电力传动技术范文

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第1篇

电力电子与电力传动技术在发展过程中伴随着传输功率的交流传动，本文回顾了电力牵引传动控制技术历史并揭示了这些技术的密切关系，重点在于研究我国目前的电力牵引发展情况和前景，旨在于让同行们加强交流，让电力牵引传动技术更好的服务于车辆装备和铁路机车制造业。

【关键词】电力牵引 交流传动 控制 电力 电子器件

在很早的时候，电气传动技术系统刚刚引入牵引机车的技术领域，第一台电力驱动的机车于1879年问世，两年后也就是1881年成功实现了城市电动机车的大规模铺开，西门子公司于1891发明了三相交流电源直接测试的电动机车，该机车使用的是线式转子异步牵引电动机，直到今天，单相交流供电的电力牵引与控制技术仍然在飞速的发展中，测试车辆的规模也日益变大。交流变换技术系统规模过于庞大，能量转换效率低，电能转换机械能过程中的影响因素非常多，这样的电力牵引力不适用我国现有的铁路运输系统。

1955年，整流器的发明标志是机车电力牵引传动技术开始进入实践动态。1957年可控硅整流器（即普通晶闸管）的发明，标志着电力牵引时代的出现，大功率电子硅整流技术广泛应用于机械传动系统，这个技术使机车传动和电力传动系统从内燃机-直流或直流电动机向交流电动机转变。1965年，晶闸管的机车牵引动力系统出现了，各国的铁路运输系统广泛采用晶闸管电力传动系统。大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和发展推动了微机控制技术，在20世纪70年代，交流-直流-交流的传动系统取代了交流-直流的传输模式，至今仍在不断的进行迭代更新。

1 科学技术的发展，交流电动机作为牵引电机具有独特的优势

（1）交流电机体积小，重量轻，功率大，小体积解决了安装时占用空间过大的问题，电动机的重量轻，减少地面设备的体积，有利于提高机车轮轨力，以满足大功率、高转速的高速动态要求。

（2）交流电机的速度和保持恒功率范围比较大，有利于实现通用式的机车以满足运输乘客和货物的需求。

（3）交流电动机没有换向器、电刷磨损和清除器等易损设备，提高了整个电力牵引传动系统的可靠性，降低制造成本和维护成本。

（4）交流感应电动机具有牵引性能优良的自然特征，有助于提高在复杂地形的利用率，更好地发挥电力牵引力的控制作用。

虽然交流电动机，特别是异步电动机具有特殊的优点，但在上世纪70年代之前，通过简单的控制的直流电机得到了广泛的使用，电力电子开关与晶闸管整流装置工艺的改进致使直流传动系统更加普及。随着快速晶闸管基础的牵引电机出现，以快速晶闸管变流器为单元的内燃机滑动车组DE-2500内燃机车问世了，交流传动控制技术领域开启机车车辆设备的新纪元。

2 交流传输线控制优势

1983年，5台大功率BR120交流传输线控制的电力机车诞生于德国联邦铁路，BR120机车的总体布置、系统设计和参数选择更加优化，电路结构和材料的主要成分都有所更新，如卧式水平主变压器、牵引变流器、牵引电机空心轴和万向节等，在外观设计和辅助变流器上都成功地进行了尝试，建立了机车电力牵引设计和运行的基本模式，交流传动不仅优于直流电机，采用新技术后带来了更多的优势：

（1）机车广泛使用四象限脉冲变流器，大大降低电流谐波分量的电源网络，提高供电质量，提升通信信号的抗干扰能力。

（2）交流传动可以实现电网功率的高效能量转换，降低电网能量损耗，多方向的反馈结果是网络质量好，节能效果也很优异。

（3）前后机车牵引制动操作无需转换，开关位置的变化可以通过主电路控制，整个系统简单可靠。

发达国家已经进入大规模的轨道交通系统，交流传动的研究和开发，以及评估技术更新都完成的比较彻底，交流传动车辆取代了直流驱动产业，形成了自己的新干线，已经成为铁路运输的现代化符号，铁路管理实现高速发展。在发展的过程中，发展电力电子器件的基本技术就是交流传动技术。第一代机车采用快速晶闸管变流器单元结构复杂，效率较低，可靠性和可维护性都不突出。GTO在80年代问世，之后大功率交流传动系统迅速应用于机车组，并且伴随着性能的改进。在上世纪90年代，IGBT高压装置提高了电源转换器和更新的效果。同时，控制发展进步的基础还是对交流传动的控制技术，目前有可控硅移相开关控制，脉冲PWM控制和四象限整流控制，还有磁场定向控制和直接转矩控制等。

微电子技术、信息技术和通信传输技术的进步也使控制装置从模拟数字电路转向复杂控制，并逐步使其操作简单化，现代网络控制的模块也在单片机和微处理器质量提升的推动下不断提高，发展为8位，32位和64位的浮点运算程序，每一点科技的进步都会大大提高电力牵引传动控制技术的处理能力。这个庞大系统得益于电力电子技术的发展水平，牵引力的交流传动系统依赖于技术的革新。

3 我国机车电力牵引系统的发展与现状

1958年年底，我国生产的电力机车主表，即机车电力机车是前苏联的直流型电力机车为模型，根据中国铁路的规范研制而成，当时大功率电子器件还不成熟，整流器件是电力机车运行试验后通过环形铁路客车车辆。1962年，前后共5个单元投入到宝凤线试运行，由于主要设备（调压开关、牵引电机等）技术和质量问题仍然存在，特别是引燃管整流难以达到实际使用的要求，因此电力机车不能大规模生产。随后中国的发展工业、电力电子整流二极管的高功率开始进入实用阶段，机车电力牵引技术在该技术的基础上形成了新型电力机车，交流-直流电力机车大规模使用，从1969年开始直到1988年停产，共计826台，我国机车交流-直流电传技术在这个周期内广泛应用。

可控硅式装置使机车电力牵引传动技术上了一个新台阶，通过二极管整流级压力控制形成了最新型的电力牵引传动技术，在SS3型电力电路中使用调压变压器，在低压侧之间的牵引开关和相控晶闸管调压相结合的平滑调速技术，使机车获得更好的调速性能。无级调压和交流-直流传动轴重载货运电力机车构成一个相控晶闸管的一系列产品，该型机车由2部分相同的4轴电力机车重新连接每个部分，使机车的性能和质量大大提高，成为我们的主要干线运输机车。

我国机车电传动技术已走过50余年的发展里程，取得了巨大进步，铁路运输从速度和功率已被用到技术极限的交-直传动迈入速度更快、功率更高的交流传动的阶段，但这项技术的创新和开拓是永无止境的，它必将随着相关技术的发展而不断提高到更新的水平上，为我国的社会主义现代化建设做出贡献，进而走向世界，在高速、重载铁路牵引设备领域与世界先进企业同台竞争。

参考文献

[1]Ruge W.从GTO变流器到IGBT变流器看传动技术的发展（二）[J].流技术与电力牵引，2016（01）.

[2]张波，杨万坤，李杰波.世界铁路牵引发展50年. 铁道机车车辆，2015（12）.

[3]张大勇.我国机车电传动技术的发展[J].机车电传动，2011（05）.

[4]张莹，杨利军.交流传动电力机车发展的重要因素――新型电力电子器件[J].电气开关，2015（04）.

作者简介

王森（1983-），男。现为哈尔滨铁路局供电处工程师。主要研究方向为牵引供电。

第2篇

[关键词]HXD1D型交流传动电力机车；辅助系统；不间断供电技术

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0035-01

HXD1D型交流传动电力机车其是以自主化技术为基础研制的，此类电动机车总体参数良好，且功率极大，牵引能力更强，实际运行中的加速性能十分优越，运行安全可靠、节能环保，市场发展潜力大，可适用于各类铁路客运牵引地区。此种机车是以主辅一体化牵引变流器而实现运行的，辅助电气系统则包括辅助电路与设施、列车供电系统，而其辅助电路则以辅助逆变器实现供电，可有效辅助逆变器、变流器共同间的直流环节，但HXD1D型交流传动电力机车辅助系统不间断供电技术应用中存在诸多不足之处。因此，探讨HXD1D型交流传动电力机车辅助系统不间断供电技术应用有着极大现实意义。

一、 我国干线铁路电气化建设现状分析

我国干线铁路电气化建设中的接触网供电系统均使用的是三相供电，而为了保证电力系统三相负载处于平衡状态，供电系统则使用分段换相供电。为了有效防止相间短路，通常均是于各个相间设置无电区域，此为分相区。现阶段的铁路接触网均是隔20-30km设置1个分相区，而机车通过分相区时，司机均需将牵引/制动手柄回零，从而及时断开主断路器，惯性通过分相区时可及时闭合主断路器，保证其过分相时的主断路器断、合均被严格控制，亦可以系统自动完成。

近年来，我国轨道交通运输业发展飞速，各项技术装备亦逐渐成熟，机车运营速度也不断提升。干线铁路机车于30min内可通过1-3个分相区，而于此情况下，若机车运用传统机车主辅电路结构，这时辅助机组启停次数及其蓄电池组充放电频率可被提高，设备开关器件的通断次数则持续增多，这则缩短了设备寿命。分相区中的主压缩机停止不工作，导致机车与后端列车供风中断，如果后部车辆用风设备被大量使用，导致总风压力降低，这时车辆应用受到较大影响。如果机车过分相时的辅助系统继续供电，其可延长部件与车辆的使用时间。

二、 HXD1D型交流传动电力机车辅助系统供电工况

1、 机车正常牵引下工况

处于该工况下的变压器6组牵引绕组分别于2个牵引变流器中的6个整流模块，并提供相应的单相交流电，之后则通过中间直流环节于6个主逆变器、2个辅助逆变器，再为其提供电源，6个主逆变器可为6台牵引电机提供独立供电，其间2个辅助逆变器可为辅助负载提供相应的定频定压及变频变压电源。

2、 机车再生制动工况

牵引变流器中的6个主逆变器工作于整流工况下，6个整流模块则可以当时辅助负载具体需求容量工作于整流状态及逆变状态下，以保证牵引变流器间的电压稳定于准确值中。如果6台牵引电机再生制动产生的能量满足两路辅助系统的电能，6个整流模块则处于逆变情况，从而导致多出的电能及时反馈；亦或者是再生制动力小时，6台牵引电机再生制动生成的能量可充分满足其负载需求，6个整流模块会于牵引绕组中获得所需的能力，工作于整流状态下，可为直流环节提供相应的电能，从而保证中间直流环节电压稳定，并满足辅助负载中需要的电能；若牵引电机再生制动所产生的电能可满足变频变压支路辅助负载需要的供电需求，并保证其极具富余能力，此种电机产生的电能根本适应不了定额定压支路辅助负载供电需求，而这时的整流模块均工作于逆变工况中，从而把多余电能及时反馈，并将直流环节中的电源有效稳定，保证辅助系统负载可获得相应的电能。

3、 机车过分相工况

机车进入分相区域时，其牵引系统由网络系统获得相应的信号，牵引力均是根据规定大小实现卸载，最终牵引系统会有效转至再生制动工况下，这时的主断路器会自动断开，四象限整流器模块被封锁。系统则以机车进入分相前辅助系统需要的实际容量控制，从而保证机车再生制动，这时的再生制动所产生的电能可为负载电源。为了保证机车于不良条件下有效通过分相区，而HXD1D型交流传动电力机车辅助系统可充分满足不间断供电需求。

