國外電氣工程及其自動化精選(九篇)

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第1篇：國外電氣工程及其自動化范文

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電氣工程；課程設(shè)置

作者簡介：劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，講師；牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，高級工程師。（北京100026）

基金項目：本文系華北電力大學(xué)2010年教改項目的研究成果。

中圖分類號：G642.3     文獻標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）06-0064-02

隨著電力電子器件制造技術(shù)和微機技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)在電氣工程的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，電力電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，電力電子技術(shù)除了廣泛地應(yīng)用于發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，在太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電領(lǐng)域、電動汽車應(yīng)用和節(jié)能等領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用對電力電子技術(shù)教學(xué)和研究都提出了新的要求和內(nèi)容。

“電力電子技術(shù)”已經(jīng)成為電氣工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于專業(yè)背景和就業(yè)方向的不同，國內(nèi)不同高校以及國外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點、教學(xué)手段、實驗內(nèi)容以及后續(xù)專業(yè)課程設(shè)置等方面存在許多異同點。

本文對國內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科教學(xué)方面的情況進行了初步的對比，對其教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容與手段和實驗情況進行了對比總結(jié)，希望這些對比和總結(jié)能夠幫助從事電力電子方面教學(xué)的教師開拓教學(xué)思路、豐富教學(xué)手段、提高教學(xué)效果，為該課程的教學(xué)提供有益的參考和借鑒。

國內(nèi)大部分理工科院校都開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，本文選取了國內(nèi)的清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和華北電力大學(xué)進行了比較分析；國外大學(xué)選取了美國麻省理工學(xué)院和英國曼徹斯特大學(xué)進行了比較分析。

一、課程設(shè)置比較

清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子系、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動化系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，機械工程學(xué)院汽車工程系開設(shè)了“汽車電力電子學(xué)”。后續(xù)相關(guān)課程有“直流輸電技術(shù)”、“電力傳動與控制”、“電力拖動與運動控制”。

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、電子與信息工程學(xué)院自動化科學(xué)與技術(shù)系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時，包括8學(xué)時的4個實驗項目。

浙江大學(xué)電子信息工程、電氣工程及其自動化和自動化等專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時，包括16學(xué)時的實驗項目，實驗學(xué)時數(shù)相對較多。

南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動化和自動化等專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共72學(xué)時，包括16學(xué)時的實驗項目，總學(xué)時數(shù)和實驗學(xué)時數(shù)相對較多。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)、信息工程專業(yè)，控制與計算機工程學(xué)院自動化專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共48學(xué)時，包括8學(xué)時的4個實驗項目。后續(xù)相關(guān)課程有“電力電子技術(shù)應(yīng)用”（專業(yè)選修）、“HVDC與FACTS技術(shù)”、“電力電子課程設(shè)計”和“電力電子綜合實驗”。

國內(nèi)幾所高校課程開設(shè)情況見表1。

美國麻省理工學(xué)院EECS（電氣工程與計算機科學(xué)）系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”（Power Electronics）課程。

英國曼徹斯特大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）學(xué)院為電氣與電子工程專業(yè)、機械電子工程專業(yè)2年級開設(shè)了“電機、拖動與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronics）課程，上述兩個專業(yè)在3年級開設(shè)了“調(diào)速”（Variable Speed Driver）和“電力電子”（Power Electronics）課程。

英國諾丁漢大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）系為電氣與電子工程專業(yè)2年級開設(shè)Power Supply Electronics；為電氣工程與可再生能源系統(tǒng)專業(yè)2年級開設(shè)Power Supply Electronics，3年級開設(shè)Power Electronic Design，Renewable Generation Technologies and Control，F(xiàn)ACTS and Distributed Generation，Energy Conversion for Motor and Generator Drives，以及選修課程Advanced AC Drives，Technologies for Wind Generation，Advanced AC Drives with Project，Advanced Electrical Machines等相關(guān)課程。

從課程設(shè)置上看，國內(nèi)大多數(shù)高校電氣工程專業(yè)基本都將“電力電子技術(shù)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。但不同專業(yè)特色的學(xué)校在其后續(xù)課程設(shè)置上差別較大，該專業(yè)學(xué)生未來就業(yè)的方向和領(lǐng)域?qū)罄m(xù)課程的設(shè)置影響很大，這也是各個學(xué)校在電力電子技術(shù)教學(xué)上最具專業(yè)特色的地方。

