dq032電力電子變流實驗的仿真設(shè)計與開發(fā),dq032,電力,電子,實驗,仿真,設(shè)計,開發(fā) 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 ? 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 ? ? 學(xué)生姓名_俞亮超_指導(dǎo)教師_黃云龍、廖東進_職稱_副教授、助教 系別__ 信息與電子工程系_ _專業(yè) 工自_年級__02___班級 2 課題名稱 電力電子變流技術(shù)試驗的仿真設(shè)計與開發(fā) 任務(wù)與要求：? 一、 內(nèi)容摘要 1．設(shè)計內(nèi)容 利用Flash、AutoCAD等軟件進行電機實驗的仿真設(shè)計與開發(fā)。 2．設(shè)計要求 作為仿真實驗設(shè)法要使使用者對之感興趣，仿真的實驗要逼真，設(shè)計要有創(chuàng)造性，使此仿真實驗具有可參考性。 3．制作要求 設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰，易于使用者使用。設(shè)計頁面、圖片、Flash制作精良。 二、主要任務(wù) ?1. 分析研究工廠供電仿真試驗的研究現(xiàn)狀和意義。 ⑴仿真平臺的選擇 　　⑵分析仿真試驗的研究現(xiàn)狀和意義 2．工廠電氣控制設(shè)備基礎(chǔ)知識的介紹。 ⑴ 整流電路的基礎(chǔ)知識 ⑵ 晶閘管 ⑶ 觸發(fā)電路 ⑷ 雙蹤示波器 ⑸ 萬用表等電力電子元件的介紹 3．電力電子變流技術(shù)仿真設(shè)計與開發(fā)系統(tǒng)。 ⑴　單相橋式全控整流電路仿真試驗設(shè)計 ⑵　三相半波可控整流電路仿真試驗設(shè)計 ⑶　三相橋式全控整流及有源逆變電路仿真試驗設(shè)計 三、需提交的文檔 在完成設(shè)計題目后，要編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。說明書中（一律打?。┑奈淖植糠忠筮_到條理清楚、層次分明，簡單扼要的說明設(shè)計方案和知道思想。頁數(shù)要求在40頁以上，格式按學(xué)校統(tǒng)一格式。 上交的文檔包括紙質(zhì)文檔和電子文檔各一份。 ⑴ 任務(wù)書 ⑵ 開題報告 ⑶ 文獻綜述 ⑷ 翻譯文章（包括外文原文，請自找一篇英文資料，字數(shù)不少于10000個印刷符，并翻譯好。要求在五周內(nèi)完成） ⑸ 畢業(yè)設(shè)計（論文）文本（6月10日之前完成） 畢業(yè)設(shè)計論文應(yīng)包括： ⑴ 封面 ⑵ 題目 ⑶ 內(nèi)容摘要（中英文） ⑷ 關(guān)鍵詞 ⑸ 目錄 ⑹ 正文及相關(guān)內(nèi)容 ? ? 開始日期________________完成日期_______________ 教研室主任(簽字)____________________ 年 月 日 本任務(wù)書一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、系、教務(wù)處各一份。 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題　　目： 電力電子變流實驗的仿真設(shè)計與開發(fā) 　 作　　者： 俞亮超 系 （部）： 信息與電子工程系 專業(yè)班級： 　 02工自（2）班 　 指導(dǎo)教師： 黃云龍 廖東進　　 職　　稱：　　 副教授 助教 2005年 6 月 13 日 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計 (論文)開題報告 信 電 系 工業(yè)電氣自動化 專業(yè) 02 級 2 班 課題名稱： 電力電子變流實驗的 仿真設(shè)計與開發(fā) 畢業(yè)設(shè)計(論文)起止時間： 　2005　年　3 月　1 日～　6 月　13 日(共　17　周) 學(xué)生姓名： 俞亮超 學(xué)號：200202010222 指導(dǎo)教師： 黃云龍 廖東進 報告日期： 2005-3-14 1．本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述 現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。 當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)材、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用，實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。 本課題涉及的是電力電子變流技術(shù)的仿真設(shè)計與開發(fā)的設(shè)計。目前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展到20世紀末，系統(tǒng)仿真學(xué)科已經(jīng)形成較為完善的體系。仿真技術(shù)由于其有效性、可重復(fù)操作性、經(jīng)濟性和安全性的特點，日益顯出其重要性和廣泛應(yīng)用性。20世紀70年代以后,民用工業(yè)中連續(xù)過程仿真得到迅速發(fā)展，其中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的首屬電力工業(yè)，而電力電子技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中被廣泛地運用了。 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。 系統(tǒng)仿真就是在模型上進行試驗的過程。按照真實系統(tǒng)的物理性質(zhì)、幾何尺寸等構(gòu)造出系統(tǒng)的物理模型，并在該物理模型上進行試驗，稱為物理仿真。把數(shù)學(xué)模型、物理模型，甚至實物聯(lián)合在一起進行試驗，稱為數(shù)學(xué)-物理仿真，又稱為半實物仿真。計算機仿真包括三個要素:系統(tǒng)、模型、計算機。聯(lián)系這三個要素的有三個基本活動:對象數(shù)學(xué)模型建立、仿真模型建立、仿真試驗。其特點是它屬于一種可控制的、無破壞性的、耗費小的、并允許多次重復(fù)的試驗手段。 它以其高效、優(yōu)質(zhì)、低廉體現(xiàn)其強大的生命力和潛在的能力。它是迄今為止最有效的經(jīng)濟的綜合集成方法，是推動技術(shù)進步的戰(zhàn)略技術(shù)。 2．查閱課題或與課題相關(guān)的國內(nèi)情況： ①電力電子在開關(guān)電源上的應(yīng)用： 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電力檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 ②電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用： 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用在10年前僅限于高壓直流電、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和靜止無功補償器。從現(xiàn)在已實現(xiàn)的電力電子工程觀察，在最近10年，靈活交流輸電和高壓直流輸電將提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、解決系統(tǒng)控制問題，同時在電力系統(tǒng)的安全可靠上發(fā)揮更大的作用。直接的表現(xiàn)將是用電力電子技術(shù)提高系統(tǒng)輸電容量，增加系統(tǒng)穩(wěn)定和改善電能質(zhì)量。 3．