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篇（1）

現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動控制、計算機(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、自動化、智能化、機電一體化的基礎(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。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(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)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(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發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(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)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(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變頻器時代

進入八十年代,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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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)美國環(huán)境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(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)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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(開關(guān)電源),同時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,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(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)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(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)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(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的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(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)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

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

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。

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

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,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,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(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。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(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)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(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,對分布式高頻開關(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，各種變換器拓撲結(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,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(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)這一原理進行改造,成為"開關(guān)變換類電源",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,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(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,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。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來設(shè)計和工作的。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、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。

總而言之,電力電子及開關(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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(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_發(fā)。

參考文獻：

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1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(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發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(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)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(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變頻器時代

進入八十年代,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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(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)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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(開關(guān)電源),同時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,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(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)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(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)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(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的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(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)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

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

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。

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

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,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,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(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。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(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)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(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,對分布式高頻開關(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，各種變換器拓撲結(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,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(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)這一原理進行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,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,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(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。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。

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來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之,電力電子及開關(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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(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_發(fā)。

參考文獻

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

(2)季幼章:迎接知識經(jīng)濟時代,發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用,電源技術(shù)應(yīng)用,N0.2,l998

(3)葉治正,葉靖國:開關(guān)穩(wěn)壓電源。高等教育出版社,1998

篇（3）

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(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發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(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)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(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變頻器時代

進入八十年代,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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(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)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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(開關(guān)電源),同時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,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(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)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(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)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(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的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(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)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

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

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。

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

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(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)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,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,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(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。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(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)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(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,對分布式高頻開關(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，各種變換器拓撲結(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,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(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)這一原理進行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,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,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(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。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。

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來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之,電力電子及開關(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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(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_發(fā)。

參考文獻

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

篇（4）

0 前言

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個不同的階段，整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，現(xiàn)代電力電子技術(shù)屬于變頻器時代，同時又與微電子技術(shù)有效地進行了結(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟中的地位也變得越來越重要。

1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達到了一個較高的水平。現(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對電源技術(shù)進行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。

1.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變

電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結(jié)構(gòu)也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點進行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢。也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術(shù)必然會加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化。可控制關(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會向著更高頻的方向發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關(guān)斷電器時還會產(chǎn)生一些危險，自關(guān)斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補了這些限制和避免了危險的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進程。

1.4 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變

現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的節(jié)能性更好，這也實現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對環(huán)境保護帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會將嚴重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀末期，各種有源濾波器和補償器的面世，實現(xiàn)了對功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點，其在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1 電源方面

（1）一般電源。現(xiàn)代電力電子技術(shù)在開關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進展，交流電直接由整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡@部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達負載，而另一部分則直接對蓄電池組進行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。

（2）專用電源。高頻逆變式焊機電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應(yīng)用前景，逆變式焊機電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進而預(yù)先對系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因為這類設(shè)備電壓比較高，甚至達到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷鳎缓笈c諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。

2.2 傳動控制及牽引

這主要應(yīng)用在無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制等等方面，通過將一個固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為一個可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。

2.3 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機組已經(jīng)結(jié)合了機械制造、空氣動力學(xué)、計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對于電能的轉(zhuǎn)換、機組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。

2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代工作的開展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要動力和能量源頭。隨著我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠?qū)Ξ?dāng)前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效地將電能轉(zhuǎn)換為勞動力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動強度，實現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動生產(chǎn)力的提高，以便于推動傳統(tǒng)行業(yè)的改造進程。

2.5 在家用電器方面的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進行工作，而不需要人們親自動手。

3 應(yīng)用展望

在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用過程中，需要重視以下幾個方面的問題：首先，需要對節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設(shè)備和設(shè)計專用的電機來有效地提高電機系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉(zhuǎn)電系統(tǒng)，使其實現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲電裝置的設(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計者從控制技術(shù)等方面來制定切實可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進行有效解決，更好地推動電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)語

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動經(jīng)濟和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。

參考文獻：

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[3] 韋和平.現(xiàn)代電力電子及電源技術(shù)的發(fā)展[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（18）：102-105.

