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電氣和自動化論文范文第1篇

【關(guān)鍵字】建筑電氣，工程管理，管理流程，控制要點

中圖分類號： F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

前言

一個國家的建筑就是她經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的標(biāo)志。國家越發(fā)達(dá)，建筑的智能化程度就越高。的確，隨著當(dāng)今中國社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，在建筑工程領(lǐng)域，科技含量越來越高。新材料的應(yīng)用、新工藝的發(fā)展使對建筑設(shè)計施工流程的要求也越來越嚴(yán)格。在這樣的背景下，建筑行業(yè)的五大關(guān)鍵設(shè)計崗位建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣設(shè)計日益凸現(xiàn)出它的重要性。建筑電氣設(shè)計是整個建筑項目建設(shè)中所不可缺少的一個環(huán)節(jié)，主要為建筑項目提供供配電工程及弱電智能化等工程電氣設(shè)計。建筑電氣工程師就是主管這相關(guān)業(yè)務(wù)的專業(yè)技術(shù)人員。建筑電氣與我們通常意義上的電氣自動化并不同，是電氣自動化相關(guān)原理技術(shù)在建筑行業(yè)的具體應(yīng)用。因此，保證建筑電氣工程的管理質(zhì)量成為了重中之重。

二．電氣工程在建筑工程中的重要作用

工業(yè)與民用建筑中的電氣工程，包括建筑中的強(qiáng)弱電，是整個工程項目的重要組成部分。如果把建筑比作一個人，混凝土結(jié)構(gòu)就是人的骨架和肉體，而血液和經(jīng)脈就是建筑中的電氣。大概從20 世紀(jì)60 年代左右開始，我國的建筑電氣工程事業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其中控制理論與控制工程、電力電子技術(shù)、尤其是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更是超出人們的預(yù)料，這些環(huán)境的變化直接導(dǎo)致人們對自己的工作和生活環(huán)境的要求越來越高。對居住和工作建筑的電氣環(huán)境的要求也越來越高，這種情況下就使得電氣工程的在人們?nèi)粘Ｉ钪械牡匚缓妥饔米兊迷絹碓街匾ｋ姎夤こ痰暮脡闹苯雨P(guān)系到整個建筑工程的質(zhì)量、投資、工期、預(yù)期等等的效果，影響到整個建筑物整體設(shè)備的安全運行、投入使用情況、節(jié)能效果、舒適性、高效性和安全性，特別是建筑物的安全問題，電氣設(shè)備能否安全可靠運行，線路是否有火災(zāi)隱患，火災(zāi)報警和智能監(jiān)控系統(tǒng)能否正常運行，消防設(shè)備、緊急照明等等這些設(shè)備的供電是否可靠，都是建筑安全的重要因素，所以，這種情況下，對電氣工作人員的考驗是相當(dāng)高的，不僅僅要從傳統(tǒng)的電氣和自動化控制技術(shù)中走出來學(xué)習(xí)和面對新的電氣和自動化控制技術(shù)，還要面對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等現(xiàn)代的先進(jìn)的科學(xué)的智能控制技術(shù)，力圖建設(shè)安全可靠有技術(shù)含量的電氣工程來保證人們的生命財產(chǎn)安全。

三．施工階段的質(zhì)量控制

施工中必須根據(jù)已會審后的電氣施工圖紙和有關(guān)技術(shù)文件，按照國家現(xiàn)行的電氣工程施工及驗收規(guī)范，地方有關(guān)工程建設(shè)的法規(guī)、文件，經(jīng)審批的施工組織設(shè)計(施工技術(shù)方案)進(jìn)行。施工中若發(fā)現(xiàn)圖紙問題應(yīng)及時提出并處理，不允許未經(jīng)同意擅自變更設(shè)計。嚴(yán)格推行規(guī)范化操作程序，編制符合規(guī)范、工藝標(biāo)準(zhǔn)，具有可操作性的質(zhì)量控制程序。

1、基礎(chǔ)施工階段的質(zhì)量控制

在基礎(chǔ)工程施工時，應(yīng)及時配合土建做好強(qiáng)、弱電專業(yè)的進(jìn)戶電纜穿墻管及止水擋板的預(yù)埋、預(yù)留工作。這一工作要求電氣專業(yè)應(yīng)趕在土建做墻體防水處理之前完成，避免電氣施工破壞防水層造成墻體今后滲漏;對需要預(yù)埋的鐵件吊卡、木磚、吊桿基礎(chǔ)螺栓及配電柜基礎(chǔ)型鋼等預(yù)埋件，電氣施工人員應(yīng)配合土建提前做好準(zhǔn)備，土建施工到位及時埋入，不得遺漏。電氣施工安裝中，管理人員只有努力提高自身的素質(zhì)和專業(yè)能力，才能把好質(zhì)量關(guān)。

2、主體施工階段的質(zhì)量控制

首先必須分清工程中的重點環(huán)節(jié)。在電氣工程質(zhì)量監(jiān)控中，確定配電裝置、電力電纜、配電箱3個重點設(shè)備交接協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，明確關(guān)系，制定措施，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行超前監(jiān)控，達(dá)到對工程質(zhì)量的預(yù)控。其次，必須在監(jiān)控好重點環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上以點帶面，促動整個系統(tǒng)工程的質(zhì)量控制。電氣工程要與土建工程緊密配合，根據(jù)土建澆注混凝土的進(jìn)度要求及流水作業(yè)的順序，逐層逐段的做好電管鋪設(shè)工作，這是整個電氣安裝工程的關(guān)鍵工作，做不好不僅影響土建施工進(jìn)度與質(zhì)量，而且也影響整個電氣安裝工程后續(xù)工序的質(zhì)量與進(jìn)度。澆注混凝土?xí)r，電工應(yīng)留人看守，以防振搗混凝土?xí)r損壞配管或使得開關(guān)盒移位。遇有管路損壞時，應(yīng)及時修復(fù)。

