术的应用。作为一种新型电力系统出现的交流输电技术实现了对电网资源重新分配与利用,保障了电力系统的稳定性。其四,现代电力电子技术中的储存与质量控制技术。储存技术的使用在于提升电力系统本身的电力储备功能,而质量控制技术则在于从供电质量角度提高电力产品的使用效率。

2.2现代电力电子技术的应用展望

关于现代电力电子技术的应用展望,可从如下几方面得以体现:第一,从节能性角度提升电机系统的使用性能,可从专用电机的设计或是控制设备的完善等方面来提升整体电力系统的使用效率;第二,中高压直流输电系统的运用也是今后电力电子技术发展的必然趋势,这一系统本身就具备了低污染和低能耗的特点;第三,当前社会发展进程中充电站网络的构建或是电动车辆的普及已经逐渐成为现代电力电子技术发展进程中积极完善与改革的内容,以电动汽车为代表的环保电力问题逐渐成为一个时代课题。至于当前城市建设过程中充电网络的配备问题基本尚处于起步阶段,无论是实际应用领域还是理论构建领域都还存在许多值得研究和讨论的问题,但无疑其发展空间是极为广阔的;第四,关于电力系统中电能储备装置的设置与超导线的使用也将成为电力电子技术亟需解决的问题之一,从根本上解决电能储备问题势必将对电力系统的持续发展产生积极而深远的影响。然而面对电能储备过程中存在的诸多问题,电力系统设计者需要从控制技术与存储技术的双重层面来体现储能装置的有效性,对于其中可能存在的不合理问题提出切实有效的解决或改进对策。

3结束语

电力电子论文范文篇4

1.1单片集成

单片集成是指在一片硅片内,使用统一的加工技能将所有需要集成的元器件进行集成。现今制造类工艺、隔离及散热技术的不成熟、不完善,致使单片集成技术一般只适用于集成一些较小功率的电力电子电路。当然不可否认的是,电力电子集成技术的发展在今后极有可能以单片集成为主。

1.2混合集成

混合集成的方法能够有效帮助解决电路之间由于工艺差异所造成的高电压隔离问题,混合集成的集成程度偏高。但是混合集成也存在着部分难度偏高的技术性弊端、问题,如分布参数、传热等,且成本无法降到最低。因此,与单片集成不同的是,混合集成一般应用于中等功率的电力电子电路,未来可能会向大功率电路方面发展。混合集成作为当前电力电子集成技术的重要方式,其现实意义偏强。

1.3系统集成

系统集成是指将已有的元器件及部件进行集合拼装,组成一个整体的系统。系统集成属于功能集成,难度性与集成度都相对偏低,在当今工程技术领域应用广泛。但是系统集成的集成度偏低,无法较好地使其体积及重量减小、降低,且构造复杂,集成优势无法明确体现。系统集成常用于大功率及结构复杂的电力系统。

2主要研究内容及现状

2.1MCM封装技术

MCM主要有三种类型:采用片状多层基板的称为MCM一L;采用多层陶瓷基板的称为MCM一C;采用薄膜技术的称为MCM一D。MCM的三种类型在应用中各有自身的优缺点。MCM封装能够有效帮助增强系统的EMC、减小投资风险等。

2.2倒装芯片技术

倒装芯片技术是一种封装技术,主要是指将晶片与基板直接接触进行粘接。与传统技术相比较,倒装芯片技术的引脚位置将不再受局限,能够随意放置在位于晶粒正下方的所有位置,而不像以往一般,只能排列在晶粒下方的四周位置。倒装芯片技术有利于大大缩短信号传输所用时间、弱化所受串扰,使电性能得到提高。倒装芯片技术能够使芯片尺寸封装CPS得到实现。

2.3嵌人式封装

嵌人式封装是指将功率芯片放置在陶瓷框架被刻蚀出的空洞内,接着再利用光刻、丝网漏印等技术使涂覆的金属膜图形化,最后将集成模块的大小主要部件粘附在功率芯片最表面。嵌人式封装可以通过缩小模块体积,将模块功率密度有效地提高。

2.4新型的互连方式

2.4.1原有的互联工艺方式

原有的互联工艺方式主要分为键合与压接两种。压接方式对零件的平整度要求较高,如若零件的平整度达不到要求,则会极易出现造成芯片损伤甚至碎裂的情况;而引线键合技术则存在着高频电磁应力及局部寄生电感偏大等问题,严重影响键合寿命。因此,现人们已提出新的互联技术方式。

2.4.2以焊接技术为基础的互连工艺

以焊接技术为基础的互连工艺采用层叠型三维封装结构。三维封装结构的工艺简单,成本偏低,能够有效解决层次间的垂直互连问题。焊接互连工艺分为焊料凸点互连技术和金属柱互连平行板结构。焊料凸点互连技术能够将引线之间的间距有效缩短。焊料凸点互连技术的接触面积偏大、封装密度偏高;金属柱互连平行板结构是指通过金属柱实现硅片之间的互连。