三、 辅助系统不间断供电技术

1、 保证供电系统运行

列车供电系统主要是对机车后部客运车厢提供相应的电能，列车供电柜为供电系统的重要内容，其电路多分为主电路、辅助电路、控制电路、电子电路等，列车柜体中往往具备2路独立且相同的互相控制整流与辅助电路，以LC滤波电路与供柜输入电源均来自2个860V的列供绕组，其可以内部相控整流，滤波之后则提供600V直流供电。列车供电系统具备相应的交流短路保护更能，其交流过压吸收保护功能与直流过载保护功能等十分良好。

2、延长设备应用时间

此项技术可有效降低机车辅助系统设备启停次数，且辅助负载中的设施设备电流通断频率会随之降低，以延长设施设备应用时间。辅助系统不间断供电于机车过分相控制电源柜可连续控制电路中的负载供电，并为蓄电池快速充电，无需以蓄电池维持并控制电路负载运转，从而有效延长蓄电池应用时间。

3、增强机车稳定性

此项技术可有效确保主压缩机于过分相之前实现不间断工作，从而保证机车具备相应的风量，以便保证后部车辆用风正常。机车于分相区时，传统机车控制系统与监控系统等设施设备均是以蓄电池实现供电，如果蓄电池发生故障，则严重影响机车安全运行，会导致列车停止运行。HXD1D型交流传动电力机车辅助系统于分相区时，可有效控制电源模块供电，控制电源模块具备良好的冗余性，尽管控制电源模块发生故障时，则可以蓄电池实现供电，从而有效增强机车稳定性。

4、降低操作强度

此项技术可有效确保机车于分相区时，快速恢复分相区之前的状态，以便确保空调、暖风机、微波炉、烧水壶等设施设备连续使用，从而有效降低操作强度，合理改善司乘人员的工作环境。

结束语

HXD1D型交流传动电力机车现已大批量的投入运营，且其整体使用情况十分良好，辅助系统不间断供电技术优越性被用户逐渐发掘，并得到社会各界的认可。此项技术提高了机车辅助系统设施设备使用效率，并延长了其使用时间，机车与设备可靠性被有效提高，且能够有效改善工作人员的操作。本文对我国干线铁路电气化建设现状进行了分析，探讨了HXD1D型交流传动电力机车辅助系统供电工况，简析了辅助系统不间断供电技术，为HXD1D型交流传动电力机车辅助系统安全运行提供参考依据。

参考文献

[1] 颜罡，李希宁，刘 胜. OZ-Y 型交流传动电力机车主辅电路[J].电力机车与城轨车辆，2010（04）.

[2] 康明明，张彦林. HXD1C 型大功率交流传动电力机车主电路[J].电力机车与城轨车辆，2012（05）.

第3篇

（1. State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing 400030，China；

2. Shanxi Euease Automobile Co，Ltd，Xi'an，Shanxi 710043，China）

Abstract：The vehicle's fuel economy and emission are determined by parameters of power train and control strategy. In order to reduce the fuel consumption of plug-in hybrid electric vehicles(PHEV), the hybrid degree, gear ratio, final ratio and parameters for control strategy are chosen as orthogonal design factors. With the objective of achieving minimal fuel consumption under driving cycles, the optimal matching scheme for parameters of power train and control strategy is acquired by orthogonal design method. The simulation of performance and fuel economy is carried out with the model for plug-in parallel hybrid electric vehicles, and the results show that the fuel consumption is decreased by 5.58% after parameter optimization.

Keywords：plug-in hybrid electric vehicle；power train；control parameter；orthogonal design

近年来，插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）因其可以使用外接电网充电，纯电动行驶里程长，节油率高，成为许多国家新一代电动汽车发展计划中实现车辆节能减排的重要技术途径之一。如何优化PHEV的动力传动系统参数匹配和控制策略，是提高整车燃油经济性的关键。

王加雪等[1]运用理论计算与实际循环工况功率需求分析相结合的方法对PHEV进行动力系统功率匹配，结果表明该方法使整车功率匹配优化。Karbowski和Sharer等[2-3]应用全局最优控制策略对PHEV在不同行驶循环工况下的性能研究表明，“混合控制”模式优于“消耗-保持”模式。赵韩等[4]运用正交试验设计方法对主要影响燃油经济性的因素进行了匹配和优化，找出各因素影响的主次顺序并得出其优化水平，完成了对混合动力系统参数优化。

在已经研制成功的陕汽插电式混合动力公交客车样车基础上，根据整车动力性和纯电动里程新要求重新确定了PHEV动力传动系统的参数设计方案，再利用正交试验方法，选取混合度、变速器传动比、主减速器传动比和整车控制参数作为正交设计因素进行正交试验设计，以汽车行驶工况油耗最小为目标，优选出整车动力传动系统参数和控制策略参数的最佳匹配方案。利用基于Advisor软件平台建立的插电式并联双离合器混合动力客车仿真模型，进行整车动力性和燃油经济性仿真分析。

1 整车动力传动系统参数选择

1.1 动力传动系统结构

陕汽欧舒特PHEV结构如图1所示。一般情况下，汽车采用纯电动驱动起步并在低速时保持纯电动运行模式，当车速提高到中高速时，切换至纯发动机模式驱动；当遇到急加速或爬陡坡时，转入混合模式驱动；当汽车减速制动时，则切换至再生制动能量回收模式。整车主要参数为：整备质量m0=12 000 kg；满载质量m=16 500 kg；空气阻力系数CD=0.65；迎风面积A=7.85 m2；滚动阻力系数f=0.011；传动效率ηt=0.85；车轮滚动半径r=0.47 m。整车的动力性能指标见表1。

1.2 发动机功率的选择

发动机排量对整车燃油经济性影响很大，为此选择了两种不同的设计方案。第1种方案是以满足汽车最高车速行驶，同时能够长时间连续爬坡的功率需求来确定发动机功率，见式（1）。再加上发动机附件和空调消耗功率，选取发动机额定功率为132 kW/2 500（r•min-1）。第2种方案是根据汽车的最高车速确定发动机功率，并加上发动机附件和空调消耗功率，选取发动机额定功率为105 kW。

， （1）

式中：Pe为发动机功率；va为行驶车速；g为重力加速度；α为道路坡度。

1.3 电机特性参数的选择

针对所选择的两种发动机排量，分别确定电机的性能参数。对于第1种方案的发动机，其搭配的电动机连续功率应满足汽车纯电动最高车速要求，为此选取电机连续功率为50 kW，最大转矩为340 N•m。电动机的峰值功率和转矩要满足以下两个条件：（1）满足汽车全油门起步加速时，由静止加速到50 km/h，发动机和电动机联合驱动的加速时间要求。（2）满足汽车在中国典型城市公交循环工况中运行时的行驶功率和转矩要求。经计算，电动机峰值功率选取为100 kW，最大转矩为680 N•m。其余参数见表2。

对于第2种方案的发动机，所搭配的电动机连续运行功率要满足汽车纯电动最高车速60 km/h的要求，同时满足电动机和发动机联合驱动时汽车最大爬坡度的要求，再加上电动空调、动力转向助力和制动所消耗的功率，得电动机连续运行的额定功率为75 kW，最大转矩为475 N•m。电动机峰值功率和转矩的确定方法与前述相同，所得参数见表2。

电机作为发电机模式运行时，其功率特性应满足充电功率和再生制动功率需求。经计算，发电机特性参数见表2。

1.4 传动系统传动比的选择

主减传动比i0按汽车的最高车速等于或略微小于发动机最大功率点对应转速的车速来选取。

， （2）

式中：np为发动机最大功率点所对应转速。

传动系统的最大传动比imax应满足汽车连续爬坡的要求。

． （3）

上式中对于第1种方案的发动机Te=Temax，Tm=0。变减速器有3种规格，用B1 、B2和B3表示，为可选用的变速器方案(见表3)。经过计算，与变速器B1、B2、B3分别联合应用，能同时满足汽车的最高车速和最大爬坡度要求的主减速器传动比i0有3.909、4.88、5.13 3种规格，分别用C1、C2和C3 表示,作为可选的设计方案。

1.5 动力电池组的确定

蓄电池连续运行额定功率和峰值功率以在荷电维持阶段分别满足牵引电动机连续功率和峰值功率需求来确定，并加上电动动力转向泵、电动空压机等所消耗的功率。

蓄电池的额定容量和总能量根据汽车的纯电动里程确定，锂电池的总电压选择为539.6 V，经计算蓄电池组的容量为130 Ah，考虑到电池容量的衰减，选择电池组的额定容量为150 Ah。蓄电池组的总能量由式（4）计算，为81 kWh。

， （4）

式中：Wb为电池的总能量；vm为车速，vm=40 km/h；Sm为纯电动里程；SOC0为初始SOC；SOCf为终点处SOC。

1.6 混合度

为方便正交试验设计的计算，以反映发动机和电机功率相对大小的混合度作为动力系统的参数。计算得两种发动机和电机设计方案的混合度分别为A1=27.5%，A2=40%，作为发动机和电机的正交设计的可选设计参数。式（5）中A为混合度；Pm为电机连续功率；Pe为发动机功率。

． （5）

影响插电式混合动力汽车燃油经济性的结构因素主要有混合度、电池容量、电池组电压、变速器传动比、主减速器传动比等。考虑到电池容量和电池组电压已经选定，因此选择混合度A、变速器传动比B和主减速器传动比C作为正交试验设计的结构参数。

2 插电式混合动力汽车控制参数选择

2.1整车控制策略

汽车控制策略可以根据车速、负载和蓄电池SOC值，来确定发动机和电动机的运行状态，使发动机、电机和电池工作在高效率区域内，降低整车燃油消耗。电力辅助控制策略[5]原理如图2所示，控制逻辑见参考文献[5]所述，电力辅助控制策略的控制变量见表4。

2.2 控制参数的选择

整车动力传动系统各部件参数和控制参数的匹配直接影响汽车燃油消耗和排放，因此也将整车控制参数作为正交试验的因素进行正交设计。以城市公交车平均每天行驶42个中国典型城市公交循环工况（总里程246 km）为基准，计算整车油耗，对整车控制参数和动力传动系统各部件参数进行正交试验设计，以总油耗最小为目标优选出最佳的设计方案。对表4中所示的5个控制变量在取值范围内选取多个不同数值，各控制参数的取值水平如下：cs_electric_launch_spd_1o取值范围为[2 m/s,6 m/s]，用D表示，取4个水平[2 m/s，3.5 m/s，5 m/s，6 m/s]；cs_electric_launch_spd_hi取值范围为[6 m/s，12 m/s]，用E表示，取4个水平[6 m/s，8 m/s，10 m/s，12 m/s]；根据发动机的万有特性曲线，为确保发动机在经济区域工作，确定cs_off_trq_frac取值范围为[0.3，0.6]，用F表示，取4个水平[0.3，0.4，0.5，0.6]；cs_min_trq_frac取值范围为[0.3，0.75]，用G表示，取4个水平[0.3，0.45，0.6，0.75]；cs_chg_trq/min(fc_m-ax_trq)范围为[0.1，0.4]，用H表示，取4个水平 [0.1，0.2，0.3，0.4]。