篇（5）

本文作者：藺坤哲工作單位：哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司

創(chuàng)業(yè)資金是創(chuàng)業(yè)成功的保證新技術(shù)的研究與開發(fā)需要很多的投資，資金的投資成為了科技型企業(yè)創(chuàng)業(yè)不可避免的直接支撐元素，新技術(shù)的研究與發(fā)展需要不斷加強電子科技企業(yè)的生存與發(fā)展的道路，就必須給予充分的資金保障作為后續(xù)支援，電子科技企業(yè)的生存與發(fā)展依靠良好的資金基礎(chǔ)，尤其是電子科技企業(yè)的初期發(fā)展階段。創(chuàng)業(yè)者的綜合能力強傳統(tǒng)企業(yè)的經(jīng)營與管理只是要求企業(yè)經(jīng)營者具備管理能力與管理經(jīng)驗，然而科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)需要管理者具備管理、經(jīng)驗、技術(shù)、知識等多種能力，這些能力必須集合于一身，可以融會貫通，不僅僅要在技術(shù)上擁有指導(dǎo)能力，還要在企業(yè)的發(fā)展運營角度上具備戰(zhàn)略指導(dǎo)的能力。員工要具有較高的文化程度和素質(zhì)電子科技企業(yè)所需要的人才是多方面、多層次的，因為電子科技企業(yè)涉及到許多科學(xué)知識的運用，綜合性強，因此需要知識復(fù)合型的人才。與一般企業(yè)相比，電子科技企業(yè)中的人員素質(zhì)要求較高，不僅要求具有較高的文化水平，而且還需要具有較強的創(chuàng)新精神、風(fēng)險意識和學(xué)習(xí)能力。在電子科技企業(yè)中最重要的是人才，創(chuàng)建電子科技企業(yè)可以沒有十分雄厚的資金，但必須擁有人才，有人才才能創(chuàng)造技術(shù)，并可用知識換錢來發(fā)展企業(yè)，所以說沒有一家成功的電子科技企業(yè)不重視人才的。

任何企業(yè)的創(chuàng)業(yè)都是一個復(fù)雜的創(chuàng)造性過程，就企業(yè)與環(huán)境的相互作用而言，電子科技企業(yè)所處外界環(huán)境的復(fù)雜多變尤其是技術(shù)進步迅速使得企業(yè)創(chuàng)業(yè)總是處于不可控制、難于把握、不斷變動的環(huán)境之中，深圳電子科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)可以歸結(jié)為創(chuàng)業(yè)者與環(huán)境間交互作用的結(jié)果。主要體現(xiàn)在企業(yè)與其外部環(huán)境在資源的需求與供給的有效匹配上，我們電子科技企業(yè)創(chuàng)業(yè)環(huán)境構(gòu)成的三個子環(huán)境構(gòu)建電子科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)環(huán)境體系并重點就技術(shù)，資金，人才，政策法規(guī)，社會文化等對深圳電子科技企業(yè)創(chuàng)業(yè)影響較大的方面進行論述。技術(shù)環(huán)境。技術(shù)環(huán)境主體主要是企業(yè)構(gòu)成的技術(shù)研發(fā)環(huán)境和作為技術(shù)轉(zhuǎn)移和擴散主體的技術(shù)市場。電子成果的生產(chǎn)能力要轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力還有賴于技術(shù)轉(zhuǎn)移與擴散，它決定了電子成果轉(zhuǎn)化的速度和效率。融資環(huán)境。上文中提到科技企業(yè)的發(fā)展主要依靠資本的支持，資本的支持對科技企業(yè)的發(fā)展帶來了全新的發(fā)展動力，資本對于科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)來說是較為有效的支撐，對企業(yè)的運營帶來了強有力的發(fā)展動力。人才環(huán)境。科技企業(yè)的創(chuàng)業(yè)需要知識型人才、技術(shù)型人才、管理型人才、經(jīng)驗型人才的綜合體，這些人才對于科技型企業(yè)所能帶來的作用是很大的，而且可以有效的推動科技型企業(yè)的創(chuàng)業(yè)發(fā)展，讓科技型企業(yè)從無到有的走可持續(xù)發(fā)展道路。政策性與法規(guī)環(huán)境。科技型創(chuàng)業(yè)企業(yè)發(fā)展會面臨許多法律法規(guī)問題，在這方面需要依賴于地方性的法律事務(wù)機構(gòu)以及法律委托機構(gòu)，可以全權(quán)委托律師事務(wù)所去辦理相關(guān)法律性的問題，可以建立與地方政府的良好關(guān)系，幫助企業(yè)良好發(fā)展與運營，提高在政策性上的了解，方便于企業(yè)可以詳細規(guī)劃下一步的發(fā)展計劃與戰(zhàn)略規(guī)劃。

科技型企業(yè)的創(chuàng)業(yè)環(huán)境中必須要與政府建立良好的關(guān)系，以確保政策的頒布與執(zhí)行可以第一時間獲得，而且可以向政府及時有效的反饋企業(yè)發(fā)展信息。文化環(huán)境。良好的社會文化氛圍是創(chuàng)業(yè)企業(yè)的靈魂。營造深入人心，因勢利導(dǎo)的文化環(huán)境可極大地促進人們對創(chuàng)業(yè)的激情。對于企業(yè)創(chuàng)業(yè)來說，文化環(huán)境主要是創(chuàng)業(yè)文化，即指社會對創(chuàng)業(yè)行為和價值所持的認同和倡導(dǎo)的態(tài)度以及由此形成的鼓勵、推崇創(chuàng)業(yè)的氛圍。制度環(huán)境其實與政策環(huán)境的注意事項不同，制度環(huán)境指的是企業(yè)本身的發(fā)展需要建立健全的制度，而政策發(fā)展指的是企業(yè)外部需要注意政府做出的哪些政策要求與發(fā)展規(guī)劃，政府在支持科技型企業(yè)的發(fā)展過程中會特別注意科技型企業(yè)本身的制度是否完善，這也是政府做出政策性要求和頒布措施中的一個重要參考依據(jù)，因此企業(yè)在發(fā)展過程中必須要加強自身的制度發(fā)展，不斷改善制度發(fā)展的不足和缺點，完善制度中的漏洞，科技型企業(yè)管理者要主動了解企業(yè)內(nèi)部存在的不足，認真分析企業(yè)的發(fā)展動力和內(nèi)部員工的發(fā)展認識能力，積極的了解企業(yè)經(jīng)營管理本身存在的問題和缺點，將技術(shù)人員的管理與經(jīng)驗型員工的管理分開，并且保證企業(yè)內(nèi)部的勞動力資源處于充沛階段，而且對于開發(fā)市場也要有一定的深入了解，可以把握市場的發(fā)展規(guī)律。