二、教學(xué)內(nèi)容比較

國內(nèi)高校在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容上相差不多，主要內(nèi)容有：電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)和電力電子應(yīng)用介紹等內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)還增加了功率變換器中的磁性元件設(shè)計方面的教學(xué)內(nèi)容。

麻省理工學(xué)院EECS系“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容主要有：整流器，功率因數(shù)畸變檢測與校正，磁場，DC/DC變換器，隔離DC/DC變換器，DC/AC變換器，EMI濾波器，損耗與吸收電路，軟開關(guān)，熱設(shè)計，控制，三相系統(tǒng)介紹，多相整流器，開關(guān)電源，諧振變換器，實際的電力電子系統(tǒng)設(shè)計中的相關(guān)問題和課程設(shè)計等內(nèi)容。

英國曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院的“電機、拖動與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronic）課程內(nèi)容主要有：交流感應(yīng)電機、交流同步電機、變壓器、相控整流電路及其應(yīng)用?！罢{(diào)速”（Variable Speed Driver）的主要內(nèi)容有：感應(yīng)電機特性，變頻調(diào)速原理等。

通過對比可以看出，國內(nèi)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容上差別比較大，側(cè)重點也各不相同。國內(nèi)使用的“電力電子技術(shù)”本科教材大都是在介紹電力電子開關(guān)器件的基礎(chǔ)上，對各種交、直流電能變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進行定性和定量的分析，并涉及一些相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。國外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實際應(yīng)用電路系統(tǒng)的設(shè)計和計算分析。

三、教學(xué)方法與手段比較

在教學(xué)手段上，國內(nèi)外大學(xué)大體相近，大都采用多媒體、動畫技術(shù)與黑板相結(jié)合的教學(xué)手段。另外，國外大學(xué)采用手寫、打印膠片投影授課也較為普遍，在課前把授課講義發(fā)放給學(xué)生。

國內(nèi)高校教學(xué)主要以課堂講授為主，由于學(xué)生人數(shù)比國外學(xué)生多，課堂的互動性以及課堂討論比國外高校要少，且效果不好。另外，國內(nèi)學(xué)生課外查閱文獻資料和閱讀材料的環(huán)節(jié)常常被忽略，這點與國外高校差別較大。

在輔助教學(xué)方面，國內(nèi)外大學(xué)形式上差別不大，主要通過習(xí)題課、答疑、平時測驗和復(fù)習(xí)課等方式幫助學(xué)生進行課下的自學(xué)和考試前的復(fù)習(xí)。

四、實驗環(huán)節(jié)比較

在基礎(chǔ)實驗內(nèi)容上，國內(nèi)高?；旧弦噪娏﹄娮悠骷匦浴⑾嗫卣麟娐穼嶒?、直流斬波電路實驗、交流電力控制電路實驗、負(fù)載換相式逆變電路實驗、交―直―交變頻電路實驗、SPWM逆變實驗等作為基礎(chǔ)實驗。由于各個學(xué)校的實驗條件和專業(yè)特色不同，開放性和設(shè)計性實驗的內(nèi)容和開展情況差別較大。

曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院電力電子課程實驗內(nèi)容較少，實驗室條件（如實驗室面積，實驗臺套數(shù)等）不如國內(nèi)許多高校，但其學(xué)生對撰寫的實驗報告非常認(rèn)真，國外學(xué)生正是通過認(rèn)真撰寫實驗報告加深了對于實驗原理和內(nèi)容的理解。

在后續(xù)課程實驗中，各學(xué)校側(cè)重點各不相同。如華北電力大學(xué)在后續(xù)課程中開設(shè)開發(fā)了閉環(huán)直流電機脈寬調(diào)速實驗、靜止無功補償（SVC）實驗、高壓直流輸電（HVDC）實驗等針對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的專業(yè)實驗內(nèi)容，具有鮮明的電力系統(tǒng)專業(yè)特色。

國內(nèi)多數(shù)高校都存在學(xué)生人數(shù)多而實驗室設(shè)備套數(shù)少，實驗重復(fù)次數(shù)多和實驗室教師工作量大的情況，這種情況在短期內(nèi)很難解決。電力電子網(wǎng)絡(luò)實驗平臺和虛擬實驗室的研究和建設(shè)可以為該問題的解決提供一定的思路。

五、啟發(fā)與體會

通過對國內(nèi)外幾所大學(xué)在電力電子技術(shù)本科教學(xué)方面的對比，有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的思路和方法，在“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革中，筆者認(rèn)為應(yīng)注意以下幾點：