本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 （1）電力電子變流技術(shù)如何在仿真設(shè)計中制作 （2）相關(guān)實驗及所需實驗器材的選擇 （3）Flash技術(shù)的電腦模擬實驗的制作 （4）仿真開發(fā)工具的選擇及掌握 （5）實驗方案的確定及驗證 （6）具體實驗的結(jié)果分析 4．開發(fā)課題所需的相關(guān)技術(shù)及理論發(fā)展情況 （1）設(shè)計所需的基本要求： ① 掌握各種電力電子器件的工作原理，特性及主要參數(shù) ② 掌握整流電路、直流斬波電路、交流調(diào)壓、脈寬調(diào)制、逆變電路工作原理及設(shè)計方法。 ③ 掌握電力電子電路主要參數(shù)的計算方法。 ④ 掌握仿真設(shè)計所需開發(fā)工具的運用。 （2）設(shè)計所涉及的具體內(nèi)容： ① 電力電子器件： 晶閘管基本結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、陽極伏安特性及門極伏安特性、工作原理；可關(guān)斷晶閘管（GTO）、大功率晶體管GTR、功率MOSFET、IGBT等電力電子器件的特性和特點以及驅(qū)動電路、緩沖和保護電路 ② 單相可控整流電路： 單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、單相橋式半控整流電路、晶閘管的簡易觸發(fā)電路 ③ 三相可控整流電路： 三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路、整流電壓的諧波分析、變壓器漏抗對整流電路的影響、可控整流電路反電勢負載時的工作情況、大功率供電可控整流主電路接線形式及其特點。 ④ 有源逆變電路： 逆變的概念、三相逆變電路、逆變失敗與最小逆變角的限制、逆變工作狀態(tài)時的直流電動機機械特性、變流裝置的功能指標、變流裝置的觸發(fā)電路。 ⑤ 無源逆變電路： 換相方式、電壓型和電流型逆變電路（單相半橋、全橋、推挽逆變電路、三相逆變電路）、負載換相式逆變電路、逆變電路多重化。 ⑥ 脈寬調(diào)制（PWM）型逆變電路： PWM控制的基本原理、PWM型逆變電路的控制方式、SPWM波形的生成方式、PWM型逆變器和變頻器的主電路、PWM型逆變電路控制方法的改進。 （3）課題的理論發(fā)展情況： 仿真(Simulation)屬于一門基礎(chǔ)性學(xué)科。仿真就是利用模型進行的一種試驗，它可極為有效而經(jīng)濟地用于科研、設(shè)計、訓(xùn)練以及系統(tǒng)的試驗。仿真技術(shù)是以控制理論、相似原理、數(shù)模與 計算 技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng) 域相關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和多種專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，借助系統(tǒng) 模型，對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài) 試驗研究的一門新興綜合性技術(shù)。其特點是它屬于一種可控制的、無破壞性的、耗費小的、并允許多次重復(fù)的試驗手段。它以其高效、優(yōu)質(zhì)、低廉體現(xiàn)其強大的 生命力和潛在的能力。它是迄今為止最有效的經(jīng)濟的綜合集成方法，是推動技術(shù)進步的戰(zhàn)略技術(shù)。 5．設(shè)計(論文)完成進度計劃 第1、2周：下達設(shè)計任務(wù)書，布置課題，借閱參考書，完成開題報告。 第 3 周：到巨化污水廠、機械制造廠參觀實習(xí)。 第4、5周：電力電子變流技術(shù)的基礎(chǔ)知識有關(guān)內(nèi)容的考慮。 第 6 周：電力電子變流技術(shù)的介紹及接線。 第 7 周：考慮晶閘管、可控硅、晶體管的應(yīng)用問題。 第8、9周：電力電子元件的基本工作的設(shè)計。 第 10 周：電力電子變流技術(shù)在實踐中的研究。 第 11 周：電力電子變流技術(shù)相關(guān)實驗的選擇與論證。 第 12 周：實驗方案的選擇與論證。 第 13 周：仿真實驗的處理。 第14、15周：用Flash進行模擬實驗的制作。 第 16 周：有關(guān)圖紙進行繪制。 第 17 周：完成設(shè)計說明書，進行答辯準備。 6. 完成課題開發(fā)設(shè)計的基本條件 一、參考文獻： [1] 王兆安，黃俊.電力電子變流技術(shù)（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，1994 [2] 趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，1995 [3] 李序葆，趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [4] 丁道宏.電力電子技術(shù).北京：航空工業(yè)出版社，1999 [5] 石玉，賈書賢，王文郁.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，1999 [6] 張明勛.電力電子設(shè)備設(shè)計和應(yīng)用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1981 [7] 劉定建，朱丹霞.實用晶閘管電路大全.上海：同濟大學(xué)出版社，1996 [8] 范翠麗.Flash動畫制作技術(shù)在科教片中的應(yīng)用.中國知網(wǎng). http://www.cnki.net [9] 趙賀.電力電子學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用. 北京：機械工業(yè)出版社，1993 [10]天一勇，高勇宇.Flash MX動畫設(shè)計與編程.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1997 二、計算機輔助設(shè)計條件： 使用AUTO CAD、WORD、EXCEL等計算機輔助軟件完成系統(tǒng)圖，電路接線圖以及波形圖，說明書書寫以及繪制數(shù)據(jù)表等相關(guān)任務(wù) 7．指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 8．教研室主任意見 教研室主任(簽字)：　　　　　 系(簽章) 年 月 日 說明： 1. 本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)設(shè)計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 2.每個畢業(yè)設(shè)計(論文)課題撰寫本報告一份，作為指導(dǎo)教師、教研室主任審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。 8 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 文獻綜述 現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。 當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)材、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用，實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。 目前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展到20世紀末,系統(tǒng)仿真學(xué)科已經(jīng)形成較為完善的體系。