现代电力电子论文范文

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第1篇

当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

3.高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。

现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。

第2篇

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。

自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

3.高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。

现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。

总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

参考文献

(l)林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术,电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992

(2)季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998

第3篇

一、电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1、整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

2、逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

3、变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6、其他

第4篇

1.1促进了对水利信息的科学判断

对水利资源信息的采集、输送以及储存等的最终目的就是为了实现对采集信息的科学判断，进而做出正确的决定，传统的水利信息管理模式不仅存在着信息采集的滞后性，而且还受人为主观因素影响导致决策的失误等，最终导致对水利灾害的不正确判断，而实施现代信息技术则可以通过信息采集、传输、决策自动化，实现对水利信息的准确判断，比如在水库信息管理系统中，就充分借助了现代物联网技术，及时地对各方面的水利信息进行采集与判断，从而自动制定出科学的水利信息管理方案，为预防水利灾害提供科学的依据。

1.2提高了对水资源的优化配置

传统的水利信息管理工作的重点就是对水资源的开发、利用，而随着我国水资源的日益紧张，要求在开发水资源的同时注重对水资源的有效配置。水资源的优化配置对水资源信息管理工作提出了更高的要求，要求工作人员不仅要掌握水资源的分配情况，还要了解周围环境对水资源的影响因素，面对这些繁琐的信息，如果采取人工收集、操作的方式就很难产生理想的效果，而通过现代信息技术则可以从源头上实现对水利资源的管理，从水利工程的整体上进行优化水利信息资源。

1.3实现了水利行政管理与服务的电子化

通过现代电子信息技术可以将各种水利信息资源通过计算机网络平台进行整合，实现了由信息采集、传输、储存、决策制定的全过程自动化管理，优化了人工操作环节，水利信息用户可以依托现代信息管理平台自主选择自己需要的信息，而不再受到时间、地点等方面地限制，比如在我国的农田水利工程中，通过采用现代信息技术可以随时地了解农田的水利信息，从而自动生成科学的决策供水利工作者使用。

2现代电子信息技术在水利信息管理中的具体应用

2.1物联网技术

物联网技术是水利信息化的主要标志，随着物联网技术的不断发展，物联网技术已经在水利信息管理中得到了广泛的应用，尤其是在水利资源的建设中起到了关键性的作用，物联网技术已经成为水利信息采集、传输、处理的重要手段，到目前为止我国的水利管理部门已经构建了完善的信息管理平台，通过该平台可以随时查阅我国各地的水利信息，同时也加强了对基层水利管理部门的管理，实时掌握基础水利信息的动态，便于为科学的决策提供有效的信息。基于物联网技术的快速传播性，我国的水利管理部门加强了对物联网水利信息管理系统的构建，比如江西水利厅就依托物联网技术在官网上开设“江西防汛抗旱信息网”实现了对水利资源的网络传输。物联网技术在水利信息管理中应用的具体功能表现为：一是在水利信息管理系统中，可以在水利工程中设置传感器节点和RFID设备实现对水利信息的智能感知和信息采集，以便物联网系统及时地了解水利情况，并且制定相应的措施；二是物联网实现了水利信息的智能处理，智能处理就是对感知而来的数据利用与计算技术进行综合处理，以此实现对水利信息的管理与控制，通过云计算可以模拟出水资源的调度、气候变化以及市场发展，从而构建开放、统一的应用平台。目前物联网技术已经在水利信息采集、水利工作视频会议、水利工程监控等方面得以综合应用。

2.2遥感技术应用

遥感技术就是利用对地表物体的反射与发射电磁波来获取相应的信息，遥感技术在水利信息管理中具有广泛的应用，近些年，遥感技术在防洪、水利执法以及水利工程管理中发挥了重要的作用，在此我们以遥感技术在防洪抗旱中的应用为例：通过遥感系统平台可以对灾区进行宏观的监测，我国出现洪灾以后，由于无法对受灾面积等进行测量，因此可以通过遥感技术对受灾地区的情况进行及时的测量反馈，并且对受灾面积、洪水持续时间等预测出具体的灾情简报和图像，以便给决策部门提供有利的决策依据。随着信息技术的发展，遥感技术在水利信息管理中的应用发展趋势呈现出：一是集成化。水利信息化要求对遥感获知的数据进行集合，而且还要与其它技术系统进行结合，实现遥感技术与外部系统的对接；二是数字模型化。通过遥感获知的数据被水利工作者采用，并且可以根据遥感技术制作的图像进行分析，但是基于水利工作的要求，必须要对遥感系统进行专业的模型分析，以便为决策者提供辅助决策；三是标准化。要对遥感技术的使用进行统一的标准要求，实现对数据收集、数据分析、数据交换等科学预测。

