時間：2022-05-06 11:14:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高電壓技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：地面生產(chǎn)系統(tǒng)，660V，供電系統(tǒng)，中性點接地方式
一、引言
隨著煤礦工業(yè)采煤機械化不斷提高，礦井生產(chǎn)能力越來越大，與之配套的地面生產(chǎn)能力的規(guī)模也越來越大，造成單臺電動機的容量相應(yīng)增大，用電負(fù)荷隨之增大，從而出現(xiàn)電壓降增大、電能損耗增加、電纜截面不足等問題，故在煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計中，傳統(tǒng)的380V供電已不能滿足配電的要求，需提高配電電壓，如低壓供電系統(tǒng)采用660V及更高電壓。本文就地面生產(chǎn)系統(tǒng)供電電壓由380V提高到660V電壓技術(shù)問題進行探討。
二、660V供電的國際國內(nèi)發(fā)展概況
早在上世紀(jì)60年代，660V電壓就被作為一種標(biāo)準(zhǔn)電壓列入國際電壓標(biāo)準(zhǔn)中。1967年國際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC38/67推薦的額定電壓中就有660V。在以后IEC38中均有660V電壓作為額定電壓。我國1959年的國標(biāo)GB156/59中，只規(guī)定了220V、380V兩種電壓為額定電壓。而在1980年的GB156/80中已把660V列入國家標(biāo)準(zhǔn)額定電壓。我國現(xiàn)行國家額定電壓標(biāo)準(zhǔn)中，660V電壓仍為國家標(biāo)準(zhǔn)額定電壓。
我國煤礦企業(yè)井下于70年代初基本實現(xiàn)全行業(yè)660V升壓改造。1981年，我國開始對煤礦礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)和選煤廠進行了660V升壓供電的試驗和研究工作，經(jīng)過長時間對各種系列電氣元件等電氣設(shè)備在660V條件下的試驗和驗證工作，于1986年11月建成我國第一座由660V配電電壓供電的陽泉四礦選煤廠，并順利投入運行，1988年6月通過了由能源、機電兩部主持的技術(shù)鑒定。1990年原能源部發(fā)出在煤炭工業(yè)中新建地面生產(chǎn)系統(tǒng)及選煤廠應(yīng)采用660V供電的通知，進一步推動了660V供電在煤礦生產(chǎn)中的發(fā)展。隨后，九龍口礦、淮南南潘集三礦、大同晉華宮礦等多座大型選煤廠都采用了660V供電并投入運行。
三、660V供電系統(tǒng)的可行性技術(shù)分析
1、供電輸送能力提高
電網(wǎng)的輸電能力與其供電電壓的平方成正比，即：
式中：P——通過線路的輸送功率，kW；
Z——線路阻抗，Ω；
Un——額定電壓，V；
cosφ——線路功率因數(shù)；
ΔU%——電流通過線路的電壓降百分?jǐn)?shù)。
為便于分析比較，可認(rèn)為輸電質(zhì)量ΔU%和功率因數(shù)cosφ不變，則線路中輸電能力P·Z與電壓Un平方成正比，即：
電網(wǎng)供電電壓為380V時，電網(wǎng)輸電能力為：
電網(wǎng)供電電壓為660V時，電網(wǎng)輸電能力為：
兩種電壓的輸電能力比較：
可見，電壓由380V升高到660V后，電壓提高倍，線路輸電能力為380V電壓時的3倍，也就是說，如輸電功率P不變，導(dǎo)線截面不變，則660V電壓供電的輸送距離為380V電壓的3倍。同樣，如輸電線路阻抗Z不變，即電纜長度和截面不變，其輸送功率也為380V電壓的3倍。
2、電能損耗降低
電網(wǎng)供電電壓從380V升高到660V后，電流將降至原來的1/，電能損耗與負(fù)載電流的平方成正比，因此用電設(shè)備均能降低電能損耗。用電設(shè)備的功率越大，使用660V供電的經(jīng)濟效果越好。
三相輸電線路上有功功率損耗：
式中：ΔPL——有功功率損耗；
In——線路額定電流，A；
R——線路每相的電阻，Ω。科技論文。
現(xiàn)設(shè)定輸送功率不變，線路長度不變，則380V、660V時輸送線路上的功率損耗分別為：
兩種供電電壓輸送線路上的功率損耗相比：
可見，在輸送功率和線路不變的情況下，660V供電電壓線路上的功率損耗是380V時的1/3，即可減少輸電線路上功率損耗的2/3。
3、節(jié)約金屬、減少投資
一般0.4kV低壓配電系統(tǒng)中配電電纜采用0.6/1kV耐壓等級，在用于0.66kV低壓配電系統(tǒng)時，無需增加電纜耐壓等級。另一方面，由于采用0.66kV配電電壓，提高了電壓等級，對為相同容量的電動機配電，則可以減少配電電纜截面或增大輸送距離。
660V供電時的導(dǎo)線截面積約為380V時的57.7%，而導(dǎo)線、電纜截面由標(biāo)準(zhǔn)分級所決定，故通常至少可降一級標(biāo)準(zhǔn)截面來選取導(dǎo)線、電纜。通過技術(shù)分析，升壓改造后電纜、配電開關(guān)等方面節(jié)約的材料達40%~55%。同時補償功率因數(shù)用的電容器，相同容量情況下，在660V電壓下使用時要比380V輸出無功功率提高2倍（Qc=U2ωc），而價格只差50%，故可降低電容器投資約一半。
4、供電安全可靠
380V供電系統(tǒng)為中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，一般為動力照明混和供電。660V供電系統(tǒng)為提高運行安全，采用中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。
變壓器接地方式一般分為四種：即不接地方式（中性點絕緣）、直接接地方式；電阻接地方式（數(shù)十Ω為低電阻接地，數(shù)百Ω為高電阻接地）、消弧線圈接地方式。中性點接地與否，對供電系統(tǒng)設(shè)計、維護運轉(zhuǎn)及安全都有重大關(guān)系。當(dāng)發(fā)生一相接地時，隨著接地方式不同，電壓差別很大。科技論文。對于直接接地和低電阻接地的電網(wǎng)，一相接地時，接地短路電流較大，除能使繼電保護迅速動作外，還有降低內(nèi)部過電壓的優(yōu)點。對不接地、高電阻接地和消弧線圈接地方式的電網(wǎng)，單相接地電流很小，對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電可靠性有利。對地面660V配電系統(tǒng)，其中性點接地方式目前沒有明確的規(guī)定，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，煤礦井下采用中性點不接地系統(tǒng)。中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)點是單相接地電流小，從而避免了人觸電時大接地電流對生命造成的危害。但缺點是由于網(wǎng)絡(luò)電容電流和系統(tǒng)漏電電流很小，不便于實現(xiàn)保護的選擇性。科技論文。為避開這一缺點，又能提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，因此地面660V供電系統(tǒng)一般采用中性點經(jīng)高阻接地方式，通過適當(dāng)調(diào)整接地電阻值，從而實現(xiàn)既能保證保護裝置的選擇性又可抑制單相電弧接地時的過電壓。
660V供電系統(tǒng)必須裝設(shè)選擇性漏電保護裝置，否則不能投入運行，而380V供電系統(tǒng)一般不裝設(shè)這種保護，適當(dāng)選擇中性點接地電阻，可以增加故障點的零序電流，提高選擇性漏電保護的靈敏性，實現(xiàn)有選擇性的切除故障回路。660V供電系統(tǒng)采用上述保護措施后，人身觸電后得到了有選擇性的保護，比現(xiàn)在廣泛使用的無漏電保護的380V系統(tǒng)具有更高的安全可靠性。
四、結(jié)語
通過對660V供電技術(shù)探討，若礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)用電負(fù)荷較大，則采用660V電壓供電為最佳方案。
參考文獻：
［1］ 顧永輝.工礦企業(yè)660V供電［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997
關(guān)鍵詞：智能變電站 邏輯配置 點對點配置 GOOSE配置
中圖分類號：TM63 文獻標(biāo)識碼：A
1 引言
通過智能化的調(diào)試發(fā)現(xiàn)，存在很多無法滿足現(xiàn)場運行要求的問題，面對智能化站剛剛起步，這些問題需要現(xiàn)場解決從而滿足目前的運行要求還是說總結(jié)出新的運行規(guī)定，如果只是為了滿足現(xiàn)場的要求，將會形成各個智能站配置均不統(tǒng)一的情況，這樣，對智能站今后的維護相當(dāng)不利，如果在原理上實現(xiàn)配置的一致性，將會為以后的運行維護帶來很大的方便，所以本論文以各種智能設(shè)備的原理為基礎(chǔ)，實現(xiàn)配置的一致性，讓配置的原理與傳統(tǒng)的原理一致，下面主要針對幾個常見的問題進行分析。
2 電壓并列回路的配置
目前常見的配置為雙套合并單元，實現(xiàn)了設(shè)備的雙重化配置，但是對于這種配置的電壓并列回路特別復(fù)雜，需要將兩套合并單元都做相應(yīng)的處理才能實現(xiàn)電壓的并列，這無疑增加了回路的復(fù)雜性，在實際接線中，每套母線合并單元都接入了兩條母線的電壓，并且電壓的接入回路都是通過常規(guī)回路來實現(xiàn)的（有些廠家母線合并單元的刀閘位置、斷路器位置等也可用通過外部電纜回路來實現(xiàn)，對于智能站來說，采用這種方式將會大大增加回路的復(fù)雜性），在這種配置下相當(dāng)于兩套完全獨立的母線合并單元，在運行維護時需要采取不同的措施，如當(dāng)II母母線檢修退出電壓互感器時，應(yīng)將II母智能終端的并列把手由自動切換到II母強制I母上，同時也應(yīng)將I母智能終端的并列把手也切換到II母強制I母上，這是為了防止備自投裝置的兩條母線電壓均取自I母合并單元時II母電壓失壓導(dǎo)致備自投放電。
3 備用電源自動投入裝置的配置
備自投相關(guān)的智能設(shè)備有進線智能終端、分段智能終端、進線合并單元、分段合并單元、母線合并單元、主變保護、主變本體智能終端。進線和分段智能終端主要向備自投裝置發(fā)送進線斷路器的位置以及手跳閉鎖備自投信號（對于不啟動KKJ的斷路器操作把手）和遙控跳閘閉鎖備自投信號、進線合并單元主要向備自投裝置發(fā)送線路電壓以及線路電流，分段合并單元發(fā)送電流，對于進線備投的備自投裝置不需要分段電流，母線合并單元主要兩條母線的電壓，兩條母線電壓可取自一套合并單元也可以取自兩套合并單元，主變保護的內(nèi)容是后備保護動作閉鎖備自投裝置，主變本體智能終端非電量動作閉鎖備自投，對于另一端母線沒有電源點的進線可以不設(shè)置非電量跳閘閉鎖備自投的邏輯。
