數字電子技術論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的數字電子技術論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：數字電子技術論文范文

“數字電子技術”課程首先讓學生了解了數字電路的基礎知識及邏輯代數，接著重點讓學生熟悉常用的集成電路及其應用。在掌握基礎知識的前提下，在課程的教學過程中采用項目教學法，引導并啟發學生采用模塊化的設計思路對綜合性的數字系統進行設計。項目的選擇應遵循的原則：（1）難度適中；（2）與現實生活緊密結合；（3）能夠激發學生學習興趣；（4）與專業相關，對專業知識有更深入的理解。

二、項目教學法的實施步驟

1.創造情境，激發學生興趣。

在教學中創建良好的教學環境，激發學生的學習興趣。例如在課程的“組合邏輯電路設計”教學中，詢問學生有沒有獻過血。通過此問題可以激發學生的好奇心，探究獻血和所學知識的相關性；接著詢問血型匹配知識。通過此問題調動大家探討的積極性；最后提出能否利用所學知識設計一個血型匹配判斷電路。通過前期的情境培養，使學生對“組合邏輯電路設計”知識產生濃厚的興趣。

2.圍繞主題，逐步深入。

學習了典型的時序集成電路后，為了進一步加深學生對集成電路的理解和應用，繼而引導學生作進一步討論：能否用現有知識設計數字電子鐘？數字電子鐘的設計包含哪些模塊？學生對數字電子鐘比較熟悉，能夠確定數字電子鐘需要實現哪些功能。學生通過研究和討論，設計出數字電子鐘的總體結構圖。數字電子鐘的模塊包括：秒脈沖信號產生、計數、譯碼、校時和顯示等基本模塊，利用Multisim仿真軟件實現各電路模塊的獨立調試和仿真，再進行系統的級聯調試。在此過程中，教師應引導學生思考數字電子鐘的關鍵問題：秒脈沖信號如何產生？時計數電路，即二十四進制計數電路如何設計與實現？分、秒計數電路，即六十進制計數電路如何設計與實現？時（分、秒）譯碼電路如何設計與實現？時（分、秒）顯示電路如何設計與實現？怎樣實現對時、分的校準。

3.模塊化設計，團隊合作。

基本設計思路確定以后，進入項目的實施階段。在對學生進行分組時，應從多個方面考慮團隊成員的組合，如知識結構、特長、性格等。確定了小組成員后，明確每位同學職責。項目負責人將項目任務模塊化，負責項目的整體組織和協調，確保項目有條不紊地開展；成員兩人一組完成子模塊的設計與調試；最后以小組為單位，梳理項目，由項目負責人組織編寫和完善所有項目文檔和報告。在項目的設計過程中，學生參考他人的設計及實現方法時，主要是學習他人的設計方法，如編碼、接口和電路的工作原理，而不是原封不動地使用他人的電路。在項目的方案論證過程中，鼓勵學生開展討論。學生可以通過提方案、相互補充和正反對比等多種探討思路，對所擬定的方案進行仿真或試驗驗證。教師在這一環節中力求全面把握學生動向，主動獲取學生設計過程中的認知錯誤，加以指導。最后學生可以得出電子鐘每一子模塊的設計內容。數字電子鐘的第一部分是時間基準，即時鐘。學生通過查閱資料發現，為了獲得可能的最高精度，時鐘電路選擇比較常見的32.768kHz的晶振，而32768是2的15次方，所以對這種晶振進行15次分頻的話，就可以得到準確穩定的1Hz的標準時鐘信號。數字電子鐘的第二部分是秒計數器。秒計數器的工作原理為：給其裝載一個初始值并執行減計數至零。當計數到達零時，產生一個時鐘脈沖并將其傳遞給分計數器。在這里，裝載的初始值根據需要設定的時間和時鐘基準信號來計算，若時鐘基準信號為1Hz，則60s的設定時間所需的初始值為60，若時鐘基準信號為2Hz，則60s的設定時間所需的初始值為120。也就是說，裝載的初始值等于需要設定的時間乘以時鐘基準信號。數字電子鐘的第三部分是分計數器，它實現分的計數和顯示，且進行小時比較。每當秒計數器減至零時，分計數器加1。電路需包含一個比較電路的8位計數器，以實現分的復位并使小時計數器加1。通過仿真，學生發現，為了保證LED顯示的正確性，當復位為零時，設置顯示值為59。數字電子鐘的第四部分是時計數器，當分計數器計數到60時，小時計數器加1。在計數器的設計過程中，學生最容易忽略計數器的工作特性，在仿真時就會出現問題。例如，在電子鐘設計中計數器選用74LS193時，就要考慮其工作特性，在分計數器的值小于而不是等于60的那一個時刻加1。這樣做可以避免使用額外的邏輯運算，來使比較器的輸出轉化為小時計數器的輸入時鐘脈沖。小時計數器電路中也應該包含一個比較器，用以檢測當前值是否為12（電子鐘小時顯示為12進制），如果是，立即將小時計數器復位。