2.3 整车仿真模型的建立

运用Advisor软件进行PHEV建模与仿真。通过在Advisor软件现有单离合器并联混合动力汽车仿真模型基础上，增加一个自动离合器模块，并修改整车和动力系统各部件等模块的仿真参数，建立了插电式双离合器并联混合动力客车仿真模型[6]，如图3所示。

3 插电式混合动力客车参数正交设计

3.1 确定正交试验因素及水平

影响整车燃油经济性和排放的动力系统参数和控制参数共有8个，分别是混合度A、变速器传动比B、主减速器传动比C、车速限值(低SOC时)D、车速限值(高SOC时)E、发动机关闭转矩系数F、发动机最低工作转矩系数G、充电转矩与发动机不同转速下最大输出的最小值之比H。将上述8个因素作为进行正交试验设计的因素，其中A为2水平，B、C为3水平，其余均为4水平的因素。

3.2 参数正交设计及结果分析

根据3.1节所确定的正交试验设计因素及其水平数,选取混合正交表L32(21×32×46) [7]进行正交试验设计。空余的X列可以作为反映随机误差的大小或交互作用，正交设计方案及42个中国典型城市公交循环工况下油耗仿真结果见表5，其中循环工况起始时电池SOC为95%，结束时SOC为25%。

由表5可见,第26号（A2B3C3D2E1F3G3H1）设计方案的油耗45.89 L为最小油耗，但并不是其最优组合。由效应曲线图4可知其最佳方案为A2B2C3D2E1F2G4H1。

上述最佳方案在正交试验表中未列出,由效应曲线图可以看出各控制参数D、E、F、G和H的取值还可以进一步优化，于是在最佳方案中的每一个控制参数取值附近再各取4个值，对控制策略进行第2次正交试验优化。选取D的4个水平为[3.3 m/s，3.5 m/s，3.9 m/s，4.3 m/s]；E的4个水平为[5.8 m/s，6 m/s，6.4 m/s，6.8 m/s]；F的4个水平为[0.37，0.4，0.43，0.46]；G的4个水平为[0.67，0.71，0.75，0.79]；H的4个水平为[0.1，0.12，0.14，0.16]。

选取L16(4)5正交表安排仿真，结果见表6。

第2次正交试验的因素与指标的效应曲线图如图6所示。由表6和图5可以看出，第2次正交试验中各因素的调整对油耗影响不大，且通过效应曲线图可知，其最优组合方案为D4E4F3G4H2，仿真油耗为45.81 L，最终选取参数和优化前参数如下。

4 整车性能仿真分析

（1）采用正交设计优选出的整车动力传动系统参数和控制参数，在中国典型城市公交循环工况下进行燃油经济性仿真, 图6是两个中国典型城市公交循环工况下的仿真结果图。

（2）在42个中国典型城市公交循环工况下动力性和燃油经济性仿真结果见表7，表明其动力性完全满足要求。百公里油耗为18.6 L，与参数优化之前的车型相比(19.7L/100 km)，油耗降低5.58%,燃油消耗有明显降低。

图7―图9所示为42个中国典型城市公交循环工况下电机、发动机工作点分布图和电池SOC变化曲线图。由图7可知，电机的正负转矩工作点主要集中在高效率区域，说明整车动力传动系统参数和控制参数匹配能够很好地满足动力与制动能量回收的需要。由图8可知，发动机工作点主要集中在燃油消耗率比较低的中高负荷区域附近，说明制定的控制策略能使发动机大部分时间工作在高效率区域，提高了汽车的燃油经济性。由图9可知，当电池SOC大于25%时，处于荷电消耗阶段，降到25%时，转入荷电维持阶段。

5 结论

（1）整车动力传动系统参数和控制策略直接影响汽车燃油消耗和排放。根据整车动力性和纯电动里程要求确定了插电式并联混合动力客车动力传动系统的参数设计方案。选取PHEV混合度、变速器传动比、主减速器传动比和整车控制策略参数作为正交设计因素进行正交试验设计，以汽车行驶工况油耗最小为目标，优选出整车动力传动系统参数和控制策略参数的最佳匹配方案。

（2）基于电动汽车仿真分析软件Advisor，建立了插电式并联双离合器混合动力客车仿真模型。采用正交设计优选后的动力传动系统参数和控制策略参数，对整车动力性和燃油经济性进行了仿真分析。结果表明动力系统参数和控制参数优化匹配合理，达到了预期设计目标。在42个中国典型城市公交循环工况下百公里油耗为18.6 L，与参数优化之前的车型相比，油耗降低5.58%。

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Wang Jiaxue，Wang Qingnian，Wu Dong，et al. Power Matching and Simulation for Plug-in Hybrid Electric Bus[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition)，2010，6(40)：1465-1472. (in Chinese)

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第4篇

【关键词】ASON 电力通信系统 光传输网

1 引言

近年来，随着国内电网的发展，异地数据容灾备份、高清视频会议，线路实时监控等应用不断被电网采用，使得各类电网用户对电力光通信网络的带宽需求越来越大，导致电力光通信网络中以IP为主的数据业务成倍地增长，使电力系统传统的光通信网络面临着巨大的挑战，需要一种能够支持多种类型业务、具有动态连接、并可以根据实际的需求对带宽进行实时分配的新型的光通信网络来适应电力通信的发展趋势。

ASON就是在这样的环境下应运而生的新一代光传输技术。ASON能够提供自动发现和动态建立功能的分布式控制平面，在OTN或SDH网络之上，实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络，它能智能化地自动完成光网络管理、交换、控制、保护、恢复等功能，是光网络发展的重要方向。

2 ASON的关键技术

2.1 ASON技术原理

ITU-T最先提出了自动交换传送网络（ASTN），自动交换传送网络（ASTN）是一种通用意义上的网络概念，它与具体的技术无关，并且能提供一系列支持在传送网络上自动建立和释放连接的控制功能。ASON实际上是ASTN技术在光网络中的一种应用实例，它是通过能提供自动发现和动态连接功能的分布式（或部分分布式）控制平面，在OTN或SDH网络之上，可实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。对比传统的光传输网络，ASON增加了智能化的控制平面，使光网络能够在信令的控制下完成网络连接和自动建立、资源的自动发现等过程。其体系结构主要体现在ASON的3个平面、3个接口以及所支持的3种连接类型上。

ASON的网络体系结构参见图1。

2.2 ASON的分布式呼叫和连接管理信令（DCM）技术

任何实体通过网络的控制平面进行通信都必须要有信令。信令技术是ASON的核心技术之一。ITU-T在构建ASON体系时提出了分布式呼叫和连接管理（DCM）。分布式是指网络中不存在一个主导的网元，各控制网元在地位上是平等的，每个网元都了解整个网络的拓扑和状态等信息，可以自主地发出控制信息。

在传统的传输网络中，连接的管理是由集中式的网络管理系统来实现的，网管系统中存储了该区域内的拓扑和链路资源信息。ASON的连接控制方式摆脱了上述的集中式控制机制，转而采用分布式控制机制，ASON的每个网元中都有一个包括拓扑和链路资源信息的数据库，通过各网元的协同计算，实现连接的管理。

2.3 AOSN的路由技术

路由技术是ASON中控制平面的一项重要的单元技术，它在实现连接的动态选路方面发挥了重要的作用。针对多域网络环境中动态光通道的建立，ASON智能光网络提出了3种路由模式：层次路由（Hierarchical Routing）、源路由（Source Routing）和逐跳路由（Step-by-step Routing）。

目前，ASON中采用最多的路由选择技术是基于GMPLS的路由。在ASON中应用的域内协议主要包括OSPT-TE和IS-IS-TE，域间协议主要包括在同一运营商管理域内不同控制域间使用的DDRP和在不同运营商管理域或控制域之间采用的BGP。

2.4 ASON的自动发现技术

自动发现是指网络能够通过信令协议实现网络资源（包括拓扑资源和业务资源）的自动识别。自动发现是ASON的主要特征之一，对于网络来说是一个十分关键的过程。自动发现主要完成物理端口映射、逻辑邻接关系绑定、检测错连线路以及业务能力通告等功能。ASON的自动发现可分为两个基本的过程：传送平面的发现和控制平面的发现。两种发现在时间上相互独立，在命名空间上也完全分开。

3 引入ASON技术的原因

华东电力光传输网覆盖了江苏、浙江、安徽、福建和上海四省一市的省级调度中心、备调中心和大多数500kV变电站。其中，上海地区的核心网络资源比较紧张，除了承载华东网调至上海市调、上海备调和上海区域内各500kV变电站的业务外，华东网调至江苏、浙江、安徽和福建四省省调、备调和其所属区域内500kV变电站的业务也需通过上海地区的核心网进行转接。同时，由于核心网上承载的业务十分重要，网络的保护问题的重要性更加突出，因此决定率先将上海地区的核心网改造为ASON网络。

4 ASON技术在华东电力光传输网中的应用

4.1 华东电力通信系统

ASON核心网规划

根据华东电网电力生产业务传输的实际需求，华东电力通信系统ASON核心网选取了10个站点作为ASON节点，包括华东网调、上海市调和上海地区重要的500kV变电站。在设备配置方面，华东网调作为ASON核心网中最重要的节点，配置了3套ASON设备，其余9个节点：上海市调、变电站A、变电站B、……变电站H，分别配置1套ASON设备，设备型号均采用爱立信OMS32xx系列，设备之间链路的传输速率主要为10G（STM-64），并辅以若干2.5G（STM-16）链路，提供了更多的带宽资源。

根据ASON网络系统的特点，结合华东电网光缆资源的实际情况，华东电力通信系统ASON核心网采用网状网结构，以充分体现ASON网络系统的优势。网络中，设置了2个关口站点，用来连接其他非ASON站点并进行通信、数据传输。其中，变电站H作为该ASON核心网与华东电网江苏光通信网连接的关口站；变电站A作为该ASON核心网与华东电网浙江光通信网连接的关口站。

ASON网络与传统的光通信网络比较，增加了控制平面（CP），因此在ASON网络规划中需要给每个ASON网元以及每一个带有ASON功能的端口规划都配置一个网络地址，这个网络地址在网络控制平面内是唯一的，ASON的控制平面通过这个地址对链路进行控制。华东电力通信系统ASON核心网络拓扑参见图2。

4.2 ASON核心网设备的光接口设计

光接口设计和选取过程中，所涉及的衰减受限传输距离和色散受限传输距离的计算采用符合ITU-T G.957 建议的方法。

4.2.1 衰减受限传输距离计算――最坏值法

L=（PsCPrCPpCAcCMc）/（Af+As） （1）

L=（PsCPrCPpCAc）/（Af+As+ΔMc） （2）

本项目采用的是公式（1）。

式中：

（1） L：再生段最大距离（km）；

（2）Ps：S点寿命终了（EOL）最小平均发送功率（dBm），已扣除设备连接器的衰减和耦合反射噪声代价；

（3）Pr：R点寿命终了（EOL）最差灵敏度（dBm）（BER≤10-12 ），已扣除设备连接器Ac的衰减；

（4）Pp：光通道代价，它包括反射、码间干扰、模分配噪声和激光器啁啾而产生的总色散功率代价。一般在1310nm波长时取1dB，在1550nm波长时根据传输距离的长短分别取1dB或2dB；