3.1 直跳、直采點對點配置
點對點方式是指線路間隔的電壓電流、母線設(shè)備的電壓電流、備自投保護動作跳、合斷路器均是通過點對點的方式來實現(xiàn)的。線路和分段的斷路器位置和手跳信號既可以采用點對點方式也可以采用GOOSE組網(wǎng)形式，通常選用組網(wǎng)形式，主變保護動作和非電量動作閉鎖備自投信號則是通過GOOSE組網(wǎng)形式來實現(xiàn)。
3.2 直跳、直采GOOSE組網(wǎng)配置
GOOSE組網(wǎng)方式是指所有智能設(shè)備的信號均通過GOOSE組網(wǎng)來實現(xiàn)，保護電壓電流也通過GOOSE交換機向備自投，實現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息的高度共享。各過程層智能設(shè)備首先將自己的斷路器位置、手跳信號、線路電壓電流、到GOOSE交換機，同樣間隔層智能設(shè)備將閉鎖備自投信號也發(fā)送到GOOSE交換機然后實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
備自投所需電壓電流，跳閘方式目前沒有明確要求，目前我們常用的配置方式有兩種，點對點方式或者GOOSE組網(wǎng)方式，兩種方式均不影響備自投正常運行，各有自己的特點，直跳、直采點對點方式雖然提高了運行的可靠性，但是讓網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜化，并且沒有實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享。而GOOSE組網(wǎng)配置的特點是犧牲安全性和可靠性，從而達到簡化網(wǎng)絡(luò)（組網(wǎng)需要一組光纖即可實現(xiàn)，而點對點方式至少需要六組光纖）的目的。
3.3 母線電壓配置
備自投裝置需要的兩條母線電壓宜取自一套合并單元，通常情況下，每一套合并單元均接入兩條母線的電壓，在分裂運行時，兩天母線的電壓互感器均在運行，此時兩個互感器獨立運行，在每一套合并單元都能正確采集到兩條母線的電壓，這種情況不能影響備自投的保護功能。當(dāng)一個電壓互感器退出檢修時，母線合并單元可以通過并列把手來實現(xiàn)備自投裝置的兩條母線電壓均有壓。另外，取自同一個合并單元的好處是減少備自投裝置的光口，減輕CPU的工作量，可以增加備自投保護裝置的工作壽命。
4 控制回路斷線的配置
4.1 智能終端控制回路斷線
智能終端控制回路斷線對于提供TWJ（跳閘位置繼電器）和HWJ（合閘位置繼電器）接點的智能終端，通常由TWJ和HWJ常閉接點串聯(lián)形成，然后通過硬接點信號接到智能終端的開入上，對于沒有提供TWJ 、HWJ接點的應(yīng)該通過軟件自動生成一個控制回路斷線的信號，然后將此信號通過GOOSE網(wǎng)發(fā)到對應(yīng)的測控裝置，再通過測控裝置發(fā)送到后臺，應(yīng)在后臺注明是智能終端控制回路斷線。
4.2 保護裝置控制回路斷線
線路保護、分段保護等保護裝置一般可以通過控制字來選擇是否判斷控制回路斷線，當(dāng)該控制字投入使用相應(yīng)保護可以通過斷路器的位置來判斷是否控制回路斷線，所以在保護裝置的斷路器位置開入中必須要配置智能終端操作箱的TWJ和HWJ,而不直接配置為斷路器的位置硬接點遙信。如果配置斷路器的位置硬接點遙信，在平時運行時，斷路器只有兩種狀態(tài)，不是分位便是合位，即便控制電源消失時，這種狀態(tài)也不會改變，此時，保護裝置依然能接收到斷路器的位置因而保護裝置無法判斷別出控制回路斷線，如果邏輯配置中的位置接點取自TWJ和HWJ，當(dāng)控制電源消失時保護保護接受不到斷路器的位置，從而判別出控制回路斷線信號，導(dǎo)致斷路器發(fā)生故障時拒動的可能性
5 總結(jié)
面臨著數(shù)字化技術(shù)的在智能化變電站中的不斷應(yīng)用，對智能化設(shè)備的穩(wěn)定性，高速化網(wǎng)絡(luò)、信息共享、系統(tǒng)配置的可靠性提出了新的要求，針對以上特點，本論文提出的這些解決方案具有以下的幾個特點：
（1）較高的可靠性。在現(xiàn)場處理，實施驗證之后，通過實際運行觀察發(fā)現(xiàn)，本論文提供的解決方案運行穩(wěn)定，有效的解決了發(fā)生的問題。
（2）充分的理論依據(jù)。本論文所涉及的幾個問題都是在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的，處理方案也是通過設(shè)計人員、研發(fā)人員、繼電保護人員、運行人員根據(jù)實際運行要求提出的解決方案，因此考慮的情況比較全面，理論依據(jù)比較充分。
（3）豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。提出解決方案后，在實施驗證過程中也投入了大量的工作，從而為該論文提供了豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。
參考文獻：
[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].中國電力出版社，2010
[2]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[M]. 華北電力出版社，2006年12月.
[3]王義梅.電網(wǎng)繼電保護應(yīng)用[M].電網(wǎng)技術(shù)出版社，2000年6月.
[4]趙麗君，席向東.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù).電力自動化設(shè)備，2008，24(5)：118-121
作者簡介：
馬玉虎（1983-）男 電力工程工程師 大學(xué)本科 從事電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)工作
關(guān)鍵詞：ZPW-2000A;無絕緣軌道電路;故障及對策;
中圖分類號：U284 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01
一、ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統(tǒng)
（一）技術(shù)特點
ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統(tǒng)，其設(shè)計理念符合機車信號為主體信號的自動閉塞及列車超速防護系統(tǒng)的設(shè)計要求。它采用 1700Hz-2600Hz 載頻段、FSK 制式軌道電路傳輸特性、主要參數(shù)及計算機技術(shù)，主要涵蓋了以下幾點技術(shù)特性：實現(xiàn)軌道電路全程電氣折斷檢查，解決了調(diào)諧區(qū)斷軌檢查;充分肯定、保持UM71 無絕緣軌道電路的技術(shù)特點和優(yōu)勢;防護拍頻干擾;檢查調(diào)諧單元斷線故障;優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提高軌道電路傳輸長度;減少了調(diào)諧區(qū)分路死區(qū);根據(jù)固定軌道電路長度，通過允許最小道碴電阻方式對軌道電路進行調(diào)整，一方面提高了軌道電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性;另一方面滿足了1Ω/km 標(biāo)準(zhǔn)道碴電阻和低道碴電阻傳輸長度要求;通過采用提高機械絕緣節(jié)軌道電路傳輸長度的方式，與電氣絕緣節(jié)軌道電路實現(xiàn)等長傳輸;減小銅芯線徑，采用國產(chǎn)信號數(shù)字電纜代替法國 ZC03 電纜，加大傳輸距離，減少備用芯組，提高軌道電路系統(tǒng)技術(shù)性能價格比;為了便于維護，降低工程造價，發(fā)送、接收設(shè)備通用四種載頻頻率，電碼化器材種類減少，從而降低運轉(zhuǎn)備用數(shù)量;為了便于防護和維修，采用長鋼包銅引接線代替 70mm2 銅引接線;信號收發(fā)設(shè)備具有完美的檢測功能，發(fā)送器同時能實現(xiàn)“N+1”冗余，接收器可以實現(xiàn)雙機互為冗余;在傳輸長度、安全性、可靠性、抗干擾性方面 ZPW-2000A 與 UM71 對比。
（二）主要技術(shù)條件
1、環(huán)境要求。ZPW-2000A 無絕緣軌道電路系統(tǒng)安全運行時的環(huán)境特點如下：相對濕度不大于 95%（溫度30℃時）。大氣壓力為 74.8kPa-106kPa（相對海拔高度2500m 以下）。室外溫度為 -30℃-+70℃，室內(nèi)溫度為-5℃-+40℃。周圍沒有易腐或易爆的氣體。
2、直流電源電壓。電能消耗： 設(shè)備穩(wěn)定運行過程中發(fā)送器負(fù)載為 400Ω、功出為 1 電平時，電流耗電為5.55A，接收器正常工作時耗電電流小于 500mA;在功出短路時發(fā)送器耗電電流小于 10.5A。直流電源電壓范圍：23.5V-24.5V。
3、軌道電路。分路殘壓小于 140mA（帶內(nèi)），分路靈敏度為0.15Ω。具備分離式斷軌檢查功能，有關(guān)軌道繼電器可靠失磁、檢測軌道電路全程（含主軌與小軌）斷軌。傳輸長度符合相關(guān)規(guī)定。主軌道無分區(qū)死路;調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)不大于 5m。
4、系統(tǒng)冗余方式。接收器采用成對雙機并聯(lián)運用，發(fā)送器采用“N+1”冗余，實行故障檢測轉(zhuǎn)換。
二、ZPW-200OA軌道電路維修
區(qū)間軌道電路發(fā)生紅光帶時，首先要分清是主軌道部分還是小軌道部分故障，是室內(nèi)故障還是室外故障。
用CD96系列移頻表測試衰耗器“軌出1”測試塞孔，電壓不低于240mV時，說明主軌道正常，屬小軌道故障;若測得電壓低于240mV時，說明主軌道有問題。進一步測試衰耗器“XGJ”測試孔電壓，當(dāng)測得直流電壓正常（不低于23V）時，為主軌道故障，不正常為小軌道故障。
主軌道信號可在區(qū)間綜合柜發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)格盤上“電纜側(cè)”測試孔測試，測得電壓低或者無電壓，則是室內(nèi)發(fā)送設(shè)備故障。當(dāng)測得發(fā)送電壓正常時，測試接收端“電纜側(cè)”測試孔電壓，如果電壓正常，則是室內(nèi)接收部分故障;電壓不正常。則是室外設(shè)備故障。