4.總結問題，共同研討。

在項目教學實施的過程中，教師在做到整體掌握、全程引導的同時，還要尊重學生的設計，協助學生解決遇到的難題。如學生在校時電路的設計中遇到了如下問題：校時電路的開關在接通和斷開時均存在抖動問題，使電路無法正常工作。這時學生在教師的鼓勵、引導下查閱資料，了解到常用的消除抖動的方法：軟實現（編程實現）、硬件實現。軟實現即處理器查詢或者監視開關的狀態，當開關在規定時間內沒有改變狀態時，即認為開關已經不再抖動。常用的硬件去抖動的方法有：（1）使用施密特觸發器電路；（2）使用CMOS555定時器；（3）基本RS鎖存器電路。利用施密特觸發器電路消除抖動時，應確保施密特觸發器的門限電壓盡可能小，以保證能被電容上的電壓觸發；當開關存在很多抖動時，最好的方法是采用CMOS555定時器構建單穩態電路來消除抖動。當開關按下時，555定時器可以輸出一個穩定的脈沖信號，代替開關來觸發實際；利用基本RS鎖存器電路，將鎖存器的S端接開關輸入，R端接應用電路，將開關的狀態鎖存，當操作完成后取消鎖存。學生可以分組，應用不同的方法消除抖動，比較去抖動的效果，確定最佳方案。學生通過查閱資料，不僅解決了設計中遇到的問題，同時也發散了思維，擴展了知識面。

5.時序仿真，實現目標。

學生通過原理圖設計，得到了秒脈沖信號、二十四進制計數器、六十進制計數器，通過仿真可以得到其時序圖，引導學生總結利用集成計數器芯片實現其他進制計數器的方法，最后通過級聯實現數字鐘的設計和仿真。每個小組實現項目設計后，教師應對學生作品進行評價，項目組負責人應向全班匯報并展示本組設計的作品，列舉在項目實施過程中遇到的問題及解決方案。

6.拓展項目，鼓勵創新。

在學生實現了項目任務時，教師可以引導學生進行項目的拓展，增強學生的靈活應用能力和創新能力。鼓勵學生進行討論，如現在市場上的電子鐘定時有何特點，學生自身對定時功能有何要求等。學生可以通過提方案、互相補充、多方面對比等探討過程，實現電子鐘個性化定時的設計。在這一過程中，學生不僅學會思維探索，而且提高了對知識的理解記憶，為課程學習打下了堅實基礎。不要局限于一套設計方案。在系統設計前，將學生分組，要求每組同學采用不同的方法達到設計目的。例如用數字電路設計一個閃爍式LED時序電路，在設計時序發生器時可以采用以下幾種方法：（1）555定時器；（2）慢時鐘；（3）快時鐘，通過計數器來分頻。

三、結語

第2篇：數字電子技術論文范文

在考核方式上，主要改革就是改變“期末成績＝平時成績＋期末考試成績”這樣的傳統方式，結合獨立院校學生學習積極性低、到課率差的現狀，讓“平時成績＝平時成績＋考勤成績”，這樣“期末成績＝平時成績＋考勤成績＋期末考試成績”，按照數字電子技術課程實踐要求較高的特點考勤成績占10％，平時成績占30％，期末考試成績占60％。其中考勤成績可要求學生按時上下課，并認真聽講即可得滿分，這樣可以很大程度上提高學生上課積極性，改善到課率低這樣的現狀，其中平時成績可分為兩部分，平時作業占10％和實驗占20％，作業要求學生認真獨立完成。實驗可參考實驗操作，實驗報告以及實驗考試三個部分來打分。

2教學方法改革

（1）改變傳統教師直接講新內容的方式，可以在每節課開始，先寫出本節課要解決的所有問題，按照問題來講課，讓學生帶著問題聽課，這樣可以提高學生學習興趣。例如在講卡諾圖化簡時，可先提幾個問題：①什么是最小項？②卡諾圖的結構？③邏輯函數和卡諾圖的關系？④用卡諾圖如何化簡表達式以及卡諾圖化簡規則？在講課中可一步一步逐漸解決問題，最后讓學生學會如何用卡諾圖化簡邏輯表達式。

（2）因為在數字電子技術課程中主要以分析和設計兩部分為主，在學生學習這門課程中就可以讓學生逐步建立設計思維，可從最基礎最簡單的開始，例如最初可讓設計一個判斷輸血者與受血者的血型是否符合的邏輯電路，4－6個人分為一組，采用小組討論的形式，最后要求每組說明自己的設計思路，并比較每種設計的優劣點。這樣可逐步設計計數器、秒表計時器等等。當然在此過程中，為防止個別學生偷懶，可在每組說明自己的設計思路時，要求每位同學只說一個部分。

（3）傳統的教學手法主要用黑板講授，但是數字電子技術這門課有大量的電路，像集成芯片的內部電路圖，需花費大量時間畫圖，而且這種教學手法單一，很難提高學生學習興趣，隨著現代教學技術發展，多媒體技術應用越來越多，我們可以在數字電子技術的教學中采用多媒體教學，當然多媒體教學也有弊端，幻燈片放映過快，沒有黑板講述思路清晰，所以我們可以在以多媒體講課為主的情況下，采用黑板輔助的教學方式。這樣既節省大量教學時間，又可以提高學生學習興趣。