（5）MC：光缆线路光功率余量（光缆富裕度），光纤长短不同取值不同，最大取值为3dB。公式（1）中取3dB；公式（2）中ΔMc单位为dB/km，一般为0.02～0.03 dB/km。

（6）Ac：S和R点间所有活动连接器衰减之和（dB） ，每个活动连接器衰减取0.5dB；

（7）Af：光纤衰减系数（dB/km），取0.26 dB/km～0.37 dB/km（1310nm）或0.18 dB/km～0.22 dB/km（1550nm）；

（8）As：光纤熔接接头每公里衰减系数（dB/km），与光缆质量、熔接机性能、操作水平有关。工程中一般取0.01～0.02dB/km。

4.2.2 色散受限传输距离计算

Ld=ε/ Dm

式中： Ld：色散受限传输距离（km）；

（1）ε：光源的色散容限值（ps/nm），由光源的性能决定；

（2）Dm：光纤色散系数ps/（nm・km）。 G.652光纤的色散系数一般取18ps/（nm・km）。

根据上述计算方法，结合爱立信OMS32xx系列设备10G光接口和2.5G光接口参数，可以确定所有设备的光接口类型。

4.3 ASON核心网的作用

通过引入ASON技术，使华东电力光传输网络结构更加趋于完善，ASON核心网内的光传输设备由单一功能的SDH设备升级为支持业务自动发现路由的智能光网络设备，进一步提高主干网对抗光缆故障的能力，同时网络的业务自动迂回功能也将运行人员从繁重的业务调配中解放出来，在提高了网络安全性的同时提高了工作效率。而在环形网结构的基础上向网状网结构发展也是下一步华东电网光通信网络规划和建设的主要目标之一，同时也为最终将整个华东电力光传输网由功能单一的传统SDH平台向智能光网络平台推进奠定基础，积累了经验。

5 结束语

ASON技术是构建下一代光网络的核心技术之一，其在广泛吸收其他技术优点的同时，借助路由选择协议和信令机制，使得传统的光网络变得智能起来，进一步增强了网络中承载大颗粒业务的能力，改善了网络拓扑结构，提升了带宽容量利用率、可靠性和安全性，使电力通信网向大容量、智能化方面又迈出了重要的一步。

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作者单位

第5篇

对LNG燃气动力船舶的安全性、稳定性还存在一些顾虑。本文从船舶安全的角度分析了LNG燃料混合动力船舶在

建造、改造，营运过程中的安全技术要点，打消业界对其安全性的顾虑。

关键词：LNG 混合动力船舶储气罐 船舶安全

如今，节能环保已成为各行各业发展优先考虑的重要课题，船舶行业也不例外。交通运输部制定并颁布了《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》，明确提出“十二五”期间将逐步增加新节能减排技术的应用试点，提出“要优化船舶能源消费结构、研发推广新型船用替代燃料”。而目前正在试点的内河柴油-LNG混合动力船舶技术正是五项试点新技术之一。

液化天然气（LNG）特点

天然气是产生于油气田的一种无色、无臭、无毒且无腐蚀性的可燃气体。液化天然气（LNG）是天然气经压缩、冷却，液化而成，其以液态形式储存在特定容器中。

1、LNG基本参数

LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。

LNG的临界温度为-82.3℃。

LNG的沸点为-162.5℃，着火点为650℃。

LNG的液态密度为0.420～0.46T/m3，气态密度为0.68-0.75kg/Nm3。

LNG的气态热值38MJ/m3，液态热值50MJ/kg。

LNG的爆炸范围：上限为15%，下限为5%。

LNG的辛烷值ASTM：130。

LNG的为52MMBtu/t（1MMBtu=2.52×10^8cal）。

LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/625。

2、LNG的六大优点

LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以储存运输方便。

LNG储存效率高，占地少，投资成本低。10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。

LNG作为优质的内燃机用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。燃料费用低，环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。

LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。

由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。

由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。

LNG燃气混合动力船舶安全技术分析

目前，在交通运输部和一些能源企业的大力推动下，安徽、江苏、山东、湖北等省都相继改装、试航了柴油-LNG混合动力船舶，试点工作在稳步推进。从试点船舶的营运情况来看，柴油-LNG混合动力船舶的经济性、环保性、稳定性已经得到充分的认可。LNG在船舶上还没有大量应用和大范围推广的原因主要是业界对LNG燃气动力船舶的安全性还存在顾虑。但只要借鉴LNG在其他领域成功应用的经验，充分考虑以下几个方面，相信LNG燃气在船舶上应用的安全性是可控的，柴油-LNG混合动力船舶改造的方案是可行的，LNG燃气动力船舶大范围推广应该指日可待。

1、NG燃气混合动力船舶结构布置

作为液化天然气的储存装置LNG储气罐应尽可能布置在露天甲板上，且应尽可能远离机器处所、起居处所、服务处所和控制站以及一些存在火源危险的处所。

支撑LNG储气罐罐体的结构必须具备足够的强度要求，设计部门应进行详细的计算，保证在任何条件下LNG储气罐不会发生受损、位移、变形等事故。相关的管路布置也应该保证在任何情况下不发生受损。

LNG储气罐及其管路的布置还要考虑船舶可能发生的碰撞、追尾、靠泊等对气罐造成的损坏。如果LNG储气罐布置在船舶尾部露天甲板上，罐体与船舶尾端甲板线所连成的切线与甲板水平线形成的夹角不应大于50°（如下图），且储气罐距离船舶两舷的距离不应小于760mm的安全距离。

LNG储气罐与船体应进行有效连接，当LNG储气罐与船体之间采用绝缘方式固定时，储气罐与船体之间应进行有效的电气连接。

储气罐的压力释放阀应尽可能靠近储气罐，且排气口通常应布置在露天甲板以上一定距离，一般不小于3m，且与含有火源的围蔽处所的进气口应尽量远离，一般水平距离不小于5m。

2、材料和设备

因为LNG是天然气经冷却或冷却压缩而成液态保存的，温度在-162℃以下，在释放过程中温度急剧下降，对材料造成破坏。因此对相关材料耐低温要求非常高。通常有以下要求：

气罐、气体燃料管路、压力容器和其他同气体接触的部件的材料应满足《散装运输液化气体船舶法定检验技术规则》中的要求。

通常熔点低于925℃的材料不应用于LNG气体燃料管路。

LNG燃气动力船舶主要设备要保证绝对的安全性和可靠性，装船前必须经过严格的试验确认，并经检验部门的认可，相关要求如下：

3、安全操作

专业资格。主管机关应建立此类型船舶船员操作规范，船员应进行LNG船舶的特殊培训，未获得专业资格的不得从事船员工作。

基本知识培训。船舶驾驶员和轮机员和岸基操作人员在上岗前应接受LNG燃气相关知识培训，充分了解液化天然气的物理、化学特性，充分了解LNG燃气动力船舶操作须知，充分了解LNG燃气动力船舶应急处理措施。

船舶维护。应对安装在危险区域的电气设备制定专门的维护手册，按公认的标准对危险区域的电气设备进行检查和维护。手册包括LNG燃料相关重要设备的检查维护，气体管路上阀件更换的时间间隔和范围等。

安全操作手册。LNG燃气动力船舶应编制专门的安全操作手册，安全手册包括开航前的安全检查、LNG燃气动力主机的启动、维修、保养程序、燃料充装安全操作程序、气体驱除和惰化程序、应急情况下的安全操作程序、航行期间和停机后的安全操作程序等。

安全管理体系。LNG燃料动力船舶和公司应建立适用的安全管理体系，保证船岸人员掌握必要的安全知识，获得必要的安全培训，建立详细的风险分析、评估机制，制定详细的安全防范措施。定期开展与LNG燃料相关的应急演习，提高处理特定危险和事故安全和响应的能力，并落实具体安全责任到人。

第6篇

关键词：内河干货船；LNG；初次检验

中图分类号：U692.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）04-0052-02

最近几年随着全球能源结构的转变和我国“节能减排”政策的实施，LNG替代传统燃油作为船舶动力燃料已经引起了造船和航运界广泛关注，我国混合动力燃料船舶技术也取得了积极进展，《天然气燃料动力船舶规范》（下文简称规范）、《内河天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》（下文简称规定）于2013年相继生效，标志着混合动力燃料船舶初次检验工作迈出了实质性的一步。我们湖州地区于2014年出现了首艘干货船改LNG动力船的实船改造，现结合实例，对改装检验重点问题进行分析。

1.改装船舶简介

原船为单机、单桨、单舵柴油机驱动的钢质内河一般干货船，其结构为单底、单舷、单甲板、横骨架式，原船主机型号为Z6170ZLC-6，额定功率300KW，额定转速1200rpm，齿轮箱型号为J300，减速比3.5：1。

2.实船改装

船舶改装的总布置设计应结合内河干货船的特点还要综合考虑船舶的安全性和经济性。对于内河干货船，主尺度不大，各处所的空间有限，检验时重点检查储气罐、气罐连接处所和机器处所以及其他气体燃料系统的布置，是否满足LNG动力船对于各类安全距离和危险处所的划分的严格要求。本船仅对船舶发动机和机舱局部布置以及对储气罐存放处（货舱后部）部分进行改造，不改变船舶类型、船舶主尺度，改装后的船舶只适装一般干杂物，但损失了部分货舱空间。

2.1气罐处所改造

本船采用的是双层不锈钢制成的c型独立气罐，夹层空间充填珍珠岩绝热并抽真空。该罐外形尺寸约2220x2320x4220mm，几何容积3.16m3，最高工作压力1.04MPa，工作温度-162℃。内容器、外容器、气罐连接处所、内部管道、鞍座、外管道等的材质均为06Cr19Nil0。

气体燃料系统（含储存、充装、供给和使用等）布置原则是使其产生的危险区域尽可能小。内河船常见的布置形式是厨房、主机排气管布置在船艉，考虑到厨房属于失火危险性较大的处所应远离气罐和主机排气管与气罐压力释放阀排气口的安全距离，本船将气罐布置在货舱后部。改造方案将原机舱前舱壁FR17向船尾方向移至FR16处，货舱口围板前移至FR23处，并在货舱内增设一道钢质舱壁，FR16-FR23之间形成围蔽气罐处所。由于本船气罐在围蔽处所内，按照规定2.3.1.5，本船的LNG储气罐应横向居中布置在气罐处所内，储气罐与两舷侧距离为2.0m以上，储气罐的外壳距船底板为0.9m，距机舱前壁的距离为0.92m。根据规范2.2.1储气罐外部所有接头、阀件和水浴式气化器均集中布置在气罐连接处所内，此处所设有透气管口、压缩空气进出口、充装口、回气口等，处所操作面设有气密性门，气密门门槛高度300m。本船LNG采用围敝处所内储存，气罐是双层真空绝热的，内、外壳材质相同，同时气罐连接处所限界面材料与气罐设计温度要相同并进行隔热，那么本船围敝处所舱壁的材质可以不采用耐低温材料和隔热措施。

储气罐都必布置压力释放系统，本船LNG气罐外壳上应设置防爆装置，防爆装置应安装于气罐连接处所。气罐上每个压力释放阀应与透气总管相连，但内河船很难满足规定对透气管出口相关距离的要求（规定中透气管出口高度高出露天甲板的距离不小于B/3或6m，取其大者，如布置困难，可降为3m；透气管出口距离气体安全处所最近开口和机器废气出口的距离至少10m，如布置困难，可降为5m），本船空间有限，只能按最低要求布置。本船居住舱室前壁上设有窗口，不满足安全距离的要求，应予以封闭。

