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中圖分類號:TM92 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2011)010-042-02
1、引言
電力電子技術是一個新興的領域,它將電子技術應用到電力領域,將強電和弱電結合控制。從電力電子技術問世至今,在各行各業都有廣泛的應用,尤其在工業上發揮著重要的作用。在工業方面,電力電子技術主要應用在電力牽引、電機驅動和先進裝備制造業等。在電力電子技術的基礎上實現的大功率變流器及其控制系統,大功率高精度可程控交、直流電源系統,高精度數控機床的驅動和控制系統,這些技術不但提高了工業制造精度和效率。更重要的是有效地降低了能耗,實現綠色工業。
2、電力電子技術的發展歷史
從1958年美國通用公司研制出世界第一個工業用普通晶閘管開始,電能的變換和控制就開始了從旋轉的變流機組和靜止的離子變流器進入由功率半導體器件構成的變流器時代。雖然早在20世紀初就已經出現在了可以控制電流的真空管和水銀整流器,但電力電子技術真正得到飛速發展并被廣泛應用,還是在硅整流器件誕生之后。硅整流器件包括從半控型晶閘管(SCR)到全控型的門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場效應晶體管(Power-MOS.FET)?隨著硅整流器件的發展,電力電子器件的控制能力和開關速度得到了提高,而電力電子技術的發展也相應先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代。
3、電力電子節能技術的典型應用
3.1變頻調速系統 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。變頻器的功能很多,比如其優化電機運行,全世界中用電量有60%左右是通過電動機來消耗的,因此變頻器在提高電動機的電能利用率上有很大的作用。根據全球著名變頻器生產企業ABB的測算,單單該集團全球范圍內已經生產并安裝的變頻器每年就能夠節省1150億千瓦時電力,相應減少9700萬噸二氧化碳排放,這已經超過芬蘭一年的二氧化碳排放量?!≡谝话愕墓I領域,通常場合下的電機調速均采用電力電子技術與電力傳動技術,目前該技術已經比較成熟。在異步電動機運行時,需要同步進行調壓和調頻使電機在獲得良好的運行性能,同時保持控制的靈活性。目前主要通過交-直-交變頻調速系統來實現這一目標。包括可控整流調壓、方波(六脈波)逆變調頻和不控整流器整流、脈寬調制逆變器同時調壓調頻兩種主要結構形式。但一些高壓大功率應用(電力牽引,中高壓高性能電機驅動等)場合,依然是這一領域的技術制高點,仍在進行不斷的研究?!钚沦Y料統計。在美國大約有8%的發電量消耗與照明負載有關,約50%-60%的發電量用于電動機的驅動。近年來,由于美國應用高度發展的電力電子變頻技術對白熾燈和各種電機進行改造,使電能節約15%-25%左右,在日本,由于廣泛使用變頻技術,使得目前單位國民總值平均能耗居世界最低的情況下,又再把全國發電量的10%節約下來。
3.2高頻開關電源技術 電氣產品的體積、重量與供電頻率的平方根成反比,所以當我們把頻率從50Hz提升到200Hz時,用電設備的體積重量大體下降至原來的5%-10%,基于這個原理,對傳統行業的電鍍、電加工、充電等各種電源進行改造,不僅其主要材料可以節約90%或者更高,還可節電30%或者更多?!∧壳?,高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流,傳統的相控式穩壓電源已逐步被高頻開關電源所取代,高頻開關電源通過MOSFET或IGBT在高頻下工作,其開關頻率一般在50Hz-100Hz之間,以實現高效率的小型化。
3.3新型靜止無功發生器(ASVG) 變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載,這些設備在運行時不僅消耗有功功率,而且還消耗無功功率。因此無功電源與有功電源一樣,是保證電能不可缺少的部分。隨著電力電子技術的進一步發展,逐步出現在了應用變流技術進行動態無功補償的靜止補償器。它是通過將自換相橋梁式電路直接并聯到電網上或者通過電抗器并聯到電網上。ASVG根據直流側采用電容和電感兩種不同的儲能元件,可以分為電壓型和電流型兩種,圖1所示的原理圖為電壓型補償器,如果將直流側的電容器用電抗器代替,交流側的串聯電感用并聯電容代替,則為電流型的ASVG。交流側所接的電感L和電容C的作用分別為阻止高次諧波進入電網和吸收換相時產生的過電壓。當逆變器脈沖寬度恒定時,調節逆變器輸出電壓及系統電壓之間的夾角,就可以調節無功功率及逆變器直流側電容電壓Uc,同時調節夾角和逆變器脈寬,既可以保持Uc恒定的情況下,發出或吸改所需的無功功率。
4、我國電力電子技術應用于工業節能情況
我國電力電子行業起步較早,1957年美國發明了晶閘管,1962年我國就研制出自己的晶閘管,電力電子節能技術遍布工業制造、交通運輸、電力系統、電子裝置等各個領域,包括一大批軋機、無軌電車、電焊機、電鍍和電解電源以及風機和水泵等機電設備,由于采用現代電力電子技術進行改造,其效率大大提高。電力電子技術已經滲透到日常生活的各個角落:上班乘坐的交流調速地鐵;上下樓用的交流調速電梯;室內用的變頻調速空調;照明用的高頻振蕩熒光燈;計算機用的開關電源和UPS.家用電炊具中的電磁爐等。這些新型設備大大提高了效率,降低了能耗。
5、結論
通過以上分析,可以看出電力電子技術能夠實現工業上高效節能的目的,具有非常高的實用性,應用范圍也相當廣泛,在工業中很多領域已經開始發揮出重要的節能作用。隨著電力電子技術的發展,其必將為綠色工業提供更好的指導和更強的動力,為節能減排創造更廣闊的發展空間,從而造福全人類。
注釋:
①唐政.淺談電力電子技術發展與應用[J]中國科技博覽,2010,30: 635.