（4）實驗教學部分需要降低驗證性實驗的比例，增加設計性實驗內容，為增加學生對實驗的重視度，可增加實驗考試部分，可在實驗開始時告訴學生將會進行實驗考試，實驗考試內容就在所有做過的實驗中，到時抽簽決定做那個實驗，可以提高學生獨自做實驗的積極性。

3結束語

第3篇：數字電子技術論文范文

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關電源

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,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,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關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。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統

分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,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,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(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。

3.1高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”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這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電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高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。

3.2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,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“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力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“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的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。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的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。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連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,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工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。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來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。

3.3數字化

在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點: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)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,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,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。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的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關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,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源。

總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。

參考文獻

(l)林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992

(2)季幼章:迎接知識經濟時代,發展電源技術應用,電源技術應用,N0.2,l998

(3)葉治正,葉靖國:開關穩壓電源。高等教育出版社,1998

張國君,男,1962年生,博士后,副總工程師,1997年5月于天津大學測控博士后流動站出站,現從事通信電源和電力直流操作電源系統的研究開發工作,并在清華大學電力電子研究中心進行第二站博士后研究工作。

第4篇：數字電子技術論文范文

現代電源技術是應用電力電子半導體器件，綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用，是現代電力電子技術的具體應用。

當前，電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎，正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來，電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用，實現高效率和高品質用電相結合。

一、電力電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件，表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費的，其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機，交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代，隨著變頻調速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出，靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變，但工作頻率較低，僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代，大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展，為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合，出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世，導致了中小功率電源向高頻化發展，而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現，又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現代電子技術不斷向高頻化發展，為用電設備的高效節材節能，實現小型輕量化，機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

二、現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發展，提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源，根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定，桌上型個人電腦或相關的設備，在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦，就符合綠色電腦的要求，提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言，電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關電源

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中，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，傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代，高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內，實現高效率和小型化。近幾年，開關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。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能，并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源)，同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化，模塊采用高頻PWM技術，開關頻率在500kHz左右，功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展，要求電源模塊實現小型化，因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構，目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件，電源的噪聲得以降低，而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入，可以實現對UPS的智能化管理，進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速，已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速，其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要，已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓，然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器，將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出，電源輸出波形近似于正弦波，用于驅動交流異步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期，日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年，其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調，96年引進生產線生產變頻空調器，逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外，還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略，精選功能組件，是空調變頻電源研制的進一步發展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源，代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化，這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流，IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波，經高頻變壓器耦合，整流濾波后成為穩定的直流，供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣，頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中，因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題，也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器，通過對多參數、多信息的提取與分析，達到預知系統各種工作狀態的目的，進而提前對系統做出調整和處理，解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A，負載持續率60%，全載電壓60~75V，電流調節范圍5~300A，重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100kW。

自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術，將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻，然后升壓。進入80年代，高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件，將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源，取消了高壓變壓器油箱，使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制，市電經整流變為直流，采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓，然后由高頻變壓器升壓，最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到15mA，工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時，將向電網注入大量的諧波電流，引起諧波損耗和干擾，同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象，即所謂“電力公害”，例如，不可控整流加電容濾波時，網側三次諧波含量可達(70~80)%，網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置，能克服傳統LC濾波器的不足，是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓，還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統

分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件，利用最新理論和技術成果，組成積木式、智能化的大功率供電電源，從而使強電與弱電緊密結合，降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力，提高生產效率。

八十年代初期，對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期，隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現，結合大規模集成電路和功率元器件技術，使中小功率裝置的集成成為可能，從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始，這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點，論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納，也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合，如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

三、高頻開關電源的發展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關電源技術，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，更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術，更是各種大功率開關電源(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。

3.1高頻化

理論分析和實踐經驗表明，電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz，提高400倍的話，用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機，還是通訊電源用的開關式整流器，都是基于這一原理。同樣，傳統“整流行業”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這一原理進行改造，成為“開關變換類電源”，其主要材料可以節約90%或更高，還可節電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高頻設備固態化，帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益，更可體現技術含量的價值。

3.2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，包括開關器件和與之反并聯的續流二極管，實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去，構成了“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力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性，有些制造商開發了“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的引線連接，這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計，達到優化完美的境地。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的散熱器上，就構成一臺新型的開關電源裝置。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連線，把寄生參數降到最小，從而把器件承受的電應力降至最低，提高系統的可靠性。另外，大功率的開關電源，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工作，采用均流技術，所有模塊共同分擔負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔負載電流。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來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統可靠性，即使萬一出現單模塊故障，也不會影響系統的正常工作，而且為修復提供充分的時間。