2.3GIS技术的应用

综合分析，GIS在水利信息管理中已经应用了十几年了，它对实现水利信息的自动化发挥了重要的作用，其具体体现在：一是基础地理信息管理。GIS技术的最大功能优势是能够反映地理的坐标，这对于确定我国水利信息的准确位置具有重要的作用，可以反映水利资源所处的地形地貌等信息；二是水利专题信息展示。在该平台上可以将水库、水闸、测站等水利工程信息展示出来；三是统计分析功能运用。GIS技术能够对复杂的水利信息进行准确的计算，比如可以综合水情预报、受灾面积以及人口财产等对防洪由粗略估算实现定量分析；四是系统集成功能。常用的GIS集成主要有相关功能模块和相关专业模型的集成。集成功能模块包括信息服务、数据库、图形库等功能模块；集成专业模型包括气象预报、水文预报、水库调度等模型。总之随着GIS在水利信息管理中的广泛应用，其应用的能力与层次也越来越深，由最初的查询、检索、空间显示转变为分析、决策、模拟甚至预测，其在防汛抗旱减灾、水资源管理、水环境和水土保持等方面都得到广泛应用。

2.4卫星定位技术

卫星定位系统实际上是在空间技术、计算机技术等基础上发展而来的一种技术，它的作用就是准确定位。卫星定位技术在水利信息管理中的应用主要是在一些抗洪抢险、防洪决策等工作当中，需要对险情的位置进行准确的定位，在这一工作当中卫星定位系统发挥了重要作用。我国从1998年抗洪抢险开始，就在水利行业当中在地理信息系统的基础上配合使用卫星定位系统，取得了不错的效果，一些险情得到及时地发现与排除，避免了灾害的继续扩大。而现在很多地方在防洪工作当中将GPS定位系统与RS影像、GIS平台等有效连接，实现了灾区与灾情的准确定位。通过将GPS与网络技术结合起来，能够提高对各类灾害的应急反应速度，使险情能够在最短的时间内排除。

3结束语

第5篇

由于现代水电企业项目大都位于远离城市的山区，交通不便，运距成为物资供应的又一重点，供应周期的加长，运输途中的突发状况不可避免，使得物资存在着运输上的困难。这就需要做好物资管理以及协调方面的工作，也对物资管理人员提出了一定的要求。随着新型管理模式的深入开展，物资管理人员以年轻人为主力，虽有较高的学历，但缺乏必要的管理经验，需要进一步掌握物资管理工作的特点和流程。他们有着较强的学习能力，定期开展培训，能够有效减免因经验不足导致的不必要的利润流失。

2优化现代水电企业的物资管理方法

现代水电企业的物资管理工作具有很强的系统性，因此提升物资管理水平是一个认识和实践的过程，只有真正的认识到这项工作的重要意义，把基础性的工作落到实处，才能够真正的促进我国现代水电企业的健康发展。

2.1做好物资制度管理

首要工作当然是建立健全管理制度。加快制度建设的速度，对各项具体的管理制度逐步完善，从而为物资管理工作的开展提供必要的保障和依据。当前我国的现代水电企业在开展物资管理的过程中基本上已经实现了物资计划同采购环节的分开、采购环节同物资保管环节的分开以及相关岗位的分离，例如：申请与审批、采购与验收、付款审批与付款实行等，这些都可以发挥出一定的制约和控制作用。

2.2规范物资采购流程

水电企业的物资管理人员还要管理好合格供应商，对他们开展动态评价管理，采取定点采购的方式，更好的同供应商之间建立起长期合作的关系。对于物资采购招标的范围也应加以界定，对相关的评标活动要加以规范，推行集中采购，由专门的评标小组负责评标工作。优化物资采购的流程并加以整合，将物资管理中的各种业务纳入到一个统一的管理机制和系统中去，充分发挥网络信息共享功能，推行全新的采购方式。

2.3提升物资管理的信息化水平

随着互联网技术的不断发展及普及，物资采购采用网上竞价的方式也逐渐的具有了可行性，并且日渐成为了一种全新的采购手段。这种网上竞价的采购手段具有很高的透明度，采购的成本也相对比较低廉，可以使物资采购过程变得更加高效、透明、诚信。但是应该注意的是，在开展网上竞价时，需要相关技术公司提供支持，提升信息的安全性，还需要对合格供应商开展必要的基本操作培训，从而帮助他们了解并掌握进行网上竞价的操作方法，鼓励他们改变思路，更好的参与到网络信息化竞价的过程中。

3结语

第6篇

[关键词]电子文件；文件管理；现代化

[中图分类号]G270 [文献标识码]A [文章编号]2095-3712（2014）13-0090-03[基金项目]陕西省教育科学“十二五”规划课题“高校电子政务系统文件管理风险的防范与对策研究”（SGH13253）。