②李澤元.21世紀的電力電子技術[J]電信技術.1999,11:1.3.
③林輝.異步電動機的軟起動技術[J]I電機技術.2010,3:32-34.
④劉冬巖,韓直.電力電子技術與節能[J].中國能源,1997,10: 43-44.
1電力電子技術節能型控制系統設計
電子集成電路的設計要點就在于采用了實時的信號反饋系統,沒有光電的電子觸發技術sJl用磁電保持復合型的開關實現了電壓的基本的投觸、這樣就能夠實現過于零的收入囪這樣就免除了外來千擾的侵入二這種自動型的控制模式,以沒有功率、沒有功率因數、沒有功率電壓等等多種的參數作為整個系統的控制系數實現了控制的可靠性混合型的補償的效果是整個最佳色模型但是對于整個系統的設計的原則來說,由于整個系統的模型化的技術的使用,能夠確保整個電容投入過程中沒有沖擊的投人,沒有操作性的電壓提高整個控制系統的控制性。原來傳統的無功補償的裝置使得整個交流電的電壓設備過于提高,交流的儲壓器致使整個電容的損壞程度逐漸的減小。采用這種零投入以后就能夠使得整個控制系統更加的完善氣
2電力電子技術節能型控制系統的應用
電力電子技術節能型控制系統的總控制是整個電力電容的控制系統;他們主動的擺脫了一切的依靠于整個用戶的用電器的情況杜絕因為控制器導致整個系統的癱瘓。另外河以上勤口多種系統空能的聯網,會使得整個其控制系統自動生成一個系統的網絡,當整個系統的控制進入具體的環節以后能夠加強不同設施的保護性能、當采用相同的容量的裝置以后盡管很多的設備沒有具體的操作性的設備功能擔是與整體的無功補嘗裝置相比整個壽命會木木的增加、控制電路系統的成本也會大大的降低。電力電子技術實現了標準化模塊化的特性取代了原來的具有控制功能的傳統的控制器莊氣的整體的開關將其融合成為一個整體主頻的安裝也是一個主要的技術的環節??梢允沟谜麄€柜子內部的整潔對于一些內部的系統的原件來說,可以改變其主要的使用的功能。改變其一成不變的性能適應整個企業的發展還可以進行分部分的投資圈加果發現產品的面板上出現故障的話就不需要專業的等到技工來進行修理啟己就能夠修理成功。當整個系統的設備達到一定的上限以后,每個人都要進行一定的自我型的檢修。常規性能的一些裝置能夠按照補誣嘗性的需要來進行交流的接觸器的安裝使用對于安裝型的觸點就能夠保持整個裝置的嚴密的技術性能平均容量是整個系統的核心的技術力量。沒有配電的外來的控制只需要一個技術核心的膚體的調配這樣白勺技術手段能夠加強技術的調配的能力。電力電子技術的電磁能力采用了電磁技術國的保金攀迷電器肖整個電路接通以后就不再消耗電能床用集成電力電容容器以后息容的內部的所需的技術零件就一點一點的提高了、目前我們國家的電子繼電器一點一點的減少用腸么就食瓣將整個技術的核心的設備放到最關鍵的部分。結語二電力電子技術節能系統白妞控制系統在整個技術核心中占有一定的地位肖整個技術部分進入使用階段以后就能夠逐漸的被運用到一些重要的電力領域。電力的發展是一個國家的動力只有電力強有力的支持才能夠鑄就國家輝煌的未來。
作者:高玉波單位:呼倫貝爾電業局滿洲里檢修工區
關鍵詞:家用電器;節能技術;電力電子技術
前言:
本文主要講了家用電器節能存在的一些問題,沒有比較健全的監督部門以及資金不夠,一些檢測儀器不全。電力電子技術在20世紀得到了快速的發展,如今在很多領域都有使用,尤其是信息通信方面和家用電器領域。電力電子技術與人們的生活緊密地聯系在一起,人們在使用電腦、空調、冰箱等時,都是在間接地或者直接地使用電力電子技術,所以電力電子技術也漸漸地被人們重視起來,成為眾多學者的研究目標。
1 家用電器節能遇到的問題與電力電子技術現狀
1.1 電力電子技術的現狀
電力電子技術在一些電子器件中發揮著非常重要的作用,通過電力電子技術來對各種電路進行控制。人們綜合運用電力電子技術的各項功能,在此基礎上添加一定程度的創新,從而能夠在眾多領域得以應用。其中應用最多的是電力方面,在發電方面起著核心作用,其次就是工業方面以及家用電器方面。電力電子系統在促進電力系統發展過程中有著重要的作用,在電力輸電時,先是從電廠開始發電,然后把輸送的電流通過改變電壓之后才進行輸送,因為在輸電的過程中,輸送過程中的電壓也高的話,輸送的電流也就相對比較小一些,在電流從電廠輸送的過程中,可以產生比較小的損失,從而就能夠將大量的電流節省下來。將電力電子技術運用到高壓輸電中,從而能夠將在長距離輸電、容量大的電路在輸送的過程中產生的損耗降到最低。