3.3數字化

在傳統功率電子技術中，控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是，現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要，數字信號處理技術日趨完善成熟，顯示出越來越多的優點: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)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調，也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統的設計來說，模擬技術還是有用的，特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決，離不開模擬技術的知識，但是對于智能化的開關電源，需要用計算機控制時，數字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電，這意味著發電容量的節約，而發電是造成環境污染的重要原因，所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染，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，許多功率電子節電設備，往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流，使總功率因數下降，使電網電壓耦合許多毛刺尖峰，甚至出現缺角和畸變。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的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

第5篇：數字電子技術論文范文

數字發射覆蓋技術之所以能夠促進國內廣播電視行業的發展，關鍵在于依托其自身技術優勢。數字發射覆蓋技術主要由通信設備、信息技術設備等軟硬件共同組成，正是因為這些設備的可靠性才保證了其在廣播電視系統中應用的可靠性，對于促進系統長期穩定可靠運行有積極意義。數字發射覆蓋技術利用先進的設備將原本不可能實現的目標變為現實，信息技術與計算機技術支持下，廣播電視系統中數字技術的應用先進可靠，增強了系統運行的生命力，且通過多年探究實踐與發展，目前技術體系已經相對較為成熟，廣播電視系統運行風險被極大的降低，系統運行安全性、可靠性、有效性得到了強力保障。目前廣播電視系統在國家標準和行業規范的約束下可實現數字設備的無縫接入，保證了系統的延展性與功能的可擴充性，數字發射覆蓋技術的服務空間與層次都得到了進一步拓展。廣播電視系統運行中安全問題至關重要，數字發射覆蓋技術的應用在保障系統順利運行的同時可通過建立完善的系統訪問權限機制、專用網絡、備份恢復機制等確保系統運行安全，規避用戶及工作人員或有意或無意的破壞，為系統的持續、健康運行提供可靠支持。目前我國廣播電視系統所容納的用戶越來越多，為滿足用戶數量增加、需求增加現狀應用數字發射覆蓋技術可提升服務的前瞻性，通過靈活構建系統、改動系統構架等途徑提升服務質量，增強廣播電視行業發展的動力。數字發射覆蓋技術本身的實用性與擴充性為廣播電視系統與時俱進提供了支持與保障，本身數字網絡的建設是一項耗時長且復雜的工程，這個過程中利用本身的實用性和擴充性可消除系統建設滯后帶來的諸多問題，為用戶提供多元化服務，進一步降低服務成本、減少停播情況，保證數字信號的優質覆蓋，更深層次的挖掘受眾群體資源，促進廣播電視行業實現可持續發展。

2廣播電視系統中數字技術分析

廣播電視系統中應用的數字發射覆蓋技術以ATSC技術、DVB技術、ISDB技術與DMB-T技術為主。ATSC技術服務廣播電視系統主要是依靠自身組成層面、構成層級的清晰配合實現，第一層定像層確定圖像形式，第二層依照MPEG模式壓縮圖像，第三層完成信號數據傳輸，前兩層圖像數據最終由第三層完成發射覆蓋。DVB技術是典型的歐洲技術，利用衛星、地面數據交換機數字電視完成信號發射與覆蓋，不僅能夠接收傳送音視頻文件信號，還可接收傳送圖標圖像及TRD等節目，不過DVB業務傳送條件受限制，需支付一定費用，其業務開展有利有弊，國內參考該技術對廣播電視系統進行了改造，為用戶提供了更好的服務。ISDB技術來源于日本，核心在于利用計算機與無線信息網絡技術為廣播電視系統信號傳輸覆蓋提供更加多元化的服務，尤其是在3G、4G業務方面有出眾表現。DMB-T技術在我國廣播電視系統中的應用可更好的實現數字信號的傳導與接收，其采用的FJL技術促使數字電視傳輸網絡逐步向多載波技術領域發展，可在多徑時拖延信號擴散避免來自亂碼的干擾，保證信號傳輸的準確與順暢，其采用的循環前綴填充技術可有效實現保護間隔，并極大的提升了數字電視信號發射覆蓋的效率。實現了20dB以上同步保護增益，對于促使我國廣播電視行業更好的發展有積極意義。

3結論

第6篇：數字電子技術論文范文

電子技術之所以在人類生產生活的方方面面得到廣泛推廣與應用，主要是因為其具有明顯的優勢，本文經過研究分析，總結出其存在的優勢具體表現在以下幾個方面。第一，全控化。該性能主要是針對自關斷器件來講的，傳統的電器件是半自動控制的，這種電子器件的換相電路非常復雜，而通過電子技術的發展與應用，使自關斷器件的電路得到了進一步優化，實現了全自動控制操作。第二，集成化。這種集成化主要是將全部的全控型電子器件用很多的單元電子器件連接在一起，放在一個基片上，與以前的電子器件分立方式相比，節約了很多的時間；再次，高頻化。這個優勢主要是因為電子技術實現了集成化，這就大大提高了電子器件的工作速度；最后，高效率化。這個優勢主要體現在電子器件和變換技術上，這是因為電子器件在運行時，通過電子技術能夠降低導通壓降，從而就減少了導通消耗；電子技術的應用提高了電子器件開關上升與下降的速度，這樣又減少了開關的消耗；電子技術的應用使得電子器件的運行狀態更加平穩，這樣又提高了運行的效率；軟開關技術在變換器中的廣泛應用，對提高強電系統的運行效率也起著重要的作用。其次，電子技術在強電系統中有以下幾個方面應用的意義。第一，電子技術在強電系統中的廣泛應用，有效的提高了電力能源的應用效率。先進的電子技術可以提高強電系統運行的安全與穩定，并且實現了對電力資源的優化配置，這樣就降低了電力企業的投入成本，提高了電力企業的經濟效益。第二，對于我國社會主義現代化建設具有重要的推動作用。伴隨著高端科學技術的發展以及新型產業的研發與應用，越來越多的產業需要在投入使用前進行全面的電子技術處理與加工工作，并以此保障互聯網網絡下電力系統的運行安全與穩定。