2.4.3以沉积金属膜为基础的互连工艺

以沉积金属膜为基础的互连工艺所采用的三维封装结构为埋置型,能够有效减少焊点及寄生参数。

3电力电子集成技术的发展趋势

随着现今的加工工艺及半导体材料的不断改善及发展,单片集成及混合集成依旧具有一定的前景。将电力电子集成模块的技术方面进行改善,能够有效提高电路性能,减小其损耗。未来的电力电子集成技术一定会朝着将功率元件、电路元件、控制器以及动作开关等有效集成,形成系列完整、智能的电力电子标准模块的方向发展。电力电子元件内部的集成度将会越来越高且成本逐步降低,且能满足其生产各方面的需求。现今,电力电子集成技术在电气设备的集成上已广泛得到应用,系统集成技术已有较为稳固的基础,能够有效帮助综合电力系统不断地稳健发展。

4结语

电力电子论文范文篇5

案例教学作为一种行之有效且目的明确的教学方法,以行动为导向越发受到人们的关注和青睐。作为一种归纳教学法,案例教学作为未来教学改革的趋势已不可动摇,尽管它不可能完全取代传统的演绎式的教学模式,却是一种培养应用型人才的良好途径。案例教学应用的成功与否很大程度上取决于典型案例的选取,要求典型案例既能体现对基本理论知识的理解和掌握,又要充分提高学生的实际动手能力。而在电力电子技术为课程的背景下,学生需要应用所讲的知识来解释典型案例所产生的结果,把案例进行模块化分解,摒弃对每个模块进行详细的研究和探讨,最后对各个模块的结果进行整合,才能形成对典型案例较为完整的研究体系[2]。

二、基于MATLAB/Simulink的课程设计

“电力电子技术”这门课是电气工程与自动化专业的基础学科之一,课程有几个特点:教学理论性强、波形变化分析复杂、课程教学枯燥,学生理解困难;系统模块化特点鲜明、模型参数化明显,实验项目相对独立;项目设计综合性强、技术应用广,实际开发的案例比较成熟[3]。教师在分析电子器件的特性和电子电路的工作原理时,需要观察波形图的变化来阐明工作过程。传统的教学方式中,由于电子电路变换器部分的电路拓扑形式多种多样,如果仅是手绘波形或者多媒体展示波形,教师讲解起来费时费精力,学生也不能清楚的掌握分析波形图变化的原因。所以在多媒体教学中引入仿真教学是必要的环节,通过仿真电路,学生可以把变换器的工作原理和物理波形结合在一起理解,使抽象的电路明了简洁,仿真还可以分析更加复杂的电路并且对电路进行改进和创新。在课程设计中利用MATLAB/Simulink软件可以有效地构建出与实际相符合的案例,教师在教学中通过仿真实例可以轻松解决波形抽象原理复杂的问题。Simulink非常适合于电力电子系统及电力拖动控制系统的仿真,并且具有其他一些软件所没有的特点,仿真系统完全是由用户利用系统提供的基本模块来构建的,系统的各个参数和仿真参数也可以由用户自行修改,并且用户可以对仿真结果进行多种分析和输出,教师可以直观展示各种参数变化对电路图波形的影响,学生改变器件参数值,可以自己对比分析不同参数设计下的仿真结果。这种交互性非常适合于高校相关课程的教学科研,学生通过这种交互性加强对理论知识的理解和掌握,也可以用来完成实验和作业[4]。以风力发电课程设计为例,教师首先要分析电路的组成和工作原理,指导学生利用仿真平台搭建数学模型,然后一步一步建立各部分电路仿真模型,该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。学生需将案例进行模块化分解,就每个模块结合基础理论知识进行分析和研究,并进行实际动手调试,寻找各个模块之间的联系纽带,将所有模块有机结合起来,完成对典型案例的研究[2]。