室內(nèi)設(shè)備不良以電纜模擬網(wǎng)絡(luò)防雷元件劣化產(chǎn)生短路居多，室外設(shè)備故障一般以補償電容性能下降、鋼包銅等阻引接線接觸電阻大等較為常見。
（一）發(fā)送設(shè)備故障時，檢查發(fā)送器工作的五個必備條件是否滿足：
1、發(fā)送電源電壓為24V，且極性正確。電壓低于23V時查找原因;
2、有且只有一路低頻編碼條件;
3、有且只有一路載頻條件;
4、有且只有一個“-1”或“-2”選擇;
5、功出負(fù)載不能短路。
檢查發(fā)送器工作正常時，測試發(fā)送功出電壓，若電壓不正常為發(fā)送器故障;正常時，再測試發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤空載電壓，電壓正常為模擬網(wǎng)絡(luò)盤故障，不正常是發(fā)送器至模擬網(wǎng)絡(luò)間連線故障。
（二）接收設(shè)備故障。
因為接收器是雙機并用工作，主機故障時，改為并機接收。所以接收器故障導(dǎo)致的設(shè)備故障的可能性很小。當(dāng)接收發(fā)備故障時，測試模擬網(wǎng)絡(luò)盤空載電壓，不正常為模擬網(wǎng)絡(luò)盤故障;正常時，在衰耗器背面端子（Cl、C2）上測試輸入電壓，正常為衰耗器故障，不正常為衰耗器至模擬網(wǎng)絡(luò)間連線不良。
（三）小軌道故障時，首先測試運行方向下一區(qū)段衰耗器上“軌出2”測試塞孔電壓，若電壓正常，再測試“XG”測試塞孔直流24V電壓是否正常，若正常為本區(qū)段“XGJ”至下一區(qū)段“XG”間連線斷線，若測得下區(qū)段“XG”電壓無輸出，則是下一區(qū)段衰耗器故障。如果測得“軌出2”電壓較低時，且在“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓低于42mV，可能是室外補償電容不良;若“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓大于42mv，則斷定為下一區(qū)段衰耗器故障（小軌道調(diào)整不當(dāng)）。
（四）列車運行正方向時3JG、反方向運行時lLQG沒有下一區(qū)段，它們的XGJ檢查條件是，直接向相應(yīng)接收器供+24V電源。出現(xiàn)3JG軌道電路故障時，只檢查主軌信號和24V電源是否正常。
（五）主發(fā)送器故障時，不能倒向N+l發(fā)送導(dǎo)致軌道電路故障。可能原因是主發(fā)送的報警繼電器落下條件接入N+1發(fā)送的選擇條件故障。逐一檢查發(fā)送功出選擇、載頻選擇、低頻選擇是否正確。
參考文獻：
[1]彭天育 ZPW-2000A無絕緣軌道電路驗收調(diào)試故障的探討[期刊論文]-鐵路通信信號工程技術(shù) 2014（2）
關(guān)鍵詞：DC-DC變換器，自抗擾控制，Buck變換器
0. 引言
DC-DC變換器有兩種類型，為開關(guān)變換器和線性變換器。多年來，PWM型DC-DC開關(guān)變換器因具有靈活的負(fù)極性和多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升降壓方式的特點以及工作效率高，操作簡單，所以在工業(yè)控制上受到了人們的青睞和廣泛的應(yīng)用。但是開關(guān)變換器是一個強非線性動態(tài)系統(tǒng)，無論是基于線性反饋控制或是現(xiàn)有的PID等常規(guī)控制方法都無法對DC-DC開關(guān)變換器取得滿意的效果。隨著非線性控制理論和數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展和日趨完善，將非線性控制理論引入到DC-DC開關(guān)變換器的控制策略中，對提高變換器的魯棒性，更快的動態(tài)響應(yīng)以及對輸入和輸出電源和負(fù)載擾動的良好抑制能力有著理論和實際的意義。多年來電力電子學(xué)界的國內(nèi)外專家學(xué)者一直在研究控制開關(guān)變換器的非線性控制策略，并取得了一定的成果[1]，其中由北京前沿科學(xué)研究所韓京清研究員首次提出的一種非線性魯棒控制技術(shù)[2],也就是自抗擾技術(shù)，具有算法簡單、系統(tǒng)響應(yīng)快、適應(yīng)范圍廣等特點，已引起國內(nèi)外控制工程界專家學(xué)者的廣泛關(guān)注和高度好評。國內(nèi)很多高校和研究所正在大力研究它在軍工和民用等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。
本文介紹了自抗擾控制技術(shù)在PWM型DC-DC開關(guān)變換器中的應(yīng)用。這種控制方法可以消除由于大信號或是小信號的輸入電壓和負(fù)載擾動而引起的輸出電壓的變化。最后以其中的Buck變換器的電路為例，并對電路進行了建模、仿真和實驗。結(jié)果表明，該自抗擾策略具有很強的魯棒性、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點。
1.自抗擾控制器
經(jīng)典PID控制器是用參考輸入和被控量的誤差及其微分﹑積分的線性組合來產(chǎn)生控制信號的，然而在實際運用中，參考輸入經(jīng)常不可微，甚至不連續(xù)，而輸出信號的測量又經(jīng)常被噪聲污染，因此誤差信號按經(jīng)典意義經(jīng)常在不可微或其微分信號被噪音的導(dǎo)數(shù)淹沒。在實際電路中，一般采用差分或是超前網(wǎng)絡(luò)近似實現(xiàn)微分信號，該方法對噪音有很強大的放大作用，使微分信號失真而不能用，而“線性組合”常引起快速性和超調(diào)量之間的矛盾。自抗擾控制通過引入積分串聯(lián)型跟蹤微分器來提取合理的微分信號，并使用合適的非線性組合，以改進經(jīng)典PID控制，提高自身的適應(yīng)性和魯棒性。自抗擾控制主要針對如下一類對象： y(n) = f (y , ,?, y (n- 1) , t) ，其中f為未知模型攝動及擾動的作用量。自抗擾控制器由跟蹤—微分器（TD），擴張狀態(tài)觀測器（ESO），非線性狀態(tài)誤差的反饋控制率（NLSEF）構(gòu)成，整個控制器僅需要系統(tǒng)的輸入量和輸出量作為信息來源。自抗擾控制器的實質(zhì)是由擴張狀態(tài)觀測器產(chǎn)生不確定模型f對輸出作用的補償量，以使對象的不確定性在反饋中加以抵消，從而達到重新構(gòu)造對象的目的，所以說擴張狀態(tài)觀測器是整個自抗擾控制的關(guān)鍵。以二階受控對象為例 ,自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。非線性跟蹤-微分器的參考輸入產(chǎn)生2個輸出和,其中為參考輸入的跟蹤信號,是根據(jù)對象能力與控制需要安排的光滑過渡過程 ,而跟蹤的微分。科技論文。實際上是的“廣義微分”，是一種“品質(zhì)”很好的微分。TD除了跟蹤參考輸入信號，安排預(yù)期過程外，其主要作用還在于柔化的變化以減少控制過程中的超調(diào)量。擴張狀態(tài)觀測器由系統(tǒng)輸出產(chǎn)生3個信號:、、,其中為的跟蹤信號,為的微分信號,為對系統(tǒng)模型和外擾動的估計。科技論文。非線性組合器由偏差和微分偏差產(chǎn)生基本非線性控制量, 然后用補償總擾動而產(chǎn)生最終控制量。
2. Buck開關(guān)變換器的建模
PWM型DC-DC開關(guān)變換器是一非線性和不連續(xù)的系統(tǒng)，這使得對它建模成為一個十分困難的問題。從目前的研究情況來看，借助現(xiàn)代控制論的系統(tǒng)建模方法，對電力電子拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建模是一條有效途徑。從微分幾何的角度來考慮這個問題，本文以Buck開關(guān)變換器為研究對象，其電路拓?fù)淙鐖D2所示。
圖 2 Buck電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
為簡單起見，假定開關(guān)是理想的和同時認(rèn)為狀態(tài)轉(zhuǎn)換是瞬間完成，本文僅研究電感電流連續(xù)工作的狀態(tài)(CCM)下運行的buck變換器，即輸出電感T的電流在整個開關(guān)管S關(guān)斷周期中都存在。從以上的圖中的拓?fù)潆娐分校梢苑謩e寫出Buck變換器導(dǎo)通和關(guān)斷2個階段的狀態(tài)方程。在1個開關(guān)周期內(nèi)利用狀態(tài)空間平均法對Buck電路建模可以得到1個關(guān)于輸出電壓和開關(guān)頻率的非線性狀態(tài)方程。PWM控制中的占空比與自抗擾控制中的控制量是等價的。描述DC-DC開關(guān)變換器的微分方程一般可設(shè)為：
S導(dǎo)通時的狀態(tài)方程為：
+ (1)
S關(guān)斷時的狀態(tài)方程為：
+ (2)
對式(1)和式(2)用時間平均得到Buck變換器的狀態(tài)平均方程如下：
+ (3)
在式(3)中,代表輸出電壓,D代表占空比;代表電感電流;代表輸入電壓。科技論文。當(dāng)然在實際的系統(tǒng)中，對Buck變換器建模時，還應(yīng)該考慮器件的寄生元件，包括電感電阻和電容電阻等。在式(3)中并沒有這些寄生參數(shù)，如電容寄生電阻和電感寄生電阻等，可以把他們看成是系統(tǒng)的內(nèi)擾，同時將電源和電壓的波動看成是系統(tǒng)的外擾。自抗擾控制的優(yōu)勢就是不用考慮內(nèi)外擾的影響，利用由擴張狀態(tài)觀測器產(chǎn)生不確定模型f對輸出作用的補償量，以使對象的不確定性在反饋中加以抵消，從而達到重新構(gòu)造對象的目的。
3.自抗擾控制器數(shù)字仿真
為了驗證自抗擾控制器的可行性，采用MATLAB中的Simulink對上述的控制方法進行仿真。電路仿真的參數(shù)設(shè)定為:L=270mH;C=10uF;額定負(fù)載R=5;額定輸入電壓為8V;參考輸出電壓為4V，其仿真結(jié)果表明，自抗擾控制策略對電源輸入和負(fù)載電流干擾具有很強的抑制能力，動態(tài)響應(yīng)快；雖然輸入電壓和負(fù)載變化時的輸出電壓有波動，但是很微小，并且能在極短的時間內(nèi)恢復(fù)。
4. 結(jié)論
本文應(yīng)用自抗擾控制器,實現(xiàn)了PWM型DC-DC開關(guān)變換器對輸入電壓和負(fù)載變化具有良好的抑制能力，即輸出電壓只同給定參考輸出有關(guān)。具有較強的魯棒性，而且可以克服高頻抖振現(xiàn)象，總諧波失真小，是一種可行的適應(yīng)性好的非線性控制方案。
參考文獻
[1] 林維明，黃是鵬.PWMDC-DC開關(guān)變換器非線性閉環(huán)控制策略的研究[J].中國電機工程學(xué)報，2001，（3）:19-22.