3、裝修階段的質(zhì)量控制

在砌筑隔墻之前應(yīng)與土建工長和放線員將水平線及隔墻線核實一遍，因為將按此線確定管路預(yù)埋位置及各種燈具、開關(guān)插座的位置、標(biāo)高。抹灰之前，電氣施工人員應(yīng)按內(nèi)墻上彈出的水平線和墻面線，將所有電氣工程中的預(yù)留孔洞按設(shè)計和規(guī)范要求核實一遍，符合要求后將箱盒穩(wěn)定好，將全部暗配管路也檢查一遍，然后掃通管路，穿好帶線，堵好管盒。抹灰時配合土建做好配電箱的貼門臉及箱盒的收口，箱盒處抹灰收口應(yīng)光滑平整。

四．電氣工程師的責(zé)任和要求

電氣工程師是電氣工程質(zhì)量好壞的直接負(fù)責(zé)人，因此電氣工程師的專業(yè)知識水平必須過硬。同時，光有專業(yè)水平也是不夠的，電氣工程師必須要有高度的責(zé)任心，對自己所負(fù)責(zé)的電氣工程要認(rèn)真對待，不光要把自己的專業(yè)知識應(yīng)用到工程建設(shè)中去，還有用心去對待自己所負(fù)責(zé)的工程，細(xì)致的，深入的，全面的做好電氣工程所涉及的技術(shù)、進(jìn)度、簽證、質(zhì)量、安全等各方面的管理工作。要想成為一名合格的電氣工程師，必須不斷的更新自己各方面的知識，不墨守成規(guī)，及時的掌握最新的發(fā)展動態(tài)。

建筑電氣與我們通常意義上的電氣自動化并不同，是電氣自動化相關(guān)原理技術(shù)在建筑行業(yè)的具體應(yīng)用。建筑電氣設(shè)計涉及的面廣，從傳統(tǒng)的供配電、照明、動力、自控、防雷接地設(shè)計，現(xiàn)在已發(fā)展到消防、保安、共用天線電視、樓宇自控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及自備電源等設(shè)計。建筑電氣工程師是一項技術(shù)要求很強(qiáng)、非常講究理性化思考的職業(yè)。它需要從業(yè)人員有：

（一）嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。建筑電氣設(shè)計涉及面廣，設(shè)計規(guī)范又多，這就要求電氣專業(yè)工程師，一絲不茍地對待每一個系統(tǒng)的設(shè)計，要精益求精；

（二）較高的學(xué)歷、廣泛的理論知識，現(xiàn)在一般企業(yè)招聘這類人才，學(xué)歷都要求大學(xué)本科以上，需要經(jīng)過系統(tǒng)的建筑電氣自動化學(xué)習(xí)；

（三)要有團(tuán)隊合作精神。這一點相當(dāng)重要。建筑工程設(shè)計有交叉作業(yè)，綜合協(xié)調(diào)的特點，電氣設(shè)計必須考慮到建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通等方面，必須具有綜合的業(yè)務(wù)水平和工作能力，如工程概預(yù)算、招投標(biāo)、工序銜接及工種配合、各種關(guān)系的協(xié)調(diào)等等，只有緊密結(jié)合，才能提高建筑工程設(shè)計的科技含量。

五．結(jié)束語

電氣工程中應(yīng)把“質(zhì)量第一、安全第一”放在首位，工程師應(yīng)該根據(jù)所建工程的自身特點，做到對每個施工環(huán)節(jié)的有效動態(tài)實時控制，把技術(shù)交底工作落實到實處，從材料購買、工程施工、工程質(zhì)量等各個環(huán)節(jié)都認(rèn)真的進(jìn)行管理。同時，建立有效的監(jiān)督體系對工程的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，確保工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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電氣和自動化論文范文第2篇

論文關(guān)鍵詞：變電站；變電站數(shù)字化；通信網(wǎng)絡(luò)

為了提高電力系統(tǒng)的自動化水平和可靠性，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平，我國電力企業(yè)積極進(jìn)行變電站的數(shù)字化。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善以及智能斷路器、非常規(guī)互感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化將是未來變電站自動化發(fā)展的必然趨勢。

一、數(shù)字化變電站的特點

隨著數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，數(shù)字化變電站的概念也被提出。數(shù)字化變電站可以實現(xiàn)信息的整體和統(tǒng)一處理，同時具備變電站內(nèi)IED之間、控制中心和變電站之間協(xié)同互動運行的能力。一般情況下，數(shù)字化變電站具備以下幾個技術(shù)特點。

1.層次化

由于所具備的功能差異，變電站的結(jié)構(gòu)邏輯可分成間隔層、過程層以及變電站層。間隔層的作用是通過本間隔的數(shù)據(jù)作用于自身間隔的一次設(shè)備。所有與一次設(shè)備接口功能的實現(xiàn)是通過過程層完成的。利用全站的數(shù)據(jù)，變電站層可以對全站的一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視以及控制，同時可以實現(xiàn)與遠(yuǎn)方控制中心進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。

2.一次設(shè)備的智能化

可編程（PLC）控制器可以替換變電站二次回路中的繼電器及其配套的邏輯回路，光電數(shù)字和光纖將會代替變電站目前普通的模擬信號和控制線路被。

3.二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

變電站的二次設(shè)備不設(shè)功能裝置重復(fù)的輸入/輸出接口，通過網(wǎng)絡(luò)可以真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，普通的功能裝置也會演變成邏輯的功能模塊。

4.運行管理實現(xiàn)自動化

日常運行、維護(hù)、數(shù)據(jù)記錄可以實現(xiàn)無紙化辦公和自動化的信息分流交換；變電站發(fā)生故障時，及時提出故障原因和維修意見；系統(tǒng)可以自動發(fā)出變電站設(shè)備狀態(tài)檢修報告。

二、數(shù)字化變電站中的關(guān)鍵技術(shù)

由于用戶對供電質(zhì)量、可靠性要求以及電壓等級和電網(wǎng)容量的不斷提高，電力電子、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和信號處理等技術(shù)日漸成熟，所以變電站一次設(shè)備智能化、自動化成為發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，該技術(shù)主要是智能斷路器、集成型智能開關(guān)以及電子式電流電壓互感器等設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。