篇（6）

2.電氣自動化的發(fā)展趨勢

目前，我國電氣自動化正邁向分布式、開放式和信息化的發(fā)展趨勢。分布式發(fā)展可以保證在網(wǎng)絡(luò)中建立獨立的網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)分散危險，促進系統(tǒng)正常運行的目的；開放式發(fā)展就是要將系統(tǒng)與外界緊密的聯(lián)系在一起，在各方面可以通過網(wǎng)絡(luò)連接，提高信息的收集和處理能力；信息化就是將實現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化、管控一體化。

在當(dāng)今激烈的市場競爭下，要想在價格上贏得優(yōu)勢占得先機，電氣自動化就要吸取先進的技術(shù)，總結(jié)先進的經(jīng)驗，改變傳統(tǒng)的發(fā)展觀念，量體裁衣，尋找一條適合自身發(fā)展的道路，逐步實現(xiàn)自主研發(fā)的能力。不僅如此，還要緊緊關(guān)注國際化的商業(yè)契機，如20l1年的“廣州亞運會”之類的大型國際活動，“電氣自動化”在這里面都蘊藏著巨大的商機。另外，我們在開創(chuàng)工業(yè)自動化新局面的時候，還需慢慢實現(xiàn)從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的道路轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動化企業(yè)，唯有不停地吸收著高新科學(xué)技術(shù)的新營養(yǎng)，方可不斷的為開創(chuàng)工業(yè)自動化新局面添加全新的動力。

篇（7）

電氣自動化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的自動化，提升工藝的運行水平。電氣自動化控制是一類新型的技術(shù)，核心是電子技術(shù)，可以大面積地應(yīng)用到設(shè)備行業(yè)中。電氣自動化控制的技術(shù)能力高，通過不同技術(shù)的相互配合，實現(xiàn)電氣自動化的運行控制，而且自動化控制是電氣運行中的核心，保障生產(chǎn)的精確性和運行速率。電氣自動化控制能夠以少量程序控制多個變量，各個控制對象處于相互配合的狀態(tài)，提升了系統(tǒng)操作的水平，監(jiān)督被控對象的運行過程，期間修正被控對象的運行狀態(tài)，使其具備準確、合理的運行方式。 

2 電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展 

2.1 智能化 

電氣自動化控制技術(shù)下的產(chǎn)品、系統(tǒng)等，能夠根據(jù)指令智能化的完成操作，簡化操作服務(wù)的流程。智能化是電氣自動化控制技術(shù)的首要發(fā)展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動化控制技術(shù)與信息技術(shù)、通訊技術(shù)相互融合，注重技術(shù)中的性能開發(fā)，體現(xiàn)技術(shù)控制的速率。 

2.2 節(jié)約化 

節(jié)約化發(fā)展，是指電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用中實現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保。例如：電氣自動化控制技術(shù)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，其可輔助使用新能源，同時控制照明燈具的使用，延長燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設(shè)備的質(zhì)量。 

2.3 信息化 

電氣自動化控制技術(shù)的信息化發(fā)展，改進了技術(shù)運行的方式，使電氣自動化中，以信息控制為基礎(chǔ)，引進互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等理論，支持電氣自動化的控制運行。 

2.4 統(tǒng)一化 

電氣自動化控制技術(shù)拉近了各個行業(yè)之間的距離，融入各項技術(shù)的同時，朝向統(tǒng)一化的方向發(fā)展。在電氣自動化控制技術(shù)的作用下，行業(yè)間遵循相同的設(shè)計標準，使用方法、維護策略等，都逐步統(tǒng)一，在降低行業(yè)建設(shè)難度的同時，體現(xiàn)統(tǒng)一化發(fā)展的優(yōu)勢[1]。電氣自動化控制技術(shù)的統(tǒng)一化發(fā)展，消除了行業(yè)之間潛在的發(fā)展矛盾，提升行業(yè)資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用 

3.1 工業(yè) 