三、风力发电课程设计案例

电力电子技术在解决能源与环境的问题上做出了相当大的贡献。风能作为一种绿色能源,风力发电的过程就是机械能转换为电能的过程,其中风力发电机及其控制系统负责将机械能转换为输送电网的电能,这一部分是整个系统的核心,所以说风力发电的核心技术是电力电子技术,其能量转换部件和控制电路都包含有电力电子器件。由于中小功率风电系统中电机侧一般为不控整流,并且永磁同步发电机一般都为低转速电机,在低风速下发出的电压有限,不能满足并网逆变的条件,需要对其进行升压,因此,中小功率风电系统中常见的拓扑结构为不控整流器+升压斩波器+网侧逆变器。风力机将风能转换为机械能,带动永磁同步发电机转动,发出的三相不定频交流电通过二极管不控整流器整流为电压不定的直流,然后经过升压斩波器的作用,将直流电压抬升至可以进行网侧逆变的数值,并且通过网侧变流器的控制,使直流侧电容保持恒压。网侧变流器将直流电逆变为与电网电压同频同相的三相交流电馈入电网[5]。课程设计案例中利用MATLAB工具,对永磁同步风力发电系统及并网控制系统进行仿真研究。所研究的仿真系统由永磁同步风力发电机、不可控整流器、升压斩波、DC-AC并网逆变器部分组成。学生可以把该风力发电仿真模型分成同步发电机仿真模块、斩波变流器仿真模块和逆变仿真模块,就每个模块运用理论知识进行仿真,最后将各模块结合起来达到整个案例体系的研究。永磁同步发电机额定参数:电压700V,功率2750kW,电流2270A,功率因数0.95,速度16rpm,频率16Hz,极对数2p=120,电阻R=5.97m-Ohm,电感Ld=Lq=1.0757mH。风力发电课程设计案例系统仿真框图如下图所示:1.同步发电机仿真永磁同步发电机仿真主要是依据实际系统参数,研究在一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性。仿真模型如图2所示,仿真结果如图3和4所示。仿真论证了实际电机参数下所达到的额定输出电压、电流值及输出的正弦特性、频率特性。2.斩波变流器仿真升压斩波变流器仿真主要是研究升压斩波部分的变压调节功能。仿真模型如图5所示。升压斩波电路的输入设定为一定电压信号输入,通过占空比控制,输出稳定的期望输出电压,仿真结果如图6所示。系统仿真表明:调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制。3.逆变器仿真并网逆变器仿真主要是研究并网逆变部分输出调节特性,在给定输入直流电压,带三相负载的逆变器离网运行特性。仿真模型如图7所示,仿真波形如图8所示。仿真结果表明:逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形,经部分滤波后为50Hz正弦波电压,在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此课程设计案例根据现场实际运行的2.5MW直驱永磁同步风力发电机系统参数,对并网控制系统各个模块进行了仿真研究,得出一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性,仿真论证了电机参数下输出电压、电流的正弦特性、频率特性;升压斩波部分的仿真表明调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制;并网逆变部分的离网仿真表明逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形,经部分滤波后为50Hz正弦波电压,在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此案例的仿真结果达到预期的效果,为学生实际应用能力的提升得到良好的体现。

四、结语

电力电子论文范文篇6

随着社会用电的需求,电力电子技术逐渐得到了相应的研究与发展。20世纪60年代以后,电力电子技术开始被应用到相关的领域,如电力电子领域和控制技术领域。其中,电力电子技术在控制技术方面的研究和应用使相应的电能能够得到科学有效的转换和控制,从而推动了电能的合理应用和可持续发展。电力电子技术是用计算机系统将电子技术、电路技术和电力控制技术等方面进行相应的整合应用的现代化的电力技术,晶闸管的出现标志着这项技术发展到相应的成熟阶段。电力电子技术主要包括两个方面的技术,一是电子电子器件制造技术和电力电子变流技术。电力电子器件制造技术在发展过程中得到了不断的提高和发展。相应的电力电子器件已经由第一代的低耗能和小体积发展到具有自动关断功能和结合相应的功率器件、驱动器件、控制器件等更完善的第三代电力电子器件。其发展前景更加可观。电力电子变流技术也在不断的发展中得到了广泛的应用。20世纪70年代,整流电路得到了广泛的应用,逆变电路也在此过程中得到了一定程度的发展。随着自动断电器件的应用,逆变电路开始有了更为迅速的发展。与此同时,随着控制技术的不断发展,使电力电子系统的现代化控制技术得到了不断的发展,出现了模糊控制、自适应控制等控制方式。控制技术在很多领域都得到了相应的应用,也为电力电子技术的发展提供了更多的技术支持。

二、电力电子变流技术的应用形式

作为电力电子技术中的一部分,电力电子变流技术从上个世纪七、八十年代开始被广泛应用到电力系统中。一经应用便受到社会各界的极大关注。随着不断的发展,电力电子变流技术以整流电路、交流调压电路、逆变电路、斩波电路等形式在电力系统中都得到了广泛的应用,并取得了相应的良好效果。

(一)整流电路

整流电路是用可以调节大小的直流电代替了交流电供给直流用电设备的一种电力电子变流电路。整流电路通过整流二极管将输出的电压较低的交流电转化成直流电,实现对交流电的整流。交流电压在通过整流电路之后,就会变成混合电压,既有交流电压也有直流电压。整流电路被应用到一些相应的用电控制和相关输电环节,实现了快速高效控制并推动了电网的稳定运行。与此同时,整流电路还用多相整流的方式减少和控制了输出电压的脉动情况,并减少了电能的损失。整流电路一般是由变压器、滤波器和整流主电路组成的,在调节直流电动机的速度和调节发电机的励磁、电镀、电解等方面得到了相应的普遍运用。整流电路的变压器的设置是为了使输入的相应的交流电压与输出的直流电压之间保持相匹配协调,并实现对交流电网与整流电路之间的隔离。变压器在整流电路中的设置情况需要依据相应的具体情况来确定。整流电路中的滤波器是为了能够将直流电压中的交流电压过滤掉而在主电路与负载之间进行的相应连接。2。世纪70年代,整流电路的主电路主要是由晶闸管和整流二极管。随着不断发展,发光二极管等新形材料逐渐被应用到主电路中。电力系统中的整流电路主要包括半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。其中,半波整流电路是整流电路系统中最为简单的一种,它能够通过电源变压器将220伏电压转变成所需要的电压大小,整流二极管能将相应的交流电转换成直流电。经过反复的转换过程,一半的交流电被演变成了直流电,这也是半波整流的由来。半坡整流电路的电流利用率比较低,多用于电压高、电流小的领域。全波整流电路可以认为是由两个半波整流电路组成的,其通过对整流电路的相应调整,达到了对电能的高效运用,但其二级管所承受的电压相对较大。桥式整流电路是使用最为广泛的整流电路,它通过接入两个二极管使电路形成了桥的形状。桥式整流电路既能够高效利用电能,还能够使承受的反向电压相应减少,对其稳定运行有一定的作用。

