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篇（1）

在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。

再生能源發(fā)電技術(shù)可分為水力發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電；太陽(yáng)能發(fā)電(太陽(yáng)─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地?zé)岚l(fā)電。

水力發(fā)電

水力發(fā)電是目前發(fā)電技術(shù)中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫(kù)，對(duì)保護(hù)環(huán)境最為有利。在水庫(kù)型和抽水儲(chǔ)能型電站情況下，必須考慮水庫(kù)建造對(duì)環(huán)境的影響。

風(fēng)力發(fā)電

歐洲和美洲在風(fēng)力渦輪的發(fā)展上處于領(lǐng)先地位，隨著在美國(guó)公用事業(yè)管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實(shí)際應(yīng)用迅速取得進(jìn)展。三菱重工(MHI)已在美國(guó)加州安裝了660臺(tái)275千瓦級(jí)的風(fēng)力渦輪。實(shí)際應(yīng)用的這些渦輪機(jī)，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級(jí)的風(fēng)力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開(kāi)發(fā)的500千瓦級(jí)的渦輪在1996年10月已成功運(yùn)轉(zhuǎn)。

太陽(yáng)-熱發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)可分為太陽(yáng)-熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在前一種情況下，通過(guò)搜集的太陽(yáng)熱能，用水或低沸點(diǎn)流體直接或間接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)；在后一種情況下，通過(guò)p-型和n-型半導(dǎo)體的組合，將陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電。太陽(yáng)-熱發(fā)電又分為直接和間接(二元循環(huán))型發(fā)電系統(tǒng)。在前一種情況下，使用一臺(tái)冷凝器，通過(guò)直接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)；而在后一種情況下，是在主系統(tǒng)使用一種沸點(diǎn)高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過(guò)熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的工作流體-水或低沸點(diǎn)流體產(chǎn)生蒸汽。雖然前一種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點(diǎn)火。

在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應(yīng)用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設(shè)施予以補(bǔ)充。美國(guó)在1982年開(kāi)始對(duì)10兆瓦級(jí)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行研究，隨后建成了實(shí)際應(yīng)用輸出功率超過(guò)30兆瓦的裝置。

再生能源發(fā)電尚有一些問(wèn)題需研究解決：

(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽(yáng)熱能收集器需要巨大的空間。

(2)太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度變化大，因發(fā)電取決于時(shí)間和天氣，所以不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。

(3)由于難以通過(guò)熱積累把蒸汽的溫度提高到一個(gè)高水平，所以不能實(shí)現(xiàn)高效率的蘭金循環(huán)(總效率10%～15%)。

為減少成本，實(shí)現(xiàn)電力的穩(wěn)定供應(yīng)和提高效率，要解決的問(wèn)題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統(tǒng)的熱收集效率；(2)必須應(yīng)用一補(bǔ)充鍋爐或蓄熱系統(tǒng)；(3)需使用一個(gè)二元循環(huán)提高溫度，并通過(guò)應(yīng)用低沸點(diǎn)混合液體改善蘭金循環(huán)。

光伏發(fā)電

應(yīng)用光伏發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳量?jī)H次于水力發(fā)電技術(shù)，也不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，是一種理想的干凈發(fā)電技術(shù)。為發(fā)電提供能量的日光是無(wú)限的。假定在白天太陽(yáng)輻射的最高強(qiáng)度是每平方米1千瓦，發(fā)電效率為10%，整個(gè)地面上每年可能的發(fā)電量為1.4億億度，大約相當(dāng)于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽(yáng)電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發(fā)電量就足以滿足全世界能量的需求。

這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國(guó)和印度，沙漠面積巨大，目前正在進(jìn)行的計(jì)劃是建造188兆瓦(美國(guó))或50兆瓦(印度)的光伏發(fā)電廠。由于世界上有許多地區(qū)適用于大規(guī)模光伏發(fā)電，作為新日照計(jì)劃的一部分，發(fā)展一種全球性的干凈能源系統(tǒng)，即世界能源網(wǎng)(WENET)正在進(jìn)行中，該計(jì)劃的目的是，在這些地區(qū)實(shí)現(xiàn)中央光伏發(fā)電，用所發(fā)出的電使水分解產(chǎn)生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質(zhì)。從保護(hù)全球環(huán)境和能量生產(chǎn)角度看，實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃很重要。

地?zé)岚l(fā)電

可供發(fā)電的地?zé)豳Y源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地?zé)嵴羝刹患犹幚碇苯右肫啓C(jī)；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過(guò)閃蒸器變?yōu)檎羝肫啓C(jī)的低壓側(cè)。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(tǒng)(通過(guò)使用主系統(tǒng)一側(cè)的熱水使輔助側(cè)的低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)，并通過(guò)低沸點(diǎn)液體驅(qū)動(dòng)渦輪)。

自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運(yùn)行以來(lái)，目前在日本正在運(yùn)行的裝置有18臺(tái)，約生產(chǎn)530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國(guó)目前正在運(yùn)行的間歇泉電站，功率在100萬(wàn)千瓦以上。

日本三菱重工的技術(shù)得到高度評(píng)價(jià)，它通過(guò)單級(jí)或雙級(jí)閃蒸系統(tǒng)，將熱水變?yōu)檎羝⒄羝霚u輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應(yīng)用。

這種雙級(jí)閃蒸系統(tǒng)于1977年投入商用，目前用在60多臺(tái)發(fā)電裝置。

從有效使用小規(guī)模地?zé)豳Y源觀點(diǎn)看，預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。

篇（2）

日本自實(shí)施月光計(jì)劃以來(lái)，作為國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，正在實(shí)施5000千瓦級(jí)加壓型和1000千瓦級(jí)常壓型電廠實(shí)證運(yùn)行。目前，磷酸型燃料電池的發(fā)電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進(jìn)去，綜合效率可高達(dá)60％～80％。

除日本外，目前世界約有60臺(tái)PAFC發(fā)電設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)，總輸出功率約為4.1萬(wàn)千瓦。按國(guó)別和地區(qū)劃分日本為2.9萬(wàn)千瓦，美國(guó)8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備除3臺(tái)(日本2臺(tái)，意大利1臺(tái))為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國(guó)，設(shè)備主要銷(xiāo)往歐、亞。

美國(guó)已完成基礎(chǔ)研究，200千瓦級(jí)電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態(tài)。德國(guó)已引進(jìn)美國(guó)200千瓦級(jí)電廠用電池進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國(guó)也引進(jìn)日、美的電池進(jìn)行試運(yùn)行。

2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)

日本對(duì)MCFC發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)始于1981年度的月光計(jì)劃，該計(jì)劃圍繞開(kāi)發(fā)1千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)組這個(gè)目標(biāo)展開(kāi)了對(duì)MCFC燃料、電極等的開(kāi)發(fā)。該開(kāi)發(fā)研究進(jìn)展順利，從1984年開(kāi)始，進(jìn)而對(duì)10千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。1986年，日立、東芝、富士電機(jī)、三菱電機(jī)、IHI分別對(duì)5臺(tái)10千瓦級(jí)機(jī)組進(jìn)行發(fā)電試驗(yàn)，其結(jié)果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。

1987年起，日本在對(duì)1000千瓦級(jí)實(shí)驗(yàn)電場(chǎng)(外部改質(zhì)型)進(jìn)行主要開(kāi)發(fā)的同時(shí)，對(duì)100千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)組以及1000千瓦級(jí)機(jī)組的設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究也取得了進(jìn)展。1993年度，日立、IHI的2臺(tái)100千瓦級(jí)外部改質(zhì)型機(jī)組和三菱電機(jī)的1臺(tái)30千瓦級(jí)內(nèi)部改質(zhì)型機(jī)組開(kāi)始試驗(yàn)發(fā)電運(yùn)行。其試驗(yàn)結(jié)果以及1994年度進(jìn)行的5-25千瓦級(jí)機(jī)組的試驗(yàn)結(jié)果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達(dá)15毫安/平方厘米，單位時(shí)間內(nèi)的劣化率小于1％。