1.非常規(guī)的互感器

隨著計算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)日益成熟，非常規(guī)互感器在實際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力、絕緣好、可測量頻帶寬，新型光電/電子式互感器具有現(xiàn)代光電技術(shù)的優(yōu)點以及電光晶體的各種優(yōu)異特性，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。同時，結(jié)合數(shù)字信號處理DSP技術(shù)和光電技術(shù)，未來將呈現(xiàn)出很好的發(fā)展勢頭。

數(shù)字化保護(hù)和測控設(shè)備可以和非常規(guī)互感器直接接口，省去了中間環(huán)節(jié)。它的優(yōu)點是：能隔離高低壓，絕緣性能良好；由于不含鐵芯，鐵磁諧振和磁飽可以消除；良好的抗電磁干擾性能，低壓側(cè)無開路高壓危險；測量精度高，動態(tài)范圍大；頻率響應(yīng)范圍大；無易燃、易爆等危險。

由于以上優(yōu)點，非常規(guī)互感器不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，而且能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要，提高了電力系統(tǒng)自動化程度并且能夠保證其安全可靠的運行。

2.斷路器智能技術(shù)

為了改變現(xiàn)有斷路器的單一空載分閘特性，自動獲得實際開斷時電氣和機(jī)械性能上的最佳開斷效果，且由于電網(wǎng)運行過程中會經(jīng)常有各種開斷指令，斷路器可以執(zhí)行相應(yīng)的智能操作——自動調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)和滅弧室工作條件的選擇。通過智能斷路器的過程層(I/O)通信接口，輸入和輸出通信數(shù)據(jù)，而這些通信數(shù)據(jù)必須符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。或者說根據(jù)IEC61850提出的標(biāo)準(zhǔn)體系，斷路器屬于過程層設(shè)備，所以控制跳合閘命令的傳遞以及斷路器狀態(tài)信息傳輸是通過IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。

3.集成型智能開關(guān)設(shè)備

國外一些大的電力設(shè)備生產(chǎn)公司已經(jīng)推出類似產(chǎn)品，瑞士ABB公司推出的接插式開關(guān)系統(tǒng)PASS是最具代表性的。它是ABB公司在生產(chǎn)氣體絕緣組合電器GLS和空氣絕緣開關(guān)設(shè)備ALS的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型電器設(shè)備，而該款產(chǎn)品具備了GLS的優(yōu)點。從20世紀(jì)末應(yīng)用至今，已在美國、加拿大、英國、瑞典等變電站使用并且用戶反應(yīng)良好。可以說，集成型智能開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)將來一次電氣設(shè)備的發(fā)展方向，它的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、接線簡化、占地面積小、自動化程度高、可靠性高和日常維護(hù)簡單。

三、數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

建設(shè)數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)之一就是從邏輯概念和物理概念上，將通信體系分為三個層次，即間隔層、變電站層以及過程層，并且制定了各層通信接口之間的通信標(biāo)準(zhǔn)。而另一個前提就是制定的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于實現(xiàn)電力自動化系統(tǒng)的三個功能，即控制、監(jiān)視和繼電保護(hù)功能。

由于沒有規(guī)定通信拓?fù)?，并且對設(shè)備之間的通信接口沒有任何標(biāo)準(zhǔn)，所以各個廠家只是根據(jù)客戶需求自行設(shè)計和定義物理通信鏈路上的通信接口，上述的三個層次僅是抽象的概念。由于IEC6185O使用以太網(wǎng)作為基本通信技術(shù)，并沒有限制實際的網(wǎng)絡(luò)形式，所以，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，同一個網(wǎng)絡(luò)完全可以融合變電站總線和過程總線。這樣的通信系統(tǒng)既有利于變電站與控制中心構(gòu)成統(tǒng)一的無縫通信網(wǎng)絡(luò)，而且可以同時實現(xiàn)變電站內(nèi)的無縫連接。

變電站層有兩種功能。變電站層功能是指SAS到各個接口的功能，即到本地站操作員人機(jī)接口、遠(yuǎn)方控制中心遙控接口或遠(yuǎn)程監(jiān)視維護(hù)工程遠(yuǎn)方監(jiān)視接口的功能。另外一個功能是指利用多個變電站或間隔的數(shù)據(jù)，而且作用到整個站的一次設(shè)備或多個間隔。

間隔層是利用分析某個間隔數(shù)據(jù)，然后可以實現(xiàn)控制該層一次設(shè)備的目的。該功能是與任何類型的I/O或智能傳感器和執(zhí)行器通信，即通過一定的邏輯接口在間隔層內(nèi)通信或與過程層通信。

過程層功能是連接到過程的全部功能。

四、數(shù)字化變電站對變電站的影響

1.對二次系統(tǒng)應(yīng)用的影響

由于現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，變電站數(shù)字化技術(shù)得以迅速發(fā)展應(yīng)用。在電氣量采集的環(huán)節(jié)、IED設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸交換方式、變電站信息冗余性、變電站二次系統(tǒng)運行安全性、可靠性等，都將由于變電站數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響。

2.對變電站整體建設(shè)方案的影響

當(dāng)今，由于土地價格昂貴，縮小變電站的占地面積將是目前變電站建設(shè)急需考慮的問題。由于電子式互感器的體積小，方便安裝，與其他高壓設(shè)備集成方便，所以能減少變電站的占地面積。實現(xiàn)數(shù)字化的變電站基本上沒有電纜，采用光纖通信，造價低，重量輕。可以取消變電站內(nèi)大部分電纜井和電纜層，建設(shè)變電站的成本也可大大減少。

3.數(shù)字化變電站對設(shè)備調(diào)試的影響

數(shù)字化變電站不僅可以提高二次系統(tǒng)安全性，而且可以大大簡化二次系統(tǒng)的調(diào)試；電壓互感器的極性由安裝位置決定，所以現(xiàn)場不需要校驗；絕緣電阻不需要測試；電子式互感器還可以確保使用數(shù)據(jù)正確，這是由于該設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都有標(biāo)記，方便識別；除此之外，由于一二次回路接線不需要查線，原來的查線工作大大減少，減輕運行維護(hù)人員的工作量；由于絕緣的系統(tǒng)的光纖信號傳輸回路，所以沒有接地，減少了變電站檢查接地的工作量。