(二)交流调压电路

交流调压电路是运用改变电压、相数等方式实现新形式的交流电代替原来的交流电的一种变流电路,其主要被应用在控制电热、控制灯光和控制交流电动机速度等方面。交流调压电路在被广泛应用到电力系统中的同时,也实现了在高压电器中的应用。交流调压电路虽然会产生谐波,但其对电路系统的影响并不是很大,而且该电路还具有设置简单、方便控制和调节,对有色金属的消耗较小等特点。此外,交流调压电路还能在电动机的整个运行过程进行调压,以保持电压的稳定和电动机的正常运转。交流电压器通过依照相应的规律控制交流开关从而达到控制输出电压的目的。交流调压器控制电压的方式主要有周波控制调压、相位控制调压和斩波控制调压。其中,周波控制调压是通过交流开关关闭和开通相应的周波,从而改变输出电压的波形达到改变输出电压大的目的。相位控制调压是通过改变晶闸管电压到触发点之间的电角度,从而改变输出电压的方式。斩波控制调压是通过利用开关将电源周期内进行切断,将输出电压也相应切成小段,再通过改变其宽度或开关通断的周期来调节输出电压的方式。

(三)逆变电路

逆变电路是用不同的交流电代替直流电的一种变流电路,可用于构成各种交流电源,在工业领域有比较广泛的运用。生活中的一些直流电源向交流负载供电时就需要逆变电路来实现。逆变电路通过相应的开关和晶闸管来改变直流电路的电压或电流,从而把直流电转变成交流电的过程。逆变电路有单相和多相之分。逆变电路常常被拿来与变频做相关联系。逆变电路能够通过转变电流频率实现与水力、风力发电机的输出频率相一致的目标,从而能够使水力、风力发电取得高效运转。为了实现发电厂节能运行,可将逆变电路应用到对风机水泵的调节中去,以通过转变频率的方式调节风机水泵的运行速度,实现其节能高效运转。此外,通过运用带有逆变电路的逆变器,可实现对太阳能发电的转换运用。

(四)斩波电路

斩波电路是用斩波器使改变原有电路的电压,使一种新的固定电压或可调电压的直流电来代替原来电压的直流电的一种变流电路。它在一些电动机的驱动中得到了广泛应用,如开关电源等。斩波电路是为了电力运用的相应需要,将相应的一部分正弦波斩掉,从而改变电路电压的变流技术。斩波电路的斩波器往往会采用脉宽调制和频率调制两种方式。斩波电路主要包括升压斩波电路、降压斩波电路和升降压斩波电路等。斩波电路能够在节约电能的基础上使相应的电动机能够平稳加速。与此同时,斩波电路还能够起到调节电压和对电网侧谐波进行有效控制的作用。

三、电力电子变流技术的作用

(一)促进电力电子技术的发展

随着电力电子控制设备和变流技术的不断发展和广泛应用,电力电子变流技术在促进电力电子的智能化发展方面发挥出了重要的作用,也对实现微电子技术与变流技术的有机整合提供了相应的支持和帮助。这不仅有利于电力电子变流技术的进一步发展,也能够在一定程度上推动电子技术的重大发展,为新的电子革命的到来起到了相应的推动作用。

(二)对电能的使用更加高效合理

传统的电力技术在电能运用上存在着相应的浪费和管控不足等情况,不利于电能的高效配置和合理利用。而通过在电力系统中运用电力电子变流技术则能够实现转变电流和电压,从而达到相应的用电需求,也能够实现节约电能,高效用电的目标,促使社会对电能的应用更加科学合理。在实际应用中,如果将电力电子变流技术针对一些电力设备进行相关的节能操作,则可以实现相当可观的节电效果。这对减少不必要的用电浪费和提高用电效率有着良好的推动作用。

(三)推动电力系统的全面发展

传统的机电设备往往有着庞大的体积和反应较慢的低频运行效果,对电力系统的发展造成相应的不良影响。而将电力电子变流技术应用到电力系统当中来,不仅可以使电力系统的工作效率大大提高,还可以减小机电设备的体积,并能提高机电设备的运行速度,使其实现高效率、高频化的运作。这些变化既能够实现电力设备的高效运作,也能够推动电力系统的全面发展。(四)促进在相关产业中的普及和信息化发展在电力电子变流技术的发展过程中,其逐渐满足了人们生产和生活的各种需要,也逐步被应用到人们的生产和生活当中的各个领域中,不仅促进了人们生产生活领域相关内容的开展,也在一些传统产业中实现了对这种技术的普及应用。与此同时,由于电力电子变流技术能够沟通机电设备与计算机之间的联系,其能够有效地将微电子技术运用到相关产业中,从而推动了相关产业和电力系统的信息化发展。