仿真技術(shù)由于其有效性、可重復(fù)操作性、經(jīng)濟性和安全性的特點,日益顯出其重要性和廣泛應(yīng)用性。20世紀70年代以后,民用工業(yè)中連續(xù)過程仿真得到迅速發(fā)展,其中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的首屬電力工業(yè),而電力電子技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中被廣泛地運用了。 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電力檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 同樣電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到廣泛地發(fā)展，10年前電力電子技術(shù)的應(yīng)用僅限于高壓直流電、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和靜止無功補償器。從現(xiàn)在已實現(xiàn)的電力電子工程觀察，尤其啊在最近的10年，靈活交流輸電和高壓直流輸電將提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、解決系統(tǒng)控制問題，同時在電力系統(tǒng)的安全可靠上發(fā)揮更大的作用。直接的表現(xiàn)將是用電力電子技術(shù)提高系統(tǒng)輸電容量，增加系統(tǒng)穩(wěn)定和改善電能質(zhì)量。 系統(tǒng)仿真就是在模型上進行試驗的過。按照真實系統(tǒng)的物理性質(zhì)、幾何尺寸等構(gòu)造出系統(tǒng)的物理模型,并在該物理模型上進行試驗,稱為物理仿真。把數(shù)學(xué)模型、物理模型,甚至實物聯(lián)合在一起進行試驗,稱為數(shù)學(xué)-物理仿真,又稱為半實物仿真。計算機仿真包括三個要素:系統(tǒng)、模型、計算機。聯(lián)系這三個要素的有三個基本活動:對象數(shù)學(xué)模型建立、仿真模型建立、仿真試驗。其特點是它屬于一種可控制的、無破壞性的、耗費小的、并允許多次重復(fù)的試驗手段。 它以其高效、優(yōu)質(zhì)、低廉體現(xiàn)其強大的生命力和潛在的能力。它是迄今為止最有效的經(jīng)濟的綜合集成方法，是推動技術(shù)進步的戰(zhàn)略技術(shù)。 仿真是對現(xiàn)象的仿效和模仿。近來由于信息的復(fù)雜化和多樣化，要求對各種真實再現(xiàn)的現(xiàn)象進行解釋和分析就難以做到。而仿真技術(shù)是以控制論、相似原理、系統(tǒng)技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合技術(shù)。采用仿真技術(shù)具有良好的可控性、無破壞性、安全、不受氣象條件和空域場地的限制，可多次重復(fù)，以及經(jīng)濟性等特點。因此，仿真技術(shù)和方法在許多領(lǐng)域里受到重視，其應(yīng)用方法和仿真語言的研究也迅速發(fā)展起來。 電力電子技術(shù)是電力交流技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)三者結(jié)合而發(fā)展起來的，是專門研究電能轉(zhuǎn)換與控制的新學(xué)科。電能是人類活動的主要能源。由于電力電子技術(shù)能有效地節(jié)能降耗，所以被看作是國民經(jīng)濟各部門，國防建設(shè)和人民生活中一項重要的基礎(chǔ)技術(shù)。由于世界范圍內(nèi)能源緊缺，使得世界各國對電力電及技術(shù)更加重視，因而電力電子技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了生機勃勃的新局面，主要表現(xiàn)在以下兩個方面，一是具有自關(guān)斷能力的高頻大功率化的新器件及應(yīng)用技術(shù)取得了驚人的進步；二是新一代電力電子器件初露鋒芒，智能化功率集成電路的出現(xiàn)被國外有些專家認為是引起第二次電子學(xué)革命的“導(dǎo)火線”。國外許多國家都將電力電子技術(shù)列為90年代高新技術(shù)的發(fā)展重點。 隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，電力電子設(shè)計任務(wù)的不斷加大，各種材料的不斷發(fā)現(xiàn)，新器件不斷發(fā)明，軟件技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)普遍結(jié)合到日常生活中，計算機使用普遍化，各種計算機仿真系統(tǒng)出現(xiàn)。簡單來說，所謂仿真就是用模型去模仿真實系統(tǒng)，也就是用物理的或抽象的系統(tǒng)來描述系統(tǒng)得某些行為特征。模型時仿真的基礎(chǔ)，只有建立了正確的模型和數(shù)據(jù)，才能得到正確的仿真結(jié)果，仿真才有意義和價值。 90年代，人們開始注意多智能體模型（multi-agent model）的研究，這類模型使我們可以研究自治的個體及它們之間的相互作用。近年來，由于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日趨龐大，現(xiàn)階段隨著生產(chǎn)的擴大和高校的日益繁多，對安全意識的不斷增強，要求有更好的條件來實現(xiàn)電力電子實驗。以前一般都是在實驗室來完成大部分的工作，但是這要耗很大的場地和資金，因為一個電力電子實驗所需的器材比較昂貴。越來越多的高校開始著手開發(fā)模擬仿真系統(tǒng)，使資金和危險降低到最低。近幾年很多仿真模擬軟件的應(yīng)用，電力電子實驗仿真的研究越來越受重視。教學(xué)上的大力發(fā)展，很多的仿真設(shè)計相繼出臺。 參考文獻： [1] 王兆安，黃俊.電力電子變流技術(shù)（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，1994 [2] 趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，1995 [3] 李序葆，趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [4] 丁道宏.電力電子技術(shù).北京：航空工業(yè)出版社，1999 [5] 石玉，賈書賢，王文郁.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，1999 [6] 張明勛.電力電子設(shè)備設(shè)計和應(yīng)用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1981 [7] 劉定建，朱丹霞.實用晶閘管電路大全.上海：同濟大學(xué)出版社，1996 [8] 范翠麗.Flash動畫制作技術(shù)在科教片中的應(yīng)用.中國知網(wǎng). http://www.cnki.net [9] 趙賀.電力電子學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用. 北京：機械工業(yè)出版社，1993 [10]天一勇，高勇宇.Flash MX動畫設(shè)計與編程.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1997 3 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 現(xiàn)代電力電子及電源技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。 當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)材、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。 