2電子技術在強電系統中的應用

研究電子技術作為信息時展下的一項新技術，是強電技術與弱電技術結合的重大突破，其在生產生活中的廣泛應用有效的推動了我國經濟社會的快速發展。第一，在發電系統中的應用。電子技術在發電系統中的應用，主要是對發電系統所使用到的機械設備的運行特性進行改善，從而調節發電系統中的功率。如果對大型發電機的靜止勵磁進行控制時，水力和風力發電機的變速恒頻勵磁，從而對風機水泵的變頻進行調速，在結構較為簡單的靜止勵磁中，使用了晶閘管整流提高了靜止勵磁的可靠性，且需要花費的資金成本較低，在電力系統中以極快的速度發展。在控制水力和風力發電機時，對轉子中的勵磁電流產生的頻率進行調整，提高水力和風力發電的功率，可以有效地降低水力和風力的頻差。電力系統中的風機水泵的耗能極大，占了整個系統中的65%，且工作效率極低，只需要在系統中安裝變頻調速就可以解決這些問題，但是我國能夠運用高壓大容量的變頻器的實力的系統不多，更何談是能夠精確的控制。第二，電子技術在輸電環節的廣泛應用。直流輸電技術的研究與應用。高壓直流輸電，其送電端的整流和受電端的逆變裝置都是采用晶閘管變流裝置，它從根本上解決了長距離、大容量輸電系統無功損耗問題。直流輸電技術不僅具備了穩定性強、控制性強、操作性強、靈活度高、電容量大等特點，并且在不同地質地貌下遠程輸電工程中發揮著至關重要的作用。

3結語

第7篇：數字電子技術論文范文

1．1高壓直流電網的技術發展

歐洲專家介紹了近海岸直流電網示范工程的研究結論，這項研究工作包括近海岸間歇性能源，直流電網經濟，控制保護等問題。兩個著名硬件設備開發商參與了該項目，完成用于測試控制技術開發的低功率模擬器，并證明保護算法可用于直流電網，開發出了基于電力電子和機械技術創新的直流斷路器；另有專家提出了利用有限的直流斷路器操作，設計具有故障清除能力直流網絡，模擬研究表明使用直流斷路器可迅速隔離直流側電網故障，即可在點對點的電纜方案中使換流器繼續支撐交流網絡。針對此問題，中國專家發言指出可采用全橋型子模塊拓撲結構來清除直流側故障，實現與電網換相換流器（LCC）相同的功能。德國專家提出了關于采用電壓源換流器（VSC）的交直流混合架空線運行的特殊要求，雖然混合運行可提高現有輸電通道的容量，但存在一系列挑戰，包括利用可控、有效的方式實現多終端的操作管理，交直流系統的耦合效應，直流電壓和電流匹配原則以及機械特性差異等。韓國專家提出了用于晶閘管換流閥的新型合成運行試驗回路，該回路可向測試對象施加試驗用交、直流電壓和電流脈沖，并配置了可在試驗前給電容充電的可控硅開關，以及為試驗回路中晶閘管門極提供觸發能量的獨立高頻電源。

1．2可再生能源的并網

美國專家提出了近海岸高壓直流輸電系統設計方案的可靠性分析方法，研究了平均失效時間和平均修復時間等可靠性指標，并結合概率（蒙特卡洛）技術來評估風速波動對風電場的影響，且評估不同的系統互聯、系統冗余以及使用直流斷路器與否等技術方案的能量削減水平，提議將能量削減作為量化直流電網可靠性的指標。為設計人員選擇不同的技術方案、拓撲結構和保護方案提供依據。近海岸直流輸電換流站選址缺乏相關的標準、項目參考及工程經驗，難以給項目相關者提供合理的建議，并且可能會在項目的開發過程中引入風險。挪威專家針對此情況提出了一種從石油和天然氣行業經驗總結得出的技術資格要求，將有助于更加快速、高效、可靠地部署海上高壓直流輸電系統。