五、數(shù)字化變電站未來的發(fā)展

電力系統(tǒng)通過SAS技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性，而且還大大減少了系統(tǒng)的維護(hù)和檢修費用，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)價值。由于變電站是整個電力系統(tǒng)最基本信息源，所以它也是整個系統(tǒng)中數(shù)字化的基礎(chǔ)。基于以上原因，數(shù)字化變電站應(yīng)具備以下幾項技術(shù)優(yōu)點。

（1）過程層信息系統(tǒng)內(nèi)部互相調(diào)用。在數(shù)字化變電站過程層的數(shù)據(jù)化的信息傳輸都是通過光纖完成的，所以過程層的信息可以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部互相調(diào)。

（2）數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有及時性、穩(wěn)定性以及兼容性等優(yōu)點。

（3）信息模型化和互操作。作為電力系統(tǒng)的信息源頭，數(shù)字化變電站不僅要提供盡可能多的信息，而且這些信息應(yīng)建立在統(tǒng)一的電力系統(tǒng)信息模型的基礎(chǔ)之上。作為執(zhí)行終端，實現(xiàn)各種協(xié)同功能是數(shù)字化變電站最基本的特征，這要求IED之間能夠互操作。為了實現(xiàn)設(shè)備之間互相操作，變電站信息的標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)。

（4）檢測調(diào)試方法的變化。由于數(shù)字化變電站中的大多數(shù)自動化功能都以數(shù)據(jù)通信的方式實施，所以通信監(jiān)測設(shè)備顯得非常關(guān)鍵，不僅用于檢查網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性，而且對通信過程和傳輸信息進(jìn)行監(jiān)視，用來分析自動化功能的實施情況。

（5）廣域自動化功能。數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求是互相兼容的，傳輸?shù)男畔⒂型粋€標(biāo)準(zhǔn)同時必須能夠相互共享，這樣才能達(dá)到電網(wǎng)與變電站之間協(xié)同配合的目的。

六、總結(jié)

由于數(shù)字化變電站技術(shù)涉及到許多通信網(wǎng)絡(luò)以及新設(shè)備的應(yīng)用，所以從研發(fā)到實際應(yīng)用將會是比較長期的過程。如IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系、智能斷路器、電子式互感器、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。由于各種新技術(shù)沒有經(jīng)過一定時期的實踐檢驗，所以在現(xiàn)場應(yīng)用的穩(wěn)定性需要結(jié)合工程實際逐步完善。

國內(nèi)外數(shù)字化變電站的研究和建設(shè)也還在起步階段。我國的數(shù)字化變電站建設(shè)的總思路是先把低電壓變電站（110kV以下）作為建設(shè)試點，通過一段時間的摸索，然后應(yīng)用到高的電壓等級的變電站上，在此期間更需要進(jìn)行大量的理論研究和實踐摸索。同時，由于目前大部分變電站都沒有經(jīng)過數(shù)字化改造，所以現(xiàn)有的常規(guī)變電站就可以為數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展提供應(yīng)用的平臺，而電網(wǎng)的發(fā)展也為變電站數(shù)字化技術(shù)提供契機(jī)。未來數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的成熟，將標(biāo)志著新一代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn)。

電氣和自動化論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 自動測試系統(tǒng) 通信導(dǎo)航設(shè)備 測試程序集 GPIB總線 PXI總線

一、概述

近年來，航空技術(shù)發(fā)展迅猛，與之配套的通信導(dǎo)航設(shè)備也愈發(fā)復(fù)雜。因此，通信導(dǎo)航設(shè)備的檢測工作也越來越復(fù)雜、困難。而由于民航產(chǎn)業(yè)的特殊性，其飛行的安全性非常重要，故對其配套的通信導(dǎo)航設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性要求異常的高，從而對通信導(dǎo)航設(shè)備的檢測工作尤為重要。

傳統(tǒng)的手工測試效率低，且由于測試人員的個體差異，測試效果的準(zhǔn)確性并不穩(wěn)定。顯然傳統(tǒng)的手工測試工作已無法滿足要求。隨著計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，以及設(shè)備檢測工作日益困難，自動檢測技術(shù)應(yīng)運而生。利用自動測試系統(tǒng)對通信導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行測試，可極大提高檢測工作的效率及可靠性。發(fā)展并完善通信導(dǎo)航設(shè)備的自動測試系統(tǒng)是一項勢在必行的工作。

二、自動測試設(shè)備構(gòu)成

自動測試系統(tǒng)分為自動測試設(shè)備（ATE）、測試程序集（TPS Test Program Set）兩部分，如圖1所示：

1、自動測試設(shè)備（ATE）：

自動測試設(shè)備由IPC（工控機(jī)）、接口總線（如GPIB、PXI、VXI、RS232等）、各式測量、激勵儀器構(gòu)成。IPC根據(jù)測試程序通過接口總線向各儀器發(fā)送命令，控制儀器完成相應(yīng)的測量動作，同時也從這些儀器中讀取數(shù)據(jù)，并分析處理這些數(shù)據(jù)，生成報告。

2、測試程序集（TPS）：

測試程序集分為三部分，即測試程序（TP）、測試單元適配器（TUA）、測試程序集文檔。

測試程序是為被測單元開發(fā)的一組能由測試設(shè)備執(zhí)行的代碼序列，用來完成對被測單元進(jìn)行功能及各項指標(biāo)的測試，并輸出測試結(jié)果。

接口適配器稱為測試單元適配器，是自動測試系統(tǒng)的重要組成部分，主要實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)的通用測試接口向被測單元特定接口的轉(zhuǎn)換，即用與實現(xiàn)計算機(jī)與測試儀器、被測單元之間的電氣和機(jī)械連接。

測試程序集文檔。測試程序集文檔的作用是提供自動測試設(shè)備完成對被測單元自動檢測的各類文字信息，例如測試指南、接口適配器文檔、測試程序說明等內(nèi)容。

三、硬件平臺設(shè)計

3.1 GPIB總線簡介

GPIB（General Purpose Interface Bus）總線是一種并行的與可程控測量儀器件相連接的小型標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)。GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議已納入國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ― IEEE488.1和IEEE488.2[1]。