（1）建立系統(tǒng)教學(xué)的觀念。在課程體系的設(shè)置、教材編寫、課程內(nèi)容組織和實驗項目安排的過程中，從電力電子系統(tǒng)的角度出發(fā)，結(jié)合本學(xué)校開課專業(yè)未來的應(yīng)用領(lǐng)域，將相關(guān)的知識與未來實際應(yīng)用有機融合起來，使學(xué)生深入了解電力電子技術(shù)在未來工作中的應(yīng)用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)習(xí)做到有的放矢。

（2）注重電力電子基礎(chǔ)實驗和設(shè)計性實驗相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的電路系統(tǒng)設(shè)計思想和能力，根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的實際需要開發(fā)相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用實驗項目。

（3）注重課堂教學(xué)、仿真驗證、實驗驗證和電路設(shè)計有機的結(jié)合。豐富教學(xué)手段，通過仿真與實驗的對比分析，使理論和實踐相結(jié)合，提高教學(xué)效果。

（4）建立電力電子教學(xué)資源平臺，為國內(nèi)各個高校相關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生提供一個互相學(xué)習(xí)、交流和資源共享的網(wǎng)絡(luò)平臺，從而不斷提高“電力電子技術(shù)”及其相關(guān)課程的教學(xué)水平，為廣大的師生營造良好的學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研討氛圍。

六、總結(jié)

本文對國內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實驗環(huán)節(jié)等進行了比較和分析，對“電力電子技術(shù)”教學(xué)提出了一些建議，希望為該課程的教學(xué)和教學(xué)改革提供一定啟發(fā)和有益的參考。

參考文獻：

[1]關(guān)曉菡,張衛(wèi)平,張東.國內(nèi)外高校電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2006,(2).

第2篇：國外電氣工程及其自動化范文

關(guān)鍵詞： 電力工程；自動化；技術(shù)；發(fā)展；問題；趨勢；分析

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0028-02

1 概述

電力系統(tǒng)及其自動化是隨著電力工業(yè)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。研究方向主要有電力系統(tǒng)運行和控制理論、人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、直流輸電技術(shù)、電力系統(tǒng)在線監(jiān)視與控制技術(shù)、微型計算機繼電保護等。專業(yè)應(yīng)用范圍包括電力系統(tǒng)運行分析與控制、電力市場分析、電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護、信息管理、電力企業(yè)管理現(xiàn)代化、廠站自動化和智能化儀器儀表在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面。電力自動化需要具備堅實的電氣工程學(xué)科基本理論知識，能在電力工程、電氣自動化工程及其他行業(yè)從事電力系統(tǒng)自動化的研究、設(shè)計、運行和管理等方面的高級工程技術(shù)人才。

生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)都屬于電力系統(tǒng)自動化的領(lǐng)域，比如自動檢測、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動安全保護，網(wǎng)絡(luò)信息的自動傳輸?shù)取Ｋ哪繕?biāo)就是保證供電的電能質(zhì)量（頻率和電壓）、系統(tǒng)運行的安全可靠，提高經(jīng)濟效益和管理效能。

建立電力工程及其自動化的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以優(yōu)化資源配置，使商業(yè)之間的信息交流得到準(zhǔn)確性和安全性的保證。一個企業(yè)包括設(shè)備控制，技術(shù)監(jiān)管，企業(yè)管理等許多步驟，要想使這些步驟得到資源的合理化配置，就要使這些系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。通過建立電力工程及其自動化的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)得到高效，快捷的交換，促使整個企業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。只有電力工程及其自動化的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的標(biāo)準(zhǔn)化對接，電力工程及其自動化的系統(tǒng)傳遞信息才會更安全，更高效。所以，在目前的電力工程及其自動化的發(fā)展過程中，一定要實現(xiàn)程序接口的完美對接，從而減少開發(fā)工程的時間和費用。

2 電力自動化控制系統(tǒng)設(shè)計思想

電力系統(tǒng)是一個巨維數(shù)的典型動態(tài)大系統(tǒng)，它具有強非線性、時變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線路的不滿情緒日益增加，線路造價，特別是走廊使用權(quán)的費用日益昂貴等客觀條件的限制，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對電力系統(tǒng)的控制提出了越來越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)。它的主要設(shè)計思想為以下幾點。