電力電子技術的應用,極大程度上促進了中國電力系統方面的發展。電力電子技術在電器節能方面也有著重要的作用,因為電能在輸送過程中電流與電壓的轉換以及對電能的控制是通過各種電力電子器件來進行的。電力電子技術有著四種基本的功能,人們綜合運用電力電子技術的各項功能,在此基礎上添加一定程度的創新,從而能夠在眾多領域得以應用。其中應用最多的是電力方面,在發電方面起著核心作用,其次就是工業方面以及家用電器方面。電力電子技術在家用電器上也有著非常重要的作用,而且在家用電器中的應用于我們日常生活都有著直接或者間接的關系,我們對電力電子技術的應用也有著比較深的感觸。比如說,我們平常生活中都會用到的節能燈,而節能燈就是綜合運用了一些電力電子技術才生產出來的,它是電力電子技術的結晶。電力電子技術的應用使得節能燈的體積比白熾燈和日光燈更小,樣式比白熾燈和日光燈更多,而且其發光率更比白熾燈和日光燈高,所以節能燈以絕對的市場優勢占據著很大的市場份額。除了節能燈外,電力電子技術在家用電器中的應用的產物還有電視機、計算機、變頻空調等,這些產品已經融入在我們生活的點點滴滴中,在我們生活中發揮著非常重要的作用,為我們的生活水平的提高做出了很大貢獻。
1.2 家用電器節能遇到的問題
在家用電器節能方面,仍然沒有比較健全的監督部門,雖然有些城市監督機構成立的比較早,但是部門中人數較少,很多節能工作不能直接進行,有時只能監督一些耗電嚴重的大規模企業,一些小企業往往成為漏網之魚。而且購買節能監測儀器需要大量的資金,而當監督部門資金不夠時,相應的一些儀器必然不能到位,長期以來也沒有建立一個比較完善的家用電器節能方面的檢查部門,不能查出哪些家用電器耗電嚴重。部分家用電器生產企業內部高層管理者沒有節能節電的意識,也不重視節能工作,或者公司內部存在相關節能要求,但是不能夠實際落實。
2 電力電子技術的發展前景和針對家用電器節能問題提出的對策
2.1 電力電子技術的發展前景
電力電子技術已經融入在人們的日常生活中,比如說計算機、變頻空調、手機等產品,在人們生活中有著不同的角色,而且人們對這些的依賴性也越來越強。電力電子技術有著非常廣闊的發展空間,具體表現在以下幾個方面:新產品所需要的材料在不斷更新。在一個經濟迅猛發展的大前提下,人們對生活質量的要求也越來越高,對新產品的開發與新的材料的要求也越來越高,所以要更新現有技術和現有材料是電力電子技術的必然趨勢,正因為電力電子技術與人們的日常生活緊密相連,所以我們應該更加重視電力電子技術用到的材料更新,從而降低電子器具的成本,擴大電子器具能夠應用的范圍,為人們能夠有快捷方便舒適的生活做出貢獻。從降低電子器件生產成本的角度考慮,人們應該在生產電子器具時運用電力電子技術不斷改進電子器件的裝置,使得電力電子器件那能夠模塊化生產,從而降低成本,獲得更大的經濟效益。
2.2 針對家用電器節能的現狀提出的相關對策
在家用電器節能方面,仍然沒有比較健全的監督部門,很多節能工作不能直接進行,有的監督機構因為人員不夠只能監督一些耗電嚴重的大規模企業,一些小企業往往成為漏網之魚。所以要改變這一現狀,必然要在各地建立相應的節能監督部門。在監督部門內部成員問題上,各地區應該根據自身的實際情況收編一定的人才,定期對節能監督人員進行培訓,讓他們在監督時能夠做到公平公正,同時監督部門高層也應該因地制宜,不斷完善監督制度,不斷更新對耗電企業的處置方式,消除部分企業存在的僥幸心理。節能工作不是一個兩個人的事情,也不是僅是生產企業需要做的事情,節能減排與我們每個人都密不可分,我們應該承擔起節能的責任,節能減排,人人有責。相關節能部門應該加大節能減排宣傳力度,可以在各小區舉辦形式不同的活動,通過居民參與的方式,強化居民對于節能減排的意識,向居民普及節能減排的相關知識,使居民在購買使用電子器件時能從節能方面考慮,從而購買相關的節能產品。
3 總結