GPIB器件與控制器的連接方式有三種：線型連接、星形連接以及混合型。

3.2 PXI總線簡介

PXI（PCI extensions for Instrumentation）總線是PCI總線的相儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，由NI于1997年，是一種開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。

PXI規(guī)范包括3個方面：機(jī)械性能、電氣性能、軟件性能[3]。

3.3 硬件平臺總體結(jié)構(gòu)

自動測試系統(tǒng)的硬件資源通過GPIB、PXI、SCXI與IPC（工控機(jī)）進(jìn)行通信。

（1）以GPIB為接口總線的儀器通過GPIB卡與工控機(jī)進(jìn)行通信。（2）以PXI作為接口總線的儀器插在PXI機(jī)箱中，在機(jī)箱的主板中通過PXI總線與PXI機(jī)箱的0槽的控制器相連，PXI機(jī)箱的0槽的控制器通過MXI-4與工控機(jī)相連，從而實現(xiàn)通信。（3）SCXI機(jī)箱中的設(shè)備在SCXI機(jī)箱主板中通過SCXI總線與機(jī)箱的控制器通信，SCXI機(jī)箱的控制器與工控機(jī)通過USB總線通信，從而實現(xiàn)了通信。

硬件平臺的結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示：

四、基于自動化測試系統(tǒng)的例程

系統(tǒng)的軟件平臺的設(shè)計所用的開發(fā)工具是LabWindows/CVI 2010。

LabWindows/CVI是NI推出的一套面向測控領(lǐng)域的軟件開發(fā)平臺，其功能強(qiáng)大，可以容易地設(shè)計出符合實際要求的儀表操作界面，并對采集到的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)處理和運算。它的集成化開發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數(shù)大大增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)，自動測量環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境[5]。

本例程以ATE中的硬件資源――GNS743A作為被測單元。

GNS743A是導(dǎo)航衛(wèi)星模擬器，可產(chǎn)生GLONASS和GPS在L1子帶上的衛(wèi)星射頻信號，用于對GLONASS和GPS接收機(jī)進(jìn)行工程測試。

GLONASS是俄羅斯開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）作為坐標(biāo)系，采用頻分多址技術(shù)，衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分，每組頻率的偽隨機(jī)碼相同。其L1自帶上的信號頻率分別是1602.0000+K*0.5625 MHZ（K=1 to 24）。

本例程的測試內(nèi)容是GNS743A所合成產(chǎn)生的GLONASS的信號，如表1所示。

本例程是用HP8596E頻譜儀對GNS743A的部分頻率進(jìn)行測試，并將結(jié)果輸出至“*.ar”文件。

程序?qū)⑾葘ο嚓P(guān)硬件初始化，然后在使GNS743A輸出不同頻率的信號。HP8596E接收到信號后，由控制平臺對所接受的信號頻率與相應(yīng)的標(biāo)稱值進(jìn)行比較，若在容差范圍內(nèi)，則判斷為正確，否則錯誤。

五、結(jié)論

本論文根據(jù)通信導(dǎo)航設(shè)備的實際測試工作需求做了深入分析，并以此為出發(fā)點，對自動測試系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計進(jìn)行了規(guī)劃。

硬件平臺設(shè)計方面：總線選用GPIB、PXI作為系統(tǒng)的主要總線，輔以SCXI總線。硬件資源主要采用了安捷倫、R&S公司、惠普、艾法斯等公司所生產(chǎn)的測量儀器，這些測量儀器在工控機(jī)的帶動下，可完成對通信導(dǎo)航設(shè)備的精確、可靠的測量。

軟件平臺設(shè)計方面：以LabWindows/CVI作為開發(fā)工具，實行了模塊化設(shè)計，是的軟件平臺的維護(hù)、升級變得更加方便。此外，系統(tǒng)也定義了平臺專用的編程指令，簡化了TPS開發(fā)人員的編程工作。

成功實現(xiàn)了對GNS743A輸出GLONASS不同頻率信號的測試。針對不同的通信導(dǎo)航設(shè)備，可設(shè)計出相應(yīng)的接口和測試子程序集，隨著未來測試儀器儀表的不斷完善，應(yīng)可逐漸達(dá)到實現(xiàn)本通信導(dǎo)航設(shè)備自動測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 楊樂平，李海濤，肖凱. 虛擬儀器技術(shù)概論[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002：7

[2] 曹東，徐向民. 基于 GPIB 總線結(jié)構(gòu)的航空電子設(shè)備自動測試系統(tǒng)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2010，（32）：7951-7955

[3] PXI Hardware Specification Rev2121September22，20041http：//pxisa1org/specifications

電氣和自動化論文范文第4篇

計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)，作為電子信息技術(shù)的一個重要組成部分，是促進(jìn)科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科的更新和改造，實現(xiàn)設(shè)計自動化，增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上竟?fàn)幠芰铀賴窠?jīng)濟(jì)發(fā)展和國防現(xiàn)代化的一項關(guān)鍵性高新技術(shù)，也是進(jìn)一步向計算機(jī)集成制造(CIMS)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ).從廣義上說，CAD技術(shù)包括二維工程繪圖、三維幾何設(shè)計、有限元分析、數(shù)控加工、仿真模擬、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫以及上述技術(shù)(CAD/CAE/CAM)的集成技術(shù)等。CAD應(yīng)用工程是與CAL)技術(shù)研究開發(fā)、推廣應(yīng)用相關(guān)的高新技術(shù)密集的大型系統(tǒng)工程。CAD應(yīng)用工程的實施標(biāo)志著我國在“企業(yè)信息化、信息企業(yè)化”的大道上取得了長足的發(fā)展。CAD技術(shù)的使用使產(chǎn)品和工程設(shè)計、制造的工作內(nèi)容和方式發(fā)生了根本性變革，這一技術(shù)成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)保持競爭優(yōu)勢、開拓市場的重要手段。

隨著計算機(jī)性能成數(shù)最級的提高，其價格成倍地下降;隨著網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術(shù)的實用化;CAD技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術(shù)正向著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。