2.1 集中監(jiān)控方式 集中監(jiān)控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統(tǒng)設(shè)計也很容易。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電力設(shè)備全部進入監(jiān)控，致使主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，這也會造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線比較復(fù)雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監(jiān)控方式 遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高和組態(tài)靈活等優(yōu)點。但由于各種現(xiàn)場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電力部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統(tǒng)監(jiān)控，而在全廠的電力自動化系統(tǒng)的構(gòu)建中卻不適用。

2.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，節(jié)省了大量控制電纜，節(jié)約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)具有可靠性而不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3 電力系統(tǒng)調(diào)試策略的應(yīng)用

電站中裝置及智能設(shè)備安裝完畢，參數(shù)的設(shè)備設(shè)置完畢，終端裝置的通信規(guī)約的選項，調(diào)控數(shù)據(jù)庫以及自動化控制系統(tǒng)的建立，等設(shè)備都已準(zhǔn)備完畢好后，就能用自動變電站系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無人在值班的情況下進行調(diào)試工作。

變電站自動化調(diào)試主要包括兩個部分，一是本體調(diào)試，二是與調(diào)度聯(lián)調(diào)。這兩個也都有自己的應(yīng)用范圍，比如本體調(diào)試又分保護測控通訊調(diào)試、遙信信息調(diào)試、遙測數(shù)據(jù)調(diào)試、遙控調(diào)試、ERTU（電量采集系統(tǒng)）通訊調(diào)試、VOC（電壓無功綜合控制系統(tǒng)）調(diào)試等等。而與調(diào)度聯(lián)調(diào)則包括104通道調(diào)試、上傳遙信信息調(diào)試、上傳遙測數(shù)據(jù)調(diào)試、調(diào)度遙控功能調(diào)試等。

4 計算機技術(shù)在智能電力系統(tǒng)中作用

現(xiàn)代社會是一個信息化社會，任何事情要想取得發(fā)展都離不開計算機的支持，電力系統(tǒng)也是如此，電力系統(tǒng)要想取得發(fā)展，應(yīng)該注意計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)自動化的結(jié)合，使計算機為智能電力系統(tǒng)的發(fā)展做出自己的貢獻，加快電力系統(tǒng)智能化的腳步。目前來說兩者結(jié)合的形成的一個最典型的技術(shù)就是智能電網(wǎng)技術(shù)，它實際上是我國建設(shè)智能電網(wǎng)的準(zhǔn)備工作，換句話說，也可以說是智能電網(wǎng)的雛形。

智能電網(wǎng)在建設(shè)的過程中需要很多依托計算機的技術(shù)，典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù)，需要先進的現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，而且需要具備雙向性、實時性、可靠性的特征；有信息管理系統(tǒng)，也是完全依托計算機技術(shù)而存在的，信息管理系統(tǒng)可以說是計算機技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，在各行各業(yè)中都有應(yīng)用，在智能電網(wǎng)中也不例外。

電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)簡稱遠動系統(tǒng)，其功能是實現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統(tǒng)由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式。遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。電力監(jiān)控系統(tǒng)借助現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)實時監(jiān)視電力系統(tǒng)的運行參數(shù)（包括：開關(guān)狀態(tài)，故障狀態(tài)和位置，電壓、電流、電度等實時變化的電氣參數(shù)，報警信號等）、事件記錄、波形記錄等數(shù)據(jù)，不斷地傳送至電力監(jiān)控計算機（以后簡稱監(jiān)控中心），并可以實施遙控命令，使運行管理人員可以通過監(jiān)控中心全面了解電力系統(tǒng)的運行工況，準(zhǔn)確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡便地實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)分析（包括負(fù)荷分析，電能消耗分析，電能質(zhì)量）。對于一些難于判斷的故障，可以通過波形記錄來幫助管理者分析故障原因。該電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能包括：系統(tǒng)運行實時監(jiān)視、電能質(zhì)量監(jiān)視、遠程控制和操作記錄、事件報警和記錄、數(shù)據(jù)采集和歷史數(shù)據(jù)管理、各種報表打印、電能管理。

5 電力自動化系統(tǒng)發(fā)展研究方向

5.1 智能保護與變電站綜合自動化 為了使電力自動化系統(tǒng)的研究能跟上國際先進水平，應(yīng)該注重對電力系統(tǒng)智能保護和變電站綜合自動化的研究，如此可以大大增加電力系統(tǒng)的安全水平。

5.2 電力市場理論與技術(shù) 要想使電力自動化系統(tǒng)取得更大的發(fā)展，應(yīng)該加強對電力市場理論和技術(shù)的研究，提出適合我國現(xiàn)階段電力市場運營模式的具體數(shù)學(xué)模型和算法。