高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢 在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。 通信用高頻開關(guān)電源。通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。 因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。 1. 高頻化 理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的 5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合 閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造, 成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。 2. 模塊化 模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、 機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。這樣,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求, 而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。 3．?dāng)?shù)字化 在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC) 問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。 4．綠色化 電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電, 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。 現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 ??? 總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術(shù)的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。? 7 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信息與電子工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） Development of modern electric electron and power technology Modern power technology to use electric and electronic semiconductor device, utomatically control synthetically , computer (microprocessor ) technology and electromagnetic multi-disciplinary edge of technology pay and technology. Play a key role in the power of various kinds of high quality , high-efficient , high dependability , it is the concrete application of the modern electric and electronic technology. At present, the electric electron is regarded as energy-conservation , festival just, automation , intelligent, foundation that the electromechanics is integrated, develop in high frequency of application technology , hardware structure module , green direction of properties of product. In the near future, , economy , practical that electric and electronic technology will make the technology of the power riper, realize that with high efficiency and combining together high-qualitily with the electricity. Development trend of the high-frequency switch power In the application in electric and electronic technology and various kinds of power systems, the power technology of the switch is in the key position . As to electroplating the power large-scaly and electrolytically, the traditional circuit is very huge and cumbersome, if it is high to adopt switch power technology once, its volume and weight will all drop by a large margin , and can improve the utilization efficiency of the power , save materials , lowering costs greatly . In the electric automobile and frequency conversion are transmitted, it is due to the power technology of the switch even more, change power consuming frequency through the switch power , thus reach almost ideal load and match and drive controlling. Power technology of the high-frequency switch, it is the key technology of various kinds of high-power switch power (go against and turn into welder , communication power , high frequency and heat the power , laser instrument power , electric operating power etc. ) even more. Communication uses the high-frequency switch power. The rapid development of communication industry has promoted the development of communication power greatly. The switch power and technology of high-frequency miniaturization