世界上存在的資源都是有限的,一旦揮霍完,人類將會無資源可用。而且我國能源匱乏,煤礦資源每年的開采量已經嚴重超出了煤礦資源的極限,而且受到環境、技術多方面因素的限制,煤礦資源開發的難度越來越大,所以我國節能工作迫在眉睫。在家用電器節能上,我國還沒有比較健全的監督部門,雖然有些城市監督機構成立的比較早,但是部門中人數較少,很多節能工作不能直接進行。要解決這一問題,就應該在各地建立相應的節能監督部門,在監督部門內部建立和完善相關節能制度,在對企業監督時要嚴格執法,做到公平與公正。同時也要加大宣傳,可以在各小區舉辦形式不同的活動,通過居民參與的方式,向居民普及節能減排的相關知識,從而強化居民對于節能減排的意識,使得居民在選購電子器件時,能夠優先考慮節能器件。要想實現每家每戶都能節能器件的目標,就要不斷開發新的節能器件,要不斷進行創新。在研究創新時必然要用到電力電子技術,因為電力電子技術與人們的生活緊密地聯系在一起,人們在使用電腦、空調、冰箱等時,都是在間接地或者直接地使用電力電子技術。在電子器件生產時在運用電力電子技術方面要注意研究和開發新的材料,從而降低電子器具的成本,擴大電子器具能夠應用的范圍,從而能夠為給人們提供快捷方便舒適的生活做出貢獻。
參考文獻:
[1]魯冠華,劉星.淺析電力電子技術的發展[J].山東水利職業學院院刊,2009,(04):1-3.
【關鍵詞】電子技術;電力系統;節能;應用
電子系統已經在我國的電力系統中得到了應用,它為我國現代化的電力系統在發電、輸電、等環節提供了強大的技術支持,大大的提高了我國電力系統各方面的效率,促進了我國電力系統的發展。但目前來說,電子技術仍舊是電力行業中一種新型的科學技術,對電子技術在電力系統節能方面應用的研究,不僅可以促進電力資源的節約,更有助于電子技術在電力行業的廣泛應用,促進我國社會經濟的發展。
1電子技術的定義
電子技術是根據電子學的原理,運用電子元器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學。包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。電子技術研究的是電子器件及其電子器件構成的電路的應用,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,三個時代的變化,促進了電子技術在各個領域的廣泛應用。目前來說,電子技術的應用領域非常的廣泛,包括、交通領域、工業領域、醫學領域、廣播電視領域、國防領域、報刊領域、電力領域等。隨著社會和科學技術以及互聯網的不斷發展,電子技術的發展趨勢也不斷的變得數字化和綠色化和智能化、人性化,網絡化,并且將來還會被廣泛的運用到更多的領域。
2電子技術在電力系統節能方面應用的原因
隨著我國社會經濟的不斷發展,我國的環境污染問題也變得越來越嚴重,工業產生的工業垃圾、污水、有害氣體、以及發電等都是導致我國環境不斷惡化的原因,而發電更是其中比較重要的一方面。節約電力資源,或者減少電在開發中的資源浪費,以及開發電力節能系統,都是在間接的減少對環境的污染。因此將電子技術運用到電力系統節能方面,不僅能夠避免電力資源的浪費,更能促進我國環境的改善。
3電子技能技術的重要技術
(1)開關變頻技術。開關變頻技術是當之無愧的節能之王,開關變頻技術是針對固定頻率方面。很多電力系統發電的頻率并不是最佳頻率,因此長時間的運行會對電力系統帶來很大的負擔,而開關變頻技術可以通過改變電力系統頻率的方式來解決這個問題。(2)高頻技術。當電力系統的頻率改變以后,如果能在此基礎上增加頻率,就可以有效的利用電源來實現節能的目的。(3)軟開關技術。軟開關技術主要是解決硬開關技術在運用的過程中,電壓和電流太快產生的開關噪聲,它將會降低開關時產生的噪聲,并有效的減少開關時的電能損耗,并在此基礎上提升開關的頻率。(4)有源功率因數校正技術。我們都知道,當功率增大的時候,輸出的有功功率同樣會隨之加大。而無用功的功率卻會降低,這種結果說明了電能的有效利用率在提升。所以,用電子技術加強功率因數,同樣能在一定程度上提升電能的有效利用率。
4電子技術在節能環節的運用
4.1變負荷電動機調速運行
在對電力系統中電力資源的節約中,有兩種重要且切實有效的方法:①對電動機自身的性能不斷的進行改良;②加強對變動負荷電動機的轉動速度,以此來達到節約電力資源的作用。當然,如果能在對電動機自身性能不斷改良的同時,加強負荷電動機的轉動速度,那么無論是電動機的節能,還是電力資源的節約都將會有新的突破和發展。電子技術在節能環節中的應用,一般會涉及到電動機本身,以及變負荷電動機的調速技術的應用這兩方面,在實際應用中,只有將兩者充分結合起來,才能保證電動機的節能達到最好的效果。這項技術在西方發達國家早就易經是成熟的技術,但在我國卻仍舊處于發展期,這源于我國電力行業落后的科學技術,以及新技術在電力行業推廣緩慢。