[2] 韓京清.自抗擾控制器及其應(yīng)用[J].控制與決策，1998；13(1):19-23.
關(guān)鍵詞：西門子變頻器，保養(yǎng)維護，電容充電
1.外觀檢查
對長期存放的變頻器，檢查時要注意變頻器的外觀是否有變化，如:外觀有無變形，有無磕碰痕跡;有無液體滲出和物件脫落;有無動物、昆蟲、浮游物等人駐，以及其他異常的變化。論文參考網(wǎng)。
2.檢查風(fēng)機的靈活性
用細(xì)的木棍或其他較軟的物體撥動風(fēng)葉，手感應(yīng)該流暢，風(fēng)機轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活，不能有卡澀的現(xiàn)象，觀察風(fēng)機是否有液體滲出或油的痕跡。
3.電氣性能檢查
長期存放的變頻器，由于環(huán)境的影響和變頻器器件的使用期限，必須定期對變頻器進行電氣性能的檢查及保養(yǎng)。具體方法如下:
使用萬用表檢測整流部分的整流橋特性，使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“P”端，用黑表筆分別接輸人“R”“S”“T”，表針擺動應(yīng)在2/3處，超過2/3或低于l/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，如出現(xiàn)擺動則為異常。使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“N”端，用黑表筆分別接輸入“R”“S”“T”，表針擺動應(yīng)在2/3處，超過2/3或低于1/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，否則為異常。論文參考網(wǎng)。
用同樣的方法檢查逆變部分，將“R”“S”“T”換為“U”“V”“W”，因為逆變的IGBT的源極和漏極之間在關(guān)閉狀態(tài)下同樣有整流橋特性。
絕緣測試。對于輸人輸出端和地(外殼)進行高壓絕緣檢測，使用500v搖表的黑表端接變頻器的接地標(biāo)識。紅端分別接“R”“S”“T”“U”“V”“W”，均速搖動搖表，測量絕緣電阻應(yīng)在SM以上。
電容器的檢測。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容、濾波電容、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元器件組成。論文參考網(wǎng)。其中對變頻器壽命最有影響的是平滑鋁電解電容器，它的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定。在主回路設(shè)計時已經(jīng)根據(jù)電源電壓選定了電容器的型號，所以內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。
電解電容器相對溫度的劣化特性直接影響到變頻器的壽命。
一般每上升10℃變頻器的壽命減半，這是因為電解電容器內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)隨著溫度的升高導(dǎo)致劣化速度加快。劣化速度與材料溫度的關(guān)系遵循阿列里烏斯理論(電解液理論)。電解電容器的內(nèi)部溫度實際上是電容器周圍環(huán)境溫度與脈動電流造成的溫度之和。因此，我們應(yīng)該在安裝時考慮適合的環(huán)境溫度，在電容器劣化過程中，會出現(xiàn)靜電容量減小，漏電流增大，等價電阻值增大，tgδ值增大等現(xiàn)象。維護保養(yǎng)時通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當(dāng)靜電容量低于初期值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時應(yīng)考慮更換電解電容器。對于儲存不超過5年的電容器我們應(yīng)該定期充電以進行維護，每隔半年到一年充電一次，方法具體如下:
首先準(zhǔn)備功率不小于5KW的三相調(diào)壓器將調(diào)壓器的輸人端接人有短路過流保護的三相電源，三相電源每相必須有10A的交流電流表作為指示。將輸出端通過快熔接入變頻器的“R”“S”“T”。將變頻器調(diào)至10伏以下，送電，觀察電流表是否異常，如無異常，將電壓緩緩調(diào)到30伏，觀察5分鐘，如無異常，每十分鐘將電壓升高20伏，加壓過程中，隨時觀察電流的變化，當(dāng)電壓超過200伏時，振風(fēng)機等開始工作。這時可將電壓緩緩升到350伏，觀察有無電流波動，維持1小時后，將電壓升到額定電壓，再維持2小時，繼續(xù)觀察電流。無異常即可。上電過程中，如果遇見變頻器的面板顯示有故障代碼，先查明原因，是否與低壓有關(guān)，否則應(yīng)引起重視。電源斷開后應(yīng)等到充電燈完全熄滅方可拆除電源線，待機器完全冷卻后裝機。
除日常的檢查外，推薦檢查周期為半年。在眾多的檢查項目中，重點要檢查的是主回路的平滑電容器、邏輯控制回路、電源回路、逆變驅(qū)動保護回路中的電解電容器、冷卻系統(tǒng)中的風(fēng)扇等。除主回路的電容器外，其他電容器的測定比較困難，因此主要以外觀變化和運行時間為判斷的基準(zhǔn)。
參考文獻
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[2]范照勇.西門子中壓變頻器幾例實際故障的分析處理與預(yù)防[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2007,(36).
[3]侯靈.西門子變頻器在數(shù)控銑切機多電動機切換控制改造中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床,2008,(11).
[4]劉景霞,郝建忠.SIEMENS 6SE70系列變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用[J].自動化與儀表, 2002,(01).
關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；三相短路故障下；響應(yīng)與保護
Abstract: doubly-fed wind power generation system is used in the present world the most extensive wind turbine, the wind turbine generator using a slip-ring generator, the power grid is connected directly with the stator, the rotor is connected with the power system through the converter, and the doubly-fed wind power generator sets itself also has the underdamped, therefore, sensitivity to power grid is also strong, in the case of three-phase short-circuit faults, wind power generation system will suffer from serious destruction, not only affects the personal safety of operators, also affects the safe operation of the whole power system, at this stage, the protection measures in the three-phase short circuit fault the doubly-fed wind power generation system is mainly to set the protection resistance.