[作者简介]韩卓泉（1972―），女，陕西彬县人，硕士，宝鸡文理学院体育系教师，研究方向：档案管理。

在传统文件管理的过程中，文件的生成、归档和最终处置三个环节将文件生命周期清晰地划分为现行期、半现行期和非现行期，通过生成、采集、整理、鉴定、归档、移交或销毁等相对独立的管理环节完成文件管理。传统的档案管理思想与方法有许多可以为电子档案管理所借鉴，但电子档案管理不能完全模仿传统文件的管理，否则将造成无可挽回的损失。电子文件的特点使得其整个生命周期的全程管理与一体化管理更应得到重视。电子文件的现代化管理主要包括以下几个方面：

一、电子文件生成阶段的管理

电子文件的生成是指电子文件产生的过程，它是电子文件生命周期的开始。一般说来，电子文件来源于两个方面：一是职能部门自身创建的；二是从工作网络上采集的。无论文件以哪种方式产生，一旦产生后，为了固定下来并区别于其他文件，都需要对其命名。电子文件的命名与传统文件的命名有相同处，也有不同点。电子文件的命名应注意以下问题：第一，唯一性原则。电子文件命名在整个系统中应具有唯一性。这个原则保证了文件检索的高效和准确，同时可避免在存储过程中，后来存储的文件取代前期存储的同名文件以造成文件失的情况。第二，概括性原则。该文件名应能高度概括被保存文件的主要内容，即将文件的关键内容纳入文件名中，便于管理者从文件名可知晓文件的大概内容。第三，关联性原则。若该文件具有不同版本，则通过该文件名应能辨析不同版本间的联系。第四，规范性原则。若文件名需要用缩写表示，应采用约定俗成的通行缩写形式。另外，对文件、文件夹命名时应考虑以下三个问题：一是唯一性，即某一个文件夹的名称应是该系统中唯一的；二是主题性，即该文件夹名应简洁、明了地揭示该文件夹内文件的主题，便于文件的分类整理；三是关联性，即当某份文件需要同时保存在不同的文件夹内时，为了便于揭示主题的关联性，应对该文件进行标示或链接。

二、电子文件的采集

电子文件的采集应当由形成（制作）者或承办者按照归档要求进行。因为只有文件形成（制作）者或承办者才最清楚电子文件的内容、价值及与其他文件之间的关系，由他们采集，能保证电子文件的归档质量。电子文件的数据类型有文本文件、图像文件、图形文件、声音文件、影像文件、多媒体文件、数据文件、计算机程序文件等，这些不同数据类型的文件给文件的完整采集增加了难度。电子文件采集的范围除考虑文件的自身价值外，还应考虑到以下因素，以保证被采集文件的完整性：第一，电子文件采集的内容应与内容信息一样，作为文件一个不可或缺的部分一并保存。任何只有内容信息而不具备背景信息的电子文件都是不完整的，缺乏凭证性和理论研究意义。第二，精确定位系统内文件的被保存位置，并支持文档管理系统的各种管理功能。合理采集、维护并利用元数据，是确保信息完整、真实、可靠和长期可读的有效措施。因此，在电子文件采集之初就要进行元数据添加工作，将电子文件的背景信息、结构信息植入到元数据中去，最大限度地保证文件的证据力。

三、电子文件的鉴定

电子文件的鉴定，是指鉴别电子文件的价值、确定其保管期限的过程。鉴定工作应由文件形成部门与档案部门合作完成。传统文件的鉴定工作集中在内容鉴定上，即通过非现行文件的内容信息来识别文件的证据价值或信息价值，确定文件是否需要长期、永久地保留。电子文件的内容鉴定，可以借鉴纸质文件鉴定的原则、标准与方法；传统的文件保存期限表对文件保存期限的规定，同样适用于电子文件。技术鉴定是指对电子文件的各方面技术状况进行全面检查，包括对信息的真实性、完整性与可读性的认定和对文件载体性能的检测。电子文件的技术鉴定应考虑以下几个方面：第一，真实性。真实性鉴定可从对电子文件的版本的鉴别入手。非正式版本的文件不具有法定的证据价值。电子文件的版本不像纸质文件的稿本那样易于识别，可以借助计算机记录下来的相关元数据（如生成日期、责任人等）进行比较和鉴别。第二，完整性。完整性鉴定主要从文件的相关性分析入手，注意审查数据库中数据与栏目是否吻合、结构是否正确。第三，检查程序文件的收集情况。如果一些特殊的计算机程序文件没有收集进文档管理系统，就会造成相关电子文件的无法读取。