工業(yè)是應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，因為工業(yè)規(guī)模較大，對電氣自動化控制的需求大，所以我國積極推進電氣自動化控制技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，致力于改善傳統(tǒng)工業(yè)的運營方式[2]。PLC是電氣自動化控制技術(shù)的主要元件，其為一項可編程邏輯控制器，以工業(yè)企業(yè)為例，分析PLC的應(yīng)用。該工業(yè)為機械制造企業(yè)，基于PLC的電氣自動化控制技術(shù)，為機械制造系統(tǒng)提供了相關(guān)的控制，PLC根據(jù)機械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運算程序，簡化了機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)的操作，而且PLC的準確度高，規(guī)避了該企業(yè)生產(chǎn)的誤差，實現(xiàn)了機械制造的自動化、信息化生產(chǎn)，PLC寫入編程后，控制了機械制造的過程，同時控制機械制造的參數(shù)，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業(yè)機械制造的指令，構(gòu)成閉環(huán)生產(chǎn)方式，優(yōu)化機械制造的工藝流程，而且該企業(yè)在PLC中設(shè)計了PID模塊，通過PID子程序，準確控制PLC的內(nèi)部編程，預(yù)防機械制造中出現(xiàn)問題。 

3.2 交通業(yè) 

電氣自動化控制技術(shù)在交通業(yè)中的應(yīng)用，不僅體現(xiàn)在車輛運輸上，還表現(xiàn)在紅綠燈、監(jiān)控系統(tǒng)等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動化控制技術(shù)的體現(xiàn)，提供專業(yè)的自動化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動化控制技術(shù)在電子眼中的應(yīng)用，代替警察執(zhí)法，實現(xiàn)自動化的違章取證，電子眼監(jiān)督交通系統(tǒng)中的車輛運行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統(tǒng)內(nèi)，減輕了交通執(zhí)法的工作負擔(dān)，電氣自動化控制技術(shù)彌補了電子眼的缺陷，促使其可更準確、更快速、更清晰地實現(xiàn)抓拍取證，提升電子眼對交通運輸?shù)谋O(jiān)控能力，有效控制電子眼的運行，以免交通執(zhí)法中出現(xiàn)漏洞。我國各地政府在交通業(yè)建設(shè)中，積極引進電氣自動化控制技術(shù)，完善交通監(jiān)控體系，目前，測速器、屏顯等多個交通項目中，均涉及到電氣自動化控制技術(shù)的使用。 

3.3 農(nóng)業(yè) 

農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)支持，為了推進農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，引入電氣自動化控制技術(shù)，全面建設(shè)智能農(nóng)業(yè)，加快農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展速度。以某地區(qū)農(nóng)業(yè)中的大棚種植為例，分析電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用。該地區(qū)傳統(tǒng)的大棚種植，是根據(jù)農(nóng)民種植經(jīng)驗分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會影響大棚種植的經(jīng)濟效益。研究人員將電氣自動化控制技術(shù)引入到大棚種植內(nèi)，以育秧大棚為對象，構(gòu)建智能控制系統(tǒng)，大棚內(nèi)安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，如：光照、含水量等，進行自動化的信息采集，傳感器采集的信號傳輸?shù)娇刂浦行模葘藴实膮?shù)指標，種植人員掌握大棚育秧的實際情況，同時根據(jù)對比結(jié)果調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的環(huán)境，遠程控制特定的設(shè)備。該大棚內(nèi)部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時查看育秧的狀態(tài)，電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，輔助構(gòu)建管理平臺，劃分為四個功能模塊，分布是傳感采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠程控制，整體控制育秧大棚的生長環(huán)境，為幼苗的培育提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。 

3.4 服務(wù)業(yè) 

人們對服務(wù)業(yè)的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產(chǎn)品上，更是體現(xiàn)出服務(wù)業(yè)對電氣自動化控制技術(shù)的需求。生活中的電子產(chǎn)品，大多應(yīng)用了電氣自動化控制技術(shù)，如：智能手機、ipad、跑步機等，表明電氣自動化對服務(wù)業(yè)市場的推進作用[4]。近幾年，電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，由服務(wù)業(yè)的電子產(chǎn)品，逐步轉(zhuǎn)型到企業(yè)內(nèi)，例如：餐飲服務(wù)中的“機器換人”概念，餐廳內(nèi)，機器人取代人工服務(wù)，提供點菜、傳菜等服務(wù)，機器人是餐飲業(yè)的發(fā)展趨勢，表明電氣自動化控制技術(shù)的重要性，此項技術(shù)在“機器換人”中，起到自動化的控制作用，是機器人開發(fā)中不可缺少的技術(shù)。 

4 結(jié)束語 

電氣自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，表明了該項技術(shù)在行業(yè)運營中的重要性，滿足我國社會行業(yè)建設(shè)的基本需求。根據(jù)電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，落實發(fā)展策略，充分發(fā)揮電氣自動化控制技術(shù)的潛力，保障其在未來的應(yīng)價值。電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，必須符合現(xiàn)代企業(yè)的需求，由此才能規(guī)范控制技術(shù)的實踐應(yīng)用。

 

     

參考文獻 

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[2]吳琦.煤礦電氣自動化控制技術(shù)中單片機的應(yīng)用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇（8）