Key words: doubly-fed wind power generation system; three-phase short circuit fault; response and protection
[中圖分類號] TM614[文獻標(biāo)識碼]A[文章編號]
一、引言
在近些年來，風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)均得到了十分迅速的發(fā)展，各種風(fēng)電廠的單機容量以及建設(shè)規(guī)模也越來越大，這也在一定程度上增加了對并網(wǎng)型風(fēng)電機組運行的要求，就現(xiàn)階段來看，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用程度最為廣泛的風(fēng)電機組，這種風(fēng)電機組的發(fā)電機使用的是繞線式發(fā)電機，這種發(fā)電機與一般的發(fā)電機相比而言，有著一些不同，突出表現(xiàn)就是其電網(wǎng)直接與定子相連，轉(zhuǎn)子則是通過變換器同電網(wǎng)相連，且雙饋風(fēng)力發(fā)電機組本身也具有欠阻尼性，因此，對電網(wǎng)的敏感性也較強，如果電網(wǎng)在運行過程中發(fā)生故障，那么很可能會導(dǎo)致發(fā)電機中轉(zhuǎn)子的電流在短時間內(nèi)增大，既而導(dǎo)致變頻器以及雙饋發(fā)電機出現(xiàn)過電壓和過電流的情況，因此，為了防止這種情況的出現(xiàn)，就要設(shè)置好必要的保護裝置，下面就對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的響應(yīng)與保護進行深入的探討。
二、雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的響應(yīng)
電壓跌落時雙饋發(fā)電機表現(xiàn)的動態(tài)特性
在電網(wǎng)處于正常運轉(zhuǎn)的形態(tài)時，雙饋發(fā)電機組機端的電壓的表示公式為：
在電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障時，整個雙饋風(fēng)力發(fā)電機組電壓有效值會出現(xiàn)逐漸減小的情況，隨著時間的推移逐漸減小，在有效值減小的過程中，整個雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的相角也會發(fā)生一定程度的變化，在鎖相環(huán)設(shè)計完好的情況下，可以對其電壓的變化進行全稱跟蹤，那么在這時，電壓變化的矢量就可以用以下的公式來表示：
在上述的公式之中，是在電網(wǎng)發(fā)生故障之后發(fā)電機頂子電壓的幅值，這個幅值可以在很大程度上反映出電網(wǎng)故障點距離雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的距離以及電網(wǎng)故障的實際情況和嚴(yán)重程度，當(dāng)時，即發(fā)電機定子出現(xiàn)短路時，對電網(wǎng)造成的危害最大。此外，在雙饋發(fā)電機內(nèi)部，電壓的跌落還會導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)一系列的變化，在這些變化之中，最重要的變化就是發(fā)電機定子磁鏈中發(fā)生的變化，因此，必須要掌握好發(fā)電機定子磁鏈中發(fā)生的變化與電壓跌落的關(guān)系，具體的計算方式如下：
雙饋發(fā)電機最大故障電流
據(jù)研究分析表明，直流母線電壓以及轉(zhuǎn)子電壓，其震蕩程度與雙饋發(fā)電機電子電壓跌落情況具有十分密切的關(guān)系，在整個雙饋發(fā)電機定子電壓為零，即三相短路故障的發(fā)生位置在定子側(cè)的時候，對線路的危害最為嚴(yán)重。
三、雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的保護措施
根據(jù)以上的分析，可以得出雙饋發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)三相短路故障的具體變化過程，即電壓的跌落直接導(dǎo)致定子電壓出現(xiàn)突變，并引起定子磁鏈出現(xiàn)衰減情況，進而出現(xiàn)較為嚴(yán)重的震蕩電流，這時，為了控制住這種嚴(yán)重的震蕩電流，變換器就必須要輸出較高的電壓，如果變換器難以提供需要的高壓，那么在電流的作用下，就會導(dǎo)致變換器出現(xiàn)損壞，為了避免這種情況的發(fā)生，在風(fēng)電機組中大多設(shè)置了較大的轉(zhuǎn)子保護電阻，盡管這種保護電阻可以在一定程度上抑制住轉(zhuǎn)子的電流峰值，也可以吸收一部分轉(zhuǎn)子的磁場儲能，但是，如果旁路電阻逐漸增大，那么就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電壓出現(xiàn)升高的情況，情況嚴(yán)重時就會導(dǎo)致變換器發(fā)生損壞，甚至導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子被擊穿，因此，在保護電阻的設(shè)計中還要考慮到其他的問題，首先，保護電阻的設(shè)計不宜過小，要保證保護電阻可以限制轉(zhuǎn)子短路電流對變換器和發(fā)電機的最大電流；其次，保護電阻的設(shè)計也不宜過大，電阻設(shè)計過大會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)出現(xiàn)高電壓的情況，在三相短路故障的影響下，就會超過變換器以及發(fā)電機可以承受的最大電壓，因此，保護電阻的設(shè)計一定要在規(guī)定的范圍內(nèi)。
四、結(jié)語
通過對以上三相短路故障對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響分析，推倒出了關(guān)于轉(zhuǎn)子電壓的具體計算公式，并得出在雙饋發(fā)電機組的實際運行過程中，三相短路故障對其造成的危害，經(jīng)過分析，在三相短路故障的情況下，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)會遭受到嚴(yán)重的破壞，不僅影響這操作人員的人身安全，也影響著整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，就現(xiàn)階段來看，對于雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的保護措施主要以設(shè)置保護電阻為主，在保護電阻的設(shè)計過程中，要保證保護電阻可以限制轉(zhuǎn)子短路電流對變換器和發(fā)電機的最大電流，但是其設(shè)計也不宜過大，要根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實際情況將其控制在合理的范圍內(nèi)，保證雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的安全性。
參考文獻：
[1]郭家虎，張魯華，蔡旭：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的響應(yīng)與保護[期刊論文]，電力系統(tǒng)保護與控制，2010，03（16）
[2] 郭家虎，張魯華，蔡旭：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障下的動態(tài)響應(yīng)分析[期刊論文]，太陽能學(xué)報，2010，08（28）
論文關(guān)鍵詞：電路定理，比喻，教學(xué)
0 引言
眾所周知，電路定理是電路理論的重要組成部分，對定理內(nèi)容的理解和應(yīng)用是學(xué)習(xí)電路后續(xù)內(nèi)容的關(guān)鍵。在教授某一定理時，通常的講法是先介紹該定理的內(nèi)容，然后加以證明，最后通過例題講解如何應(yīng)用該定理。但在教學(xué)實踐中筆者發(fā)現(xiàn)，此種教法很難使學(xué)生真正理解定理的內(nèi)容并做到熟練應(yīng)用。為此，采用行之有效的教學(xué)方法幫助學(xué)生理解定理內(nèi)容，是我們迫切要解決的問題。比喻教學(xué)法就是一種很好的教學(xué)方法。它是指教師教學(xué)中借用學(xué)生已感知的知識來映射新知識，使新知識更容易被理解的一種方法。本文以電路中比較常用的三個定理（疊加定理、戴維南定理及互易定理）為例，說明比喻在電路定理中的應(yīng)用。
1 疊加定理
疊加定理的內(nèi)容是：多個獨立源作用的線性電路，任一支路（或線性元件）的電壓或電流都是電路中各獨立源單獨作用時，在該處產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。可以說，該定理是電路定理中比較容易理解的定理，但為了讓學(xué)生能更清晰、準(zhǔn)確地抓住定理所表達的內(nèi)容，可以采用比喻法。獨立電源可以產(chǎn)生流動的電流，現(xiàn)實生活中的水龍頭可以產(chǎn)生流動的水。所以在實踐教學(xué)中，可以將獨立源比作水龍頭，而將某一條支路（或線性元件）比作某一個水槽，那么獨立源在某一支路所產(chǎn)生的響應(yīng)（電壓或電流）就可以看作打開水龍頭向某一水槽所注的水。圖1所示電路為電壓源和電流源共同作用時在電阻上產(chǎn)生電流。圖2 所示為水龍頭A和B同時打開向水槽C注水。則定理內(nèi)容可通過比喻表述成：水槽中多個水龍頭一起打開所注的水，等于各水龍頭單獨打開時在水槽中所注入的水的和。如果在介紹疊加定理之前用上這樣的比喻教學(xué)，那么定理的內(nèi)容也就呼之欲出了。這種比喻生動、有趣，又貼近生活，學(xué)生們易于接受而且印象深刻。
圖1 圖2
2 戴維南定理
戴維南定理---又叫做等效電壓源定理。其定理內(nèi)容為：任何一個線性含源二端網(wǎng)絡(luò)就其外部性能來說，可以用一個電壓源等值代替，電壓源的電壓等于原含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電壓源的內(nèi)阻等于原含源二端網(wǎng)絡(luò)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)的入端電阻。戴維寧定理實質(zhì)上是一種分析方法，是通過等效變換演化出的一種表現(xiàn)形式，它是求解復(fù)雜直流電路的一種重要方法。相對支路電流法而言，戴維寧定理的應(yīng)用范圍狹窄，原理的理解也較為困難，不少學(xué)生學(xué)起來感覺枯燥難懂,甚至將戴維寧定理詼諧地稱為“太為難定理”。究其原因，主要還是對“等效”這個概念沒有真正理解論文格式。因此，教學(xué)中最重要的是要學(xué)生掌握把一個有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個電源的思想。筆者在講授“等效”這個概念時運用了比喻教學(xué)法，收到了很好的教學(xué)效果。戴維南定理的圖示說明如圖3所示。這里可將線性有源二端網(wǎng)絡(luò)比作白貓，電壓源比作黑貓，而將待求支路的電阻比作老鼠。對于老鼠來說，無論白貓還是黑貓都會對它構(gòu)成威脅，所以白貓和黑貓對于老鼠來說是等效的。但是，白貓和黑貓的習(xí)性以及撲鼠方式肯定是不一樣的，也就是說，白貓是白貓，黑貓是黑貓，它們相互之間是不能等同的。而對于待求支路來說，線性含源二端網(wǎng)絡(luò)和電壓源的作用是相同的，它們都可以為待求支路的電阻提供相同的電壓和電流。但兩者之間卻不能等同，一個是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，一個是結(jié)構(gòu)簡單的電壓源。通過這樣的比喻，學(xué)生也就自然明白了，用電壓源（黑貓）替代原來的二端網(wǎng)絡(luò)（白貓）后，負(fù)載電阻兩端的電壓和流過的電流均不變，即“等效”指的是對外電路（老鼠）等效。