90年代以來，從事科研和應(yīng)用開發(fā)CAD的技術(shù)人員認(rèn)識到，要讓CAD技術(shù)成為生產(chǎn)力，關(guān)鍵是讓設(shè)計人員都用上、會用CAD系統(tǒng)。國家科委確定以“甩圖板”的工程目標(biāo)來實現(xiàn)繪圖設(shè)計自動化作為推廣應(yīng)用CAD技術(shù)的突破口，今天，許多地方、企業(yè)己經(jīng)推廣了CAD，取得了較好的效果，但也還存在一些問題值得探討。

1 引起設(shè)計革命的CAD

CAD是目前計算機(jī)應(yīng)用中最活躍的領(lǐng)域一股的設(shè)計業(yè)務(wù)主要包括研究開發(fā)設(shè)想、產(chǎn)品基本設(shè)計、成本估算、設(shè)計制圖以及為設(shè)計而進(jìn)行的輔助工作(如產(chǎn)品調(diào)研、為設(shè)計而接受繼續(xù)教育、參加有關(guān)的學(xué)術(shù)會議等)

首先從占設(shè)計時間40%的制圖入手，計算機(jī)輔助制圖不但作為一種減輕設(shè)計者勞動的方法，而且引出一場“設(shè)汁革命”。CAD使設(shè)計工作產(chǎn)生了如下的變革：①使設(shè)計工作深入到前所未有的深度：②提高圖紙設(shè)計的速度和質(zhì)量;③簡化設(shè)計過程，計算機(jī)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫連接后，所有己納入標(biāo)準(zhǔn)的零部件設(shè)計都可實現(xiàn)計算機(jī)自動給圖，設(shè)計者只需告訴計算機(jī)所采用的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)就可以了：④設(shè)計仿真和設(shè)計檢驗，利用CAD的三維圖形功能，可在計算機(jī)屏幕上模擬出所設(shè)計產(chǎn)品的外形狀態(tài)，在設(shè)計之初就對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，在新產(chǎn)品試投產(chǎn)前，就可以對其制造過程中的結(jié)構(gòu)、加工、裝配、裝飾和動態(tài)特征進(jìn)行分析和檢驗，從而提高了產(chǎn)品設(shè)計的一次成功性;⑤設(shè)計與制造的緊密結(jié)合，如前所述，CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)既可用于設(shè)計仿真 CAE，也可以通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與數(shù)控加工設(shè)備聯(lián)結(jié)，將設(shè)計數(shù)據(jù)直接用于產(chǎn)品的加工，即CAM、CAD可自動完成從設(shè)計到加工程序的轉(zhuǎn)換。

2 CAD軟件邁進(jìn)個性化時代

設(shè)計和制造是制造業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的主要環(huán)節(jié)，CAD技術(shù)推動了制造業(yè)的技術(shù)革命，他哭破了傳統(tǒng)方式，使人們可以不用圖板、圖紙就可高效地開發(fā)產(chǎn)品，現(xiàn)在CAD技術(shù)己經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。

應(yīng)用領(lǐng)域和人群的不斷增長，對CAD軟件提出了更高的要求。各行業(yè)用戶一方面迫切希望得到最適合自己專業(yè)需求的CAD軟件，另一方面希望以合理可承受的價格得到來自專業(yè)CAD廠商為自己雖身定做的專業(yè)服務(wù)。行業(yè)用戶迫切希望得到個性化的CAD產(chǎn)品和服務(wù)。

CAXA日前率先推出的“電子圖板2000”，標(biāo)志著CAD軟件邁入個性化時代。“CAXA電子圖板”充分考慮了用戶的個性化需求，提供了專業(yè)而易于使用的開發(fā)平臺，使用者可以根據(jù)自己的需要改變軟件、增加功能甚至開發(fā)出全新的專業(yè)設(shè)計軟件。“CAXA電子圖板2000”目前己集成了機(jī)械、電氣和建筑設(shè)計模塊，

數(shù)十家專業(yè)軟件開發(fā)機(jī)構(gòu)與CAXA合作開發(fā)專業(yè)設(shè)計軟件并將不斷集成起來此外，CAX人推出了個性化服務(wù)計劃，從培訓(xùn)、支持到定制產(chǎn)品，一改以往“ 企業(yè)生產(chǎn)什么賣什么”的思路，而以“用戶需要什么，我們提供什么”為宗旨，針對使用者的應(yīng)用和需求，為其置身定制，讓軟件和服務(wù)更適合使用者的需求.“CAXA電子圖板2000”個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，讓高科技的軟件更加大眾化了。

3應(yīng)用CAD技術(shù)的幾個問題

網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前的一個趨勢,CAD采用網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)信息共享，給設(shè)計工作帶來極大的方便。這里有必要談的一點是CAD軟件的網(wǎng)絡(luò)化問題。由于CAD的實時數(shù)據(jù)交換量極大，采用主機(jī)分時系統(tǒng)會降低設(shè)計效率，最佳方案是各節(jié)點機(jī)能獨立完成設(shè)計工作，網(wǎng)絡(luò)的作用是各節(jié)點有關(guān)資源的相互調(diào)用。同時，由于知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的需要，CAD軟件都有自己的加密措施(如鑰匙盤或加密狗)。因而在實施上出現(xiàn)兩種情況，一是僅在服務(wù)器上安裝一個加密狗，二是在各節(jié)點機(jī)分別安裝加密狗。前者便于資產(chǎn)管理后者可以脫離網(wǎng)絡(luò)單機(jī)運行，各有優(yōu)點。

像CAXA電子圖板的網(wǎng)絡(luò)板就提供了三種安裝模式，即全服務(wù)器安裝、全工作站安裝、混合安裝。第一種模式適合于無盤工作站網(wǎng)絡(luò)，將軟件全部安裝在服務(wù)器上，節(jié)點工作站無硬盤：不足之處是網(wǎng)絡(luò)要求高，否則運行速度受影響。第二種模式要求工作站有一定的硬盤容量，運行服務(wù)器與工作站基本上無數(shù)據(jù)交換，服務(wù)器的作用僅是軟件使用權(quán)限控制。第三種模式則是將經(jīng)常調(diào)用的部分程序安裝在工作站上，而把硬盤空間大的庫文件之類安裝在服務(wù)器上，兼顧運行速度、網(wǎng)絡(luò)通訊及硬盤空間各個萬面，是一種較好的模式。