have already become the mainstream of the electric power system of modern communication. Among communication field, call rectifier one power usually, and direct current- direct current (DC/DC) changer call the power 2 times. One function of power single-phase or three phases exchange electric wire netting is it mark person who claim for direct current source of 48V to vary. In once power that the program-control exchanger uses at present, Traditional own to replace high-frequency switch power steady voltage plug of accusing of etc., high-frequency switch power (call switch rectifier SMR too ) work through MOSFET or high frequency of IGBT, the frequency of the switch is generally controlled within the range of 50-100kHz, realize the high efficiency and miniaturization. In recent years, the capacity of power of the switch rectifier is expanding constantly, the unit is own from 48V/12 in capacity. 5A , 48V/20A are expanded to 48V/200A , 48V/400A. Because integrated circuits used are various in style in the communication equipment, its voltage of power has nothing in common with each other, adopt high-frequency DC-DC of the density of high power to isolate the power module in the communication electric power system , various kinds of direct currents needed are pressed to vary from voltage of middle bus bar (generally for 48V direct current ), in this way , can reduce and loss , convenient safeguarding greatly , and it is very convenient to install , increase. Generally mounted on control panel of the standard directly , the requisition for power two times is the density of high power. Because the constant increase of the capacity of communication, the capacity of the communication power will increase constantly. 1．High frequency Theory between analysis and practical experience indicate electric voltage transformer, inductance, volume of electric capacity of product weight in inverse proportion to square root of power supply frequency. So 50Hz bring 20kHz up to frequently from worker frequency as us, raise time of, volume weight , power consuming of equipment drop to 5 that the worker designed so l0% frequently. No matter go against the becoming type rectification welder , or the switch type rectifier that the communication power used, all on the basis of this principle. Same, tradition " rectification trade " electroplate , electrolytic , electric machining , charge , is it charge to float,, electricity shut floodgate can go on the transformation with ,etc. various kinds of direct current power according to this principle too, becoming " the switch varying type power ", its main material can economize 90% or higher , can also economize on electricity by 30% or more . Because the gradual improvement of the electronic device operating frequency upper limit of the power, impel a lot of traditional high-frequency equipment solid state that adopted the electron tube originally, bring remarkable energy-conservation, economize on water, economizing the economic benefits of the material, can reflect the value of the technological content even more. 2．