社會的發(fā)展因為高新電子技術(shù)的出現(xiàn)迎來了黃金時期，其中，計算機技術(shù)的作用尤其突出，他與以往的生產(chǎn)力完全不同，而應(yīng)該在另一個層面進行解釋，對科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了生產(chǎn)力的主流。比如，創(chuàng)新性和戰(zhàn)略性是舊式的生產(chǎn)力所不具備的，超高的輻射性和人工智能技術(shù)同樣是本世紀的新興產(chǎn)物，作為一種新的的生產(chǎn)力，他是人們的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了翻天覆地的變化，豐富了業(yè)余生活，使電視可以連接網(wǎng)絡(luò)使用，而告別了樓頂電線桿的時代，這都大大提高了人們的生活質(zhì)量，是電子技術(shù)發(fā)展史上里程碑式的標志。本文在這個方面探討電子技術(shù)在電視媒體中的應(yīng)用以及對電視媒體的影響。

1電子技術(shù)與電子計算機技術(shù)的發(fā)展

1946年，世界上第一臺計算機在美國誕生，從20世紀50年代以后，計算機的應(yīng)用就逐漸蔓延開來，它既包含了物理邏輯學(xué)的嚴謹，又趕上了電子技術(shù)飛速發(fā)展的時代，于是在僅僅幾十年的時間就全球普及。電子技術(shù)經(jīng)過六十多年的發(fā)展，從最初的電子管計算機，到晶體管計算機、小規(guī)模集成電路計算機、大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計算機，最后是網(wǎng)絡(luò)計算機。更新?lián)Q代程度越來越頻繁，技術(shù)越來越先進，計算機的運算速度得到了大大的提高，包含的程序和功能越來越多，現(xiàn)階段已經(jīng)到了研發(fā)納米級的程度了，其運行速度已經(jīng)超越前面任何一個階段的速度，到了納秒以下。越來越多的生活領(lǐng)域應(yīng)用到這項技術(shù)，對人類生活的提高文明的進步產(chǎn)生了極大的影響。

2電子技術(shù)在電視媒體中的應(yīng)用

電視媒體的發(fā)展依靠于電子技術(shù)的發(fā)展，上文提到，網(wǎng)絡(luò)電子通信技術(shù)為多媒體電視的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持，電視媒體的信息傳播依賴于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，因此人們生活水平的提高離不開電子通信技術(shù)的發(fā)展。近些年的電視媒體越來越多姿多彩，形式新穎，足夠吸引人的眼球，高傳播性同樣可以使它的影響范圍大大加強。首先，電視應(yīng)用的信號離不開衛(wèi)星傳播，加強地面覆蓋建設(shè)，可以使信號覆蓋范圍大大加強，同時，媒體間的良性競爭也有利于推動技術(shù)的發(fā)展。其次，有線電視的發(fā)展得到了大力推動。因為原有的電視通訊傳輸介質(zhì)是電纜，電纜的傳輸條件并不好，傳輸途中會損失掉好多電視信號，因此近些年光纜一出現(xiàn)，就迅速替代了電纜作為媒體傳輸介質(zhì)。當(dāng)前電視媒體的傳播形式主要有三，一是有線電視，二是衛(wèi)星信號，三是網(wǎng)絡(luò)電視。其中有線電視的特點十分獨特：（1）頻道內(nèi)容豐富，采用衛(wèi)星信號傳輸，無線網(wǎng)絡(luò)傳播，因此多媒體音質(zhì)，畫質(zhì)都達到了現(xiàn)有技術(shù)的最高水平，能同時傳送多達120套電視節(jié)目。預(yù)計未來可以同時傳播多達500套電視節(jié)目。（2）光纜信號穩(wěn)定，受干擾性小之又小，播出質(zhì)量可以保證。（3）光纜的特征可以將信號雙向傳輸，不僅可以連接有線電視，還能將網(wǎng)絡(luò)引入到電視中來，電視上可以點播網(wǎng)絡(luò)節(jié)目觀看，擴大了電視媒體功能領(lǐng)域。

3電子技術(shù)在電視媒體發(fā)展中的作用

3.1電子技術(shù)的發(fā)展提高了媒體創(chuàng)作與媒體接收設(shè)備質(zhì)量

電視媒體的發(fā)展是媒體技術(shù)的整體發(fā)展，環(huán)環(huán)相扣，都是必不可少的。每個環(huán)節(jié)都是為了將媒體技術(shù)向更高的技術(shù)水平推進，朝著數(shù)字化，動力化，智能化發(fā)展。電子元件的發(fā)展是整個發(fā)展過程的先決條件，只有基礎(chǔ)設(shè)施完備，才能將技術(shù)發(fā)展推進到更高的發(fā)展水平。創(chuàng)新研發(fā)能力越強，技術(shù)進步就越大。當(dāng)前電視媒體技術(shù)已實現(xiàn)了五個轉(zhuǎn)變：（1）電視攝像器材由攝像管向CCD的轉(zhuǎn)變。（2）電視錄像器材同3/4模擬分量向1/2模擬分量轉(zhuǎn)變；（3）ENG由分體式向一體化轉(zhuǎn)變；（4）播出方式從計算機控制人工上帶的半自動化播出向計算機控制機械手上帶的全自動播出方式轉(zhuǎn)變；（5）從模擬播出系統(tǒng)向數(shù)字播出系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。新技術(shù)還不斷豐富著新聞媒介的報道手法，開拓著新聞媒介的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。如利用先進的傳送設(shè)備進行現(xiàn)場報道。