對于在風機、泵類等一系列變負荷機械中運用電子技術,是通過淘汰掉傳統的擋風設備和節流閥,而改為用調速控制來控制風的流量和水的流量,以及風和水的流速,通過這種嘗試,在節約能源方便取得了明顯的成效。①因為,這種方法可以調速的范圍十分的廣泛,而且精度和效率都很高。②因為通過這種方法,還實現了連續無級調速且在調速過程中轉差損耗小的目標,定子、轉子的銅耗也相對較小,一般可以節約30%左右的電能。閥門控制變頻控制水泵流量見圖1。通過在系統中加入電子感應設備,能夠根據系統的需要準確的進行閥門的開關,當電子感應設備檢測到水流量偏大的時候,大流量的閥門會自動開啟;當電子感應設備檢測到水流量偏小的時候,作用閥門會也會自動關閉,這樣一來,在節省電能浪費的同時,也最大限度的提高了作業的效率。采用巨型晶體管等功率集成器件的交流高效調速裝置,可使風機和泵類設備調速運行的耗電量比傳統的節流方式要少30%左右。我國現有風機和水泵2000多萬臺,總耗電量占全國發電量的30%以上,其中70%靠調節擋板或閥門變流量運行。如有1/3改造為調速運行,即可節電150億kWh。用柵極可關斷晶閘管開發的直流高效調速方式的載波調波裝置,以取代電阻器.用于城市電車,工礦電機車和電瓶車調速運行,可節電20%左右。例如沈陽市改造了500輛有軌電車,年節電400多萬千瓦時。如將GTO載波技術推廣到全國,則可節電10~30億kWh。我國照明用電占全國總發電量的8.0%以上,如能改造2/3,則可節電130億kWh。我國正在運行的12000臺標準高頻電爐,由于高頻振蕩器仍沿用電子管,因此,整機效率只有50%左右。若用靜電感應晶體管代替電子管,則效率可達80%左右.微觀節電30~40%,宏觀節電量達10億kWh左右。全國配電變壓器若有70%配裝無功補償自控裝置,則可節電100億kWh。
4.2提高有效功率,減少耗損
我國目前的很多電力設備和電力系統中,電動機和變壓器不僅消耗既定功率,還會消耗一定的無用功率,對功率的損耗很大,在一定程度上影響了電能的質量。因此,所儲存下來的電源的質量,將會直接決定所運輸出去的電能的質量。因此,在平時的電力生產過程中,應該盡量把兩者的功率保證在相對穩定的狀態下,否則就會造成電壓崩塌的情況發生。而這,就需要電子技術來作為支持,通過增加一些必要的無功補給設備,來供應電動機和變壓器對無用功率損耗的需求,減少對有用功率的損耗,以此來保證所儲存下來的電量的質量。
4.3減少電力系統總事故的發生
因為我國電力系統各方面技術不夠完善等因素,電力系統經常會發生一些漏電、斷電等現象,造成電源的浪費。所以將電子技術運用到電力系統節能方面,可以通過電子設備及時的檢測到各個電路事故的發生。(1)可以準確的做出判斷是哪一段電路發生了漏電、斷電,對斷電的電路及時的做出補救措施,從而減少電能的浪費,和減少斷電對社會生產帶來的損害,保證電力系統的穩定運行。(2)電子技術還能給電力系統提供安全技術支持,因為漏電情況的發生可能會對人身安全造成損害,檢測漏電的電子設備在檢測到某一段有漏電情況發生后,可以通過安全保護設備對漏電的電路進行強制斷電,以此來避免漏電造成的意外。
5結語
關鍵詞:新興產業;電力電子技術;應用
Power electronic technology in energy saving and strategic
Emerging industry in the application
GUO Shi-ming
(Southwest Jiao Tong University, Sichuan Chengdu 610031)
Abstract: The development of strategic emerging industry is China's new era of the economic and social development of the major strategic task. This paper introduces the contents of strategic emerging industry, burgeoning industry of key equipment and core technology as well as in the emerging industry in related areas of application.