在此基礎(chǔ)上，1994年度起開(kāi)始著手開(kāi)發(fā)1000千瓦級(jí)試驗(yàn)工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發(fā)電所開(kāi)始建廠，確立了1000千瓦級(jí)實(shí)用化發(fā)電系統(tǒng)試驗(yàn)工廠的基本系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有的事業(yè)用燃料電池電廠的運(yùn)行進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)劃1999年開(kāi)始試驗(yàn)運(yùn)行，其目標(biāo)為：燃料利用率為80％，千小時(shí)電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計(jì)劃試驗(yàn)運(yùn)行5000小時(shí)。

為使電池實(shí)用化，在上述研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，還進(jìn)行了機(jī)組長(zhǎng)壽命化研究，計(jì)劃連續(xù)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行4萬(wàn)小時(shí)，每千小時(shí)單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開(kāi)發(fā)200千瓦級(jí)內(nèi)部改質(zhì)型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。

美國(guó)能源部和美國(guó)電力研究所，正在積極開(kāi)發(fā)MCFC。美國(guó)ERC公司開(kāi)發(fā)的2兆瓦級(jí)內(nèi)部改質(zhì)型機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)于1996年5月在圣克拉拉開(kāi)始試驗(yàn)運(yùn)行。MC－power公司開(kāi)發(fā)的250千瓦級(jí)外部改質(zhì)型機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)，1997年2月起在圣迭戈開(kāi)始試運(yùn)行。

在歐洲，MCFC作為共同項(xiàng)目正在研究開(kāi)發(fā)，取得了一些進(jìn)展，其主要項(xiàng)目如下：

①高級(jí)DIC－MCFC發(fā)展計(jì)劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國(guó)參加研究，歐洲在市場(chǎng)分析、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以及內(nèi)部改質(zhì)型機(jī)組的開(kāi)發(fā)等方面取得進(jìn)展。

②ARGE項(xiàng)目(1990年起計(jì)劃10年內(nèi)完成)。德、丹麥參加，并在內(nèi)部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上取得進(jìn)展。

③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上取得進(jìn)展。

韓國(guó)從1993年起開(kāi)始開(kāi)發(fā)MCFC，1997年以開(kāi)發(fā)100千瓦外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)為目標(biāo)，開(kāi)始了第二階段研究開(kāi)發(fā)工作。

3.固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)

作為SOFC開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)科學(xué)離子學(xué)，其開(kāi)發(fā)歷史很長(zhǎng)，日、美、德等國(guó)已有30多年的開(kāi)發(fā)史。日本工業(yè)技術(shù)院電子技術(shù)綜合研究所從1974年起就開(kāi)始研究SOFC，1984年進(jìn)行了500瓦發(fā)電試驗(yàn)(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國(guó)西屋公司從1960年起開(kāi)始開(kāi)發(fā)SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開(kāi)發(fā)出3千瓦熱自立型電池模塊，在國(guó)內(nèi)外掀起了開(kāi)發(fā)SOFC的。

日本新陽(yáng)光計(jì)劃中，以產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)，為首，從1989年起開(kāi)始開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)制造技術(shù)，對(duì)數(shù)百千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)試。1992年起，富士電機(jī)綜合研究所和三洋電機(jī)在共同研究開(kāi)發(fā)數(shù)千瓦級(jí)平板型模塊基礎(chǔ)上，還組織了7個(gè)研究機(jī)構(gòu)積極開(kāi)發(fā)高性能、長(zhǎng)壽命的SOFC材料及其基礎(chǔ)技術(shù)。

除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開(kāi)發(fā)平板型SOFC，1996年創(chuàng)造了5千瓦級(jí)模塊成功運(yùn)行的先例。同時(shí)，在圓筒橫縞型電池領(lǐng)域中，1995年三菱重工長(zhǎng)崎造船所在電源開(kāi)發(fā)共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開(kāi)發(fā)出10千瓦級(jí)模塊，成功地進(jìn)行了500小時(shí)試運(yùn)行，之后又于1996年開(kāi)發(fā)了2.5千瓦模塊，并試運(yùn)行1000小時(shí)。TOTO與九州電力共同開(kāi)發(fā)全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開(kāi)始開(kāi)發(fā)1千瓦級(jí)模塊。同時(shí)，在日本以大學(xué)與國(guó)立研究所為首的許多研究機(jī)構(gòu)在積極開(kāi)發(fā)SOFC。

美國(guó)西屋公司在能源部的支持下，開(kāi)始開(kāi)發(fā)圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對(duì)25千瓦級(jí)發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)進(jìn)行的共同測(cè)試表明，截至1997年3月，已成功運(yùn)行了約1.3萬(wàn)小時(shí)，其間已經(jīng)過(guò)11次啟動(dòng)與停機(jī)，千小時(shí)單位電池的劣化率小于0.1％，可見(jiàn)其技術(shù)已非常成熟。西屋公司除計(jì)劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進(jìn)行100千瓦級(jí)模塊運(yùn)行外，為降低制造成本，還在研究開(kāi)發(fā)濕式電池制造技術(shù)。美國(guó)Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開(kāi)發(fā)平板型SOFC上取得進(jìn)展，目前正對(duì)1千瓦級(jí)模塊進(jìn)行試運(yùn)行。

在歐洲，德國(guó)西門(mén)子公司在開(kāi)發(fā)采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開(kāi)發(fā)出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開(kāi)發(fā)出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。

奔馳汽車(chē)制造公司在開(kāi)發(fā)陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進(jìn)展，1996年對(duì)2.2千瓦模塊試運(yùn)行6000小時(shí)。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開(kāi)發(fā)家庭用SOFC，目前已開(kāi)發(fā)出1千瓦級(jí)模塊。今后，德國(guó)還計(jì)劃在特蒙德市進(jìn)行7千瓦級(jí)發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

在此基礎(chǔ)研究上，以英、法、荷等國(guó)的大學(xué)和國(guó)立研究所為中心的研究機(jī)構(gòu)，正在積極研究開(kāi)發(fā)低溫型(小于800℃)SOFC材料。

4.固體高分子型燃料電池(PEFC)

日本開(kāi)發(fā)固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開(kāi)發(fā)改質(zhì)器以及電極催化媒體的機(jī)構(gòu)有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開(kāi)發(fā)汽車(chē)燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質(zhì)型燃料電池汽車(chē)(1997年)，同時(shí)三菱電機(jī)、馬自達(dá)也在著手開(kāi)發(fā)汽車(chē)燃料電池。

在供電及余熱供暖系統(tǒng)方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類(lèi)型燃料電池相比，目前只開(kāi)發(fā)小型系統(tǒng)。東芝(30千瓦)、三洋電機(jī)(數(shù)千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機(jī)和關(guān)西電力(5千瓦)等公司在開(kāi)發(fā)以天然氣和甲醇為燃料的電池系統(tǒng)，同時(shí)，三洋電機(jī)在開(kāi)發(fā)1千瓦級(jí)氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開(kāi)發(fā)特殊用途(無(wú)人潛水艇用)燃料電池。

PEFC主要作為汽車(chē)動(dòng)力電源在開(kāi)發(fā)。但在汽車(chē)上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長(zhǎng)短，目前還未能確定最適方式。

德國(guó)奔馳與加拿大BPS在進(jìn)行共同開(kāi)發(fā)，它們開(kāi)發(fā)的搭載氫燃料、小底盤(pán)汽車(chē)在試運(yùn)行。除此之外它們還共同開(kāi)發(fā)甲醇燃料電池汽車(chē)。若在降低成本、提高運(yùn)行性能等方面再取得一些進(jìn)展，電池汽車(chē)就有望走向市場(chǎng)。

篇（3）

太陽(yáng)能發(fā)電是利用電池組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽(yáng)能電池組件(Solarcells)是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實(shí)現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置，在廣大的無(wú)電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地實(shí)現(xiàn)為用戶照明及生活供電，一些發(fā)達(dá)國(guó)家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。目前從民用的角度，在國(guó)外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是"光伏--建筑(照明)一體化"技術(shù)，而國(guó)內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無(wú)電地區(qū)家庭照明用的小型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

1太陽(yáng)能發(fā)電原理

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽(yáng)能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。

1.1太陽(yáng)能電源系統(tǒng)

太陽(yáng)能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。

(1)電池單元：

由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類(lèi)型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開(kāi)路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，就有"光生電流"流過(guò)，太陽(yáng)能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。

理論研究表明，太陽(yáng)能電池組件的峰值功率Pk，由當(dāng)?shù)氐奶?yáng)平均輻射強(qiáng)度與末端的用電負(fù)荷(需電量)決定。