燃料充装是LNG动力船比较危险的状态，本船充装站布置在开敞甲板，充装总管由储气罐处所引出经气罐连接处所向上至开敞甲板（充装平台）处。LNG充装接头和任何可能泄漏的位置（包括法兰）的下方设集液盘，集液盘为不锈钢制成，底部带有防低温隔热材料，检验时不要遗漏排放管，该管是充装作业时临时设置，它与集夜盘相连并向下排出舷外。检验时注意检查起居处所、机器处所、控制站的人口、空气进口及其他开口不应面向充装接头所在位置。

最后还需注意检查罐区的防火分隔。

2.2轮机部分改造

本船在原有柴油机的结构和燃料方式不变的基础上，增加一套LNG供气管路系统和柴油-LNG双燃料电控喷射系统。双燃料工作状态由电子转换开关控制。

本船机舱改造为本质安全机器处所，机舱内所有供气管路采用双壁管，双壁管形式须满足规范4.3.1.1（2），供气管路密封在钢质通风套管内，供气管路与通风套管之间的空间安装独立的机械式抽风机。同时气体管系还需满足距离船体外板应不少于800mm的要求，机舱外供气管路不应穿过起居处所、服务处所或控制站，如供气管路必须穿过，其应采用双壁管。布置在露天位置的供气管路均采用钢质护套予以保护，以避免使其遭受意外的机械损坏。本船发动机上方设有1个气体探测器，气体是在低压状态下通过发动机空气进气总管，进气支管进人气缸，本船的发动机空气进气总管，进气支管可免除双壁管要求，若不满足上述条件，发动机本体的供气管路应用双壁管。

2.3电气部分改造

明确船舶危险区域划分。以本船来讲，气罐内部、气罐压力释放管路、透气管路、所有内含气体的管路和设备为0区。气罐连接处所、气罐处所、距离气罐充装口、压力释放口3m以内的开敞甲板上的区域、气体燃料充装总阀的防溢挡板以内及挡板外向延伸3m为1区。距离1区开敞处所1.5m以内的区域为2区。电气设备、电缆不应安装在危险区域内。由于操作需要不可避免时，则应选择合格防爆电气设备，防爆设备的防爆类别和温度组别应不低于II A，T2。检验要特别注意机舱顶部电气设备都应为防爆电气设备。

另外，LNG船配套设备的可靠性直接关系到LNG系统的安全和正常运行。所以配套设备的选用也是检验的重要项目。LNG系统中配套设备有低温阀件（截止阀、紧急切断阀、压力释放阀等），附件（液位计、温度计、压力表等仪表设备），风机风扇等。检验时严格检查产品和设备的持证情况并做效用试验。

第7篇

关键词：电力电子技术；发现现状；电力传动技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.162

0 引言

依据我国中长期科学和技术发展规划纲要，电力电力技术的应用范围越来越广，对其的研究越来越收到重视，但目前与国际水平相比较，还有很大的进步空间[1]。如今我国电力电子技术和电力电子装置在多个重点行业和领域得到重视，但为了能够拉近我国电力电子技术与国际水平的差距，我国加强对电力电子技术的研究，为实现自主创新出台了各项政策，为我国电力电子与电力传动技术的发展提供了良好的机遇。

1 电力电子的含义及应用的重要性

随着我国整体实力的快速增长，多个行业对电力的需求和要求越来越高，如机械行业、交通行业、石油化工行业、环保行业、国防及航天等，因此加强对电力电子的研究，提高电力电子水平具有比较[2]。对电力电子的研究，主要是针对电力电子器件、变流器拓扑及控制等，确保电能量、磁能量的控制、传输等，实现对电能高效率的使用，提供高质量电能。在对电力电子进行研究时，主要需要对电力电子元器件、功率集成电路、电力电子变流技术、电力电子应用技术、电力电子系统集成等方面进行研究，以保证电力电子系统向智能化方向发展，且具有较高的稳定性和可靠性。

电力电子将各种能源转换成电能的方式，不仅方便人们的生活，还具有节能环保的特征，有效推动电力系统逐渐实现自动化、智能化和节能化。根据对我国电力电子的发展分析，可以从以下方面针对电力电子的应用优势进行分析：①分布式发电和可再生能源发电，分布式发电技术在国外颇受重视，其可以让发电设备拉近与用户的距离，实现近距离输电，且还可以实现用户用电的独立性，在应对自然灾害时，有效提高安全和应变能力。此外风力发电、太阳能发电等均采用分布式发电系统，对电力电子技术的依赖性较强。根据相关研究调查可知，全球对电力电子产品应用在分布式和混合式发电设备的发展势头越来越猛，尤其是逆变器、频率变流器、静态传输开关等，但由于很多可再生能源和分布式发电系统所产生的电能存在不稳定的状态，此时需要加强电能储存技术的应用，即利用电力电子技术对不稳定状态进行控制。②电能质量控制，电力电力技术在电力系统改造方面具有重要的作用，能够有效实现节省电能，提高用电效率，而且随着高压大功率电力电力装置的应用，对电力系统产生、输送和分配等应用价值越来越高[3]。

2 当前我国电力电子发展现状和存在的问题

虽然我国自改革开放以来非常重视电力电子技术的开发和研究，但由于受到财力支持和科技发展基础等因素的影响，我国电力电子技术的发展仍然明显落后于国际水平。如目前我国电力电子产品和装置，主要还是基于晶闸管，而其他高技术电力电子产品和装置，是借助国外生产的先进器件组合而成，因此我国自主创新和研发的电力电子产品和装置与国际先进水平差距还就有较大的距离。而且我国虽然加大了国外先进技术的引进力度，但对于一些核心技术和重要部件，大部分国外公司仍然拒绝转让，如全控电力电子器件、大功率变流器、电力电子全数字控制水平、重大工程经验等均处于较低水平[4]。因此我国当前处于大力发展国内电力电子技术的紧急时期。

3 我国电力电子与电力传动技术发展的机遇

要想推动我国向资源节约和环境友好等方向进一步发展，发展强大的、世界先进水平的电力电子技术和产业具有重要的价值。如今我国专门针对电力电子器件及电力电子装置等项目明确了支撑指南，主要包括新型电力电子器件及电力电子集成技术、电能质量负荷控制技术及装置、电气化铁路同向供电装置等。促进我国在完善电力电子产业链和创新自主知识产权芯片、技术等方面加大了推广力度，其中芯片产业化主要包含绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管、门极换流晶闸管等产品芯片的制造、组装[5]。此外电力电子产业链还包含模块产业化、应用装置产业化、专业工艺设备和测试仪器产业化等，重点内容包含电力电子器件系统集成模块、电机节能、自主知识产权芯片电力电子装置、电力电子器件生产专用工艺设备等。

如今对高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器的频繁使用，推动了PWM技术的进步，其主要可以实现变频变压反抑制谐波的特点，改变逆变电路输出电压的大小。PWM技术主要包含三种类型，分别为优化PWM、正弦PWM、随机PWM，其中以正弦PWM应用作为广泛。随着微电子技术的发展，将其应用在芯片中，可以有效提高芯片的运算能力和可靠性。如利用电力电子技术制造的有源滤波器，在治理电网谐波、改善电网功率因数等方面有重要的作用，且随着全球不可再生能源的深入挖掘，风力、太阳能、潮汐、地热等可再生能源越来越来越收到重视，而要将这些能源转换为可以使用的电能，则必须采用逆变器、充电器、稳压器等进行电能质量的控制。

4 结束语

综上所述，随着科技的进步，人们生产生活中的科技产品和技术对电力电子技术和电力传动技术的需求越来越多，具有良好的发展空间和前景。通过加大对电力电子技术和电力传动技术的研究，将电力电子技术作为核心技术给予大力支持，是促进我国电力电子与电力传动技术拉近与国际水平距离的重要措施。

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[3]唐媛芬，李宏，杨宏亮.电力电子技术的发展给感应加热电源带来的机遇和挑战[J].工业加热，2010（06）：6-9.

第8篇

论文摘要 在人类所利用的能源当中，电能是最清洁最方便的；电气传动无疑有着很大的意义，随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上，总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。

从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。

1 电力电子的研究方向

就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：1）电力电子元器件及功率集成电路；2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。

2 我国电力电子发展中存在的问题

当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。

在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70％的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。

目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。

3 电力传动系统的发展现状分析

目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：

1）输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径

高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。 PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。 PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。

2）应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论

交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。 70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。

3）广泛应用微电子技术

随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor——DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。

4 结论

虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。

参考文献

第9篇

关键词：电力工程 电力电子 电力传动系统

从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。

1.电力电子的研究方向

就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：

1）电力电子元器件及功率集成电路；

2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；

3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；

4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。

2.我国电力电子发展中存在的问题

当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。

在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70%的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。

目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。

3.电力传动系统的发展现状分析

目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：

1）输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径

高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。

2）应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论

交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。

3）广泛应用微电子技术

随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（DigitalSignal Processor——DSP）、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。

4.结论

虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。

参考文献：

第10篇

关键词：电力传动系统 智能控制 应用措施 应用意义

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0013-01

随着控制手段的日益更新和控制技术的不断发展，智能控制技术已经逐渐在控制行业中占据主导地位，相应的大量的智能控制软件也逐渐取代了常规的控制软件，像在生活中经常提到的神经网络，模糊控制等都属于智能控制的范畴。由于智能控制的控制效果很好，很适合应用在电力传动系统中，因此有必要研究适合电力系统的更简便，性能更优异的智能控制系统。同时，要想将智能控制这一理念成功的应用在电力传动系统中就必须充分了解智能控制的原理和应用特点，虽然现在已经有了一些应用实例，但是这并不普及，还有许多缺陷，因此，在电力系统中应用智能控制系统仍然是一个很大的挑战。

1、智能控制简介

智能控制是现代自动控制领域内一个全新的词汇，但是其凭借着自己独特的控制优势已经迅速的发展起来，如今已经广泛的应用到了各个领域中。相信在不久的将来，智能控制系统也能为电力行业带来崭新的面貌。与大多数理论产生的背景一样，智能控制也是为了解决工程技术问题而在实践中产生并发展起来的一个理论。随着“自动化”理念的逐渐深入以及社会对控制要求的不断提高，以前的控制理念早已不能跟上社会发展的脚步，随之，智能控制理念就逐渐出现了。按以往的经验来看，在电力等行业中，手动控制虽然控制效率差但其效果很好，只要技术熟练，工作人员就能操作自如，因此人们就想到了用计算机模拟人的操作来进行控制的方法，这就是我们所说的智能控制。计算机技术可以在判断，推理，计算，数据处理，信息收集等诸多方面模仿人的思维模式，这也是智能控制实现的基础。

与普通的自动化控制相比，智能控制系统具有如下几个特点：（1）智能控制系统成功的完成了脱离传统模式中依靠的数学模型进行工作的模式，它以实际效果作为控制对象，在控制的实施中不依赖任何数据模型。（2）智能控制系统很好的模拟的人脑的思维模式，并采用非线性控制系统的工作模式。（3）智能控制系统可以根据当前系统的工作状态来调整自己的控制模式进而提高系统的工作性能。（4）许多智能控制系统还具有在线识别，在线决策以及自我评估的能力，这有效的提高了整个系统的控制效率和工作效率。（5）智能控制系统采用分层信息处理法工作，反应速度较快。