5.3 電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng) 如果要想為智能保護及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供一流的實驗條件，應(yīng)該加強對電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)的研究，它能夠有效的協(xié)助科研人員進行新裝置的測試。

5.4 配電網(wǎng)自動化 在中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電子載波ndlc、配網(wǎng)的模型及高級應(yīng)用軟件pas、地理信息與配網(wǎng)scada一體化方面取得了重大技術(shù)突破。

5.5 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機控制技術(shù)、動態(tài)無功補償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機變頻調(diào)速技術(shù)和新型儲能技術(shù)等方面的研究

5.6 電力系統(tǒng)分析與控制 應(yīng)該加強電力系統(tǒng)分析和控制的研究，比如在實時相角測量、小電流接地選線方法、潮流計算的收斂性、電網(wǎng)調(diào)度自動化仿真、等方面進行研究。

5.7 人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 為了提高電力系統(tǒng)運行和控制的智能化水平，應(yīng)該結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究。

5.8 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù) 為了全面提高電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運行水平，應(yīng)該加強對電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究，開發(fā)出發(fā)電機、變壓器、開關(guān)設(shè)備、電容型設(shè)備和直流系統(tǒng)等主要電氣設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]黃中英，邢海瀛，鄒江峰.MAX125型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與設(shè)計[J].國外電子元器件，2006，06.

第3篇：國外電氣工程及其自動化范文

Abstract： At present， the functions of the formaldehyde measurement productsare are not perfect， and the price is higher. In order to design a detectionequipment with simple construction， high sensitivity and high reliability， the study gave a further support to improve the product performance. The system included the functions of formaldehyde gas detection， sound and light alarm， communication， and data display with backlight LCD. The hardware in the total system designed with a modular structure， which were divided into seven modules. The software system could run in Keil C51 environments. Programming was implemented by using modularized design method. In order to increase the reliability and stability in the system， it took anti-interference processing. The portable formaldehyde detectionequipment has some advantages， such as the simple circuit， low cost， short-term system design and development， reliable work， low system failure， stable performance， high precision， easy installation and so on.

關(guān)鍵詞：甲醛；測量裝置；設(shè)計；便攜式

Key words： formaldehyde；detection equipment；design；portable

中圖分類號：TH83 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）11-0159-02

0 引言

隨著生活水平的提高，人們?nèi)找骊P(guān)注自身健康。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)。近年來，由于居室、食品、紡織品和化妝品中甲醛含量超標(biāo)而出現(xiàn)的甲醛中毒現(xiàn)象頻頻發(fā)生，因而，研制能夠準(zhǔn)確快速檢測環(huán)境中醛氣體濃度的相關(guān)儀器，具有重要的現(xiàn)實意義。目前，甲醛的測定方法主要有分光光度法、比色法、催化動力學(xué)法、熒光法、色譜法等。分光光度法和比色法多用于進行簡單的定性檢測且精度較低；催化動力學(xué)法雖然精度高，但對催化條件及反應(yīng)時間要求嚴(yán)格；熒光光度法靈敏度高，但容易受到其他物質(zhì)的干擾；色譜分析法快速、靈敏，但其價格昂貴，對操作人員技術(shù)要求高，難以普及[1-5]。鑒于此，十分有必要研制靈敏度高、精度高、抗干擾能力強、價格適中且推廣應(yīng)用前景廣闊的甲醛含量檢測裝置。本研究基于單片機控制技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)甲醛的快速準(zhǔn)確檢測及報警提醒功能。

1 系統(tǒng)及工作原理

1.1 系統(tǒng)功能

甲醛氣體檢測功能：通過氣體傳感器電路模塊，實時測量甲醛濃度。

聲光報警提示功能：當(dāng)甲醛濃度超過設(shè)定的濃度值時，產(chǎn)生提示信息：一是，進行聲音報警；二是，進行閃光報警，提示使用者及時處理。

通信功能：能通過通信接口，將甲醛濃度數(shù)據(jù)及時發(fā)送出去，與外界進行交換信息。

LCD顯示功能：實時顯示出當(dāng)前的甲醛濃度數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計框架