(2)電能儲(chǔ)存單元：

太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間(發(fā)電時(shí)間)的影響。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無(wú)日照時(shí)間決定。

1.2控制器

控制器的主要功能是使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開(kāi)路或接反時(shí)切斷開(kāi)關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm，又能跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

1.3DC-AC逆變器

逆變器按激勵(lì)方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流

電逆變成交流電。通過(guò)全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照

明負(fù)載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。

2太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的效率

在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。但相對(duì)于太陽(yáng)能電池技術(shù)來(lái)講，要比控制器、逆變器及照明負(fù)載等其它單元的技術(shù)及生產(chǎn)水平要成熟得多，而且目前系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率，降低單位功率造價(jià)是太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對(duì)硅電池轉(zhuǎn)換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運(yùn)用吸雜技術(shù)減小半導(dǎo)體材料的復(fù)合；電池超薄型化；改進(jìn)理論，建立新模型；聚光電池等。幾種太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。

充分利用太陽(yáng)能是綠色照明的重要內(nèi)容之一。而真正意義上的綠色照明至少還包括：照明系統(tǒng)的高效率，高穩(wěn)定性，高效節(jié)能的綠色光源等。

3.1發(fā)電--建筑照明一體化

目前成功地把太陽(yáng)能組件和建筑構(gòu)件加以整合，如太陽(yáng)能屋面(頂)、墻壁及門(mén)窗等，實(shí)現(xiàn)了"光伏--建筑照明一體化(BIPV)"。1997年6月，美國(guó)宣布了以總統(tǒng)命名的"太陽(yáng)能百萬(wàn)屋頂計(jì)劃"，在2010年以前為100萬(wàn)座住宅實(shí)施太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。日本"新陽(yáng)光計(jì)劃"已在2000年以前將光伏建筑組件裝機(jī)成本降到170～210日元/W，太陽(yáng)能電池年產(chǎn)量達(dá)10MW，電池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德國(guó)僅用一年兩個(gè)月建成了全球首座零排放太陽(yáng)能電池組件廠，完全用可再生能源提供電力，生產(chǎn)中不排放CO2。工廠的南墻面為約10m高的PV陣列玻璃幕墻，包括屋頂PV組件，整個(gè)工廠建筑裝有575m2的太陽(yáng)能電池組件，僅此可為該建筑提供三分之一以上的電能，其墻面和屋頂PV組件造型、色彩、建筑風(fēng)格與建筑物的結(jié)合，與周?chē)淖匀画h(huán)境的整合達(dá)到了十分完美的協(xié)調(diào)。該建筑另有約45kW容量，由以自然狀態(tài)的菜子油作燃料的熱電廠提供，經(jīng)設(shè)計(jì)燃燒菜子油時(shí)產(chǎn)生的CO2與油菜生長(zhǎng)所需的CO2基本平衡，是一座真正意義上的零排放工廠。BIPV還注重建筑裝飾藝術(shù)方面的研究，在捷克由德國(guó)WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墻。印度西孟加拉邦為一無(wú)電島117家村民安裝了12.5kW的BIPV。國(guó)內(nèi)常州天合鋁板幕墻制造有限公司研制成功一種"太陽(yáng)房"，把發(fā)電、節(jié)能、環(huán)保、增值融于一房，成功地把光電技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合起來(lái)，稱為太陽(yáng)能建筑系統(tǒng)(SPBS)，SPBS已于2000年9月20日通過(guò)專家論證。近日在上海浦東建成了國(guó)內(nèi)首座太陽(yáng)能--照明一體化的公廁，所有用電由屋頂太陽(yáng)能電池提供。這將有力地推動(dòng)太陽(yáng)能建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化與市場(chǎng)化的進(jìn)程。

3.2綠色照明光源研究

篇（4）

一.鍵控特技的分類(lèi)

1.按鍵源的性質(zhì)分

內(nèi)鍵

鍵源與填充（前景）信號(hào)是同一個(gè)圖像信號(hào)，即用要填的圖像信號(hào)一路經(jīng)過(guò)鍵控信號(hào)處理器產(chǎn)生摳像電視信號(hào)，另一路作為“填充信號(hào)”填入被摳掉的部分。內(nèi)鍵也稱自鍵。內(nèi)鍵特技以前常用于黑白字幕插入，鍵源信號(hào)通常是在黑底上的白色字符或圖形，它的電平只有高低兩種，且對(duì)應(yīng)白色部分的電平高，如果填充信號(hào)記作A，背景信號(hào)記作B，則內(nèi)鍵可簡(jiǎn)述為A摳B填A(yù)。這種技術(shù)現(xiàn)廣泛地應(yīng)用于色鍵特技。將疊加的全電視信號(hào)經(jīng)消色電路和放大整形處理后，形成摳像鍵控信號(hào)，從而進(jìn)行混合疊加。

（2）外鍵

相對(duì)于內(nèi)鍵特技而言，外鍵特技的鍵信號(hào)不是由填充（前景）信號(hào)或背景信號(hào)形成的，而是由第三路視頻信號(hào)作為鍵源所形成的，外鍵的鍵源信號(hào)也是由黑底上的白色字符或圖形，填充信號(hào)通常為單一色調(diào)的彩色信號(hào)，因此外鍵特技通常用于彩色字幕的插入。如果填充信號(hào)記作A，背景信號(hào)記作B，鍵源信號(hào)記作C，則外鍵可簡(jiǎn)述為C摳B填A(yù)。

在計(jì)算機(jī)顯示像素時(shí)，其RGB像素，一路通過(guò)電平合成得到摳像信號(hào)，另一路經(jīng)過(guò)D/A變換，編碼器編碼產(chǎn)生填充信號(hào)，如圖2所示。其中存儲(chǔ)器輸出為數(shù)字RGB信號(hào)（各8位），經(jīng)D/A變換成模擬RGB，然后經(jīng)編碼器合成成為填充信號(hào)，另一路經(jīng)求和電平處理器產(chǎn)生摳像信號(hào)。圖2的鍵控信號(hào)疊加器輸出為0和1兩種狀態(tài)的電平信號(hào)，隨著字幕機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已有利用另一8位信號(hào)通道產(chǎn)生具有256級(jí)電平變化的ALPHA鍵，從而產(chǎn)生具有半透明漸變的效果（后文詳述）。

2.按產(chǎn)生鍵信號(hào)的鍵源圖象成分分

（1）亮度鍵

它是利用鍵源圖像中亮度成分來(lái)形成鍵信號(hào)，亮度鍵要求鍵源圖像要有較高的亮度反差，即要求鍵源中作前景的圖像部分要亮，其余部分要暗（黑），要形成明顯的黑白反差，亮度鍵又稱黑白鍵。圖3為亮度鍵原理示意圖。

（2）色度鍵

又稱色鍵，它是利用彩色幕布的前景圖像（填充信號(hào)）的色度成分（主要是色度中的色調(diào)，也就是圖像的顏色）與其后的彩色幕布的色調(diào)（幕布的顏色）差別來(lái)形成鍵信號(hào)，用鍵信號(hào)去摳背景圖像，再填入彩色幕布的前景圖像。色鍵也是內(nèi)鍵的一種形式，所不同的是鍵信號(hào)的形成方式，內(nèi)鍵是利用鍵源信號(hào)的黑底和白字符之間的亮度差別來(lái)形成鍵信號(hào)，而色鍵是利用鍵源信號(hào)的彩底（即彩色幕布）和前景圖像（如演員圖像）之間的色調(diào)差別來(lái)形成鍵信號(hào)，同時(shí)鍵源信號(hào)又作為填充信號(hào)。色鍵要求鍵源圖像信號(hào)有較高的色度反差，即要求鍵源信號(hào)中作前景的圖像不能含有其后作幕布（背景）的彩調(diào)相同或相近的色調(diào)，也就是要求鍵源信號(hào)的前景和背景的色調(diào)盡量分開(kāi)，最好是補(bǔ)色關(guān)系，以保證兩者之間的色調(diào)差別。