2、几种常见的智能控制系统

2.1 模糊控制

模糊控制就是用模糊集合来刻画人们日常所使用的概念中的模糊性，从而使控制器能够模仿人的控制思维的一种控制方式，尽管模糊控制器的结构比较复杂，但是其输入输出特性都是比较简单的形式，在实际应用中，如果在模糊控制器上增加积分效应那么它就相当于一个PID控制器。

2.2 单神经元控制

众所周知，神经网络具有很强的信息处理能力，可以高速的解决许多复杂问题，但是不可否认，神经网络缺乏计算机硬件的支持。可是从控制电气传动系统这一角度出发，单神经元控制器构成的电气传动控制系统可以很好的完成控制系统工作的任务，并可以提高系统的鲁棒性。

3、电力系统中的智能控制

在电力传动系统中应用智能控制理论已经引起了许多学者的研究兴趣，专家表示通过智能系统的合理应用很可能将电力系统的控制水平提升一个台阶。目前所使用的交直流传动系统的控制手段比较成熟，如矢量控制，闭环控制等都有很好的效果。虽然利用PID控制法可以很容易的完成数学建模进行传统的控制，但是可以发现实际的电力传动系统并不是稳定不变的，电机本身的一些参数要随着其工作状态的改变而不断变化，这就为传统的建模控制带来了很大的困难。智能控制便可以很好的解决这一问题，首先智能控制是采取非线性，变结构的模式来进行工作的，它可以很好的克服电力传动系统的变参数问题，从而在很大程度上提高电力传动系统的鲁棒性。另外值得注意的是将智能控制应用到电力传动系统中时要结合传统的控制理念共同作用，如果完全排斥传统控制方法，生搬硬套的直接应用智能控制不但不能发挥其优势反而会引发一系列问题，因此在引入这一控制手段时要注意继承一些传统的控制理念，做到扬长避短。就拿交流电机为例来说，前面已经说到交流电机以往采取矢量控制和闭环控制，因此在将智能控制引入之一系统中时，应该保留一些矢量控制法和PID控制法，可以将智能能控制作为外环控制，将一些传统的控制手段用做内环做辅助控制，这样新旧相结合的方法可以将智能控制的优势充分的发挥出来，提高系统的工作效率。这主要是因为内环的控制可以帮助外环完成采样工作，提高外环采样频率同时通过内环的控制可以减少外环的控制误差。

参考文献

[1]戴汝为，杨一平.一类智能控制和决策支持系统的体系结构[A].1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（上册）[C]，1995年.

[2]费敏锐，陈伯时，郎文鹏.综合智能控制方法概述[A].1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（上册）[C]，1995年.

第11篇

中图分类号： F407.6文献标识码： A

目前，电动机已经成为大部分机械实现传动的主要方式，所以电动机传动为工业化生产奠定了基础。经历了几十年的研究，现在电动机已经完成自动化的蜕变过程，但是因为现代科技信息技术、智能化技术不断发展，电气传动技术正面临着一场前所未有的大改革，一些先进技术，例如传感技术、微电子技术以及电力电子技术等研究融入到了该领域，这三者负责推动大电子体系进行升级换代，最终有利于电气传动技术跨入全信息化、智能化时代。

1、 电气传动控制的主要手段是数据通信与数字控制

机械控制是电气传动最早采用的手段，在后来的发展中逐渐被电子控制与电气控制替代。而且电子控制被采用频率较高，主要有数字控制与模拟控制两种。从20世纪70 年代开始，集成电路微处理器被大规模采用与商业领域，其具备成本低、耗能少、功能强大、较可靠等优势。它的采用将电子传动控制技术推上了一个新的台阶，正式把微处理器作为现代化电气传动控制器的核心技术。

2、逐步取代可控交流电气传动是基本趋势 我国要实现可持续发展，节约能量是必须的。变频调速对节约电能相当可观。在实际应用中，风机、泵、压缩机的电动机大约40%应用电气传动，但应用变频调速的只有约5%。可见，今后交流变频调速还需要大力推广。变频调速采用的使设计观念有所改变，过去设计制造电动机主要考虑起动转矩大的问题。由于增加启动电阻就增大了启动转矩，异步电动机定子常采用双笼或深槽结构。启动后磁场对转子强切割，产生的集肤效应，把转子电流排到外绕组中，外绕组电阻就很大，这样启动电阻就大，以保证足够的启动转矩。同时转子尺寸加大了，转子、定子也会加大，相当于材料多，重量加。有了变频调速频率从低到高，电机的启动转矩自然会变得比较大。从此在电机设计制造思想上有了变革，摆脱启动转矩，按变频调速的工况考虑，不仅提高电效率，同时实现电动机小型化，有利于实现走变频专用电机高效，这个设计思路与为提高电动机效率而使用更多铜、铁材料有所不同。 虽然在19世纪直流电气传动和交流电气传动先后诞生，但到20世纪以后的年代里，由于二者性能不同，应用情况也有所区别，比如直流传动具有优越的可控性能，于是高性能可调速传动一般都用直流电机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电机，这种分工格局是客观的。但是到了1970年以后，电力电子变换器的高效交流变频传动开发成功，优点很多，结构简单、维护方便、效率高、成本低廉，工作可靠、转动惯量小的交流笼型电机进入了可调速领域，打破了交直流传动按调速分工的格局。交流调速传动发展方向和应用体现三方面；一是一般性能的节能调速和工艺调速；二是高性能交流调速系统；三是特大容量、极高转速的交流传动。国内外在交流调速上发展都非常快，交流传动中一般采用交——直——交变频。所谓变频调速，即把50HZ的交流电源变成直流电，再把直流电逆变成不同频率的交流电，将由变换后的电源频率来控制电动机的转速的调速方法。

3、物质能量流与信息流之间必需的接口

由于电力电子变换器的普及，使得谐波和无功电流给供电电网造成一定的“电力公害”，必须采取相应措施：一是采用有源滤波和无功补偿；二是开发“绿色”电力电子变换器，这是一种治本的办法，因为它要求功率因数可控，各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度。现在实际应用的绿色变换器有：双PWM交——直——交变换器、多单元串联的中压变换器、多电平中压变换器等多种。被看好并会被开发的有：交一，交矩阵式变换器，它具有输入电流和输出电压都接过正弦波、能量传输可逆、可省去直流滤波电容等优点。由于有电力电子变换，才有弱电控制强电的接口，否则信息始终就是信息，不可能真正用来控制物质产生，所以，电力电子技术是信息流与物质能量流之间的重要纽带。当今正是电力电子技术蓬勃发展时期，许多新的电力电子器件和变换技术正在大量涌现。其中电力电子器件的发展大体分三个阶段：开始是晶闸管(SCR)；其次是GTR和CTO；第三是IGBT。现在市场上IGBT能够广泛供应，但由于其电压和电流容量有限，所以只能在中、小容量的低压电气传动使用。如果容量再大，必须采用GTO，由于GTO的可靠性不很高，所以，现在各国电力电子企业和研究所都在努力开发新型的高压功率开关器件，并且有的已经问世了。例如，IGCT．IEGT以及3300-6000V的IGBT等，这些都可供中压、大容量电气传动使用。从总的看，电力电子器件的基本发展方向是，模块化、集成化、高频化、改善封装和采用新材料(如SIC)等，这种发展为电气传动的信息化、智能化的控制提供了重要基础和保障。在电力电子变换器中，主要是由全控器件组成的斩波器或PWM变换器以及晶闸管相控整流器。用于控制直流电机。变压变频器主要用于控制交流电机，其中中、小容量的多为PWM变换器。

4、变频调速技术优势

现在我们说电气传动正面临着一场革命，是说它正在向智能化迈进，作为我们搞自动化的同志来讲，上百年来研究电动机只是实现了自动化，现在再进人到一个智能化，也就是一个系统优化的问题。优化的焦点是把微电子技术、电力电子技术、传感技术融人到电气传动的领域，这三者构成“大电子体系”，只有这样的大电子体系，才能带动、改造传动产业升级换代。这样的融人把物料流、能源流、信息流三者汇流在一起，形成当代的智能化传动系统。过去讲调速，搞电机的人总是希望从电机内部结构性能的改进来实现，结果是不理想的。有了变频调速以后，这方面有了很大改进。所以我们已经不能单纯从电动机的内部来解决传动的问题，我个人以为要把电机、调速装置和用电器看成是一个整体，不是单纯追求单机的高效，现在进人智能化时代，我们要追求把单机额定工况点的高效提高到系统的高效。我们希望在很大的一个工作面上，通过调速都能达到电机和系统的高效，这是我们现代电气传动的又一个特点。国民经济要实现可持续发展，就必须节能，电机用在风机、泵、压缩机等通用机械里，采用了变频调速，可以达到一个相当可观的节能效果，但实际上在电气传动中，用于风机、泵、压缩机的电动机大约只占到40％，这一部分的节能重要性不必再去怀疑。要理解电气传动的全部，还应该包括工艺调速、牵引调速和精密调速。这些调速应用的目的主要是提高产品的工艺水平、产品质量、生产产量和效率，达到产品制造工艺要求，比如轧钢、印刷等都是围绕怎么样提高精度，达到工艺要求。这一部分也会有节能效果，但它不是主要的目的。以轧钢为例，采用交流传动替代直流传动，虽然节能绝对量也不小，但是跟轧钢产量的提高带来的总效益来比，节能经济效益大约占到7％一8％。交流传动的优点是转动惯量小，动作时间就缩短，在轧钢的时候，提高了工作效率，一小时产量大约可以提高20％，这对钢厂来说就很了不得了，这个经济效益要比起节能来说大了许多。在通用机械的领域里面，我们大家习惯强调的是变频调速技术节能优势，我首先肯定这是对的，但是在很多国民经济的领域中，它更多的应用不完全是为了节能，而是为了满足工艺上的要求以及生产技术改造上的要求。

5、结语

电气传动技术发展要随着信息化、智能化技术不断发展，将向着网络化控制与管理的方向迈进。

第12篇

电气传动的概念是指，电动机将电能转换成机械能，然后带动生活生产设备、交通工具等物品运行。电动机于19世纪被创造出来，是人类生产史上的一项重要发明。由于其能较方便地分配和传输电能，电动机的电能可方便控制，因此电动机具有运行效率高、使用方便等优点。目前，电动机已经成为大部分机械实现传动的主要方式，所以电动机传动为工业化生产奠定了基础。经历了几十年的研究，现在电动机已经完成自动化的蜕变过程，但是因为现代科技信息技术、智能化技术不断发展，电气传动技术正面临着一场前所未有的大改革，一些先进技术，例如传感技术、微电子技术以及电力电子技术等研究融入到了该领域，这三者负责推动大电子体系进行升级换代，最终有利于电气传动技术跨入全信息化、智能化时代。