3.2電子技術(shù)拓展電視媒體功能

技術(shù)的發(fā)展使得元器件的功能和作用都得到了很大程度的拓展，網(wǎng)絡(luò)電視和智能電視機的出現(xiàn)就是很好的佐證，利用技術(shù)進步制造出電視制式之間的相互兼容，通過模擬分量技術(shù)將數(shù)字信號間的傳輸變得更快，新型的傳輸媒介的使用為傳輸速度提供了更優(yōu)質(zhì)的渠道，在各方面共同作用下，我們才能在家里享受豐富多彩的電視節(jié)目，提高了生活水平。在電視節(jié)目制作中，我們不再采用以往的媒體工作模式，電視節(jié)目的播出時間段和組織方式也隨著時代的發(fā)展在變化，節(jié)目越來越“接地氣”，追求高收視率，這就需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電視技術(shù)的多方面配合，是的多媒體技術(shù)更能滿足人們的日常需求，由單一模式變?yōu)槎鄻幽Ｊ健?/p>

3.3電子技術(shù)的發(fā)展對電視新聞傳播的有效影響

電子技術(shù)的高速發(fā)展有效地拉近時間和空間的距離。時間與空間不再是限制人們的桎梏，而是超越了時空的界限，今天可以收看昨天的電視節(jié)目，而大規(guī)模的傳播特性也可以坐在家里收看大洋彼岸的實況直播。隨著電子技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展，無論是在什么地方，什么場合中都可以將現(xiàn)場的情況真實有效及時的傳送到電視觀眾面前。另一方面，電子技術(shù)的以展改進了圖像符號。使圖像更清晰，音質(zhì)更保真，近些年出現(xiàn)的3D，4D技術(shù)就是多媒體的進步，具有強烈的現(xiàn)場感。同時在字幕制作特效方面，電子技術(shù)的發(fā)展也為其提供了技術(shù)支持。通過圖像，音效與特效三者結(jié)合，極大了發(fā)揮了電視新聞的傳播效果。同時，錄像機，攝像機的發(fā)明和使用，也有效的節(jié)約了人力和物力的，提高了工作效率。

參考文獻

[1]顧濤.數(shù)字技術(shù)的發(fā)展對電視媒體的影響研究[J].大連理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文.

[2]孫彬.消費電子技術(shù)發(fā)展對廣播影視新媒體的影響[J].消費電子.

篇（9）

如果說微電子技術(shù)推動了以計算機、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識經(jīng)濟初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán)，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。

1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠遠超過當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點）已取得突破性進展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實驗記錄已經(jīng)達到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預(yù)期2003年將達到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測，北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流，報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進入的可能。

2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領(lǐng)域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。

篇（10）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）03-0098-02

隨著數(shù)字電子技術(shù)、集成電路設(shè)計、制造技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大量學(xué)科紛紛出現(xiàn)在高等教育的課程設(shè)置中，如DSP、嵌入式系統(tǒng)、SOPC、PLD、EDA、硬件描述語言等。這些課程引領(lǐng)電子技術(shù)的發(fā)展方向，把作為這一領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的《數(shù)字電子技術(shù)》的地位和重要性也推到了前所未有的高度，同時也對數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容提出了極大的挑戰(zhàn)！然而，難以樂觀的是目前國內(nèi)多數(shù)著名高校該課程的教材多少年來隨著版本的更新，內(nèi)容變化并不大。可喜的是，近年來有個別教師對《數(shù)字電子技術(shù)》教材做了非常大膽的改革，比如，有教材大篇幅地增加了可編程邏輯器件及應(yīng)用，使學(xué)生在課堂上的大部分時間用于學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計方法；也有教材將微型計算機原理和數(shù)字電子技術(shù)合二為一，將微處理器結(jié)構(gòu)作為數(shù)字電子技術(shù)的一個應(yīng)用實例，這樣不僅消除了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容零散的缺陷，同時也將微型計算機原理課程和數(shù)字電子技術(shù)課程有機地結(jié)合在一起，并可以減少學(xué)時數(shù)，方便課程安排。作者早在參考文獻[1]中也提出這種改革方案，但由于教學(xué)內(nèi)容的大量改動往往牽扯到教學(xué)計劃和幾門課程的改革等問題，影響面比較大。因此，多年來各著名高校依然按兵不動。本文在盡量不影響教學(xué)計劃的前提下，針對目前的多數(shù)教材內(nèi)容提出幾點建議。