在電視制作中為了獲得最佳視覺(jué)效果，使用色度鍵時(shí)應(yīng)盡量滿足下列要求：

.背景應(yīng)平坦，照明條件要好，顏色要均勻。

.拍攝物體的照明要好，不能帶有被鍵出的顏色。

.視頻必須以分量格式拍攝。

圖4為色鍵原理示意圖。

3.按鍵信號(hào)波形分

硬色鍵

鍵信號(hào)波形是前后沿很陡的矩形脈沖信號(hào)，硬色鍵合成輸出圖像的前景和背景的分界處有抖動(dòng)和突變現(xiàn)象，使人感到生硬和不自然，還存在分界處彩色閃爍和有幕布色鑲邊等現(xiàn)象。另外，對(duì)于自然景物中的半透明物體作為合成圖像前景圖像時(shí)，其后面的背景圖像應(yīng)該是部分地透明，但是硬色鍵在任何瞬間其鍵信號(hào)所控制的視頻切換開(kāi)關(guān)不是接通就是斷開(kāi)，鍵信號(hào)只有兩種取值，不是高電平就是低電平，因此硬色鍵合成圖像中前景圖像不是全透過(guò)就是全不透過(guò)其后的背景圖像，這與我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到的自然景觀是不同的，所以硬色鍵特技給人缺乏真實(shí)效果的感覺(jué)。在硬色鍵中，鍵信號(hào)為高電平時(shí)視頻開(kāi)關(guān)接通，前景圖像全透過(guò)其后的背景圖像，鍵信號(hào)為低電平時(shí)視頻開(kāi)關(guān)切斷，前景圖像全不透過(guò)其后的背景圖像。

（2）軟色鍵

鍵信號(hào)波形是與前景圖像透明度相關(guān)的斜坡形（梯形）信號(hào)，鍵信號(hào)在上升和下降期間有一定的斜率，軟色鍵能夠在很大程度上克服硬色鍵的上述缺點(diǎn)，軟色鍵中將用于硬色鍵的脈沖門(mén)控混合電路改成了線性混合電路。

目前，在軟色鍵的基礎(chǔ)上發(fā)展了線性鍵控特技（也稱透明鍵或ALPHA鍵），線性鍵合成圖像能線性地與前景圖像的透明度成比例地透過(guò)背景圖像。軟色鍵和線性鍵擴(kuò)大了色鍵特技的應(yīng)用范圍。線性鍵是具有半透明混合效果的鍵控特技，其鍵信號(hào)決定合成圖像中前景圖像（填充信號(hào)）后背景圖像以什么樣的透明度可見(jiàn)，即鍵信號(hào)根據(jù)前景圖像的透明度而線性地成比例地決定前景信號(hào)與背景信號(hào)的合成比例或混合程度。線性鍵的數(shù)學(xué)模型可用下式表示：

VOUT=VF*K+VB*（1-K）

其中VOUT為前景（填充）信號(hào)和背景信號(hào)合成后的輸出信號(hào)，VF為前景信號(hào)，VB背景信號(hào)，K為鍵信號(hào)，K值取值范圍為大于等于0而小于等于1，從該式可知，當(dāng)K=1時(shí)，VOUT=VF，此時(shí)線性鍵的合成輸出就是前景（填充）信號(hào)，這種情況稱為完全疊加。當(dāng)K=0時(shí)，VOUT=VB，此時(shí)線性鍵的合成輸出就是背景信號(hào)，這種情況稱為完全不疊加。當(dāng)大于0而小于1時(shí)，線性鍵的合成輸出為前景（填充）信號(hào)VF和背景信號(hào)VB按照K值所決定的比例進(jìn)行合成以后的圖像，合成圖像看上去是半透明的效果，透過(guò)前景可以看到背景，透明度的大小取決于鍵信號(hào)K的值。實(shí)際上，當(dāng)K=0或K=1時(shí)，線性鍵就工作在硬色鍵方式，但反過(guò)來(lái)硬色鍵卻不能達(dá)到線性鍵的效果，因?yàn)橛采I的鍵信號(hào)K的值只有0（低電平）和1（高電平）兩個(gè)值，所以硬色鍵合成輸出要么是前景信號(hào)，要么是背景信號(hào)，不可能出現(xiàn)半透明的混合效果。

圖5給出了線性鍵（ALPHA鍵）原理示意圖。

二.色鍵技術(shù)應(yīng)用于虛擬演播室

隨著數(shù)字電視.計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，色鍵已從二維特技發(fā)展到三維特技，近幾年出現(xiàn)的虛擬演播室技術(shù)就是三維色鍵視頻特技的典型應(yīng)用，它將活動(dòng)的演播人員圖象通過(guò)色鍵方式鍵入到三維立體動(dòng)畫(huà)背景之中。做到真實(shí)的演員能深入到虛擬的三維場(chǎng)景中，并能夠與其中的虛擬對(duì)象實(shí)時(shí)交互。在虛擬演播室中在一間蘭色屏幕代替的真實(shí)背景里進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)表演，三維計(jì)算機(jī)圖形發(fā)生器實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，并按照以下程序工作：攝象機(jī)采集前景視頻信號(hào)，同時(shí)攝象機(jī)上的跟蹤定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供攝象機(jī)移動(dòng)的信息。這些數(shù)據(jù)被送至一個(gè)實(shí)時(shí)圖形計(jì)算機(jī)。從計(jì)算機(jī)的鏡頭視角再產(chǎn)生一個(gè)虛擬環(huán)境。以蘭色屏幕為背景拍攝的攝象機(jī)圖象，經(jīng)延時(shí)后與選自計(jì)算機(jī)的虛擬背景以相同時(shí)碼進(jìn)行工作，并通過(guò)數(shù)字視頻切換臺(tái)“聯(lián)合”在一起，實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)組合圖象。

圖6給出了色鍵技術(shù)應(yīng)用于虛擬演播室的原理示意圖。

傳統(tǒng)的色鍵技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于虛擬演播室，成功解決了前景與背景之間的透視關(guān)系.比例關(guān)系，使合成的圖像有了極佳的立體效果，可以達(dá)到以假亂真的地步。

三.鍵控技術(shù)應(yīng)用于電視播出系統(tǒng)

目前鍵控技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于各級(jí)電視臺(tái)的播出系統(tǒng)，主要用于臺(tái)標(biāo)時(shí)鐘和字幕信息的疊加，所采用的方式多為并聯(lián)方式，即只將實(shí)現(xiàn)鍵控特技功能的鍵控混合器串接于電視播出系統(tǒng)視頻通道中，而將臺(tái)標(biāo)時(shí)鐘機(jī)與字幕機(jī)并接于鍵混合器，如圖7所示。其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化了電視播出系統(tǒng)視頻通道，提高了電視播出系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低了故障率和人為差錯(cuò)率，因?yàn)椴コ龉?jié)目視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)鍵混合器而不經(jīng)過(guò)臺(tái)標(biāo)時(shí)鐘機(jī)和字幕機(jī)，而且即使鍵控混合器出現(xiàn)故障，也因?yàn)槠渚哂械綦娕月分蓖üδ芏挥绊懖コ龉?jié)目視頻信號(hào)的傳輸。同時(shí)，采用鍵控混合器并接方式也方便了播出設(shè)備的維護(hù)和檢修，當(dāng)臺(tái)標(biāo)時(shí)鐘機(jī)或字幕機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以方便地將其拆下檢修，而不會(huì)影響視頻通道的節(jié)目播出，只是暫時(shí)無(wú)法疊加臺(tái)標(biāo)時(shí)鐘或字幕信息而已。

圖8給出了鍵控混合器的原理示意。作為播出通道的關(guān)鍵設(shè)備，其必須具備以下功能：

主信號(hào)斷電直通功能（BYPASS）。

采用兩路外鍵處理方式，可同時(shí)進(jìn)行底行字幕游動(dòng)和臺(tái)標(biāo)疊加處理。

視頻信號(hào)通道指標(biāo)滿足規(guī)定的要求。

具備各種檢測(cè)功能。包括主信號(hào)在線檢測(cè)，填充信號(hào)與主信號(hào)的同步檢測(cè)。

通過(guò)對(duì)鍵控信號(hào)的處理，使得鍵控特技的混合層次靈活可選。

具備手動(dòng)/遙控功能，作為播出設(shè)備，通過(guò)相應(yīng)的遙控接口很容易接入自動(dòng)播出系統(tǒng)。

鍵控混合器從使用上說(shuō)分為兩種，即開(kāi)關(guān)鍵和ALPHA鍵。開(kāi)關(guān)鍵即前文提到的硬色鍵，其核心部分是一高速開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的速度很快，一般在15ns以下，主信號(hào)和疊加信號(hào)經(jīng)鉗位后分別到達(dá)二選一開(kāi)關(guān)一端，鍵信號(hào)產(chǎn)生的控制信號(hào)用來(lái)控制開(kāi)關(guān)。