1 电气传动控制的主要手段是数据通信与数字控制

机械控制是电气传动最早采用的手段，在后来的发展中逐渐被电子控制与电气控制替代。而且电子控制被采用频率较高，主要有数字控制与模拟控制两种。从20世纪70 年代开始，集成电路微处理器被大规模采用与商业领域，其具备成本低、耗能少、功能强大、较可靠等优势。它的采用将电子传动控制技术推上了一个新的台阶，正式把微处理器作为现代化电气传动控制器的核心技术。当前，最常用的微处理器有：数字信号处理器、精简指令集计算机、单片机以及专用集成电路等，因此，计算机控制的传动设备，除了具备一般的数值计算功能以外，还存在数值运算与逻辑判断的作用外。总的来说，在传动技术方面，数字控制与模拟控制比较有两个较明显的优势：1）数字控制器可以进行模拟控制不能实现的相对比较复杂的控制措施；2）数字控制系统能够自主完成故障诊断，实现故障诊断的智能化。

2 电力电子变换器成为物质/能量流河信息流间的连接口

电力电子变换器作为物质/能量流和信息流间的必需联系纽带，若是不存在电力电子的交换，就不可能存在弱电控制强电的接口，而信息根本不能转化为可以用于技术控制的信号。现阶段的电子电力传动技术正处于发展的高峰时期，许多新的电力电子变换技术与器件不断地被创造出来。归纳起来，当前的电力电子器件已经经历了3个发展阶段：1）SCR；2）GTO与GTR；3）IGBT。但是现在的市场上供应最广泛的是IGBT，该器件的电流容量及电压非常有限，通常只能供中、小容量而且低电压的传动器使用。大容量而且高电压的传动器，通常采用GTO。然而GTO运行的可靠性不高，据此问题，很多企业着手研制新型的高压功率开关器件。目前成功研制出来的有：IGCT、IEGT和3 300~6 000V的IGBT等，这些器件足以供中压及大容量的电气传动使用。未来电力电子器的发展趋势是模块化、高频化、集成化、改善封装等，全部拟采用SIC等新材料。这一趋势为电气传动技术实现智能化以及信息化打下了坚实的基础。

3直流传动逐渐被可控的交流电气传动逐步取代

实际中，先后发明了直流电气传动与交流电气传动。而在20世纪中，由于直流传动具备更加优越的可控性，其被广泛应用于工业领域。性能高的可调节速度传动器通常都采用直流电机，而不变速的传动器多采用交流电机，者逐渐成为20世纪工业领域内公认的应用格局。一直到20世纪70年代后期，因为高效的交流变频传动技术被成功研发，又因为其具备直流传动所没有的多项优势，例如构造比较简单、可控性高、效率高、成本低、维护简便等，直流传动逐渐被可控的交流电气传动逐步取代了。目前主要是沿着3个趋势发展：一是普通性能的节能调整速度用户工艺调速；二是高性能的交流调速技术；三是极度高速与特大容量的交流传动。在国外，交流传动技术发展得极为迅速，我国则处于初始阶段。交流传动的节能效果相当可观，因为在电气传动的实际应用中，泵、风机及压缩机的电动机耗能大概为40%，而变频调速仅为5%左右，因此在发展持续性的国民经济过程中，采用交流传动更加符合国情，需要进一步推广。

但是采用变频调速技术的范围增广以后，还存在一些设计观念上的问题。过去很长一段时间，设计电动机的时候，大多主要考虑起动转矩，将其作为一个设计的出发点。因为启动电阻增加了，起动的转矩也随之增加。启动设备的时候，磁场会对转子产生强切割，从而产生集肤反应，将转子的电流排出外绕组，这样就增大了外绕组电阻，启动电阻也大，足以保障转矩启动。由此一来，增大了转子的尺码，同时定子的尺码也会增大，这相当于增加了材料用量，重量也增加。采用了变频调速，频率发生从高到低的变化，电动机的起动转矩当然也会跟着变大。在此基础上，电动机的设计就可以摆脱起动转矩的许多限制，并依照新的要求或者按变频调速的具体设计情况来进行考虑。这样不但能够提升电动机的效率，还能促进电动机向小型化发展。这就是目前电气传动技术的重要发展趋势。

4结论

综上所述，随着社会经济领域以及信息科技领域的不断发展，我国的电气传动技术也会随着更加先进、更加实用，朝着高信息化和高智能化的方向发展，而为了更好地管理电气传动的各种技术，网络化的控制的管理技术将会广泛应用，为我国的工业发展做出巨大的贡献。

参考文献

[1]苏勇.电气传动技术的发展及展望[J].中国新技术新产品，2010(11).

[2]陈洪峰.国内电气自动化发展状况与趋势[J].科技创新导报，2009(1).

[3]董磊.浅析电气传动技术的发展现状与趋势[J].民营科技，2009(7).

第13篇

引言

传统的电力机车指代牵引电动机进行驱动车轮的机车。电力机车由于所需要的电能是由电气化铁路的供电系统中的接触网或着第三轨供正在行驶中的电力机车进行供电，因此是一种不是自带能源的机车。其电力机车有着过载能力较强、速度非常之快、维护过程小、方便满足多机牵引、有效节约能源和可以使用再生制动、运营经费不高、整备作业时间不长、牵引较大、功率非常大等一些列优点。采取电力机车带动车列，能够有效提升列车的运行速度以及承载重量，最终大幅度的提升铁路总体的运输能力与通过能力。

1 我国传统电力机车的现状

其机车主要是由下面多个子系统组合而成：即受电弓、避雷器、高压电压互感器、交流异步电机以及真空主断路器、高压电流互感器等组合而成的主电路系统；它是由辅助变流设备、充电机、协电机等组成的辅电路仪器；基于现阶段所出现的世界factory instrumet protocol网络通信技术中的微机型网络控制系统；贯穿在所有子系统中的单独式通风冷却系统；由机车工作监视控制设备、信号装置、远程重联监视控制设备与能够控制的列尾设备、无线电台等组合而成的列车安全行驶控制以及监测仪器；低动力效果转本文由收集整理向架；以及机车单独的生活间、压车铁以及工具柜等附属设备。在机车的合理的设备中，机车整体重量大概在185吨上下，对应轴的质量在24吨上下；再附上压车铁轴的质量大概是25吨，那么机车的整个重量就在230吨上下，在此种情况下，能够有效的发挥出最大的黏着牵引力[1]。

电力机车一般使用交流电到直流电再到交流电的传动系统、25千伏/50赫兹的电压制式，和不但有着交流电同时也有着直流电传动机车比较，有着恒功范围较广宽、轴功率较大、黏着性能较高、功率系数高、谐波干扰不大、维护率以及全寿命的运营成本极低、运营可靠以及适用范围宽广等优点。其机车能够达到单机牵引一万吨重载列车，借助远程重联能够有效的满足双机牵引达到两万吨重载组合列车作用下的运行模式[2]。

从本世纪初期开始，我国北车集团山西大同电力机车和阿尔斯通公司联合实施和谐d2b型机车问题的磋商。铁道部在我国举办奥运会的前一年和大同电力机车以及阿尔斯通公司签下采购合同，总共制定购买了五百辆电力机车，其合同的总价值高达114亿元人民币（大概为11亿欧元），这其中涵盖了机车采购合同、进口零部件采购合同以及技术服务合同、技术转让合同等几个相互联系的合同，这其中阿尔斯通公司于该协议中所占的份额达到了将近30亿人民币。为山西大同电力机车在2005年和阿尔斯通公司联手设计、引进先进技术以及制造180台功率极大交流电传动8轴和谐d2型号的电力机车之后的又一次合作。

2 hxd2b型电力机车的主要特点

2.1 设计理念

该电力机车为我国某公司自主研发的首代交流传动类货运电力机车，它所遵循的一般准则是：

0 坚持设计起点必须较高、技术要求领先的原则。依照大功率货运的电力机车现实需要，应该尽最大可能使用安全、成熟的先进技术。

1 坚持使用世界上较为先进的技术或者可靠的技术与我国成熟的技术结合起来的原则，以此获取最高的性价比。

2 为了能够整体性的实现新时期铁路设备的标准，要坚持达到操纵简便、工作安全以及检修方便的原则[3]。

2.2 关于电气系统的组成

电力机车电气系统其组成部分广义的说有很多，但是主要是以主传动和它的控制系统、机车控制和监视系统以及辅助传动和它的控制系统。

机车主传动和它的控制系统的作用主要是借助对机车的牵引流器的控制，来达到对牵引电动机的实际控制，以此满足机车牵引与动力制度的特征控制。它的设计方法关键是依照国外传动机车的变流技术来进行设计的，其牵引变流器使用用水冷igbt作为主要核心的极大功率变流器。

而机车辅助传动和它的控制系统的主要作用是满足对机车协助电动机进行控制，协助电动机依据它的工作特性，能够把它分成以下两种：一种为对牵引电动机与冷却塔的冷却使用通风机中电动机的控制，此类控制能够依据变频变压方式进行工作；第二种为取得压缩机等相关负载的电动机，此类电动机只是在定额定压的方式下进行工作。所以分别使用两套辅变流器进行供电[4]。

实际上，机车微机控制与监视控制系统为机车控制最为重要的部分，它是驾驶员的所有命令与关键性控制电器中的控制信号，比如：辅电动机自动开关等，都借助机车微机控制和监视控制系统实施输入，利用机车微机控制与监视控制系统和机车牵引变流器的控制电源、atp控制单元以及电空制动单元、辅变流器控制单元等实施数据的交换与通信[5]。

2.3 牵引逆变器

所谓的牵引逆变器就是电机侧变流器，就站在负载的角度来说，它能够分成电压型与电流型两类。其电压型变流器是以直流电压内电路供给中一个稳定的直流电压，它的元件过电压额可能性非常小，不过因为中电路的内阻也不大，负载出现问题与换流等出现问题，都会引发过电流现象。

第14篇

【关键词】 电气传动技术 电动机 电力电子变换器 交流变频调速 发展趋势

电气传动技术是指通过电动机将电能转化为机械能，然后带动各种类型的交通车辆、生产机械和生活设备等运行。自十九世纪发明电动机以来，电气传动技术被广泛地应用于电力、冶金、水力、化工和石油等行业中，成为工业现代化的重要基础和推动力。近年来随着电力电子技术、传感技术和微电子技术的快速发展，电气传动技术正面临着一场历史革命，交流调速取代直流调速已经成为发展趋势，这促使电气传动技术向着智能化和信息化的方向不断发展。

1 电气传动的分类

按照所使用的传动装置类型，可将电气传动分为直流电气传动和交流电气传动，两者所使用的电动机分别为直流电动机和交流电动机。在二十世纪八十年代以前，直流电气传动在高性能的电气传动领域占据了绝对的统治地位，其虽然有较好的优越性，但是也有一些直流电动机本身难以克服的缺点，主要是容量、电流和电压的上限值所带来的约束。二十世纪八十年代以后，伴随着计算机控制技术和电力电子技术的发展，交流电气传动的应用日益增多，其在高性能的电气传动领域多占比例不断上升。

（1）直流电气传动。直流电动机有三种调速方式，分别为弱磁升速、调压调速和变电阻调速。由于现代工业企业的低压供电系统多使用交流供电，因此调压调速方式目前的应用最为广泛。自应用以来，直流电气传动经历了如下的发展历程：开环控制单闭环控制多闭环控制；硬件控制软件控制；模拟电路控制数模电路混合控制数字电路控制；分立元件电路控制小规模集成电路控制大规模集成电路控制。