一、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和課程重要性介紹

國內(nèi)外多數(shù)教材的開篇都是直入主題，對《數(shù)字電子技術(shù)》課程的重要性、電子技術(shù)的發(fā)展、課程特點及學(xué)習(xí)方法等問題很少介紹。這樣使得學(xué)生在剛開課時就接受大量新概念，畢竟數(shù)字電子技術(shù)是走進數(shù)字時代的第一入門課程，由模擬世界到數(shù)字世界有些轉(zhuǎn)彎太急。另外，開篇不介紹電子技術(shù)發(fā)展和一個典型應(yīng)用，往往使學(xué)生學(xué)到最后都會感覺內(nèi)容零散，慢慢失去了學(xué)習(xí)興趣。這種大轉(zhuǎn)折性課程有必要介紹電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，介紹電子技術(shù)的發(fā)展，不僅使學(xué)生可以了解該學(xué)科前沿技術(shù)及目前應(yīng)用狀態(tài)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，也可以讓學(xué)生體會EDA軟件在現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計中的作用，在課程學(xué)習(xí)過程中自發(fā)學(xué)習(xí)和利用EDA軟件進行仿真實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對課程的足夠重視，同時也給學(xué)生一個適應(yīng)過程。教材中介紹課程的重要性是非常必要的，數(shù)字電子技術(shù)已逐漸滲透到各個行業(yè)及領(lǐng)域，推動著世界步入數(shù)字化時代，進入21世紀，數(shù)字電子技術(shù)將繼續(xù)促進人類在各個領(lǐng)域的全面進步。作為走向數(shù)字化時代的第一門課程，重要性不言而喻。另外，應(yīng)該強調(diào)學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)一些什么？課程各章節(jié)的重要性和相互關(guān)系等。《數(shù)字電子技術(shù)》作為一個轉(zhuǎn)折性和走向數(shù)字化時代的基礎(chǔ)課程，也能鼓勵之前學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，將《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為一個新的學(xué)習(xí)起點，走向美好未來。另外，電子技術(shù)課程也是很多高校某些專業(yè)的考研課程，對于以后想考研的學(xué)生提前告知也可以引起學(xué)生對該課程的高度重視。《數(shù)字電子技術(shù)》課程實踐性很強，要在教材中強調(diào)高度重視實驗環(huán)節(jié)，介紹使用EDA軟件進行電路的設(shè)計和分析方法。鼓勵學(xué)生在實驗中遇到問題時要有積極主動分析問題和解決問題的心態(tài)，在不斷解決問題的中提高自信和科研動手能力。

二、理論教學(xué)和實驗內(nèi)容的配合

目前多數(shù)教材不包含實驗內(nèi)容，而且EDA內(nèi)容介紹很少甚至沒有，實驗與教學(xué)配合不是很緊密。如果教材中實驗內(nèi)容像每章后的作業(yè)一樣安排，在教材中每章之后直接給出驗證性實驗和設(shè)計性實驗內(nèi)容，并增加EDA仿真實驗，使學(xué)生一開始就學(xué)習(xí)和利用現(xiàn)代電子設(shè)計不可或缺的一些EDA工具，使數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)環(huán)節(jié)采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，這樣不僅使課程與實驗銜接緊密，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，利用課外學(xué)時也解決了實驗時間有限的問題。同時，EDA仿真環(huán)境的開放性為設(shè)計性和探索性實驗提供了實驗環(huán)境，克服了實物實驗中硬件損耗帶來的資金壓力和實驗平臺數(shù)量和開放時間的限制，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生主動探索未知事物的學(xué)習(xí)熱情具有特殊的作用。當(dāng)然，走進實驗室熟悉硬件、搭接電路、調(diào)試電路等實驗過程對于培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、分析問題和解決問題的能力具有重要意義。

三、增強實際應(yīng)用例子

參考微處理器硬件電路，更新教材內(nèi)容，使理論與實際相結(jié)合。《數(shù)字電子技術(shù)》的重點是分析和設(shè)計電路，也是微處理器課程的重要基礎(chǔ)。如果能將部分內(nèi)容和后續(xù)微處理器課程結(jié)合將會極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前教材中的很多應(yīng)用實例陳舊且不結(jié)合實際，參考文獻[1]中詳細說明了存在的問題，在此舉例說明并提出建議，例如：組合邏輯電路中的中規(guī)模集成器件（MSI）及應(yīng)用，幾乎所有的教材都是介紹概念、具體某器件符號圖、功能表及應(yīng)用等，介紹的多數(shù)器件型號比較陳舊且應(yīng)用介紹與實際都有很大距離。比如，編碼器從學(xué)生熟悉的鍵盤引出編碼的概念和編碼器的作用后，多數(shù)教材給出的集成編碼器型號在實際中很少用到，應(yīng)該增加實際鍵盤掃描原理電路介紹和實用的鍵盤編碼器，比如16鍵盤編碼電路74C922（CMOS工藝技術(shù)制造，工作電壓3-15V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態(tài)輸出，可直接與微處理器數(shù)據(jù)總線相連，內(nèi)部能完成4x4矩陣鍵盤掃描）。譯碼器應(yīng)用幾乎所有教材都是介紹用74LS138譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)、多路分配器等，而沒有介紹其最為重要的地址譯碼作用，如果介紹三態(tài)門時增加或增強總線結(jié)構(gòu)，在譯碼器應(yīng)用中就很容易引入地址譯碼器的地址譯碼作用。其實，在介紹數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容時，將其應(yīng)用延伸到微型計算機的結(jié)構(gòu)，比如，中斷控制邏輯需要的優(yōu)先編碼器、地址譯碼器、總線結(jié)構(gòu)、鍵盤編碼、存儲器、時鐘和復(fù)位電路等，在《數(shù)字電子技術(shù)》課程最后將很容易搭建起一個計算機簡化結(jié)構(gòu)模型。這不僅將《數(shù)字電子技術(shù)》零散的內(nèi)容融為一體，而且在學(xué)習(xí)各個部分時，學(xué)生也會更有興趣，也有助于后續(xù)課程相應(yīng)內(nèi)容的理解和學(xué)時壓縮。