自1998年6月中央電視臺(tái)率先采用半透明臺(tái)標(biāo)以來(lái)，已有許多地市電視臺(tái)都選用了新型具有256級(jí)透明效果的ALPHA鍵代替了傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)鍵，使字幕和臺(tái)標(biāo)能出現(xiàn)半透明或浮雕等效果。

四.鍵控特技應(yīng)用于電視后期制作

篇（5）

2汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)

2.1智能傳感器技術(shù)

隨著人民群眾的需求發(fā)展，智能化傳感器技術(shù)亟待普及。具體來(lái)講，未來(lái)的汽車(chē)傳感器應(yīng)具有模擬和處理信號(hào)的功能、對(duì)信號(hào)放大和處理的功能、較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力、自動(dòng)進(jìn)行校正功能等。

2.2多媒體娛樂(lè)與智能通訊系統(tǒng)

現(xiàn)階段，隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，信息通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的普及，交通指揮中心和司乘人員之間的通信已經(jīng)很通暢，未來(lái)更多的應(yīng)用將在網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航、行車(chē)指南、無(wú)線因特網(wǎng)以及汽車(chē)與家庭等外部環(huán)境的互動(dòng)和遠(yuǎn)程救援等方面開(kāi)展。汽車(chē)逐步將變成移動(dòng)的工作和休閑娛樂(lè)場(chǎng)所。

2.3安全防護(hù)技術(shù)

安全防護(hù)設(shè)計(jì)軟硬件兩個(gè)方面。硬件安全性從耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等方面考慮，質(zhì)量監(jiān)控是主要手段。軟件方面，軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅等。對(duì)車(chē)輛電子控制安全造成的威脅，主要從局部物理、遠(yuǎn)程和內(nèi)部電子三個(gè)方面考慮。

3汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域展望

（1）汽車(chē)整車(chē)系統(tǒng)總體控制。各功能單元通過(guò)總線進(jìn)行通信，傳輸信息，接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能，使車(chē)輛行駛功能控制達(dá)到最佳水平。系統(tǒng)化還使汽車(chē)制造核心技術(shù)同時(shí)重視硬件和軟件，由技術(shù)成熟者牽頭各相關(guān)企業(yè)制定切實(shí)可行的通信協(xié)議，使得技術(shù)實(shí)力弱勢(shì)的中小企業(yè)圍繞強(qiáng)勢(shì)的大公司，促使行業(yè)整體良性發(fā)展。

（2）功能模塊化。各種技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成化，使得汽車(chē)零部件產(chǎn)品功能模塊化，便于企業(yè)之間采購(gòu)和組裝。以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模塊的集成和接口，標(biāo)準(zhǔn)化的配套和整車(chē)制造工藝統(tǒng)一，有利于產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制。汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)功能模塊，使得所有功能模塊協(xié)調(diào)控制，統(tǒng)一服務(wù)于整個(gè)車(chē)輛。電子零部件企業(yè)承擔(dān)的職責(zé)將越來(lái)越大，汽車(chē)零部件產(chǎn)業(yè)在整個(gè)汽車(chē)工業(yè)中的作用和地位將越來(lái)越重要。

（3）高配成為標(biāo)配。汽車(chē)電子技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用變得普及。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用。在未來(lái)汽車(chē)電子控制技術(shù)在汽車(chē)上將作為標(biāo)準(zhǔn)配置被使用。先如今，輪胎智能壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）與ABS、安全氣囊并稱為汽車(chē)三大安全系統(tǒng)，僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車(chē)型中作為標(biāo)準(zhǔn)配置。在電子技術(shù)的發(fā)展和人民大眾對(duì)汽車(chē)安全性的重視之下，不久的將來(lái)，這些東西很快會(huì)成為所有汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。現(xiàn)如今ABS已經(jīng)普及。

（4）傳感器技術(shù)的應(yīng)用。在汽車(chē)的電子控制過(guò)程中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。當(dāng)前我國(guó)在高檔車(chē)輛上開(kāi)始逐步使用傳感器技術(shù)用于輔助的駕駛防撞。另外在汽車(chē)駕駛考試過(guò)程中，傳感器技術(shù)在考試各關(guān)鍵評(píng)分環(huán)節(jié)應(yīng)用，但是在普通的民用環(huán)節(jié)還缺少物美價(jià)廉的更多產(chǎn)品。傳感器相關(guān)產(chǎn)品必將在汽車(chē)電子技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用過(guò)程中起到較大作用，以促進(jìn)車(chē)輛駕駛的智能化。

（5）“云計(jì)算”技術(shù)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域應(yīng)用。目前IT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了云時(shí)代。“云計(jì)算”可以把局部信息處理共享處理。未來(lái)汽車(chē)駕駛和控制突破“傳感器-避障-目標(biāo)-方向盤(pán)”的傳統(tǒng)固有模式，使實(shí)現(xiàn)“目標(biāo)-電子控制-方向盤(pán)-自動(dòng)駕駛”完全有可能。而且“云計(jì)算”將大大提高導(dǎo)航功能，降低出行者在陌生地區(qū)出行的壓力。

篇（6）

2集成優(yōu)化

可以通過(guò)集成和優(yōu)化火力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的方式，盡量的回收高溫的煙氣，降低燃燒過(guò)后排出煙的溫度，可以通過(guò)該方式將余熱進(jìn)行回收，從而提升機(jī)組實(shí)際發(fā)電效率，降低燃煤消耗量，在機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這一方式不僅限于紙上談兵，在現(xiàn)實(shí)生活中，上海的外高橋三期使用廣義的回?zé)嵯到y(tǒng)，將1000MW的超超臨界機(jī)組徹底的進(jìn)行了一次系統(tǒng)集成及其優(yōu)化。通過(guò)實(shí)際工作檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在集成優(yōu)化之后，該企業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組不發(fā)生變化的前提下，整體耗能減少了6%，從側(cè)面加速了超臨界機(jī)組的升級(jí)速度。以外高橋三期的實(shí)際年生產(chǎn)實(shí)力上分析，經(jīng)過(guò)改造的機(jī)組，每年大約可以為企業(yè)節(jié)省下20×104t的煤炭，經(jīng)過(guò)計(jì)算我們可以得出，減少20×104t的煤炭也就代表著每年向空氣當(dāng)中排放出的二氧化碳量減少了55.7×104t。該廠在機(jī)組用電效率方面，單位產(chǎn)值內(nèi)的用電效率要明顯低于我國(guó)平均水平，通過(guò)企業(yè)自身的實(shí)際改進(jìn)方式論證了集成優(yōu)化在燃煤發(fā)節(jié)能工作中的實(shí)際應(yīng)用效果與可行性。