1．3工程項目規劃、環境和監管

哥倫比亞和意大利專家提出了哥倫比亞與巴拿馬電氣互聯優化設計方案，初步設計方案額定容量為600MW／±450kV，經過綜合比較，方案優化為300MW／±250kV，400MW／±300kV的雙極結構，并使用金屬回線作為最佳的技術和經濟解決方案。線路長度由原來的600km變為480km，但考慮到哥倫比亞輸電系統的強度問題，決定保留原來的輸電路線。貝盧蒙蒂第一條800kV特高壓直流輸電線路項目規劃構想了額定參數為2×4GW／±800kV雙極結構，直流線路長2092km，連接巴西北部與南部的直流輸電工程方案；印尼第一條Java－Sumatra直流輸電工程，額定參數為3GW／±500kV，雙極結構，直流線路包含架空線和海底電纜，考慮采用每極雙十二脈動換流器和備用海底電纜來提高系統的可靠性和可用率；太平洋直流聯接紐帶介紹了延長太平洋北部換流站壽命的最佳方案，將原有的換流器變為傳統的雙極雙換流器結構，但保留多余的2個換流器閥廳，現以3．8GW／±560kV為額定參數運行。

1．4工程項目實施和運行經驗

新西蘭和德國專家提出“新西蘭直流工程新增極3的挑戰和解決方案”，該工程不僅要保證設備能承受較高的地震烈度，保障其在弱交流系統中安全穩定運行，還要設計合理的設備安裝地點，以及新建極與原有極的一體化控制保護系統；巴西互聯電力系統的Madeira河項目中SanAntonio發電廠對400MW的背靠背中第一個模塊及額定參數為3．15GW／±600kV雙極中的第一極進行充電，工程因交流系統沒有足夠的短路容量而延遲工期，后通過安裝500kV／230kV聯接變壓器得以解決。印度的Champa－Kurukshetra±800kV／3GW高壓直流工程首次在特高壓輸電工程中采用金屬回線返回方式運行，輸電線路長1035km，遠期增加容量3GW，雙極功率傳輸容量可達6GW；法國與西班牙東部互聯案例中采用雙回VSC－HVDC饋入交流網絡，研究認為VSC－HVDC是首選的技術解決方案。

2FACTS裝置及技術應用

2．1可再生能源并網

丹麥專家開發了多電平靜止同步補償器（STATCOM）通用電磁暫態模型，并基于倫敦Array風力發電廠多電平STATCOM現場測量和電磁暫態仿真結果對比研究進行了驗證，仿真結果與現場測量結果比較相符，并顯示出良好的相關性。

2．2提高交流系統的性能

加拿大專家提出了用于工程規劃的通用VSC模型，開發了基于PSS／E的穩態和動態模型。驗證了該模型部分交流側和直流側故障，結果表明具有良好的相關性，可在新的工程規劃和規范研究中應用。伊朗專家提出了分布式發電并網中基于自適應脈沖VSC的新型控制方法，與另外兩種控制方法相比，諧波補償和電能質量改善比較表明，分布式發電中諧波含量減少，從而減少諧波注入交流網絡。“智能電力線路（smartpowerline，SPL）實驗研究項目”引入了在架空輸電線路嵌入微型變電站的概念。電源交換模塊，保護模塊和在線監測系統可使輸電線路變得更智能，該技術還可以用于管理功率潮流和額外參數測量。

2．3FACTS工程項目規劃、環境和監管

印度專家進行了動態補償裝置在印度電力系統的配置及選址研究，以易受故障擾動影響的印度西部地區為重點研究區域，并提出了無功功率控制補償器的最佳位置和動態范圍。

3電力電子設備的技術發展

3．1直流斷路器、直流潮流控制器和故障電流限制裝置

Alstom進行了120kV直流斷路器的開發和測試研究，該斷路器包括電力電子元器件，超快速機械斷路器，串聯電容器和避雷器等重要組成部分，可在5．3ms內開斷電流。ABB提出混合型直流輸電工程斷路器為未來高壓直流系統的解決方案，描述了混合直流斷路器的詳細功能、控制方式和設計原則，混合斷路器的核心部件同樣為超快速機械斷路器。ABB的專家還提出了低損耗機械直流斷路器在高壓直流電網中的應用，其可替代混合直流斷路器，開斷參數最大為10kA／5ms。斷路器包含電磁制動器、并聯諧振電路，已完成一個額定參數為80kV的斷路器樣機，并成功通過了開斷目標電流的試驗。

3．2新型半導體設備和換流器拓撲

第8篇：數字電子技術論文范文

數字化變電所是基于IEC61850標準統一建模，并采用眾多智能技術，進行一體化設計的單一系統變電站，具有數據采集數字化、系統分層分布化、系統結構緊湊化、系統建模標準化、信息交互網絡化、信息應用集成化、設備檢修狀態化及設備操作智能化等鮮明的特征[3]，它在變電所建設、運行、維護和管理方面的獨特優勢，使其在變電所自動化技術上具有劃時代的意義。數字化變電所由站控層、間隔層和過程層構成。其中過程層應用了電子式互感器和智能開關設備，可實現對運行電氣量檢測、設備狀態檢測和控制命令執行等功能。間隔層配置測控裝置、保護裝置、安全自動裝置、電能計量裝置和故障錄波器等設備，實現實時數據匯總、一次設備保護控制、操作閉鎖等功能，由于網絡接口采用雙口全雙工方式，網絡通信可靠性得到保障。站控層由主機/操作員站、五防工作站、保護信息子站及遠動裝置等組成，具有數據更新及時、與電網調度中心聯系緊密、可在線編程操作閉鎖控制、站內監控、人機聯系以及對間隔層、過程層在線維護、在線組態、在線修改參數等功能。因此，數字化變電所代表了當前變電所自動化技術發展的最高水平和成就。