（2）交流电气传动。交流异步电动机有三种调速方式，分别为转差功率回馈型调速、转差功率消耗型调速和转差功率不变型调速，其中转差功率不变型调速是目前应用最广和效率最高的调速方式。自应用以来，交流电气传动经历了如下的发展趋势：分立元件电路控制小规模集成电路控制大规模集成电路控制；硬件控制软件控制；模拟电路控制数字电路控制；转速开环的恒压频比控制转速闭环转差频率控制矢量控制解耦控制模糊控制。

2 电气传动控制的主要措施

机械控制是最早的自动控制措施，后来逐渐被电子控制和电气控制所取代。二十世纪七十年代以后，成本低、体积小、能耗低、速度快和可靠性高的大规模集成电路微处理器逐渐商品化，这极大地促进了电子控制的发展，目前电气传动系统控制器的主要方式已经是以微处理器为核心的数字控制方式。作为最为常用的电子控制方式，数字控制和模拟控制具有不同的适用范围和优点，但毋庸置疑地，数字控制正在不断取代模拟控制：数字控制系统能够进行故障的自我诊断，从而提高诊断结果的可靠性和诊断过程的智能化；数字控制器能够实现模拟控制所无法实现的多种复杂控制策略。

3 交流变频调速的发展

随着小功率晶体管和普通晶闸管的实用化，交流变频调速以其优异的制动性能、高功率因素和低能耗逐渐成为了交流调速的主流。作为既有弱电存在又有强电存在的综合调速技术，交流变频调速要同时处理信息的可靠传输和电能向机械能的转换，因此它的共性技术包括控制和功率两个部分，其核心是解决智能功率模块和新型嵌入式控制器件的应用技术问题，以及硬件和软件开发的相关技术问题。近年来随着微电子技术和电力电子技术的发展，交流变频调速正在向着如下方向不断演变：

（1）向着大容量和特大容量等级的方向不断发展。交流变频调速系统已由中小容量发展到大容量和特大容量等级，其性能指标问题也得到了解决，从而弥补了直流调速系统在特大容量调速时的空白。

（2）向着长期连续运行和高可靠性的方向不断发展。交流变频调速的可靠性不断提高，同时可以长期连续运行，从而满足某些场合不停机检修的要求或是对可靠性的特殊要求。

（3）向着高精度转速控制的方向不断发展。相较于直流调速，交流变频调速除了控制部分具有同样良好的性能，其异步电动机本身固有的优点极大地提高了整个系统的控制性能。此外，使用数字锁相控制的异步电动机变频调速系统，其调速精度可达到0.002%，这是直流调速所无法实现的。

4 系统化、绿色化和集成化的发展

电气传动技术日后的发展必然是将逆变器、电网、整流器、控制系统和生产机械作为一个整体，从系统上进行整体考虑，例如要求和上位控制的可编程控制器通过串行通信连接，一般具有串行通讯标准功能（RS-485、RS-232），此外还通过专用的开放总线方式来运行。

近年来越来越多的学者和厂家将研究重点放在了清洁电能变流器的开发上，致力于使变流器的功率因素接近于1，通过减少负载侧和网侧的谐波分量来降低对电网的危害和电动机的转矩脉动。目前已经投入使用的清洁电能变流器有：多单元串联的中压变换器、双PWM交-直-交变换器、多电平中压变换器等。从这个意义上而言，电气传动技术日益向着绿色化的方向不断发展。

紧凑型变流器要求控制元件和功率具有较高的集成度，其中包括紧凑型的光耦合器、智能化的功率模块、使用新型电工材料的小体积变压器和电容器、高频率的开关电源等。这就意味着，电气传动技术向着集成化的方向不断发展，相关装置的尺寸不断缩小。

5 电力电子变换器是物质能量流和信息流间必需的接口

作为物质能量流和信息流间必需的接口，电力电子变换器经历了如下发展历程：晶闸管GTR和GTOIGBT，其中IGBT目前的电流和电压容量还比较有限，一般只适用于小中容量的低压电气传动使用，而GTO适合于大容量的低压电气传动，但是GTO的可靠性还有待提高。日后电力电子变换器的发展方向是集成化、模块化、改善封装、高频化和使用新型材料等，它可以为电气传动的智能化和信息化提供强有力的保障。在电力电子变换器中，主要由全控器件组成的斩波器/PWM变换器、晶闸管相控整流器来控制直流电机，由变压变频器来控制交流电机。

综上所述，电气传动技术在我国经济和社会的发展中发挥着举足轻重的作用，随着现代科学技术的不断发展，越来越多的先进技术（如微电子技术和传感技术等）融入到电气传动技术的研究中，这促使电气传动技术不断向着实用化、智能化、信息化、交流化、数字化、集成化和绿色化的方向发展。

参考文献：

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关键字：冶金；电气传动；控制；发展

Abstract: With China's economic development and the advancement of technology, high-tech into the various areas of industrial production, the emergence of new technology and equipment made the levels of industrialization and industrial efficiency greatly improved. Due to the emergence of automation equipment and information technology, the production efficiency of metallurgical industry has greatly improve and promote China's industrial production level. This article will focus on the development of the metallurgy Airlines and development status and electrical transmission control system.Key words: metallurgy; electrical transmission; control; development

中图分类号：[TF-9]文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

随着我国经济的发展和科技的进步，高科技进入了工业生产的各个领域，由于新的科技和设备的出现，工业化水平和工业效率大大提高。冶金行业也是如此，由于自动化设备和信息化的出现，冶金行业的生产效率大大提高，有效的推动了我国的工业生产水平。本文将针对冶金航和的发展现状和电气传动控制系统的发展问题进行分析。

一、我国冶金自动化发展状况

(一)基础自动化和过程控制系统

基础控制方面，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制，在冶金企业全面普及。近年发展起来的现场总线、工业以太网等技术逐步在冶金自动化系统中应用，分布控制系统结构替代集中控制成为主流。

1、在控制算法上，重要回路控制普遍采用PID算法，智能控制、先进控制在电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等方面有了初步应用，取得了一定成果。

2、在检测方面，与回路控制、安全生产、能源计量等相关的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表的配备比较齐全；高炉的软熔带形状与位置、高炉炉缸渣铁液位、炼钢过程的熔池钢水含碳量和温度、连续铸钢过程的结晶器钢坯拉漏预报、钢材质量和机械性能预报等软测量技术取得了初步成果。

3、在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用；国产大功率交、直流传动装置在轧线上得到成功应用。

4、在过程控制方面，计算机过程控制系统普及率有较大幅度提高，根据最近中国钢铁工业协会的调查结果，按冶金工序划分，57.54%的高炉、56.39%的转炉、58.56%的电炉、60.08%的连铸、74.5%的轧机采用计算机过程控制系统。把工艺知识、数学模型、专家经验和智能技术结合起来，在炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程优化方面取得了一定的成果，如高炉炼铁过程优化与智能控制系统、有副枪转炉动态数学模型、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定等等。 (二)信息化方面

冶金企业逐步认识到MES(制造执行系统)的重要性，在综合应用运筹学、专家系统和流程仿真等技术，协调生产线各工序作业，进行全线物流跟踪、质量跟踪控制、成本在线控制、设备预测维护等方面取得了初步成果。

随着企业管理水平的不断提高，“信息化带动工业化”在冶金企业成为共识，企业信息化方兴未艾，受到企业领导高度重视，各企业纷纷开始信息化规划和建设，很多企业已经构造了企业信息网，为企业信息化奠定了良好的基础。根据中国钢铁工业协会报告，“我国钢年产量500万吨以上的8家企业100%上了信息化的项目，钢年产量50万吨以上的58家企业中有45家上了企业信息化的项目，占77.6%”。

二、信息化时代的电气传动技术

当前世界上正处于信息化的时代，而我国工业化尚未完成，以信息化带动工业化是我们的重要任务。电气传动是工业化的重要基础。正如人体，信息技术好比大脑和神经，生产机械好比四肢，电气传动则是牵动四肢运动的肌肉与骨骼，大脑再聪明，如果肌肉与骨骼不灵，人体也只能瘫痪。当然电气传动也要适合信息化时代的需要而发展。信息化时代的电气传动技术包含三方面的主要内容：（1）数字控制和数据通信成为电气传动控制的主要手段，（2）电力电子变换器是信息流与物质/能量流之间必需的接口，（3）可控交流电气传动逐步取代直流传动已经成为不争的事实。

在信息化浪潮中，信息技术带动着先进生产力的发展，这是无可争辩的事实。因此，人们多热中于通信、计算机以及软件等行业，电气传动技术多少有些受到冷淡。但必须注意的是，电气传动是工业化的重要基础，信息本身并不能直接让机器转动，信息技术必须通过电气传动才能带动工业化。正如在人体中，信息技术好比是大脑和神经，生产机械好比是四肢，电气传动则是牵动四肢运动的肌肉与骨骼。大脑再聪明，如果肌肉和骨骼不灵，人体也只能是瘫痪的。当然，电气传动技术也必须在信息技术的推动下，适应信息化时代的需要而向前发展，才能真正成为以信息化带动工业化的关键环节。

1、数字控制和数据通信成为电气传动控制的主要手段

最早的自动控制手段是机械控制，后来逐步让位于电气控制和电子控制。近代的电气传动控制手段几乎都是电子控制，常用的电子控制方法有两种：模拟控制和数字控制。

2、电力电子变换器是信息流与物质/能量流之间必需的接口

电力电子技术是信息流与物质/能量流之间的重要纽带，如果没有电力电子变换，没有弱电控制强电的接口，则信息始终就是信息，不可能真正用来控制物质生产。现在，电力电子技术的发展正处于壮年期，新的电力电子器件和变换技术仍在不断涌现出来。

在电力电子变换器中，用于控制直流电机的主要是由全控器件组成的斩波器或PWM变换器，以及晶闸管相控整流器。用于控制交流电机的主要是变压变频器，其中中、小容量的多为PWM变换器。常用的交流PWM控制技术有：

（1）基于正弦波对三角波脉宽调制的SPWM控制；

（2）基于消除指定次数谐波的HEPWM控制；

（3）基于电流滞环跟踪的CHPWM控制；

（4）电压空间矢量控制（SVPWM控制），或称磁链轨迹跟踪控制。

在以上4种PWM变换器中，前两种是以输出电压接近正弦波为控制目标的，第3种以输出正弦波电流为控制目标，第4种则以被控电机的旋转磁场接近圆形为控制目标。显然第4种的效果最好，而且是直接控制功率器件的开关状态，算法简单，故应用最广。

随着电力电子变换器的日益普及，谐波和无功电流给供电电网造成的“电力公害”越来越值得重视。解决这个问题的办法有二：（1）采用有源滤波和无功补偿装置，（2）开发“绿色”电力电子变换器。后者要求功率因数可控，各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度，显然这是一种治本的办法。

3、可控交流电气传动逐步取代直流传动已经成为不争的事实

直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。在20世纪大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的可控性能，高性能可调速传动一般都用直流电机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电机，这种分工在当时已成为举世公认的格局。直到20世纪70年代，由于采用电力电子变换器的高效交流变频传动开发成功，结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、效率高、转动惯量小的交流笼型电机进入了可调速领域，一直被认为天经地义的交直流传动按调速分工的格局终于被打破了。此后，交流调速传动主要沿着下述三个方向发展和应用：（1）一般性能的节能调速和工艺调速，（2）高性能交流调速系统，（3）特大容量、极高转速的交流传动。