圖3 戴維南定理圖示
3 互易定理
互易定理的基本意義是，對任一僅有唯一獨立源，且僅由線性電阻構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，獨立源所在端口與響應(yīng)所在端口可以彼此互換位置，而互換位置前后，激勵和響應(yīng)的關(guān)系不變。互易定理有三種形式，如圖4所示。該定理的形式較多，且當(dāng)激勵為電壓源（或是電流源）時，響應(yīng)有時是短路電流，而有時是開路電壓，學(xué)生很難記憶，且容易記混淆。同樣教學(xué)，運用比喻法可以解決這個問題。這里將電壓源比作父親，電流源比作母親，而將短路電流比作兒子，開路電壓比作女兒，這樣作比后就很容易找到三種形式的規(guī)律。首先，可以把獨立源所在端口與響應(yīng)所在端口的關(guān)系看作是父母與子女的關(guān)系。那么，互換前兩端口若是父子關(guān)系（或母女關(guān)系），則互換后兩端口仍然是父子關(guān)系（或母女關(guān)系）；若互換前兩端口是父女關(guān)系（或是母子關(guān)系），則互換后兩端口則是母子關(guān)系（或是父女關(guān)系）。通過這樣的比喻，學(xué)生就容易抓住規(guī)律并理清互易前后激勵與響應(yīng)的關(guān)系了。
(a) 互易定理的第一種形式
(b) 互易定理的第二種形式(c) 互易定理的第三種形式
圖4互易定理的三種形式
4 結(jié)束語
作為教師應(yīng)有能力將深奧的理論講得通俗易懂，用現(xiàn)實中易理解的事物使抽象的知識形象化。教學(xué)中適當(dāng)運用比喻，不但能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、活躍課堂氣氛，還能使學(xué)生對電路定理的理解比較直觀形象，進而增強學(xué)生的記憶。但這種比喻教學(xué)法要求教師有很高的專業(yè)功底，因為學(xué)生更容易記住教師的比喻，如果比喻得不確切,非但起不到好的作用,反而會弄巧成拙,使學(xué)生更加迷惑不解。因此，需要我們多觀察、多體會,根據(jù)教材內(nèi)容盡可能多地發(fā)掘比喻、應(yīng)用比喻。此外，還可以集思廣益，讓學(xué)生自己運用比喻形容某一事物，通過聯(lián)想和想象啟迪學(xué)生的思維，開拓學(xué)生的思路，在類比和推理中理解和掌握知識。
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論文關(guān)鍵詞：對比，實驗
電子線路是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的學(xué)科。在電子線路的教學(xué)過程中不論是基本概念的建立，重點的突出，難點的突破，還是疑點的消除都可以通過演示實驗來完成，為了充分發(fā)揮演示實驗的作用，我們根據(jù)不同的教學(xué)目的，設(shè)計了各種類型的對比性實驗，引導(dǎo)學(xué)生通過比較來理解要闡述的問題。
一 導(dǎo)入新課的對比實驗
教師由對比實驗導(dǎo)入新課，不僅能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲，而且有利于向?qū)W生顯示新課題的目的性。例如，我們在講'晶體二極管'這一新課題時，先演示兩個引導(dǎo)性的對比實驗。實驗一：在音樂片中正向串接一只晶體二極管，接通電路，學(xué)生會聽到一段優(yōu)美的音樂；實驗二：將此二極管反向接在電路中，結(jié)果無音樂聲發(fā)出，學(xué)生對此不無感到新奇，接著教師向?qū)W生提出問題：為什么出現(xiàn)不同的現(xiàn)象？學(xué)生的注意力會迅速集中到研究的對象-晶體二極管上。此時教師因勢利導(dǎo)，告訴學(xué)生：接入電路的是一只晶體二極管，這就是我們本節(jié)課要研究的對象。
二 形成概念的對比性實驗
對于學(xué)生難以理解的抽象概念，采用對比性實驗的好處在于：化抽象為具體，變教條為活用；通過邊實驗，邊分析的教學(xué)方法進行對比和分析概括出事物的本質(zhì)特征，進而形成概念，完成認(rèn)識上的第一次飛躍。如在”濾波“這一概念的教學(xué)中設(shè)計如下對比實驗：首先在半波整流的輸出端接示波器，接通電源后讓學(xué)生觀察半波整流輸出電壓波形，這時學(xué)生可以清楚地看到脈動的直流電壓波形。然后在電路的輸出端并接濾波器，接通電源，再讓學(xué)生觀察輸出波形，可以看出波形發(fā)生了變化，由此教師引導(dǎo)學(xué)生分析兩個波形不一樣的原因，從而得出結(jié)論。通過上面的對比試驗使”濾波”的概念建立在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，學(xué)生更容易理解。
三 導(dǎo)出規(guī)律的對比試驗
教材中有些內(nèi)容容易造成學(xué)生片面的認(rèn)識，為此我們設(shè)計了針對性較強的對比試驗，采用實驗觀察與理論分析相結(jié)合的教學(xué)方法，認(rèn)真處理實驗觀察與思維加工的關(guān)系，使教學(xué)內(nèi)容變得形象、具體，學(xué)生易于接受核心期刊目錄。如在RC積分的微分電路中，我們設(shè)計了幾組實驗，采用邊實驗，邊分析，邊對比的做法引導(dǎo)學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象的觀察物理論文，分析比較，推導(dǎo)出正確的結(jié)論。電容C在接入電路前要進行放電處理。實驗一：示波器接在R兩端，將開關(guān)打在A點，開關(guān)閉合的瞬間，發(fā)現(xiàn)示波器上顯示的波形突然躍升到一個新的位置后穩(wěn)定，說明R兩端的電壓發(fā)生突變。實驗二：將示波器接在C兩端，示波器上顯示的波形逐漸緩慢上升，然后停在一個穩(wěn)定位置，說明電容器兩端的電壓不能突變，實驗三：示波器接在C兩端將開關(guān)打在B點，開關(guān)閉合的瞬間，示波器上顯示的波形是逐漸緩慢下降 最后接近為零，同樣說明電容器兩端的電壓不能突變。學(xué)生通過觀察分析得出如下結(jié)論：在RC電路中，電阻兩端的電壓能突變，而電容器兩端的電壓不能突變。
實驗原理如圖1-1
圖1-1
四 消除疑點的對比試驗
三極管共發(fā)射極放大電路中，學(xué)生對“單相共發(fā)射極放大電路具有反向作用”這一特性不理解，疑點較多。為此，我們設(shè)計以下演示實驗：用雙蹤示波器分別接在共發(fā)射極放大電路的輸入端和輸出端，從示波器上可以一目了然的看出V0與Vi的相位關(guān)系，這樣在實驗提供的感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，再通過理論分析學(xué)生就可消除認(rèn)識上的疑點，對“單相共發(fā)射極放大電路具有反向作用”這一理論的理解就更具體，深刻了。
五 排除混淆的對比試驗
學(xué)生在學(xué)習(xí)晶體管開關(guān)特性時，雖然知道三極管截止和飽和可以相當(dāng)于開關(guān)的斷開和接通，但在實際做題時容易混淆。為此，可以演示以下實驗，如圖1-2所示，把開關(guān)合在A點，燈不亮，把開關(guān)合在B點，燈亮，由此引導(dǎo)學(xué)生分析三極管是相同的，區(qū)別是輸入電壓不同，再經(jīng)過理論計算，弄清楚該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。學(xué)生通過對比試驗的觀察與分析，明白了兩種電路既有區(qū)別又可以依據(jù)一定的條件相互轉(zhuǎn)化，從而達到感性認(rèn)識和理性認(rèn)識的統(tǒng)一。
圖1-2
總之，對比性實驗在電子線路教學(xué)過程中應(yīng)大量推廣和應(yīng)用，使枯燥無味的理論分析變得更具體，形象，這樣不僅能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲望，提高學(xué)生的動手能力而且能培養(yǎng)他們團結(jié)協(xié)作的精神。
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【關(guān)鍵詞】Atmega128；充電控制；PWM；BUCK
近年來，石油資源日漸枯竭，且石油能源的開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，因此可持續(xù)發(fā)展、綠色能源的利用日漸成為人類急需解決的問題。太陽能作為一種綠色可再生能源，開始得到了廣泛的利用[1]。當(dāng)今，各國純電動汽車的研究開發(fā)不斷升溫，我國多個汽車廠商開發(fā)了具有商業(yè)化的純電動汽車。近年來，各科研院所對太陽能汽車技術(shù)進行了深入了的研究[2]，本論文以太陽能智能小車為應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計了一套基于智能小車的太陽能充電控制系統(tǒng)。
1.太陽能智能小車控制系統(tǒng)框圖
智能小車由于采用太陽能實現(xiàn)供電，因此能實現(xiàn)全天候工作。智能小車通過其驅(qū)動系統(tǒng)，能隨時調(diào)整方位，采用最大功率跟蹤（MPPT）技術(shù)提高太陽能發(fā)電效率。由于太陽能電池的輸出電壓隨時間而變化，因此不能直接給智能小車供電，也不能直接儲存到蓄電池中，因此，太陽能充電控制器在太陽能充電系統(tǒng)中起著重要的作用。
Atmega128單片機采用通過控制算法，通過實施檢測充電電壓、電流，調(diào)整PWM波形，控制MOSFET的通斷，改變BUCK電路來調(diào)整輸出電壓。為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，系統(tǒng)對輸出電壓、電流進行采樣，通過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機，與參考值進行比較，調(diào)整PWM的反饋值。其控制系統(tǒng)的框圖如圖1所示：