整個系統(tǒng)的硬件采用模塊化的設(shè)計方法。系統(tǒng)共劃分7個模塊：氣體傳感器模塊；濾波放大電路模塊；電源電路模塊；LCD顯示電路模塊；通信電路模塊；MCU主控器模塊；聲光報警電路。其中，氣體傳感器模塊是檢測甲醛的濃度，從而產(chǎn)生一個微弱的模擬電信號，這個微弱的模擬電信號與甲醛的濃度存在一定的數(shù)量關(guān)系。濾波放大電路模塊是對外界雜波信號剔除，同時對微弱的模擬電信號進行有效的放大處理。整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)加電，MCU主控器開始初始化工作，加載軟件程序，此后，系統(tǒng)接入正常工作狀態(tài)。首先，主控器啟動甲醛檢測：信號從氣體傳感器輸出，經(jīng)過信號的濾波與放大處理，輸入到MCU。其次，MCU啟動程序ADC采樣程序，將模擬的甲醛濃度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的甲醛濃度數(shù)據(jù)，并對數(shù)字的甲醛濃度數(shù)據(jù)進一步處理，計算出甲醛濃度數(shù)據(jù)。最后，MCU對甲醛濃度數(shù)據(jù)結(jié)果進行四個方面的處理：一是，將甲醛濃度數(shù)據(jù)輸出到LCD顯示電路，實時顯示出甲醛濃度數(shù)據(jù)；二是，將甲醛濃度數(shù)據(jù)輸出到通信電路，發(fā)送給外設(shè)進行信息交換，便于遠程監(jiān)測；三是，當(dāng)甲醛濃度數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時，產(chǎn)生聲音提示，讓使用者及時處理；四是，當(dāng)甲醛濃度數(shù)據(jù)超過設(shè)定值時，產(chǎn)生閃光報警提示。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

2.1 軟件模型結(jié)構(gòu)

甲醛檢測裝置不僅僅需要硬件電路系統(tǒng)，還要有相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計可讀性非常強，非常容易理解，移植性好。本設(shè)計是在Keil C51環(huán)境下，進行程序設(shè)計，采用模塊化的設(shè)計理念。本軟件系統(tǒng)劃分6個模塊：啟動ADC采集模塊；啟用算法并計算出甲醛濃度模塊；LCD顯示出甲醛濃度模塊；聲音報警模塊；閃光報警模塊；數(shù)據(jù)通信模塊。每個模塊分別設(shè)計，分別驗證，方便重復(fù)設(shè)計，整個設(shè)計的軟件流程如圖2所示。

2.2 抗干擾的軟件處理技術(shù)

為了增加系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。本設(shè)計在抗干擾方面做了一些處理，例如，增加了延時程序、冗余程序、看門狗程序，經(jīng)設(shè)計與測試，系統(tǒng)性能得到較大改善。

3 關(guān)鍵技術(shù)

濾波放大電路：該部分處理效果直接影響到甲醛濃度的精度，應(yīng)采用多級濾波處理，一級一級過濾；放大器采用OPA820，輸入噪聲電壓小，具有高帶寬，增益穩(wěn)定；供電簡單，采用單電源供電。

電源處理：盡量使用鉭電容進行濾波，電源電路盡可能簡單；PCB布線時，電容盡可能靠近電源引腳，電源部分與信號部分盡可能隔離，并采取多級去雜波處理。

4 檢測結(jié)果比較

目前測試甲醛含量精度較高的方法是運用國標(biāo)方法（酚試劑分光光度法），本研究采用對比試驗，將便攜式甲醛檢測裝置的檢測結(jié)果與酚試劑分光光度法的檢測結(jié)果相比較，結(jié)果如表1所示。

如表1所示，與酚試劑分光光度法相比，該裝置對甲醛濃度檢測結(jié)果的相對誤差較低（-0.2164%～0.6218%），精度較高，可以滿足居室、食品、紡織品和化妝品中甲醛含量檢測的精度要求。

5 結(jié)論

該甲醛檢測裝置具有設(shè)計成本低，電路簡單，元器件較少，攜帶方便的優(yōu)點。同時，它還具有對外交換數(shù)據(jù)的功能，能及時地在LCD上顯示甲醛濃度，及時地產(chǎn)生聲光報警提示。該系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)周期短，系統(tǒng)故障低，性能穩(wěn)定，精度較高且安裝方便。該設(shè)計既適用于便攜式甲醛檢測儀器的產(chǎn)品開發(fā)；也適用于電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)學(xué)生的實驗教學(xué)，學(xué)生可在系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程中切實提高自身的實際操作能力和動手能力。

參考文獻：

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[3]郭家辰.甲醛檢測系統(tǒng)及其測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].云南大學(xué)，2012.