四、电力电子变流技术在电力系统中的应用

(一)在发电环节的应用

在电力系统的发展中,电力发电的方式也是多种多样的,既有传统的火力、水力发电,也有新兴的太阳能发电、风能发电和核能发电。由于能源总量十分有限,传统的发电方式不能够在可持续发展的基础上更好地满足人们的用电需求,人们对新兴发电方式的关注度也就越来越高。但新兴发电方式有其优越性的同时,也存在着一定不稳定。电力电子变流技术则能弥补新兴发电方式或受环境影响或受电力储存的影响而导致的发电和用电效果不佳的情况,使其得到高效运用。同时,变流技术还能够改善各种发电系统中的相关设备,以促进它们在发电过程中的有效运用,保证发电环节的正常运转。

(二)在输电环节的应用

电力系统的输电环节往往存在着电网运行不稳定等方面的问题,将能够执行相应的变流技术的电力电子器件应用到输电系统中,能够克制相应的电压不稳的问题,并实现电流形式的转换,使电网的运行状况更加稳定和完善。不管是在直流输电过程中还是在交流输电过程中,电力电子变流技术都充分发挥了其转换频率或者抗击谐波等一系列的重要作用,保证了电力输送的正常与稳定,完善了供电质量。

(三)在配电环节的应用

电力系统在进行配电操作的时候也要依靠对电力电子技术的应用。电力电子变流技术不仅能够用在配电系统的操作电源上,还能够应用到蓄电充电方面,既能保障了配电环节的电流转换,也能协助相应的电力储备,保证了配电工作有条不紊。与此同时,人们的日常生活用电也离不开对电力电子变流技术的应用,它既可以维护日常用电的稳定性,还能通过相应设备使家用电器节省用电量。

五、结语

电力电子论文范文篇7

1.1有源电力滤波器能够对电力系统进行无功补偿

从有源电力滤波器的构成来看,有源电力滤波器主要采用了电源供电的方式,对电力系统中的谐波进行补偿,其优点是能够进行动态补偿,与传统的固定补偿方法相比具有明显的优势。由此可见,有源电力滤波器在无功补偿方面可以得到重要应用。

1.2有源电力滤波器能够保持电力系统稳定运行

由于有源电力滤波器能够对电力系统中的大小和频率都变化的谐波进行无功补偿,因此可以保证电力系统中的谐波处于稳定状态。基于这一优点,有源电力滤波器在电力系统中得到了重要应用,保证了电力系统能够长时间稳定运行,提高了电力系统的稳定性。

2电力电子技术在电力系统中的应用,产生了静止同步补偿器装置

2.1静止同步补偿器可以当作无功电流源使用

从静止同步补偿器的构成以及其功能设定来看,静止同步补偿器属于无功电流源的重要类型,其电流的变化主要随着负荷电流而发生变化,对补偿电力系统电流损失,提高电力系统稳定性具有重要作用。

2.2静止同步补偿器对电力系统的补偿效果比较明显

由于静止同步补偿器属于无功电流源,并且其补偿电流处于变化状态,这样的无功电流源对电力系统的补偿效果相对明显一些。从这一应用来看,静止同步补偿器对电力系统补偿起到了重要作用。

2.3静止同步补偿器的无功电流可以随时进行控制

从静止同步补偿器的实际使用来看,无功电流并不是一成不变的,而是根据电力系统的实际需要进行不断变化的,其可控性是静止同步补偿器区别与其他补偿器的重要特点,为此,我们应认识到静止同步补偿器的可控性优势。

3电力电子技术在电力系统中的应用,催生了动态电压恢复器

通过对电力电子技术在电力系统中的应用进行分析后可知,动态电压恢复器是基于电力电子技术的重要装置,在电力系统中取得了积极的应用效果,对满足电力系统运行需要,提高电力系统运行质量起到了重要的促进作用。结合动态电压恢复器的实际使用,动态电压恢复器的特点主要表现在以下几个方面:

3.1动态电压恢复器可以认为是动态受控的电压源

动态电压恢复器在整个配电系统中起着电压源的作用,可以通过一些控制方法和手段减少能量消耗,减轻其对电压的不良影响,避免了电压跌落、电压不平衡及谐波等的产生。

3.2动态电压恢复器可以消除负荷电压对电压系统的影响

在电力系统运行过程中,负荷电压容易对电压系统造成不利影响,应用了动态电压恢复器之后,可以提高电压的稳定性,保证电力系统电压稳定运行,充分满足电力系统运行需要,使电力系统在整体运行效果上达到预期目标,稳定了电压系统。

3.3动态电压恢复器可以补偿电压跌落

当直流侧能量通过从系统整流获得时,在系统侧即使发生单相故障,其它两相仍可以提供电能来维持DVR的正常运行,补偿长期的电压跌落也成为可能。而动态电压恢复器可以有效地防止因电压跌落造成的系统故障,延长了设备使用寿命。基于动态电压恢复器的特点,在电力系统运行过程中,动态电压恢复器的应用,可以有效解决电压跌落问题,并在电压跌落过程中进行及时的补偿,保证电力系统在运行中的稳定性满足实际要求,由此可见,动态电压恢复器对补偿电压跌落具有较为明显的效果。