Module The module has meaning of two respects, first refer to the module of the power device, second refer to the module of the unit of the power . Our common device module , contain between Entrance one , Entrance two , Entrance six and Entrance seven, including the device of the switch and the diode has flowed with its parallel instead one continuouslying is all the power module (SPM ) of " standard " in fact. In recent years, some companies protect the drive of the device of the switch the circuit is put into the power module too, having formed " intelligent power module (IPM ) ", not only has narrowed the volume of the complete machine, furthermore has helped the design of the complete machine make. In fact, because frequency constant to raise, cause lead wire parasitic inductance , depend on to have more serious influences electric capacity for a living, lead to the fact heavy electric stress to device (show as the overvoltage , the electric current burr passes). For improve systematic dependability, some manufacturer develop " special-purpose user have " power module(ASPM), it all hardwares install reach a piece of module in the form of chip nearly one complete machine, make the components and parts no longer have traditional lead wire that is joined , such module , through the design of strict , rational hot , electricity , machinery, reach and optimize the perfect condition. Special-purpose integrated circuit of user that it is similar to in microelectronicses (ASIC ). So long as write controlling the software into the microprocessor chip in this module , and then fix the whole module on corresponding radiator, form a new-type switch power device . Therefore, the module purpose not merely lies in being easy to use, narrow the whole organism to accumulate, the more important thing is that cancels the traditional line , it is minimum to bring the parasitic parameter down to, thus it is lowest to drop the electric stress that the device bears to, improve systematic dependability . In addition, the switch power of high-power, because of the limitations of capacity of the device with increasing the redundant consideration which improves dependability, generally adopt a lot of independent module units to connect in parallel and work , adopt and flow technologically, all module share the load current together, once a certain module loses efficiency among them, other module shares the load current equally. In this way , not only has improved the capacity of power , has responded to the request that the large electric current is exported in case of limited capacity of device, and pass and increase the redundant power module very small in power as to whole system, the great systematic dependability of improvement, even in case the trouble of the single module appears, will not influence the normal work of the system either , and offer abundant time for repairing. 1.3Digitization In the electronic technology of the traditional power, control and is designed and worked according to the analog signal partly. In six , the seventies, electric and electronic technology is totally set up on the basis of imitating the circuit. However, the digital signal, digital circuit seem more and more important now, the treatment technology of the digital signal is perfected day by day riply, demonstrate more and more advantages : The convenient computer deals with and controls, prevent from distortion of analog signal distorted reducing stray interference (improve anti-interference ability ) , convenient software package debugging and telemetering measurement distant to adjust remote sensing of signal, benefit technology of diagnose , fault-tolerant by oneselfing etc. to plant into too. So, in eight , the 1990s, to the designs of all kinds of circuit and system, simulation technology is still useful, especially: Print Butut , electromagnetic getting compatible problem and power factor person who revise settlement of problem that make a plate, it is due to the knowledge of the simulation technology, but to the intelligent switch power, need leaving in digitized technology when the computer control. 