3空冷發(fā)電

本文將以2×600MW為主要論述點(diǎn)，對(duì)大型空冷發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析。2×600MW的濕冷機(jī)組整體耗水情況大約為2950m3/h，但是相同情況下的空冷機(jī)組每小時(shí)的耗水量?jī)H為750m3，從上述數(shù)據(jù)當(dāng)中我們便可以發(fā)現(xiàn)，空冷機(jī)組在耗水量方面性能要明顯優(yōu)于濕冷機(jī)組。為了從根本上實(shí)現(xiàn)大型且直接的空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)自主化，我國(guó)發(fā)改委曾經(jīng)將遼通電廠三期工程視為我國(guó)大型空冷系統(tǒng)工作的一個(gè)示范工程。這個(gè)工程投資方在我國(guó)電力投資集團(tuán)公司，內(nèi)部主要組織成分為電力工程的顧問(wèn)公司以及位于哈爾濱的空調(diào)股份公司。兩家公司從企業(yè)內(nèi)部的系統(tǒng)設(shè)計(jì)到相關(guān)機(jī)械設(shè)備供應(yīng)等方面要進(jìn)行溝通決策，保證空冷系統(tǒng)自身的實(shí)用性。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究之后，明確了空冷凝汽器的面積、器械迎面風(fēng)速等諸多房現(xiàn)代的關(guān)鍵技術(shù)，攻克了學(xué)術(shù)上較多的難題，并且將相關(guān)技術(shù)成功的應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。目前位于大同的第二發(fā)電廠空冷機(jī)組成功的投入使用，而且運(yùn)行情況比較好。但是相關(guān)技術(shù)人員并沒(méi)有就此止步，又從現(xiàn)在掌握的技術(shù)角度入手，進(jìn)行了深層次的研究，研究出了超臨界機(jī)組，而且在應(yīng)用到實(shí)際工作中的時(shí)候我們可以總結(jié)發(fā)現(xiàn)，超臨界機(jī)組自身的熱耗數(shù)量要明顯的低于亞臨界的機(jī)組，每年沒(méi)個(gè)機(jī)組可以為所在企業(yè)節(jié)省下來(lái)900萬(wàn)左右的資金，而且節(jié)水效果比較明顯，符合當(dāng)今我國(guó)綠色可持續(xù)發(fā)展的國(guó)情。從社會(huì)大背景的視角下進(jìn)行分析，使用空冷機(jī)進(jìn)行發(fā)電，可以從根本上避免因?yàn)槿紵^(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽蒸發(fā)給環(huán)境帶來(lái)的影響，以及循環(huán)水方面對(duì)工廠所在地區(qū)的影響，節(jié)省大量的可用水資源，緩解了人類(lèi)和工業(yè)用水之間的矛盾，保持當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，符合燃煤發(fā)電節(jié)能目標(biāo)。

4燃煤聯(lián)合循環(huán)

想要提升燃煤發(fā)電的節(jié)能技術(shù)，不僅可以使用上述三種方法進(jìn)行改造完善，同時(shí)也可以使用燃煤聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。燃煤聯(lián)合循環(huán)屬于近些年來(lái)剛剛興起的一種發(fā)電技術(shù)，可以通過(guò)該技術(shù)來(lái)提升發(fā)電廠燃煤使用效率，降低煤炭燃燒給環(huán)境帶來(lái)的污染，從而達(dá)到降低施工成本，降低發(fā)電能耗的目的。我國(guó)傳統(tǒng)的電力工廠都會(huì)使用煤碳粉來(lái)燃燒，算是一種煤炭?jī)?nèi)部能量的轉(zhuǎn)換方式，使用水為介質(zhì)，幫助能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是這一方法已經(jīng)明顯不符合當(dāng)前我國(guó)發(fā)展的要求，而且與時(shí)代拖過(guò)，所以要使用燃煤聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電。將燃燒物脫硫，并且對(duì)粉塵比較多的燃燒物進(jìn)行除塵處理，減少工廠對(duì)水資源的依靠，提升燃煤使用效率的同時(shí)也減輕了煤炭燃燒給環(huán)境帶來(lái)的污染，從而提升了煤炭發(fā)電節(jié)能工作的發(fā)展。

篇（7）

2機(jī)型安裝調(diào)試、周期的對(duì)比分析

由于燈泡貫流式機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，故安裝工作要在狹小的空間里進(jìn)行。而總體上這種機(jī)型，特別是對(duì)于尺寸較大的機(jī)組，其大部件剛性又相對(duì)較弱，這樣，要滿足機(jī)組重要部位設(shè)計(jì)精度的需要，其安裝難度、調(diào)整工作量大、工作周期長(zhǎng)是顯而易見(jiàn)。但對(duì)豎井貫流式發(fā)電機(jī)組而言，情況則完全不一樣，豎井貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)部分可在制造廠內(nèi)進(jìn)行總裝，并在完成轉(zhuǎn)動(dòng)部件的靜、動(dòng)平衡試驗(yàn)后，如齒輪箱一樣，整體運(yùn)至工地可直接吊入豎井內(nèi)就位后安裝。另外，直錐尾水管的里襯在第一階段安裝，并作為后續(xù)工程的基準(zhǔn)和支持面，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在安裝場(chǎng)預(yù)組裝，待廠房土建工作結(jié)束后整體吊裝就位，接著是安裝主軸、轉(zhuǎn)子、增速器和發(fā)電機(jī)，仔細(xì)地對(duì)中調(diào)直，使其在一條直線上，這樣可大大減小安裝場(chǎng)地，縮短安裝周期。

3機(jī)型維護(hù)檢修的對(duì)比分析

一般豎井外形除了迎水面做成圓弧形外，沿水面均為平面。燈泡貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)部分的維護(hù)工作較少，但維護(hù)操作則較為困難，發(fā)電機(jī)大修時(shí)流道需要進(jìn)行排水，所需維修所需的時(shí)間較多。豎井貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)部分的維修操作則較為方便，不需要對(duì)流道部分實(shí)行排水。當(dāng)然，增加了一個(gè)齒輪箱的維護(hù)，增速器一般指齒輪傳動(dòng)，需要我們對(duì)齒輪箱的選擇給予足夠重視，選用可靠的、高質(zhì)量的產(chǎn)品，就完全可以將齒輪箱的故障率和機(jī)組總體噪音降到很低程度。由此看來(lái)，豎井機(jī)組也可以提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性和安全性，減少維護(hù)工作和費(fèi)用。

4機(jī)型效率的對(duì)比分析

通常，人們可能認(rèn)為豎井貫流式機(jī)組由于增加了一個(gè)齒輪箱，效率要比燈泡貫流式機(jī)組低。事實(shí)上，一臺(tái)高質(zhì)量的行星齒輪效率滿負(fù)荷時(shí)效率約為99%，行星齒輪效率損失可從高速發(fā)電機(jī)的效率提高得到補(bǔ)償。在做具體分析后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上兩機(jī)型的效率幾乎相差不大，祥見(jiàn)表2相關(guān)數(shù)據(jù)。由表2中兩組數(shù)據(jù)可以看出，兩種形式機(jī)組的綜合效率相差不多。此外，豎井貫流式發(fā)電機(jī)還因無(wú)需采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，從而能有效減少?gòu)S用電負(fù)荷。

5兩種機(jī)型價(jià)格的對(duì)比分析

兩種機(jī)型的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，制造過(guò)程也大致一樣。但燈泡式水機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑大，重量重，故豎井貫流式水輪機(jī)比燈泡貫流機(jī)的造價(jià)有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)發(fā)電機(jī)而言，豎井貫流式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動(dòng)部件材料的機(jī)械性能要求比燈泡貫流機(jī)高，若僅從噸價(jià)來(lái)看，豎井貫流式發(fā)電機(jī)的噸價(jià)比燈泡貫流機(jī)高，但由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，發(fā)電機(jī)的總重量也大大減輕，加上增加的齒輪箱帶來(lái)的投資，其發(fā)電機(jī)總體價(jià)格具有較大優(yōu)勢(shì)。若以燈泡貫流式機(jī)組的造價(jià)為100%，兩種機(jī)型的價(jià)格統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3。從表3中可以看出，燈泡貫流機(jī)組的價(jià)格約是豎井貫流機(jī)組的1．187倍，豎井貫流機(jī)組實(shí)際采購(gòu)價(jià)格比燈泡貫流機(jī)組約少2300萬(wàn)元，能節(jié)省電站的機(jī)電投資。

6建議

小龍水電站大功率豎井貫流機(jī)組已成功運(yùn)行了6年，在近幾年運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，根據(jù)此機(jī)組在應(yīng)用中曾出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題，筆者建議大功率豎井貫流機(jī)組應(yīng)在以下幾方面引起足夠的重視:(1)水輪機(jī)，增速器、發(fā)電機(jī)的同軸度要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝;(2)增速器油泵控制系統(tǒng)中油溫、油位及油壓均要滿足增速器運(yùn)行要求，才允許機(jī)組啟動(dòng);(3)增速器油選用高質(zhì)量、性能優(yōu)的油;(4)增速器選用品質(zhì)優(yōu)良，口碑好，售后好的廠商;(5)增速器振動(dòng)情況的監(jiān)察;(6)合理調(diào)整導(dǎo)葉緊急關(guān)閉規(guī)律、調(diào)速器輪葉協(xié)聯(lián)關(guān)系以及調(diào)速器的關(guān)機(jī)時(shí)間和兩段關(guān)閉拐點(diǎn)，減少反水錘對(duì)增速器推力軸承的沖擊;(7)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中增速器各部的油溫，定期對(duì)增速器郵箱內(nèi)的油質(zhì)進(jìn)行檢查;(8)發(fā)電機(jī)集電環(huán)碳刷選用適宜高轉(zhuǎn)速水輪機(jī)、硬度合適的產(chǎn)品。