4结论

电力电子论文范文篇8

1.器件与控制部分应注重练习。

电力电子器件及控制部分具有覆盖面大、定性与定量相结合的特点,学好这一部分,就必须将概念的理解与相关的计算进行练习,在习题式的教学中,不断提高分析问题和解决问题的能力。研究生阶段,各高校几乎很少带领学生做与课程相关的习题,多数学生也只有在考试的时候才有机会在试卷中解答一些问题,虽说现在不提倡传统针对考试的题海战术,但是平时适当做一些典型的练习还是有必要的,电力电子器件种类多、特点各不相同,而控制方法也有很多,甚至与自动控制原理等其他学科相关联,在教学中适当找一些典型例题进行讲解,可以让同学们在繁杂的知识中抓住重点内容进行突破,最终掌握这部分知识要点。

2.学生自主参与新技术教学。

电力电子技术具有发展速度快的特点,新的技术和应用领域不断出现,加强电力电子新技术的教学可以扩展学生知识面,掌握电力电子技术发展新方向。这一部分的特点是没有定量计算、难度不大、但对于资料的收集工作量比较大,根据这些特点,在教学中,可以将这部分安排给每个学生进行讲解,在讲解前每个同学查找相关资料,然后对资料进行分类总结,加入自己的理解,在讲解过程中既可以使用多媒体也可使用板书的形式,讲解后学生之间可以相互提出问题,相互讨论,形成良好的研究氛围。在这种学生自主教学的过程中,既提高了学生查找资料的能力,也能提高学生的概括的创新能力,还为研究生毕业学术论文的撰写提供了相关的经验。

二、实验教学应进行分类

电力电子技术是一个应用性很强的一门学科,在理论教学的同时一定要有相应的实验来配合和补充,开设实验课是对理论课的延伸和补充,更能够突出应用型学科的特色。在实验教学上,应分为验证实验、探究实验、拓展实习三个部分进行教学。

1.验证实验应紧密结合课本。

验证性实验的特点是对已经有的理论进行实验验证,与学生的理论教学紧密衔接,通过书上的理论来指导实验的操作,同时实验的结果又可以加深学生对于书本理论的深度理解。在理论课程之后,应当有相应的实验课程相跟进,在实验开始前,老师带领学生对课本知识点进行回顾,确定实验目的和实验步骤,同学们按照实验要求完成相应的实验操作,并能够运用书本上的知识来解释实验中的现象,最后通过实验报告的形式进行总结,得出验证性的结论。

2.鼓励开展探究性试验。

电力电子技术是一门正在快速发展的学科,在实验教学中,应当鼓励学生进行自主探究,通过对已有知识的学习让学生们充分发挥想象力,制作一些相关的小制作、小发明,在探究性试验的过程中培养学生的创新能力。学生根据自己掌握的知识,结合当今电力电子发展的前沿技术,加上自己的想象力和创造力,独立设计出属于自己的电子作品,而在探究的过程中难免会遇到一些问题,这时老师应进行适当指导,给出一些方案,让学生自主解决实际问题。平时尽可能地开放实验室,使学生增加动手操作机会。此外还应当鼓励学生参加“挑战杯”等科技比赛,增加在创新方面的交流合作,从而学会更多解决问题的新方法。

3.拓展实习应突出实际应用。

在传统的教学环节之外,对于电力电子技术这种应用型很强的学科,应适当组织学生到某个单位进行参观学习。学习的目的是为了应用,当今电力电子技术已经应用在了许多领域之中,在实验教学中可以联系某个具体单位进行参观,在实际的生产过程中,让学生们更加具体地了解电力电子技术的应用。除了参观之外,也可由老师或者学生找一些与电力电子技术应用相关的视频资料,分享给大家进行观看,也可以起到非常好的效果。实习结束之后,学生以报告的形式写出自己学到了什么或者是心得体会。这样,理论联系实际,对于理工科的教学是有很大帮助的。

三、总结

电力电子论文范文篇9

西安交通大学王兆安和王进军教授主编的,由机械工业出版社出版的电力电子技术(第5版)第八章8.3.4节中的零转换PWM电路为软开关技术中的教学难点[3],教材中仅仅对其工作原理做了简单阐述,但是相对于其复杂的工作电路和工作波形,课堂上不但教师难以用最简单的讲解使学生明白,而且学生几乎没有什么兴趣去学习,更谈不上很好地掌握并与实际相结合。笔者经过多年的课堂教学,以教材为主,结合参考书和相关的文献资料,对教材上这部分知识进行了适当的改造,在课堂上将其工作原理的文字部分通过图解或者表格的形式展现在学生面前,让学生理解其基本工作原理,然后将计算机仿真软件引入到课堂教学中,通过课堂理论知识的具体应用,激发学生的学习兴趣,从而突破教学难点。下面将完全的课堂教学演算呈现出来。