四、思考經(jīng)典應(yīng)用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些經(jīng)典應(yīng)用實例，導(dǎo)致再版或新出版教材都沒有慎重考慮也照搬前人的實例，結(jié)果造成大多數(shù)的《數(shù)字電子技術(shù)》教材中都存在有問題的設(shè)計實例。比如，串行序列檢測電路設(shè)計，在參考文獻[2]中作者已提出該問題并引起了一些老師的重視，但多數(shù)教材問題依然存在；還有同步JK觸發(fā)器，個別教材認為在CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，有教師就針對該問題發(fā)表了論文，認為根據(jù)JK觸發(fā)器狀態(tài)變化關(guān)系：00不變、11翻轉(zhuǎn)、其它隨J變。因此，CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器狀態(tài)應(yīng)該按照Qn+1=■n=1的規(guī)律并以各級門電路延遲時間之和為時間間隔，不斷地翻轉(zhuǎn)，直到CP有效高電平結(jié)束為止。其實這些說法都不正確，通過理論分析和仿真實驗可以證明，CP=J=K=1時，JK觸發(fā)器輸出為：，Qn=■n=1，0n和■n不再互補，而且當(dāng)CP變?yōu)榈碗娖綍r，輸出不確定。這是因為觸發(fā)器中構(gòu)成反饋的兩個門的輸入，在CP=J=K=1時，都為Qn，■n=0。這些問題說明即使是多數(shù)教材中都引用的內(nèi)容也需要編寫教材的老師仔細推敲和思考。

五、增強可編程邏輯器件原理以及應(yīng)用介紹

許多大規(guī)模、超大規(guī)模及專用集成電路產(chǎn)品的問世，特別是高密度可編程邏輯器件的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)幾乎成為兩片系統(tǒng)――微處理器+可編程邏輯器件。作為工科院校專業(yè)基礎(chǔ)課程之一的《數(shù)字電子技術(shù)》，其大部分內(nèi)容和實際應(yīng)用顯然存在較大差別，不適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需要，改革教材內(nèi)容迫在眉睫。教材中的經(jīng)典內(nèi)容比如，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、集成邏輯門、存儲器等需要保留，對小規(guī)模集成邏輯門的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指標，正確使用器件合理設(shè)計電路，也利于掌握同一數(shù)字邏輯系列大規(guī)模集成器件的使用方法；觸發(fā)器、基于門或觸發(fā)器的組合或時序電路的分析和設(shè)計、中規(guī)模器件電路、脈沖產(chǎn)生與整形等要進一步精簡；擴充可編程邏輯器件應(yīng)用，增強現(xiàn)代電子設(shè)計方法的介紹和實驗訓(xùn)練非常必要，很多教材雖然增強了PLD內(nèi)容，但教學(xué)并沒跟上。本文在盡量不影響教學(xué)計劃的前提下，對目前的教材內(nèi)容提出幾點建議，旨在逐步更新課程內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。期望和同行們共同探索出更好的教材和教學(xué)改革方案。

參考文獻：

[1]寧改娣，楊拴科，王建校.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革探討[C].中國電子教育學(xué)會會刊.2000.

篇（11）

Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實驗記錄已經(jīng)達到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預(yù)期2003年將達到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測，北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流，報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進入的可能。

2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領(lǐng)域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認識到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實質(zhì)突破；國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場相當(dāng)多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場相互脫離的狀況。

我國在光電子技術(shù)方面是與國際水平差距相對較小的一個領(lǐng)域，與世界發(fā)達國家?guī)缀跬瑫r起步。但是我們應(yīng)該清醒地認識到我國制造技術(shù)的落后和材料水平有限，而國際上光電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入加速發(fā)展階段，留給我們的時間只有三到五年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展階段進入，就會失去大好時機。機不可失，時不再來，到產(chǎn)業(yè)化后期時將要花數(shù)倍的力量才能彌補，也許會徹底失去時機，受制于人。