Keywords: emerging industry;power electronic technology;application
1 戰略性新興產業及其相關產品與技術
1.1 節能環保產業
(1)高效節能環保技術裝備及產品。主要有:①高效節能鍋爐、窟爐、電機及拖動設備;②余熱余壓利用設備、高效節能家用和商用電器照明器具;③高性能、低成本的污水、固體廢物、煙氣處理技術和裝備等。
(2)資源循環使用技術。這些技術主要包括:礦產資源、工業固體廢物綜合利用技術;汽車零部件及機電產品再制造技術,再生資源回收利用技術;餐廚廢棄物、建筑廢棄物、道路瀝青和農林廢棄物資源化利用技術等。
1.2 新一代信息技術產業
到“十二五”期末,初步建成寬帶、融合、安全的下一代信息網絡設施,實現三網融合。提升高性能集成電路技術水平,初步建立自主可控的集成電路產業體系;攻克半導體照明產業的共性關鍵技術和關鍵裝備。
1.3 生物產業
生物產業涉及的技術有:藥物、疫苗和特殊性診斷試劑的開發技術; 高產、優質、多抗、高效植物新品種的培育技術;生物農藥、生物肥料、生物飼料、動物疫苗等綠色農用生物產品的生產技術;非糧原料與纖維素轉化技術;生物醇、酸、酯等生物基有機化工原材料的生產技術;生物塑料生物纖維等新生物材料的生產技術等。
1.4 高端裝備制造產業
高端裝備制造業主要包括:①航空裝備(干線飛機、新型支線飛機、直升機、航空發動機等);②軌道交通裝備(高速列車、重載列車、城際列車裝備及其運輸系統);③海洋工程裝備(海洋油氣開發裝備、海洋風能利用裝備、海水淡化裝備等);④ 智能制造裝備(智能儀器儀表與智能控制系統;高檔數控機床與智能專用裝備等)。
1.5 新能源產業
(1)風能產業。主要技術有:風電裝備中的軸承、變流器和控制系統的制造技術;并網和遠距離輸電裝備的核心技術;海上風電裝備的制造技術等。
(2)太陽能產業。主要技術有:高效太陽能電池技術、太陽能光伏發電技術、太陽能供暖、制冷技術等。
1.6 新材料產業
新材料主要有:①新型功能材料(主要包括電子材料、儲能材料、醫用材料、高純硅、特種橡膠、高性能膜材料、低輻射鍍膜玻璃、導電玻璃、光纖預制棒、高端石墨材料等)。②先進結構材料(主要包括高性能鋁合金、鎂合金、鈦合金、高溫合金材料、特種鑄鍛件、特種優質鋼材、耐熱耐磨輕質高強工程塑料、高端通用樹脂等)③高性能復合材料(主要包括樹脂基、碳陶瓷基、金屬基復合材料等)。
1.7 新能源汽車產業
對于純電驅動汽車,其涉及技術主要有:動力電池技術、驅動電機技術和電子控制技術等。
2 電力電子技術在戰略性新興產業發展中的地位
電力電子技術為戰略性新興產業提供了高性能、高精度、高效率的各種容量電控和電源設備,成為發展這些產業的關鍵和基礎。
3 電力電子技術在戰略性新興產業中的應用
3.1 在節能中的應用
(1)電動機節能運行
①變頻調速節電
根據負載特性改變電機轉速,達到節電效果。通過調速達到節能的負載主要有:風機、水泵、油泵等。
②改善功率因數節電
交流異步電動機的無功就地補償就是將補償電容器組直接與電動機并聯運行。
③輕載調壓節電
當電動機處于輕載運行時,若適當調節電動機定子的端電壓,就會降低電動機的勵磁電流,從而降低鐵耗和從電網吸收的無功功率。
(2)無功功率的補償
動態無功功率補償的節能來自兩個方面:
①諧波電流流人電網,在變壓器漏抗和線路電阻上產生壓降,造成網壓畸變?;兊木W壓將產生高次諧波電流,使負載產生額外的損耗,這種現象被稱為諧波的負載損耗。
②無功電流在供配電系統中流動,產生與視在電流平方成正比的供配電損耗。
(3)高效節能照明
高效節能燈是指發光效率較高的電光源。近幾年我國推廣的節能燈有:稀土熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、雙絞絲型的白熾燈等。稀土熒光燈是國內居民家庭、商店、賓館、飯店等場所重點推廣的光源。
3.2 在電力系統中的應用
(1)高壓直流輸電技術(HVDC)