智能化

智能化是CAD發(fā)展的必然。智能化的主要特征是不僅能處理數(shù)據(jù)而且能處理知識，其功能遠(yuǎn)超出了計算范疇，他能進(jìn)行推理、優(yōu)化、選擇、判斷并作出決策，這樣的系統(tǒng)在解決問題方面能達(dá)到專家水平，即‘專家系統(tǒng)氣專家系統(tǒng)是人工智能的一種實際應(yīng)用。

眾所周知，工程設(shè)計是一項綜合性工作，是工程師根據(jù)科學(xué)方法，憑借自身積累的經(jīng)驗、遵循國家規(guī)范，按使用要求和施工條件等諸多因素，進(jìn)行分析，比較和判別卜最后用圖紙和文字資料表達(dá)設(shè)計產(chǎn)品的過程。整個設(shè)計過程是一個反復(fù)的逐步求精的過程?？墒悄壳拔覈孕虚_發(fā)的工程CAD軟件大多只能進(jìn)行校核性設(shè)計及出施工圖，不具備思維、決策的能力。

智能化CAD技術(shù)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一項跨學(xué)科的重大課題.必須要有經(jīng)驗的工程設(shè)計專家和計算機(jī)軟件專家密切配合進(jìn)行研究開發(fā)才能較好的解決。

目前，我國智能型CAD系統(tǒng)的研究剛剛開始，還沒有可供應(yīng)的商品化軟件。因此，在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加快研制高水平的智能型CAD軟件也是我們的一項迫切任務(wù)對提高我國CAD的應(yīng)用水平和設(shè)計手段的現(xiàn)代化將會起到積極的促進(jìn)作用。

要真正使產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)的質(zhì)量好、成本低、市場競爭能力強(qiáng)，就需要用最好的設(shè)計、最好的加工和最好的管理，就十分迫切需要總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品、丁程和系統(tǒng)的設(shè)計制造經(jīng)驗和教訓(xùn)，把成功的設(shè)計制造經(jīng)驗做成智能設(shè)計，智能制造系統(tǒng)去指導(dǎo)新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造，這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)新性。

標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)化是企業(yè)技術(shù)工作一個很重要的部分當(dāng)應(yīng)用CAD技術(shù)時，企業(yè)技術(shù)部門首先應(yīng)該對企業(yè)己有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂或訂立新的標(biāo)準(zhǔn)，完善的CAD標(biāo)準(zhǔn)體系是指導(dǎo)我國標(biāo)準(zhǔn)化管理部門進(jìn)行CAD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作決策的科學(xué)依據(jù)，是開發(fā)制定CAD技術(shù)各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，也是促進(jìn)CAD技術(shù)普及應(yīng)用的約束手段，因此，在CAD應(yīng)用工程中跟蹤國際的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、研究制定符合我國國情的CAD標(biāo)準(zhǔn)，并切實加以執(zhí)行是促進(jìn)我國CAD技術(shù)研究開發(fā)、推廣應(yīng)用能不斷發(fā)展的重要保證。

對軟硬件的認(rèn)識

通常，CAD軟件的使用人員是專業(yè)技術(shù)人員，他們關(guān)心所選擇的CAD軟件能否滿足他們工作的需要，是否好用，而不大關(guān)心軟件是怎樣開發(fā)出來的，以及軟件的功能是否覆蓋了CAD的所有領(lǐng)域，是否反映了CAD技術(shù)研究的最新成果等，而系統(tǒng)維護(hù)人員大多是計算機(jī)專業(yè)人員，他們關(guān)心的是軟件有否二次開發(fā)語言接口，系統(tǒng)的開發(fā)語言是哪幾種，以及某個軟件的接口怎樣等等.有些提出的問題與企業(yè)的實際技術(shù)工作相脫節(jié).因此，CAD系統(tǒng)的選型應(yīng)以CAD系統(tǒng)使用人員為主。

CAD對硬件的要求比起一般文字處理、管理系統(tǒng)要高一些。通常，二維繪圖需要486以上的機(jī)型，主頻速度在100MHz以上，內(nèi)存4M以上(建議8M)，內(nèi)存大小將會影響操作速度。圖形輸出最好采用噴墨繪圖機(jī)，根據(jù)企業(yè)圖紙幅面來配里繪圖機(jī)的大小。

CAD軟件的二次開發(fā)

所謂二次開發(fā)就是在某種墓礎(chǔ)軟件平臺上(如二維繪圖軟件)構(gòu)筑一些專業(yè)化應(yīng)用功能，以提高系統(tǒng)的專業(yè)針對性和使用效率.例如可以在CAXA電子圖板上增加一些刀具設(shè)計的計算、數(shù)據(jù)及圖形庫，從而構(gòu)成一個高度專業(yè)化的成形刀具CA工)系統(tǒng)。

要使企業(yè)真正用好CAD系統(tǒng)、使之變成現(xiàn)實生產(chǎn)力，必須向企業(yè)提供易學(xué)易用的二次三度開發(fā)工具，即開發(fā)面向行業(yè)和企業(yè)應(yīng)用的專用CAD軟件和數(shù)據(jù)庫.除了傳統(tǒng)的函數(shù)庫調(diào)用，Lisp語言和C語言開發(fā)工具外，更需要系統(tǒng)開發(fā)單位能及時地對用戶進(jìn)行技術(shù)支持和培訓(xùn)?，F(xiàn)在按交互、對話的圖聲文方式提示用戶構(gòu)造適合行業(yè)，適合企業(yè)的CAD應(yīng)用系統(tǒng)將會更加友好，受用戶歡迎。

CAD應(yīng)用人才的培訓(xùn)

現(xiàn)代化的設(shè)備需要高科技素質(zhì)的人員操縱，才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。只有讓設(shè)計人員盡快掌握CAD這一先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識。才能讓現(xiàn)代化的設(shè)備創(chuàng)造出應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

