dq032電力電子變流實(shí)驗(yàn)的仿真設(shè)計(jì)與開發(fā)
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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(jì)(論文)文獻(xiàn)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(jì)算機(jī)(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(jī)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(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)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(jì)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(jì)性和安全性的特點(diǎn),日益顯出其重要性和廣泛應(yīng)用性。20世紀(jì)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(yùn)用了?,F(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(jìn)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(jìn)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(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化,率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代,進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,程控交換機(jī)、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(jìn)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(diǎn)上,反而高于開關(guān)電源,這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。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(diǎn)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(jìn)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(hù)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(jī)勵磁系統(tǒng)和靜止無功補(bǔ)償器。從現(xiàn)在已實(shí)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(jì)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(jìn)行試驗(yàn)的過。按照真實(shí)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(jìn)行試驗(yàn),稱為物理仿真。把數(shù)學(xué)模型、物理模型,甚至實(shí)物聯(lián)合在一起進(jìn)行試驗(yàn),稱為數(shù)學(xué)-物理仿真,又稱為半實(shí)物仿真。計(jì)算機(jī)仿真包括三個要素:系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)。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(yàn)。其特點(diǎn)是它屬于一種可控制的、無破壞性的、耗費(fèi)小的、并允許多次重復(fù)的試驗(yàn)手段。 它以其高效、優(yōu)質(zhì)、低廉體現(xiàn)其強(qiáng)大的生命力和潛在的能力。它是迄今為止最有效的經(jīng)濟(jì)的綜合集成方法,是推動技術(shù)進(jìn)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(shí)再現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)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(jì)算機(jī)和專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具,利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)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(jì)性等特點(diǎn)。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(jì)各部門,國防建設(shè)和人民生活中一項(xiàng)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(jī)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(jìn)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(rèn)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(diǎn)。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展,電力電子設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)使用普遍化,各種計(jì)算機(jī)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(shí)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(kuò)大和高校的日益繁多,對安全意識的不斷增強(qiáng),要求有更好的條件來實(shí)現(xiàn)電力電子實(shí)驗(yàn)。以前一般都是在實(shí)驗(yàn)室來完成大部分的工作,但是這要耗很大的場地和資金,因?yàn)橐粋€電力電子實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)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(shí)驗(yàn)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(jì)相繼出臺。參考文獻(xiàn):1 王兆安,黃俊.電力電子變流技術(shù)(第三版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19942 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,19953 李序葆,趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19964 丁道宏.電力電子技術(shù).北京:航空工業(yè)出版社,19995 石玉,賈書賢,王文郁.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19996 張明勛.電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19817 劉定建,朱丹霞.實(shí)用晶閘管電路大全.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,19968 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.net9 趙賀.電力電子學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199310天一勇,高勇宇.Flash MX動畫設(shè)計(jì)與編程.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,19973
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