篇（8）

以FPGA硬件為基礎(chǔ)的基帶預(yù)失真技術(shù)就會(huì)在基帶的數(shù)字區(qū)域中進(jìn)行預(yù)校正，這樣就能夠補(bǔ)償數(shù)字電視發(fā)射機(jī)可能出現(xiàn)的非線性失真。而且這種預(yù)校正是與頻率有關(guān)的，這樣將對(duì)高功率的功能放大器有非常明顯的校正作用。這一技術(shù)還可以通過(guò)PC機(jī)上具備的工具軟件，對(duì)現(xiàn)行和非線性的預(yù)校正特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2低相噪捷變頻技術(shù)在信道編碼的調(diào)制過(guò)程中，對(duì)本振信號(hào)相位噪聲有較高的要求，要求必須保持絕對(duì)低的相位噪聲和寬頻帶捷變頻，不然就有可能造成調(diào)制誤差比降低，使信號(hào)不能被正確地接收。要有效地解決以上問(wèn)題那么使用高中頻變頻技術(shù)以及高穩(wěn)定的參考源是一個(gè)好的辦法。新型的數(shù)字電視激勵(lì)器就采用了2次變頻的方案，滿足了對(duì)于捷變頻功能的需求。

1.3功率檢測(cè)技術(shù)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸出射頻功率是控制整機(jī)的主要參數(shù)，所以及時(shí)地獲得輸出射頻功率尤為重要，可以通過(guò)檢波器對(duì)該功率進(jìn)行檢測(cè)。新型的數(shù)字電視激勵(lì)器采用了數(shù)字采樣的技術(shù)，從而讓有效地解決了輸出射頻功率檢測(cè)中的精確性的問(wèn)題，其中所具備的新的檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)?shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸出射頻功率進(jìn)行精確地檢測(cè)，從而對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。

2比較國(guó)外數(shù)字電視發(fā)射機(jī)和國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在國(guó)外的研究和生產(chǎn)已經(jīng)有多年的歷史了，不管是在技術(shù)上還是在制造上各方面都趨向了成熟。就目前來(lái)看，國(guó)外的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)主要具備了以下幾種優(yōu)勢(shì)：水冷發(fā)射機(jī)、數(shù)字激勵(lì)器以及縫隙的填充器。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在我國(guó)的開(kāi)發(fā)是從2002年開(kāi)始的，但是當(dāng)時(shí)因?yàn)閲?guó)外封鎖了數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的核心技術(shù)，而單頻網(wǎng)適配器以及數(shù)字激勵(lì)器等數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵部件只能夠依靠進(jìn)口，嚴(yán)重影響了我國(guó)數(shù)字電視的開(kāi)發(fā)和研究。但是因?yàn)橛卸嗄甑哪M發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)的積累，所以我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)也發(fā)展迅速，在上述的關(guān)鍵技術(shù)被突破的基礎(chǔ)上，我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，目前而言我國(guó)的設(shè)備在技術(shù)水平方面已經(jīng)與國(guó)外相當(dāng)。

國(guó)產(chǎn)的設(shè)備因?yàn)榕浜狭宋覈?guó)的國(guó)標(biāo)，所以在推廣時(shí)占有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)，而且發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)廠家由于與國(guó)標(biāo)的相關(guān)單位進(jìn)行合作和實(shí)驗(yàn)，所以已經(jīng)掌握了覆蓋測(cè)試參數(shù)、單頻網(wǎng)技術(shù)等最新的技術(shù)。可以想見(jiàn)，數(shù)字電視的覆蓋在進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)因?yàn)橐Y(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況和條件來(lái)進(jìn)行，所以這個(gè)系統(tǒng)工程并不存在統(tǒng)一的模式，那么運(yùn)用國(guó)外的產(chǎn)品就無(wú)法更好地施行“因地制宜”，而且在技術(shù)支持方面和售后的服務(wù)方面國(guó)外的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由于存在的空間和地區(qū)差異，所以并不占優(yōu)勢(shì)。相反，國(guó)內(nèi)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由于技術(shù)的進(jìn)步目前占有較大的優(yōu)勢(shì)。

篇（9）

二、頻率合成器

頻率合成器的主要功能為輸出調(diào)制需要的視頻載波本振信號(hào)頻率，為單頻網(wǎng)提供參考時(shí)間和參考頻率。載波頻率的產(chǎn)生通過(guò)PLL（鎖相環(huán)頻率合成器）完成。PLL回路包括一個(gè)恒溫VCXO（壓控晶體振蕩器），帶寬為10MHz。輸出的每個(gè)頻率都與10MHz基準(zhǔn)頻率同步，10MHz基準(zhǔn)頻率的頻率精度較高，較高的頻率精度可降低噪聲和確保短期的穩(wěn)定性。5控制電路數(shù)字激勵(lì)器一般都配有可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的RS232接口，同時(shí)安裝以工控機(jī)為核心的控制處理單元。控制處理單元提供了發(fā)射機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)信息、故障報(bào)警信息、參數(shù)配置信息、發(fā)射機(jī)的開(kāi)啟與關(guān)閉及歷史記錄等信息。通過(guò)操控工控機(jī)可以顯示功放系統(tǒng)內(nèi)部各功放模塊的實(shí)時(shí)狀態(tài)，控制單元通過(guò)外接傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)各裝置，管理發(fā)射機(jī)的全部操作。

篇（10）

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(dòng)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)才、自動(dòng)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(lái),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。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(lái)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(shí)代。

1.1整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車(chē)、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)、地鐵機(jī)車(chē)、城市無(wú)軌電車(chē)等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?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(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

1.2逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)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(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類(lèi)似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時(shí)代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問(wèn)世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門(mén)極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)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(kāi)關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開(kāi)關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)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(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開(kāi)關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類(lèi)繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)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(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)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(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)車(chē)的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)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(shù),開(kāi)關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)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(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)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(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)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(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)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(guò)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(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)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(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)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(jīng)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(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過(guò)對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源

大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門(mén)子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開(kāi)關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l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(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。

2.9分布式開(kāi)關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)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(chǎn)效率。

八十年代初期,對(duì)分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)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(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車(chē)牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車(chē)和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)關(guān)電源(逆變焊機(jī)、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(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)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(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"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(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為"開(kāi)關(guān)變換類(lèi)電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)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(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)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(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類(lèi)似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫(xiě)入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。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(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類(lèi)電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。

總而言之,電力電子及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

篇（11）

1）實(shí)時(shí)性。快速反應(yīng)并不是實(shí)時(shí)性的核心內(nèi)涵，快速性僅是系統(tǒng)實(shí)時(shí)能力的表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足實(shí)時(shí)性要求時(shí)，必須提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，而運(yùn)行速度的提高會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)功耗加大、電磁兼容性下降等負(fù)面效應(yīng)。因而在設(shè)計(jì)具體的控制系統(tǒng)時(shí)，在保證能滿足實(shí)時(shí)性要求的條件下，應(yīng)使系統(tǒng)的運(yùn)行速度降到最低，以滿足系統(tǒng)在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質(zhì)。