2.變電所自動化技術應用

2.1工程概況某煤礦電網擁有多座35kV變電站和數座6kV變電站，承擔著礦區內所有生產礦井及周邊地區供電任務。自上世紀90年代起，已陸續對部分變電所進行了自動化改造，并且嘗試了調度自動化技術。然而各變電站內網絡結構、傳輸規約、通信協議等各不相同，變電站的運行維護成本高，系統互聯及互操作性差，也對變電所繼續升級改造形成很大阻力。為此，需要進行較為徹底的改造，以從根本上改變目前的被動局面。如上所述，應用IEC61850標準進行數字化改造可以較為完美解決這個問題。

2.2改造目標與要求根據工程具體情況，制定了“一次規劃、分段實施”和“電力調度一體化系統”的原則，主要內容包括變電站綜合自動化改造、五防系統建設、一體化傳輸網絡平臺建設等內容，并作出以下具體要求：變電站主接線運行可靠，操作、維護、檢修簡便；開關設備實現無油化；采用直流操作電源，并有可靠備用電源；遙測量、遙信量要全面、準確、可靠等。

2.3實施方法變電站總體架構將操作員接口、工程師接口、通用計算機接口、現場單元（1、2、…、n）、低級人機接口分別與通信網絡設備互聯，即將物理上分散配置的各計算機、現場單元通過通信網絡設備有機連接在一起，實現信息交互、資源共享，以便集中控制。變電站綜合自動化模塊分為中心樞紐單元和現場單元兩部分，并分別與通用通信網絡和專用通信設備（通道控制機）相連，實現通信和控制功能。中心樞紐單元包括調度員接口（操作員接口）、維護人員接口（工程師接口）、通用微機接口、上級調度接口，這些設備安裝在變電站（所）值班室內，并通過站內以太網連接。現場單元包括數據采集與處理模塊、主變保護模塊、出線保護模塊、母線保護模塊、直流保護模塊、電容器保護模塊，這些設備分布于變電站現場。采用一體化通信平臺作為各變電站、電力調度中心和用戶之間的高速數據網絡平臺，并采用光纖通道實現高可靠性的通信要求。除保留必要的緊急操作的手動分、合閘以外，其他全部監控、測量、報警等都由監控計算機完成。調度自動化平臺由前置系統、系統服務器和Web服務器等設備組屏而成。改造后的數字化變電所具有分布式結構與集中設計相結合、系統結構簡單可靠、兼容性與可擴展性強的特點。

3.變電所自動化技術展望

雖然數字化技術較好地解決了變電所自動化過程中存在的眾多問題，但是仍未完全成熟，目前存在的不足有：（1）IEC61850應用問題，如該標準基于歐美標準和習慣而制定，與我國目前使用的保護功能、方法等方面存在一些差異，在實際建模過程中受到一些限制；再如高壓保護雙重化配置，兩套保護同時動作并發送報文時存在沖突的可能。（2）設備方面的不成熟，如智能一次設備智能斷路器未完全成熟，所以采用完全數字化技術有一定困難，折中的解決方法包括設計基于IEC61850通信協議的過渡型數字變電站或基于IEC61850通信協議與數字化互感器的實用型數字化變電站。無論如何，一項新技術從孕育、發展到成熟必然有一個過程，展望未來可以預計在信息安全、狀態檢修、基于GOOSE網絡技術新應用、采用高端交換機冗余組網、高度集成、智能自愈、異地同步測量、三態數據標準化等方面會有所突破，從而使數字化變電站運行更加智能、可靠，并為智能電網的建設奠定堅實基礎。

4.結語

第9篇：數字電子技術論文范文

1.1有源效率校正技術

在高壓氣體放電燈電子鎮流器設備中，功率因數矯正器能夠有效提高系統的功率因數，抑制輸入電流波形產生畸變，從而保障后級直流電壓的穩定，這就說明功率因數的矯正技術是電子鎮流器發展過程中工程人員應當重視研究的關鍵性技術之一。功率因數矯正技術包括無緣功率因數矯正技術（PPFC）和有源功率因數矯正技術（APFC），與PPFC相比，APFC具備更出色的性能，因而備受工程技術人員的關注與認可。在APFC技術中，Boost型技術的應用最為普遍，以電感電流的連續性進行分類，Boost型技術具體來說，可分為DCM、CCM和CRM三種模式。當前APFC技術在發展過程中所出現的主要問題集中于高電壓輸入、低電壓輸入和大功率應用三個方面，研究人員針對這三方面的問題，近年來開始研究有源嵌位技術、交錯并聯技術。一些學者還通過有效利用數字信號處理器的方式，達到對數字PFC進行有效控制的目的。數字PFC控制應用于功率變化技術中，能夠有效減低元件成本，促進產品更新升級，是APFC技術的一個重要研究發展方向。