圖1 智能太陽能充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)采用兩段式充電模式，為了保證充電電池不過充，單片機設(shè)定了閾值充電電壓，當(dāng)充電電池兩端電壓未達到閾值電壓時候，太陽能采用恒流充電方式充電；當(dāng)充電電池兩端電壓達到設(shè)定的閾值電壓時，采用恒壓模式充電，當(dāng)充電電視的電壓達到設(shè)定的浮沖電壓時候，充電自動停止。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 BUCK DC/DC降壓型電路
由于太陽能電池的輸出電壓受多種因素的影響，因此系統(tǒng)中引入了基于AVR單片機的PWM控制方案的DC/DC轉(zhuǎn)換器，來實現(xiàn)光伏-充電電池的能量控制系統(tǒng)，通過改變PWM的占空比，來改變電路的電流電壓。智能小車采用的光伏組件為12V/15W規(guī)格，鎳氫充電電池采用8.4V規(guī)格，因此選用Buck降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換電路。具體電路如圖2所示：
圖2 BUCK電路
其中，MOSFET管采用IRF540 N溝道的MOS管，其內(nèi)阻小于77，續(xù)流二極管采用肖特基二極管IN5822，此快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間短，反向恢復(fù)電荷少，并具有軟恢復(fù)特性。電感L采用環(huán)形磁芯來繞制，計算結(jié)果電感值為75μH，取80μH，輸出電容取25v1200μF。
2.2 MOSFET驅(qū)動電路的設(shè)計
MOSFET驅(qū)動需要5～10V的電壓，Atmega128的輸出電壓為5V，不能飽和導(dǎo)通MOSFET管，因此采用IR2101半橋驅(qū)動芯片，VCC電壓由充電電池提供。IR2101是專門用來驅(qū)動耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和IGBT，它是一個8管腳的芯片，門極提供的電壓范圍是10～20V。Atmega128單片機產(chǎn)生的PWM波，經(jīng)過IR2101芯片，在芯片的5管腳輸出的開關(guān)信號接到MOSFET的門極G端，控制BUCK電路。驅(qū)動電路如圖3所示：
圖3 IR2101驅(qū)動電路
2.3 采樣電路
控制器中主要有四路采樣信號：充電組件的輸出電壓、電流，蓄電池電壓、電流。其中電壓采樣信號通過高阻值的精密電阻分壓得到，電流采樣電路利用霍爾電流傳感器ACS712將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。ACS712是Allegro公司新推出的一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓，其測量精度符合本系統(tǒng)的要求，具有低噪聲，響應(yīng)時間快。
系統(tǒng)選用的Atmeag128單片機，內(nèi)部集成了高速10位A/D轉(zhuǎn)換器，采集的4路信號輸入到單片機的AD轉(zhuǎn)換引腳，通過轉(zhuǎn)換，獲取電壓值，并計算出相應(yīng)的電流值，防止蓄電池的過放或者過充。
3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計
ATmega128為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進的指令集以及單周期指令執(zhí)行時間，ATme-ga128的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIPS/MHz。包括6路分辨率可編程（1到16位）的PWM，8路10位ADC。
系統(tǒng)上電后，調(diào)入初始參數(shù)，設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。智能小車的通過光敏電阻來檢測太陽的方位角，并控制電機調(diào)整太陽能電板的方位，實現(xiàn)最高效的太陽能利用。同時，通過對太陽能電板的電壓、電流以及蓄電池的電壓、電流的實時監(jiān)測和分析，來決定太陽能極板是否對蓄電池進行充電。其軟件程序的流程如下：
圖4 充電模塊流程圖
4.調(diào)試
在良好光照的情況下，實驗太陽能板測試數(shù)據(jù)如下所示，充電效率提高30～35%。具體數(shù)據(jù)如表1所示：
5.結(jié)論
本文以Atmega128作為主控芯片，通過PWM信號控制BUCK的MOS管的通斷實現(xiàn)充電電壓、電流的實時監(jiān)測和控制，實現(xiàn)了雙階段的充電方式，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率高，同時能有效的保護充電電池，提高了充電效率和充電電池的使用壽命。
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論文摘要:多媒體技術(shù)與課堂教學(xué)的結(jié)合，顯示出強大的活力，多媒體課堂教學(xué)已經(jīng)成為教師教學(xué)能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。MATLAB強大功能和簡單易用性，正切合了多媒體課堂教學(xué)的需求。本文以電學(xué)教學(xué)為例簡單介紹MATLAB在物理教學(xué)中的實際應(yīng)用。
1、引言
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助教學(xué)特別是多媒體教學(xué)越來越受到人們的重視。將計算機提供的視聽感受和傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合，豐富現(xiàn)代課堂教學(xué)。計算機輔助教學(xué)是指把計算機作為一種新型教學(xué)媒體，將計算機技術(shù)運用于課堂教學(xué)、實驗課教學(xué)、學(xué)生個別化教學(xué)(人機對話式)等各個環(huán)節(jié)，綜合處理和控制符號、語言、文字、聲音、圖像等多媒體信息，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的新型教學(xué)模式。
MATLAB是一種與數(shù)學(xué)密切相關(guān)的算法語言，具有強大的數(shù)值計算和可視化功能。簡單易用和良好的人機交互使之成為熱門應(yīng)用軟件之一。信息科技的發(fā)展對教育教學(xué)的影響深遠，利用計算機手段提高教學(xué)效率，能夠使得學(xué)生避免復(fù)雜的計算問題，而將問題的分析引向更深的層次。雖然MATLAB并不是一款專門的教學(xué)軟件，但是其強大的數(shù)值計算和圖形顯示功能將使得物理教學(xué)中的抽象概念直觀易懂，有利于學(xué)生的理解和認(rèn)知。
2、MATLAB在電學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
MATLAB是一個龐大的程序，擁有難以置信的各種豐富的函數(shù)，基本的MATLAB語言已經(jīng)包含超過1000多個函數(shù)，而它的工具包帶有更多的函數(shù)。雖然MATLAB函數(shù)指令眾多，但是對于中學(xué)物理教學(xué)而言，只需要掌握其中很小一部分就可。本文將以高中電學(xué)教學(xué)中的典型案例進行演示，從中揭示MATLAB在物理教學(xué)特別是電學(xué)部分的教學(xué)應(yīng)用。以數(shù)據(jù)處理及2D繪圖在歐姆定律教學(xué)中的應(yīng)用為例:
歐姆定律是高中電磁學(xué)的重點內(nèi)容之一，通過演示實驗揭示導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系來導(dǎo)出歐姆定律。演示實驗一般采取如圖(1)所示電路，連接著一段導(dǎo)線AB，導(dǎo)線兩端的電壓由電壓表讀出，導(dǎo)線中通過的電流表讀出。改變滑片P的位置，可以改變導(dǎo)線兩端的電壓，從而測出一組數(shù)據(jù)，如表(1)所示:
由MATLAB處理獲得電壓電流數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)曲線。由于實驗獲得的數(shù)據(jù)存在一定的誤差，因此需要對表(1)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的擬合處理，其MATLAB命令為(%為MATLAB注釋符號):
U=[0.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0];%測量電壓數(shù)組
I=[0.0，0.2，0.4，0.6，0.7，0.98];%測量電流數(shù)組
[p，5]=polyfit(I，U，1); %1維曲線擬合
plot(I ， U ， ’o’ ， I ， polyval(p ， I) ， ’r-’)%繪制二維圖形
圖形顯示如圖(2)。通過演示實驗數(shù)據(jù)繪制的圖形得到的導(dǎo)線AB中的電流跟它兩端的電壓成正比，且對AB這跟導(dǎo)線來說，比值U/I是個定值(擬合的曲線為一直線)。為了更好的說明揭示規(guī)律，用一段更細(xì)的導(dǎo)線CD代替AB重新測定數(shù)據(jù)，得表(2)。
關(guān)鍵詞：有源電力濾波器 直流電容參數(shù) 能量流動 瞬時無功理論
1 概述
電力電子技術(shù)的應(yīng)用改善了電力系統(tǒng)的性能，但是也帶來了電網(wǎng)中諧波的污染問題。隨著人們對電力環(huán)境優(yōu)化要求的提高，對諧波進行治理的技術(shù)也成為人們研究的熱點。電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起了人們的注意。當(dāng)時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。
有源電力濾波器是治理諧波的最優(yōu)產(chǎn)品。參考文獻[1]中提出了有源電力濾波的瞬時無功理論，參考文獻[2]分析了有源電力濾波器在非理想條件下電流滯環(huán)控制，參考文獻[3]研究了新型注入式混合有源濾波器的數(shù)學(xué)模型及電流控制方法，文獻[4]分析了并聯(lián)有源濾波器的最優(yōu)電壓滯環(huán)電流控制和有源濾波器滯環(huán)電流控制的矢量方法，對不同電流跟蹤方式APF連接電感選取與設(shè)計進行了研究。并且對有源電力濾波器中連接電感的特性分析及優(yōu)化進行了分析。但對有源電力濾波器直流側(cè)電容的參數(shù)如何確定涉及的文獻較少。本文根據(jù)瞬時無功理論分析了用于不同補償目的時有源濾波變流器交直流側(cè)能量的流動關(guān)系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的原因，以三相不可控負(fù)載為例給出了電容值選取的具體計算方法。
2 APF工作原理及能量流動分析
有源電力濾波器（APF）的組成分為兩部分。第一部分電路系統(tǒng)是指令運算，第二部分電路系統(tǒng)是補償電流。系統(tǒng)的主要電路包含PWM變流器，緩沖電路，直流側(cè)電容電路，交流側(cè)電感幾部分組合而成。控制系統(tǒng)組成分為三部分。第一部分為指令運算，第二部分為電流跟蹤，第三部分為驅(qū)動電路。APF的主電路是通過6組開關(guān)器件來進行控制的，通過這些開關(guān)器件的通斷組合來決定主電路的工作狀態(tài)。