2）安全性。安全性是指產(chǎn)品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測(cè)包裝儲(chǔ)運(yùn)，有效的質(zhì)量控制是關(guān)鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對(duì)微處理器進(jìn)行更改注冊(cè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的安全。對(duì)車(chē)輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠(yuǎn)程和內(nèi)部電子3大類(lèi)。①局部物理性威脅。通過(guò)物理性地接入傳動(dòng)系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車(chē)關(guān)鍵功能。其對(duì)策是在一個(gè)或多個(gè)ECU內(nèi)部的某處存儲(chǔ)著隱秘的私有密鑰，用于受保護(hù)的通信通道，提供局部數(shù)據(jù)的保護(hù)服務(wù)，汽車(chē)算法、多媒體內(nèi)容和保密資料都需要私鑰存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠(yuǎn)程威脅。黑客通過(guò)偵測(cè)汽車(chē)的遠(yuǎn)距離無(wú)線接口尋找網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和程序中的軟肋，以找到內(nèi)部各電子系統(tǒng)中的路徑。與數(shù)據(jù)中心不同，汽車(chē)不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛(wèi)機(jī)制的客觀缺失需依靠汽車(chē)的關(guān)鍵系統(tǒng)必須與非關(guān)鍵的ECU完全隔離開(kāi)，以確保駕駛安全。③內(nèi)部電子威脅。雖然物理網(wǎng)絡(luò)隔離是理想的方案，但接觸點(diǎn)和干擾總是難以避免，安全標(biāo)準(zhǔn)有極大差異的系統(tǒng)間通信的干擾會(huì)很敏感。業(yè)界又出現(xiàn)強(qiáng)烈的設(shè)計(jì)整合趨勢(shì)，使用更強(qiáng)大的多內(nèi)核微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的控制，從而將許多ECU變?yōu)樘摂M的ECU，這將增加源于軟件的威脅風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致操作系統(tǒng)缺陷、對(duì)密碼系統(tǒng)的旁路攻擊以及拒絕服務(wù)等。因而，關(guān)鍵和非關(guān)鍵的系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)之間的接口必須在最高管理層面進(jìn)行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評(píng)估安保等級(jí)（EAL）6+的最高等級(jí)安保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)缺陷無(wú)虞。

3）可靠性。可靠性是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）。為確保可靠性，在汽車(chē)電子電路上實(shí)施冗余設(shè)計(jì)，元器件應(yīng)選用汽車(chē)級(jí)。高可靠性軟件及安全工程實(shí)施原則（PHASE）協(xié)議支持最大限度地簡(jiǎn)化復(fù)雜性、軟件組件架構(gòu)、最低權(quán)限原則、安全軟件和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

4）環(huán)保性。產(chǎn)品符合國(guó)家相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，包括產(chǎn)品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標(biāo)，須有嚴(yán)格的檢測(cè)和認(rèn)證。必須認(rèn)識(shí)到切實(shí)實(shí)施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。

2我國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)概況

市場(chǎng)化的經(jīng)濟(jì)體制帶來(lái)了高效的資源配置，我國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)在這10年間有了飛速的發(fā)展。在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的直接推動(dòng)下，2012年我國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)規(guī)模已逾2500億元，連續(xù)7年增長(zhǎng)率超過(guò)30％。其原因除市場(chǎng)需求迅猛發(fā)展外，還有國(guó)家政策帶動(dòng)、國(guó)際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)的促進(jìn)。但由于基礎(chǔ)研發(fā)工作薄弱，掌握的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)匱乏，產(chǎn)品在技術(shù)上還依附于國(guó)外，核心技術(shù)仍受制于人，至今沒(méi)有世界知名的汽車(chē)電子產(chǎn)品品牌和供應(yīng)商。石油資源日趨緊缺，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)在不斷增強(qiáng)。國(guó)際上對(duì)汽車(chē)排放出臺(tái)了一系列嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，加上人們對(duì)汽車(chē)的安全性、舒適性和使用壽命的要求越來(lái)越高，汽車(chē)電子也越來(lái)越復(fù)雜，進(jìn)入汽車(chē)電子零部件行業(yè)的門(mén)檻就越來(lái)越高。我國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)雖實(shí)現(xiàn)了持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、規(guī)模、機(jī)構(gòu)都得到了大幅度的提升，但這產(chǎn)業(yè)鏈中的成就僅局限于加工制造。硬件方面，元器件集成芯片幾乎全從國(guó)外公司購(gòu)買(mǎi)；軟件方面，從開(kāi)發(fā)工具到核心軟件全由國(guó)外公司提供；生產(chǎn)方面，從貼片到出廠，從生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備到技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，也依循國(guó)外企業(yè)。現(xiàn)狀是久負(fù)盛名的跨國(guó)芯片巨頭能針對(duì)特定的應(yīng)用提供專用芯片及解決方案，使汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短，質(zhì)量有保障，成本較低。這樣更使我國(guó)目前幾乎所有汽車(chē)電子單元全是由芯片廠商提供設(shè)計(jì)，而我們只是二次開(kāi)發(fā)。微電子行業(yè)基礎(chǔ)核心技術(shù)的薄弱是決定我國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)在總體上受制于國(guó)際跨國(guó)公司的根本原因，必須徹底改變。

3汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1）總線化和中央電子控制單元向汽車(chē)電子的整體化、系統(tǒng)化邁出了革新的一步。各電子控制單元通過(guò)總線進(jìn)行通信，傳輸當(dāng)前狀態(tài)的信息，接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能，使車(chē)輛行駛功能控制達(dá)到最佳水平。總線化還使汽車(chē)制造核心技術(shù)由硬件逐漸向軟件過(guò)渡，由諳熟全程制造技術(shù)和掌握汽車(chē)各系統(tǒng)、各零部件原理功能的龍頭企業(yè)執(zhí)掌制定切實(shí)可用通信協(xié)議的主動(dòng)權(quán)。這就導(dǎo)致技術(shù)實(shí)力弱勢(shì)的中小企業(yè)只得依附強(qiáng)勢(shì)的大公司，促使行業(yè)兼并。

2）模塊化。電子技術(shù)和多領(lǐng)域高新技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成化汽車(chē)零部件產(chǎn)品的構(gòu)成，便于國(guó)際化采購(gòu)和整車(chē)廠組裝。模塊化就是根據(jù)需求定制，完成所需的功能，以標(biāo)準(zhǔn)模塊的規(guī)格作大集成化的封裝，提高功效和可靠性，也簡(jiǎn)化配套和整車(chē)制造工藝，有利于產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制。結(jié)果將會(huì)使現(xiàn)在處于領(lǐng)先地位的行業(yè)寡頭逐漸成為系統(tǒng)集成商，電子零部件企業(yè)承擔(dān)的產(chǎn)品工作量越來(lái)越大，汽車(chē)零部件產(chǎn)業(yè)在汽車(chē)工業(yè)中的作用和地位更顯重要。

3）智能化。微控制器大量進(jìn)入汽車(chē)電子各系統(tǒng)，帶來(lái)控制技術(shù)智能水平提高，性能更優(yōu)越，控制成本更低。

4）規(guī)范化和高配普及化。新的汽車(chē)電子技術(shù)不斷涌現(xiàn)、不斷進(jìn)步，但有些電子控制技術(shù)在汽車(chē)上實(shí)施還需歷經(jīng)一段時(shí)間，才能在標(biāo)準(zhǔn)配置上被確認(rèn)。例如，輪胎智能壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）與ABS、安全氣囊并稱為汽車(chē)3大安全系統(tǒng)。但目前，僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車(chē)型中作為標(biāo)準(zhǔn)配置。在高度重視汽車(chē)安全性的當(dāng)下，輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必然很快會(huì)成為所有汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。就如同ABS從出現(xiàn)到普及一樣，需要一個(gè)過(guò)程。

5）重視傳感器的研發(fā)。汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用中無(wú)處不在的傳感器，在控制技術(shù)環(huán)節(jié)里作用至關(guān)重要，應(yīng)受到充分的重視。我國(guó)在傳感器技術(shù)的演進(jìn)發(fā)展和實(shí)踐中雖已有一定基礎(chǔ)性的成果，但因投入的研發(fā)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，也顯得十分薄弱。必須與汽車(chē)電子的研發(fā)齊頭并進(jìn)才能相得益彰。期望在“十二五”計(jì)劃期間，我國(guó)傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)迎頭趕上。

6）“云控制”技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息融合技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了云時(shí)代。“云控制”技術(shù)由以往的局部信息處理到信息共享到現(xiàn)代的信息融合，已經(jīng)完全突破了汽車(chē)“傳感器-避開(kāi)障礙-目標(biāo)-方向盤(pán)”的傳統(tǒng)固有模式，使實(shí)現(xiàn)“目標(biāo)-方向盤(pán)”的自動(dòng)駕駛成為可能。“云駕駛”將大大提高識(shí)別道路行駛目標(biāo)的效能，同時(shí)降低燃油耗費(fèi)，將使駕駛由低事故向高可靠轉(zhuǎn)變。