1.4Green The green of the power system has meaning of two layers: Economize on electricity notably at first, this is it generate electricity thrift of capacity to mean , is it cause important reason of environmental pollution to generate electricity, so economizing on electricity can reduce the pollution of the environment ; It is secondly the power can (or not the little) to lasting pollution electric wire netting,make International Electrotechnical Commission (IEC ) to this by a series of standard, for instance IEC555 , IEC917 , IECl000 ,etc.. Whether in fact, a lot of power electron economize on electricity equipment, can turn pollution sources in electric wire netting into often. Inject serious high times of in harmony wave electric current into to electric wire netting , make total power factor drop, make electric wire netting voltage coupling a lot of burr spike , even lack the horn and distortion. At the end of the 20th century, various kinds of schemes of active wave filter and active compensator were born, there is factor method of the power of many kinds of revision. These establish the foundation that 2l century produces various kinds of green switch power products in batches. Modern electric and electronic technology is a foundation of the power technical development of the switch. Suitable for with new-type electric electronic device high switch circuit of frequency a topological one constant to appear, fast development under a push of an actual need that the technology of the modern power will be here . Under traditional application technology, enabling turning on or off the performance of the power because of restriction of the device performance of the power influences. In order to give play to the characteristics of different power devices greatly , make the impact on power performance of the switch of the performance of the device reduce to minimumly , new-type power circuit topological and new-type control technology, can make power is it work in zero voltage or zero electric current state to turn on or off, thus very big improvement operating frequency, improve the power working efficiency of the switch, design the of good performance switch power . In a word, because electric electron and switch power technology use the demand to develop forward constantly, the appearance of the new technology will make a lot of use model change , will open up more newer applications . Switch power high frequency , module , digitization , getting green realization, will mark the maturity of the technology , realize the high efficiency with the electricity and combine together high-qualitily with the electricity. During these years, with the development of communication trade, the communication taking power technology of the switch as the core uses the switch power , there is more than 2 billion market demand of RMB only at home , has attracted domestic and international large quantities of scientific and technical personnel to develop research to it. It is the trend of the times that the switch power replaces the linear power and accuses of the power , so, the domestic market equally with electricity operating power system of the demand of billions of output value is starting, and will develop soon. Other a lot of special-purpose power taking power technology of the switch as the core , industry power are waiting for people to develop . 4