①超高壓直流輸電技術
在遠距離大容量輸電、異步
聯網、海底電纜送電等方面具有優勢,因而得到了廣泛應用。超大容量直流輸電的成功條件之一是受端有強大的交流系統,提供足夠的短路電流(換相電流)。
②柔性直流輸電技術
以電壓源換流器和IGBT為核心,是新一代更為靈活、環保的直流輸電技術,在降低城市配電網短路電流、解決可再生能源并網難題、海島供電及向能源緊缺和特殊地區的供電等領域發揮積極作用。柔性直流輸電系統的換流器采用自換相方式,可四象限運行且有功、無功功率獨立控制。
(2)柔流輸電技術(FACTS)
FACTS 技術是指以電力電子設備為基礎,結合現代控制技術來實現對原有交流輸電系統參數及網絡結構的快速靈活控制,從而達到大幅提高線路的輸送能力和增強系統穩定性、可靠性的目的。
FACTS 技術已從原有的基于半控器件的靜止無功補償器(SVC)、可控串補(TCSC)技術發展到現在的基于可關斷器件的靜止同步補償器(STATCOM)、統一潮流控制器(UPFC)等技術。
本文介紹在開關模式電源中利用數字電源技術實現省電的方法。輸入線路電壓范圍內的開關頻率控制
開關模式電源的主要功率損耗源包括:開關損耗、磁芯損耗、銅損耗、柵極驅動損耗和流經電容ESR的紋波電流。開關頻率會對這些損耗產生直接影響。本節說明如何優化開關頻率以降低功率損耗,同時保持整體性能不變。
以全橋拓撲結構為例,輸出電感的峰峰值電流紋波為
I=(Vin×D×(1-2 D))/(n×Lo×fsw) (1)
式中,Vin是輸入電壓;D是占空比;n是匝比;Lo是輸出電感;fsw是開關頻率。
圖1舉例說明了輸出電感電流紋波與輸入電壓的關系??梢钥闯?,輸出電感電流以非線性方式隨著輸入電壓而變化。為了滿足輸出紋波要求,開關頻率應足夠高,以使最大輸入電壓時的I保持在限值以內,但在大多數輸入電壓情況下,效率無法達到最優水平。
如果我們通過一個算法來使開關頻率發生變化,就可以在線路電壓較低時降低開關頻率。這樣,電源既能實現高效率,又能使輸出電流紋波保持在可接受的范圍內。利用數字電源控制器可以輕松實現這種算法。
自適應死區控制
適當的死區設置對于提高效率十分重要。死區過長,會增大硬開關和體二極管的高導通損耗所引起的功率損耗。死區過短,會增大交叉導通所引起的功率損耗。為了實現高效率,優化死區是必要的。但在不同的工作條件下,死區優化值也不同。例如,在滿負載條件與輕負載條件下,或者在高線路電壓條件與低線路條件下,死區優化值是不同的。
為了解決這一問題,需要引入自適應死區控制功能。一種簡單的解決辦法是根據不同的輸出電流閾值提供多個死區設置。通過對這些設置進行編程,可以優化不同負載條件下的死區。圖2舉例說明了如何根據負載電流設置死區。
輕負載模式和深度輕負載模式
為在整個負載范圍內實現省電,可以將開關電源設置為不同的工作模式,包括正常模式、輕負載模式和深度輕負載模式。在不同的工作模式下,同步整流器采用不同的工作方案。
當電源在中高負載下工作時,使能正常模式。同步整流器與全橋PwM(脈寬調制)通道互補。當負載降為滿負載的20%~30%時,使能輕負載模式。這種模式下,同步整流器仍然有效,但它與全橋PWM通道同相。當負載非常小時,可以使能深度輕負載模式。在這種模式下,同步整流器禁用。
利用負載電流信息,可以為數字電源控制器設置不同的輕負載和深度輕負載閾值。圖3顯示了正常模式、輕負載模式和深度輕負載模式的工作情況。
切相控制
交錯技術可改善電路效率,減小輸出電流紋波,提高有效紋波頻率,降低輸出濾波器電容要求。交錯方法還能顯著降低輸入濾波器電感和電容要求。兩相并行工作可降低滿負載下的導通損耗,但會提高輕負載下的開關損耗。一相關閉時,導通損耗會提高,但開關損耗會降低,從而在輕負載下獲得更高的效率。通過監控輸出電流,可以實現對相數的實時優化。用戶可以更改切相(phase shedding)的負載電流閡值。