1.2調光技術

調光技術是HID燈電子鎮流器有效實現節能省電目標的核心技術。基于HID燈自身高效率與高光效的優勢，配合現今的調光技術，就能有效調節城市公共照明，實現技術發展與節能省電的有機結合。當前調光技術主要包括以下三種：首先是調壓調光法，即通過調節逆變器的輸入直流電壓，改變HID燈的功率。這一調光技術工作頻率較為固定，但輸出電壓調節的范圍也很有限；第二種是調頻調光法，它通過調節逆變器的工作效率來改變功率，但實際上深度調光效果卻并不理想；第三種是脈沖調相調光法，它通過調節對逆變器中開關管的導通相位輸出功率，影響光度，該方法的優點在于具有高性度的HID燈功率。

2低壓氣體放電燈電子鎮流器的發展現狀與未來展望

2.1紫外線燈電子鎮流器

紫外線滅菌燈是一種廣泛應用于生物制藥、食品科研等領域的消毒照明設備，其優勢與特點是高效便捷，殺菌效果顯著。隨著對紫外線滅菌燈研究的加深，研究人員提出紫外線光源強度與鎮流器之間存在密切的關系。當前研究工作的重點是保證紫外線燈系統在殺菌的同時，能夠最大限度地發揮照明效果。相關學者就這一課題進行有益探索，他們提出通過將紫外線輻照度反饋信號引入數據庫，以數字控制器對其進行反饋控制，從而切實保證輻照度。然而這一方面的適應范圍過窄，只能適用于某一固定型號的設備，這說明對于紫外線燈電子鎮流器的技術研究與探索在未來仍然要持續一段時間。

2.2低壓鈉燈電子鎮流器

低壓鈉燈是目前照明設備中具有最高光效與最小光衰的照明設備。在研究中，通過將低壓鈉燈電子鎮流器與風力發電系統、太陽能發電系統等發電系統相結合，能夠充分發揮電子鎮流器的節能省電作用。低壓鈉燈電子鎮流器在我國的推廣普遍程度很低，近年來隨著相關科研人員的不懈努力，對低壓鈉燈電子鎮流器技術的研究步入了新的臺階。研究人員探索出一種通過直流供電改進低壓鈉燈電子鎮流器技術的方案，該方案在前級以推挽DC/DC升壓進行電路的控制，后級利用搭載有單片機控制半橋逆變電路的LCC負載匹配網絡，從而將低壓鈉燈的電壓、電流穩定在額定的范圍。基于直流供電的低壓鈉燈電子鎮流器具有較為完善的功率保護及自動重啟的功能，在未來的照明技術發展中，它能夠有力配合太陽能等蓄電池進照明工作，促進低壓鈉燈電子鎮流器產品的研究發展。

3LED照明技術的發展現狀與未來展望

LED即發光二極管，LED照明技術是半導體技術應用于照明領域所產生的最新研究成果，該照明技術具有高光效、高顯色性、顏色多樣等特點。在實際照明燈具的應用情況中，LED燈具的市場占有率正在不斷上升，具有巨大發展潛力。目前LED照明技術的發展主要體現為器件的發展、驅動技術的發展與熱管理設計的發展三方面。器件發展主要是指利用多種技術切實提高LED燈具的光提取效率，減少LED燈的熱損耗，從而促進LED燈具規模化生產的發展進程。具體來說，器件發展主要可以從燈具結構、單顆LED器件功率等級調控、緩沖層生長層延伸、仿真建模工具的研究制造等多方面開展。目前器件發展的重點與核心是LED燈具的制造新材料與新工藝，科研人員已經研發出LED燈具分別在外延層、緩沖層等可以推廣使用的新型材料，并將白光獲取法、半導體表面紋理法等技術引入LED燈具制造過程中，從而推動了整個LED照明技術的發展。驅動技術的發展主要是指通過變換驅動電路的電網交流電壓，將直流電壓的前級電路與后級電路運用于低電壓導通直流過程中，從而有效調節輸出功率，延長燈具的預期壽命。熱管理設計的發展主要是加強白光LED的散熱作用。LED燈主要通過傳導和對流的方式進行散熱，器件的溫度一旦過高，LED燈具的性能與壽命就會大打折扣。因而，提高LED燈具的散熱能力已經成為當前大功率LED研發部門繼續解決的關鍵性問題之一。科研人員在長期研究中探索出從封裝材料、粘接材料到封裝結構等各個方面進行散熱的專業方法，并取得了一定成就。然而就總體而言，LED燈具由于其散熱問題在市場的推廣和競爭中仍然處于不利的地位，這就說明在未來切實解決LED燈具的散熱技術仍然是科研人員應當努力的方向。

4結語