如果忽略各部分的損耗其交流側(cè)的瞬時有功功率將全部傳遞到直流側(cè)。即交直流側(cè)的能量交換主要取決于瞬時有功功率P，從而引起直流電壓波動。假設(shè)電源提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pS和qS，濾波器提供的瞬時有功和瞬時無功功率為pA和qA，負(fù)載的瞬時有功和瞬時無功功率為pL和qL。當(dāng)只補諧波時負(fù)載所需的瞬時有功和無功率的交流分量由濾波器提供。此時電源只需提供負(fù)載所需的瞬時有功和無功率的直流流分量，即對應(yīng)電流的基波分量。有源濾波器提供負(fù)載所需的瞬時有功和無功率的交流分量。由于瞬時無功只在交流側(cè)三相之間進行，在APF交直流側(cè)進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量，其平均值為零。當(dāng)只補無功時負(fù)載所需的瞬時無功率分量由濾波器提供，有功分量由電源提供。此時APF交直流側(cè)沒有能量交換。當(dāng)同時補償諧波和無功時，負(fù)載所需的瞬時無功功率由濾波器提供，負(fù)載所需的瞬時有功功率交流分量由濾波器提供，瞬時有功功率直流分量又電源提供。在APF交直流側(cè)進行交換的能量只有瞬時有功交流的分量。
3 補償電容值的計算
電容電壓的波動主要是由能量交換引起。在忽略變流器等損耗的情況下，在只補無功時交直流側(cè)能量交換為零，電容值提供直流電壓，容值可為零；對于其他兩種情況，有源電力濾波交直流側(cè)能量交換為負(fù)載的瞬時有功的交流分量。雖然其平均值為零，但是其將會引起直流側(cè)電壓的波動。
假設(shè)電源電壓無畸變，電源電壓三相電壓，且負(fù)載電流為三相電流，由瞬時無功理論可求得負(fù)載的瞬時有功功率和瞬時無功率。電容的C值由關(guān)系式∫%pdt=0.5×C×(Udc+Udc)2-0.5×C×Udc2確定。
4 仿真與實驗結(jié)果分析
利用Matlab/ Simulin進行仿真。直流電容電壓的仿真圖如圖所示，仿真模型負(fù)載選用相電壓220V三相不可控負(fù)載。采用ip-iq法產(chǎn)生指令電流，利用三角波比較法使輸出電流跟蹤指令電流，直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定采用PI調(diào)節(jié)，KP=8，Ki=0.01。時間每格為10ms。通過具體的實驗測量，得到的電源電流的THD值也從25%下降到4.8%。實測直流電容電壓波形中，電壓每格20V（采用10:1霍爾），時間每格為4ms。從直流電容電壓波形圖分析中可以看到周期性的波動，其上下波動的變化范圍在±5V,如果直流電容電壓是900V的話，測量的紋波為0.55%。由以上的測量結(jié)果可以看出本系統(tǒng)對直流環(huán)節(jié)具有較好的控制效果，其直流波動指標(biāo)可以滿足要求。
5 結(jié)論
對于有源電力濾波而言，要想取得良好的補償效果，除了需要先進的算法和控制策略外，其電容參數(shù)的選取同樣重要。本文根據(jù)有源電力濾波的原理與數(shù)學(xué)模型分析了直流電容電壓和電網(wǎng)電壓的關(guān)系，得出了直流電容電壓的確定原則；根據(jù)瞬時無功理論分析了只補諧波或者只補無功和兩者同時補償時有源濾波交直流側(cè)能量的流動關(guān)系，給出了變流器的有功損耗和瞬時有功功率交流分量是引起電壓波動的主要原因；以三相不可控負(fù)載為例給出了電容值選取的計算方法；最后通過仿真和實驗利對直流電容參數(shù)的確定進行了驗證，電容的波動小于5V，補償后電流的THD值小于5%，取得了理想的效果。
參考文獻:
[1]王兆安，楊君等.諧波抑制和無功功率補償「M].北京:機械械工業(yè)出版，1998.
[2]徐君，徐德洪.并聯(lián)有源濾波器非理想條件電流滯環(huán)控制分析[J]，電力電子技術(shù)，2007，41（1）：60~63.
關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò) 雷電 防護
中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）12-0161-01
1、雷電損害網(wǎng)絡(luò)的具體途徑
雷電對于計算機網(wǎng)絡(luò)的侵害主要有兩種方式：一是直擊雷的侵害，再是感應(yīng)雷的侵害。直擊雷具體是只雷電直接擊中了建筑或是設(shè)備的連接線路，并且通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備入地的雷擊過電流。而感應(yīng)雷通常是產(chǎn)生于電磁感應(yīng)，經(jīng)過電力線路和信號饋線繼而侵入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雷電的入侵途徑主要是以下三種：第一，直擊雷通過建筑的接閃器流入地底，繼而泄放出雷電流并產(chǎn)生數(shù)萬伏的地網(wǎng)地電位，然后經(jīng)過設(shè)備的接地線而侵入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，最終導(dǎo)致地電位反擊；第二，雷電的電流通過建筑物的避雷針被引入地底的時候會在引下線周圍產(chǎn)生強大的磁場，從而導(dǎo)致引下線附近的金屬線通過感應(yīng)繼而產(chǎn)生電壓，再在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電力或者信號線的影響下進攻網(wǎng)絡(luò)；第三，建筑物內(nèi)的電源或者通信線等設(shè)備，由于建筑外受到直接雷或者感應(yīng)雷的影響而加載的電流或電壓竄入線路，繼而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受到侵害。
綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)雷電主要是通過供電電源線路、接地系統(tǒng)或者是通信線路等載體而侵害網(wǎng)絡(luò)，所以計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護應(yīng)該從上述三個方面來進行。另外，由于計算機網(wǎng)絡(luò)是擺放在室內(nèi)的，建筑物本身具有避雷設(shè)施，繼而減小了直擊雷對計算機網(wǎng)絡(luò)的影響，更應(yīng)該引起關(guān)注的是感應(yīng)雷。
2、計算機網(wǎng)絡(luò)的雷電防護措施
2.1 信號系統(tǒng)方面的雷電防護
現(xiàn)代化的建筑物，其信息網(wǎng)絡(luò)通常是相互連通的一種開放式網(wǎng)絡(luò)。各個建筑物之間，或者是建筑物與外部網(wǎng)絡(luò)之間都應(yīng)該有物理介質(zhì)對之進行連接，可供連接的介質(zhì)主要有電話線、光纖以及5類屏蔽雙絞線等。這一系列介質(zhì)除了光纖之外，其他都有可能會由于直擊雷或是感應(yīng)雷的入侵而損害兩端連接的網(wǎng)絡(luò)。為了降低由于通信電纜引入雷電進行侵害的可能性，一般情況下所采用的方法是在進行網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備電纜接入之前需要對信號避雷器進行接入，即在鏈路中串入一個瞬態(tài)過電壓保護器，從而保護電子設(shè)備，防止其受到雷電閃擊或是其他干擾所產(chǎn)生的阻斷過電壓、傳導(dǎo)電涌過電壓以及雷電的侵害，繼而促使雷電對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的損壞降到最低。因為信號避雷器是在通信線中進行串接的，因此信號避雷器不僅要與防雷性特征相符，還要充分考慮到信號傳輸帶寬等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求。所以，在選擇相關(guān)產(chǎn)品的時候要同時結(jié)合防雷性能指標(biāo)以及網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求。
2.2 電源系統(tǒng)方面的雷電防護
因為雷電會產(chǎn)生強大的過電流以及過電壓，且無法一次性完成限壓及泄流，因此電源系統(tǒng)需要務(wù)必要實行多級的雷電防護，最少要做到限壓及泄流的前后的兩級保護。根據(jù)我國當(dāng)前的計算機信息系統(tǒng)防雷技術(shù)的相關(guān)規(guī)定，電源系統(tǒng)需要采用三級的雷電防護，換而言之就是要在建筑物的總配電裝置高壓端處，分別進行高通容量的防雷裝置安裝，此為第一級保護。在低壓處側(cè)進行閥門式防雷裝置安裝，此為第二級保護。在樓層配電箱處進行電源避雷箱安裝，此為第三級保護。在重要的場合更應(yīng)該采用多級的保護措施，例如在USP電源輸出端應(yīng)該安裝防雷器，對于重要的設(shè)備電源輸入端需要進一步安裝電源終端防雷設(shè)備等。安裝多級電源防雷設(shè)施將能夠有利于雷電過電流的徹底泄放以及過電壓的有效限制，從而有效防止雷電以電力線路為載體進而侵入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對其設(shè)備造成損害。
2.3 關(guān)于接地及防靜電的要求
因為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備通常都是放在計算機的機房之內(nèi)的，所以機房的環(huán)境需要引起重視，良好的接地系統(tǒng)才能確保機房計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全運行，并為工作人員的人生安全提供保障。根據(jù)《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》中所提出的要求，計算機機房的接地工作應(yīng)該采用以下四種接地方式：交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地及防雷接地。當(dāng)此四種接地方式所采用的接地裝置是同一組時，其接地電阻不可大于其中最小值。另外，靜電防護也應(yīng)該引起計算機機房安全工作的重視，當(dāng)靜電的電壓達到2KV的時候，人們就會有觸電的感覺，當(dāng)靜電電壓積累到一定程度是也會引起設(shè)備的故障。
當(dāng)今是信息技術(shù)的時代，計算機網(wǎng)絡(luò)被廣泛使用，其已經(jīng)成為人們用于交流的一項重要工具，但是無論是多么先進的工具都會有一定的局限性，計算機網(wǎng)絡(luò)在抗擊雷電方面的能力較為薄弱，其所造成的網(wǎng)絡(luò)安全問題應(yīng)該引起一定的重視。
參考文獻
[1]彭筱虹.對《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》的若干建議[期刊論文].低壓電器，2007（12）.