在兩相系統中,控制器應能利用交錯相位工作,還能平衡電流并增加相位或進行切相。利用數字控制技術,可以在控制器中輕松實現這些功能。圖4顯示了在輕負載條件下利用切相控制提高效率的實驗測試結果。
冷冗余
在空閑模式和其他低功耗條件下,為了提高系統能效并實現省電,需要引入冷冗余模式。在這種模式下,控制電路僅僅激活省電所需的電源模塊,其他電源模塊關閉,處于待機狀態。一旦負載變大,或者在用電源發生故障,就可以激活冗余電源。
為實現冷冗余,開關電源控制器應能在不同情況下監控系統并控制電源。例如,數字控制器能夠檢測負載和故障條件,然后采用不同的軟啟動時序激活待機電源。與模擬解決方案相比,數字電源技術更靈活,能夠對冷冗余進行智能控制。
1.1學歷層次需求
一直以來,我國對應用電子技術行業的學歷沒有太多強制性的要求,使得應用電子技術人才的學歷參差不齊?,F在許多企業為了提高資質等級,對應用電子技術人才的學歷提出了更高的要求,普遍需要動手能力強的大中專學生。除此之外,由于企業競爭的白熱化日益嚴重,許多企業都不愿意用更多的花費進行人才培訓,為了提高人才利用率,就需要能夠直接上崗的應用電子技術人才。
1.2綜合素質需求
除了要具備專業的技能水平,應用電子技術人才還需要具備完善的綜合素質,如心理素質、業務素質和身體素質?,F代企業無論是從人文素質方面還是職業道德方面都對應用電子技術人才提出了更高的要求。由于應用電子技術行業的流動性和勞動強度過大等原因,決定了應用電子技術人員必須要具有勇于奉獻和吃苦耐勞的道德品質和職業精神。
2多能力結構的應用電子技術人才的培養目標
從廣義上來說,多能力結構的應用電子技術人才培養的主要目標是堅決擁護黨的基本路線,有專長有特色、德智體全面發展的,并且能夠適應管理、建設、服務和生產的全方位技術應用型的人才。從多能力結構的應用電子技術人才的具體培養目標來看,人才培養的目標首先是使技術人才擁有良好的道德素質和政治素質,具備正確的人生觀、世界觀和價值觀,養成良好職業道德和社會公德。其次,牢固掌握所學的單片機控、電子電路、電路分析等專業基礎理論知識。能夠較好的操作和應用計算機、以及計算機軟件,增強實踐動手的能力,并能適應一線的工作崗位。最后,運用所學的技能和理論知識輔助電子產品的開發與設計,并進行產品的檢測和維修等服務工作。
3多能力結構的應用電子技術人才培養新規劃
多能力結構的應用電子技術人才培養新規劃是緊密圍繞培養目標,為社會培養出優秀的技能應用型人才。因此,人才培養規劃方案不但要適應當今社會的發展需求,還要突出專業技能、綜合素質培訓,同時注重專業能力拓展。
3.1堅持社會需求導向
多能力結構的應用電子技術人才培養規劃必須以社會需求為導向,及時關注和了解電子行業的發展趨勢和目前的發展狀況。對社會需求進行調研工作,并聘請行業專家來進行專業規劃的指導以及制定相應的培養計劃。時刻觀察社會需求變化的趨勢,及時對專業方向和專業結構作出調整,并完善人才培養方案。
3.2注重專業技能和綜合素質培養
在進行人才培養規劃時,應該合理的分配專業實踐培養與理論培養的比重,突出專業技能培養的同時強調實踐培養;基礎專業的培養應緊密的圍繞培養目標以及新技術在社會發展中的應用,對缺乏的工藝和人員設立相應的培養課程;加強生產實訓和實踐教學的培養力度,設立現場實驗、教學,以及基本的專業綜合、技能實訓;實行2+1的培養模式,重視與相關電子技術企業加強合作,開發實踐教學的基地,學生前兩年可以在學校接受教育,培養理論知識、專業技能和職業素質,最后一年到企業頂崗實習。根據應用電子技術的特點,不斷的完善培養的內容從而優化培養中的教學體系,以更好的滿足社會需求。
3.3加強專業能力的拓展
專業能力拓展包括電子設計大賽、課外實驗、科學實踐等。鼓勵學生積極參加學校、全省和全國的設計類以及電子制作的比賽,爭取獲得相關電子行業的資格證書。學生在校期間學校應組織電子協會開展社會實踐,讓大部分學生加入到電子協會的服務之中。除此之外,開放電子制作的使用和設計實驗、綜合設計實驗以及項目的開發和研制,為技術人員提供更多參加研制和開發的機會。