1.1升压型零电压转换PWM电路的工作原理教材193页8.3.4节中对零电压转换PWM电路常用的软开关电路—升压型零电压转换PWM电路的工作原理做了简单的叙述,相对于其实际的电路的复杂性,简单的几句话不足以使学生理解并掌握其工作原理。现在笔者将升压型零电压转换PWM电路分为两个教学过程,第一个是工作原理的详细介绍;第二个是课堂知识的具体应用。零电压转换PWM电路如图1所示[3],相对于传统的升压型变换电路—Boost变换电路[4](在教材第五章直流-直流变流电路的第123页有详细介绍),升压型零电压转换电路在Boost变换电路的基础上增加了一个辅助网络,该网络由辅助开关QZVT、谐振电感Lr、谐振电容Cr及二极管D2和D3组成。电路工作时,辅助开关QZVT先于主开关QMAIN开通,使ZVT谐振网络工作,电容Cr上电压(即主开关QMAIN两端电压)下降到零,创造主开QMAIN零电压开通条件。下面结合其工作波形图详细介绍其工作原理。

设输入电感足够大,可以用恒流源IIN代替,而输出滤波电容足够大,输出端可用恒压源V0代替。设T<T0时,QMAIN和QZVT均关断,D1导通,一个工作周期可分为七个工作模式[3],其中每个工作模式可以等效一个电路。图2为BoostZVT-PWM变换器工作波形图。下面是一个周期内Boost型ZVT-PWM变换器各个阶段的运行模式分析,一周期内7个运行模式的等效电路如图3所示。

(1)T0~T1Lr电流线形上升阶段。t=T0,辅助开关Tr1开通,谐振电感电流iLr线形上升,t=T1时达Is,二极管D的电流ID则由Is线形下降,t=T1时降到零电流下关断,等效电路如图3(a)所示。

(2)T1~T2谐振阶段。LrCr谐振,电流iLr谐振上升,而电压Vds由V0谐振下降。T=T2时,Vds=0,Tr的反并联二极管导通。等效电路如图3(b)所示。

(3)T2~T3主开关Tr开通。由于Tr的体二极管已导通,创造了ZVS条件,因此应当利用这个机会,在t=T3时给Tr加驱动信号,使Tr在零电压下导通,等效电路如图3(c)所示。

(4)T3~T4iLr线形下降阶段。t=T3,Tr1关断,由于D1导通,Tr1的电压被钳在V0值,Lr的储能释放给负载,其电流线形下降,等效电路图如图3(d)所示。

(5)T4~T5ids恒流阶段。t=T4,D1关断,这时Boost型ZVT-PWM变换器如同普通Boost型变换器的开关管导通的情况一样,等效电路如图3(e)所示。

(6)T5~T6Cr线形充电阶段。t=T5,Tr关断,恒流源Is对Cr线形充电,直至t=T6时,Vcr=Vo。等效电路图如3(f)所示。

型变换器开关管关断的情况一样,处于续流状态,直到t=T0,下一周期开始,等效电路图如图3(g)所示。刚才图3所示的七个工作原理可以用七个运行从上面的分析可以看出,经过教师的巧妙处理,将教材193页上复杂的升压型零电压转换PWM电路的工作原理通过图解结合文字解说的方式,进行详细的阐述,经过这样的处理,学生都能掌握和理解。接下来笔者将所学课堂理论知识与实际应用相结合,达到加深学生印象和突破难点的效果。

1.2课堂理论知识的具体应用上面对升压型零电压转换PWM电路的工作原理进行了阐述,学生对其工作原理有了一定的理解,但是他们可能疑惑,学了这个知识难点,到底它具体应用在哪些地方呢?逆变电路在教材第五章123页对升压变换电路的作用一个是电压抬升,另外一个是是功率因数校正,这两个知识点我们已经掌握,那针对这次学的升压型零电压转换PWM电路,跟普通升压型电路作用没什么差别。于是笔者就将升压型零电路应用于功率因数校正电路中,一个是验证软开关理论,另一个就是验证其功率因数校正功能。图4所示为升压型零电压转换PWM电路在功率因数校正电路中的具体应用,其整个系统的工作原理首先是市电220V交流输入,通过不控整流变成直流电,但是由于采用二极管整流以及大电感电容滤波,因此系统功率因数比较低,而且含有大量的高次谐波。关于功率谐波的危害在本教材69页第三章整流电路中的3.5.1节中有详细的阐述[6],在这里不做具体叙述。由此可见,在不控整流电路中引入升压型零电压转换PWM电路的主要目的就是提高系统的功率因数,另外一方面,由于引入了新的电路,因此系统的效率会降低,由此需要采用软开关技术来提升系统效率,这也是本节的软开关技术应用的一个具体体现。根据电路理论和模拟电子技术的知识可以算出系统的元器件参数:输入电压Vin为单相220V,升压电感L为470μH,谐振电感Lr为8.3μH,谐振电感Cr为958pF,输出滤波电容Co为2200μF,开关频率f为100kHz。然后在仿真软件Pspice中搭建仿真模型并进行仿真。图中显示了主开关管Tr是在辅助开关管Tr1关断后才开通的,而且辅助开关管导通时间很短,显著地减少了开关管Tr的损耗。图7为主开关管Tr驱动波形Vgs,漏源电流波形Ids以及漏源电压Vds的仿真波形图。图中我们可以看到主开关管在开通前先有电流反向流过其体内二极管,使漏极电压箝位到零,再加驱动脉冲从而实现零电压开通。当驱动脉冲变为零时,由于主开关管Tr漏源极两端并联着谐振电容,使得主开关管Tr漏源两端的电压缓慢上升,从而实现零电压关断,在这里笔者要特别强调这就是这节课学习难点的软开关的工作原理。图8为输入交流电压和电流波形图,从图中我们清楚地看到输入电流很好跟随交流输入电压,实现了功率因数校正的目的。因此通过零转换PWM电路的课堂教学示范,可以得出以下结论:

1)学生可掌握升压型零电压转换PWM电路的基本工作原理;

2)学生复习了功率因数校正的概念;

3)学生通过课堂所学理论知识的应用将前面所学章节和本节课知识联系起来,达到了融会贯通的效果。

4)最重要的是激发了学生的学习兴趣,帮助他们更加容易地掌握课堂教学难点。

2结论

电力电子论文范文篇10

1.1多功能部件协作机理

为了实现超长工件这种多轴和多功能部件的互相协作要求,以840D系统为平台的控制系统框架下,实现对多功能部件实现协作控制。之间通过调用FB2和FB3函数功能块,实现参数交互;而实时的数据交互,通过调用FC21函数实现。综合上述协作原理分析,由于PLC是针对特定机床点的逻辑关系,开发对应的程序,这样的开发应用方式已经非常广泛,而NCK中驱动伺服通过脉冲控制,控制方法由伺服驱动器完成,这个环节只需要编制相关驱动的G代码程序即可实现。因此实现整个机床装备的功能监控,都落实到HMI软件的研究和开发上,而软件的核心主要包括与NCK实时交互数据库和主轴的自动定位方法两个方面。

1.2监控实时库的构建

实时数据库是针对数据实时性和事务实时性,而采取的一种用来实现对实时数据进行管理的一种数据库技术。在超长工件的加工过程中,实时控制功能实现需要如下数据管理:对进给轴运行位置的实时规划控制、对机床运行状态的实时监控、报警信息的管理等。在与人机过程交互中,必须响应操作人员请求和相关信息提示。针对这些要求表示实时数据库的数据来源、参数数据管与数据应用,其中与NCK交互的实时数据库主要负责与R寄存器和NCVAR交互数据使用,与PLC交互数据的实时库,负责与PLC的软元件交互数据,该数据的交互都以连续内存方式交互数据,具体交互的PLC软元件再由PLC做二次映像。这两块内存数据的更新采用定时轮询的方式进行,时间片可以控制在l0ms为更新周期;刀具参数库和主轴定位数据库则由参数组成,该参数库由参数一次载人,参数修改时以清求方式更新;机床本体状态实时库和加工状态库由系统、交互数据及逻辑再运算实时产生,其中实时数据分模拟量、开关量和报警量3种类型;报警实时数据由机床本体状态实时数据和加工状态实时数据产生,用于与操作人员的直接交互。

2电力电子数控系统特点与要求

2.1数控系统特点

电力电子系统是典型的非线性、快过程系统。为了充分发挥电力电子数控系统的作用,在进行数控系统设计的过程中,一定要充分考虑电力电子系统的特点,尽量体现出电力电子系统的特点,这样才能够增强电力电子数控系统的作用。电力电子系统的特点主要为:应用范围广泛、拓扑结构完善。电力电子系统的能量等级较高,在进行能量输出时最高可达到几十兆瓦,这扩大了电力电子系统的应用范围,使其灵活的应用。

2.2电力电子系统的数控要求

电力电子数控系统的作用要想充分发挥出来,既要满足电子电力数控需求,还要保证硬件达标。电力电子数控需求是要求电力电子数控系统中所应用的变换器和软件形式都必须要满足设计要求,保证变换器和软件形式能够在系统中合理的、有效的应用。电力电子系统硬件达标是系统可以提供PWM信号输出,并保证计算速度较快、采样模数转化功能较强,以此来支撑系统有效的运作。

2.3数控平台设计

合理的、规范的进行电力电子数控平台设计,可以保证数字控制技术在电力系统中充分发挥作用,为提高电力系统安全。高效,稳定的运行创造条件。所以。一定要慎重的进行电力电子数控平台设计。在进行电力电子数控平台设计时主要注意以下几方面。

2.3.1元件布局

在进行电力电子数控平台设计中高频器件布局是非常重要的一部分,若布局不当将会导致高频器件的无法有效的控制和变换电能,相应的高频器件的应用效果就会就降低。在进行元件布局时需要对DSP、晶振、RAM等高频器件进行合理的布局,保证高频器件设置在板子中间,并且高频器件之间的连线较短,这样才能够使高频器件有效应用。

2.3.2电磁兼容的设计

在进行电磁兼容设计时应从降低阻抗的角度出发进行设计,这样可以保证电磁兼容效果更好。具体的设计内容是在信号层走地线以外进行地平面模拟地和数字地分开,再应用3uH的电感单点将两者相连,以此来实现电磁兼容。

2.3.3PCB板层的选择

电力电子数控系统设计过程中一定要注重合理的选择PCB板层,只有选择最佳的PCB板层,才能够保证不同的地平面不会互相干扰,进而降低抗阻,为提高系统的应用性创造条件。从目前的情况来看,四层板是比较适合的,其中间层为地平面和电源平面,不仅可以方便电源的提供,还能降低电源平面、地平面的阻抗,为提高系统的应用性创造条件。

3结束语