四、电子文件的保管期限

确定电子文件保管期限的工作，需要档案部门与文件管理部门协调进行，由档案部门制定详细准确的电子文件保管期限标准，由文件管理部门根据实际情况执行。这是文档一体化管理策略的重要体现。虽然机构内其他工作人员有义务在文件运转和使用过程中对其价值进行评议，但只有文档管理人员才最有资格确定电子文件的保管期限。文档管理人员有责任将一系列既定的保管期限表存入系统，并依此定义系统的鉴定模块。在文件的整个生命周期中，文件管理员也可以根据需要变更文件的保管期限。文件保管期限不应当是永久恒定的，文档管理人员应根据文件自身的变化、利用率的改变、特殊事件的反应，对文件保存期限做出适当的调整与修正。在文档管理系统中，任何文件都应能够利用保存期限表进行鉴定。系统必须具有文件鉴定的自动提示功能，文件初次被打开（或关闭）时，系统应当提示工作人员根据文件保存期限表对文件的价值进行鉴定。系统还必须具有自动追踪每份文件的保管过程的能力，一旦期限截止就开始执行最终处置程序。对于特定的文件，如重要文件或保密文件等，文档管理系统可设置提示和警告，允许在执行最终处置程序之前，启动特殊的处理程序，由管理者或文件管理员对文件再次鉴别。

五、电子文件的归档

电子文件尽管有许多不同于纸质文件的地方，但在归档原则上有许多方面是一致的，应坚持由形成电子文件的机构向档案部门归档。同时，应贯彻优化精练的归档原则，对归档的电子文件进行鉴别、选择和去粗存精，避免在经济上和管理上给档案部门带来不必要的负担。电子文件的归档方式通常有两种，即逻辑归档和物理归档。逻辑归档是指档案部门不接收实体电子文件，仅在计算机网络上接收归档的电子文件目录，并通过网络对归档的电子文件进行远程管理。逻辑归档方式不改变归档的电子文件的存储位置和存储方式，使之不脱离原机构的文档管理系统，始终保存在生成环境的系统中。这种管理方式既有利于电子文件的完整与真实，又可保持电子文件的长期可读，也方便电子文件生成机构对档案信息频繁的查考利用。电子文件经逻辑归档后，其所有权发生了变化，不再仅属于原机构，档案部门有权对归档的电子文件实行在线管理、信息加工与公共服务。物理归档是指移交时将电子档案实体从原机构的文档管理系统中转移至档案部门的档案管理系统中。至于是否要删除本机构系统内已移交的电子文件，可视各机构具体情况和文件价值而定，档案部门一般不作强行规定。物理归档方式与传统档案管理模式类似，有章可循，操作性较强，有利于档案部门对归档电子文件的直接管理，避免因机构管理不善引起的信息流失，同时也减轻了电子文件形成机构的文件管理负担。物理归档主要有两种方法：一是脱机移交，二是在线移交。脱机移交是指电子文件形成机构按归档要求将电子文件进行脱机处理，存储到脱机数字媒体（如磁带、磁盘、光盘）上，再向档案部门移交。在线移交方式充分利用了网络传输便捷的优势，还可以采取相应的安全措施，确保数据完整。同时，由档案部门进行电子文件实体化工作，有利于统一归档文件的格式，便于电子档案实体的管理。

六、电子文件的最终处置

对电子文件的最终处置一般包括三种：销毁；在本机构文档管理系统内长期保存；向档案部门移交。后两种处置方式中，经过鉴定后被保存下来的电子文件，可称为电子档案。电子文件的销毁，是指通过删除文件、格式化或破坏载体等方式，使文件不可能再以电子方式重建，其内容无法恢复与还原。不再具备保存价值的电子文件，在经过鉴定确认其已失去现行效用后，应当及时销毁。销毁工作的执行必须慎重仔细，以电子文件保管期限表为基本依据，并执行严格的审批程序。在文档管理系统中，应通过保留相关元数据的方式记录文件的销毁情况，生成销毁报告。文档管理人员应当注意，将一份文件从磁盘上删除并不等于销毁文件。除非存储载体被完全重新格式化，或者新产生的文件占据了原磁盘空间，并达到一定时限，否则无法保证该文件确实不可再建。有时即使文件已被删除，也仍可利用软件工具直接读取磁盘驱动器，通过某些方式使该文件重新恢复。因而，对于敏感性文件，要通过对其物理载体的破坏来确保文件被销毁。当文件存在多份拷贝时，文件管理员要注意同时销毁这些拷贝。在文档管理系统中，一份文件可以通过超链接的方式被多个文件夹同时收录在内。当文件需要被销毁的时候，应特别重视对各个链接的检测，看该文件在其他文件夹中是否仍有保留。

总之，电子文件的出现，是社会政治、经济和文化发展的客观要求，也是人类文明发展的必然结果。同时，档案事业的存在和发展有其特定的政治、经济和文化生态环境，为电子文件的产生和发展提供了必要的条件。随着计算机辅助设计的广泛应用，电子文件逐渐步入社会的各个领域。在信息网络化迅速发展的推动下，电子文件已经成为信息化社会中不可或缺的管理和保存社会记忆的工具。

参考文献：

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