目前，在職工程設(shè)計人員通過設(shè)計實踐，以具有較為豐畜的專業(yè)知識，但缺乏應(yīng)用CAD技術(shù)的知識和能力，影響了CAD技術(shù)的普及和應(yīng)用。CAD是一項高新技術(shù)，人的因素極為重要，沒有一支相對穩(wěn)定巨技術(shù)水平較高的隊伍，推廣和普及工程CAD技術(shù)是一句空話。在設(shè)計單位由十歷史的原因，還有相當(dāng)數(shù)量的工程設(shè)計人員是計算機(jī)盲，更說不上對CAD技術(shù)的認(rèn)識。因此，首先應(yīng)充分利用CAD培訓(xùn)中心的優(yōu)勢進(jìn)行基礎(chǔ)知識培訓(xùn)，達(dá)到人人會用計算機(jī)，人人掌握CAD技術(shù)，只有這樣才可談得上甩掉圖板，只有在此基礎(chǔ)上才可進(jìn)行高層次培訓(xùn)和開發(fā)培訓(xùn)可用幾種辦法進(jìn)行：

送出去培訓(xùn)出少量資金，選派業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的中青年技術(shù)人員到大專院校和培訓(xùn)基地進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)回來后就是CAD技術(shù)應(yīng)用的骨干。

自我培訓(xùn)對大多數(shù)技術(shù)人員可以利用脫產(chǎn)或半脫產(chǎn)的方法進(jìn)行自我培訓(xùn).請計算機(jī)專業(yè)人員專門講授計算機(jī)方面的基礎(chǔ)知識、操作技能，提高技術(shù)人員的計算機(jī)操作水平。

電氣和自動化論文范文第5篇

論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術(shù)的發(fā)展過程，以及變頻技術(shù)在家用電器的應(yīng)用，分析了變頻技術(shù)的應(yīng)用也帶來了諧波、電磁干擾和電源系統(tǒng)功率因數(shù)下降等問題。提出了相關(guān)的諧波抑制方法及提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的措施。

引言

隨著電力電子、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻技術(shù)是交流調(diào)速的核心技術(shù)，電力電子和計算機(jī)技術(shù)又是變頻技術(shù)的核心，而電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、電機(jī)傳動、航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術(shù)。專家預(yù)言，在21世紀(jì)高度發(fā)展的自動控制領(lǐng)域內(nèi)，計算機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)是兩項最重要的技術(shù)。

一、電力電子器件的發(fā)展過程

上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節(jié)能技術(shù)在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應(yīng)管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當(dāng)前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

許多國家都在努力開發(fā)大容量器件，國外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integrated gate eommutated thyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達(dá)4500一 6000V，3000一 3500A。MCT因進(jìn)展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發(fā)展?？梢韵嘈?，采用GaAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實現(xiàn)人們對“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)展的主要趨勢。

高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術(shù)發(fā)展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、變頻技術(shù)的發(fā)展過程

變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換

技術(shù)的不斷發(fā)展。起初，變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時移相PWM技術(shù)等。

VVVF變頻器的控制相對簡單，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。

矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl，然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。

直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機(jī)化成等效直流電動機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算;它不需要模仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流回路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。

三、變頻技術(shù)與家用電器

20世紀(jì)70年代，家用電器開始逐步變頻化，出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應(yīng)加熱)飯堡、變頻洗衣機(jī)等[4]。

20世紀(jì)末期期，家用電器則依托變頻技術(shù)，主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。

首先是電冰箱，由于它處于全天工作，采用變頻制冷后，壓縮機(jī)始終處在低速運行狀態(tài)，可以徹底消除因壓縮機(jī)起動引的噪聲，節(jié)能效果更加明顯。其次，空調(diào)器使用變頻后，擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍，不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制，達(dá)到降低電力消耗，消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來，新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現(xiàn)靜音化，而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。

在洗衣機(jī)方面，過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制，提高洗凈性能，新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)能和靜音化外，還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋子直接發(fā)熱，沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?，因此不但安全，還大幅度提高加熱效率，其工作頻率高于聽覺之上，從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。

轉(zhuǎn)貼于

四、電力電子裝置帶來的危害及對策

電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，還引起了嚴(yán)重的諧波污染。

另外，硬件電路中電壓和電流的急劇變化，使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力，并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1)，而且情況日趨嚴(yán)重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)，國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)定[5]。

（一）諧波與電磁干擾的對策

1、諧波抑制

為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波，一種方法是進(jìn)行諧波補(bǔ)償，即設(shè)置諧波補(bǔ)償裝置，使輸入電流成為正弦波[3]。

傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器，它既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無功功率。其缺點是，補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，效果也不夠理想。

電力電子器件普及應(yīng)用之后，運用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償成為重要方向。其原理是，從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，然后產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。

大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù):將多個方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波，從而得到接近正弦的階梯波。重數(shù)越多，波形越接近正弦，但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù)，一般采用二極管整流加PWM斬波，常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。

2、電磁干擾抑制

解決EMI的措施是克服開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt，目前比較引入注目的是零電流開關(guān)(ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)電路。方法是:

(1)開關(guān)器件上串聯(lián)電感，這樣可抑制開關(guān)器件導(dǎo)通時的di/dt，使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū)，減少了正關(guān)損耗;

(2)開關(guān)器件上并聯(lián)電容，當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升，器件上不存在電壓、電流重疊區(qū)，減少了開關(guān)損耗;

(3)器件上反并聯(lián)二極管，在二極管導(dǎo)通期間，開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài)，此時驅(qū)動器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實現(xiàn)ZVS、ZCS動作。

目前較常用的軟件開關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。

（二）功率因數(shù)補(bǔ)償

早期的方法是采用同步調(diào)相機(jī)，它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī)，利用過勵磁和欠勵磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而，由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，噪聲和損耗都較大，運行維護(hù)也復(fù)雜，響應(yīng)速度慢。因此，在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點，但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)載的不平衡，所以未能占據(jù)靜止無功補(bǔ)償裝置的主流。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補(bǔ)償裝置得到了長足發(fā)展，其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點，而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后，可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。更重要的是，靜止無功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小，大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發(fā)生器代表著動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。

五、結(jié)束語

我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化及我國加人世界貿(mào)易組織，我國電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

參考文獻(xiàn):

[1] 周明寶.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)制工業(yè)出版社，1985.

[2]陳堅.電力電子學(xué)－電力電子變換和控制技術(shù).北京：高等教育出版社，2002.

[3]王兆安 黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.