第一篇：電力電子運(yùn)動(dòng)控制

電力電子運(yùn)動(dòng)控制對應(yīng)的崗位

·仿真應(yīng)用工程師

·電氣/電控工程師（步進(jìn)電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)）

機(jī)械工程師

·自動(dòng)控制工程師/技術(shù)員（運(yùn)動(dòng)控制）

交直流調(diào)速運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用場合

運(yùn)動(dòng)控制是近些年的熱門，精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應(yīng)用越來越廣泛，這對于控制器的要求也越來越高。

對于運(yùn)動(dòng)控制，大家比較常用的包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，除此之外伺服閥、數(shù)字液壓等都屬于同一類的控制方式。在這些運(yùn)控系統(tǒng)中，我們又根據(jù)控制對象的不同分為位置控制、速度控制、力矩控制三大類。其中步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用于位置控制，而伺服則可以應(yīng)用于這三類中的任一種控制方式。

在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中我們一般可以使用專用的運(yùn)動(dòng)控制器或者PLC來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，一般來說專用的運(yùn)動(dòng)控制器如數(shù)控系統(tǒng)等會更為專業(yè)功能更強(qiáng)，對于插補(bǔ)、G指令的支持會更好。

比方說高檔的數(shù)控系統(tǒng)可能會支持以下的功能：用戶用CAD畫完圖后轉(zhuǎn)換成G代碼下載給控制器，控制器就可以執(zhí)行對應(yīng)的G代碼完成整個(gè)控制過程。

而PLC相對而言是一個(gè)更為通用的控制平臺，一般通過功能塊來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，V80增強(qiáng)系列（/S）對于兩軸的位置控制有很強(qiáng)的支撐，可以滿足絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制要求的環(huán)境，V80的速度控制和力矩控制一般使用E6MAD擴(kuò)展模塊來實(shí)現(xiàn)，在這里我們提到的運(yùn)動(dòng)控制是CPU模塊本身的位置控制功能。

位置控制基礎(chǔ)

在裝備控制中有相當(dāng)多的場合需要用到位置定位控制，如各種機(jī)床、收卷排線、紙張電纜管材的定長裁剪、包裝、印刷等。位置控制的實(shí)現(xiàn)，通常是通過步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)來達(dá)到的，下面我們統(tǒng)一以步進(jìn)電機(jī)來描述。

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。

PLC正是利用步進(jìn)電機(jī)的這種特性來實(shí)現(xiàn)位置控制功能的，PLC與步進(jìn)電機(jī)之間的接口為脈沖接口，我們稱之為PTO。

液壓挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)控制

近幾年來，國內(nèi)挖掘機(jī)擁有量逐漸增大，以年均50%以上的速度快速增長，2005年我國的挖掘機(jī)產(chǎn)量突破4萬臺，預(yù)計(jì)今后5-10年，我國將成為世界上最大的挖掘機(jī)市場和產(chǎn)地。但在挖掘機(jī)施工過程中，存在的問題也是不容忽視的：（1）操作挖掘機(jī)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大；（2）工作環(huán)境惡劣，有些環(huán)境甚至人類不便直接進(jìn)入；（3）操作者必須進(jìn)行長時(shí)間的培訓(xùn)才能完成高質(zhì)量的作業(yè)。因此提高挖掘機(jī)的機(jī)電一體化程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的自動(dòng)控制，無疑是解決上述問題最理想的方案。值得慶幸的是，相關(guān)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展為挖掘機(jī)的機(jī)電一體化乃至自動(dòng)化展現(xiàn)了廣闊的前景。近10年來，高新技術(shù)不斷引入，特別是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使挖掘機(jī)在控制效果、作業(yè)精度、人機(jī)工程等方面具備了非常大的提高空間；實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)局部操作控制的自動(dòng)化甚至整機(jī)的完全自動(dòng)化、智能化已成為可能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的自動(dòng)化也是進(jìn)一步提高挖掘機(jī)作業(yè)能力和效率的需要。因此，國內(nèi)外的挖掘機(jī)制造商及有關(guān)科研院所競相投入大量資金、人力和物力，進(jìn)行挖掘機(jī)高新技術(shù)的研究和開發(fā)，尤其是在挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制上，該項(xiàng)研究作為挖掘機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)性研究，已逐漸成為各國研究的焦點(diǎn)之一。同時(shí)，液壓挖掘機(jī)工作裝置系統(tǒng)屬于一種典型的工程機(jī)械復(fù)雜機(jī)電液系統(tǒng)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的多變性，液壓系統(tǒng)的高度非線性，以及整個(gè)系統(tǒng)存在大量不確定量（不確定參數(shù)及不確定的非線性模型），都使得液壓挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)控制成為一項(xiàng)比較困難的工作。

變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理與負(fù)載關(guān)系

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國每年的發(fā)電量有一半消耗在電機(jī)上，其中絕大部份的電機(jī)為結(jié)構(gòu)簡單、方便實(shí)用、維修量很少的鼠籠式電機(jī)，例啤酒廠各種泵的電機(jī)、制冷壓縮機(jī)電機(jī)、罐裝線上傳送帶電機(jī)等，由于技術(shù)上的原因，在二十世紀(jì)八十年代前對較大功率的鼠籠式電機(jī)（幾個(gè)KW以上）進(jìn)行調(diào)速控制一直是人們夢想的事，在需要進(jìn)行調(diào)速變換的場合往往采用直流電機(jī)或繞線式異步電機(jī)，對環(huán)境要求較高，并不適用于啤酒廠這種潮濕場所。最近二十年來，隨著電力電子器件的發(fā)展與自動(dòng)控制理論的進(jìn)步，采用變頻調(diào)速技術(shù)的通用型變頻調(diào)速裝置（VVVF）價(jià)格大幅下降，在大部分的工廠用變頻調(diào)速裝置對鼠籠式電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制已成為現(xiàn)實(shí)。運(yùn)動(dòng)控制器已經(jīng)從以單片機(jī)或微處理器作為核心的運(yùn)動(dòng)控制器和以專用芯片(ASIC)作為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器，發(fā)展到了基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也由面向傳統(tǒng)的數(shù)控加工行業(yè)專用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展為具有開放結(jié)構(gòu)、能結(jié)合具體應(yīng)用要求而快速重組的先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的開放式結(jié)構(gòu)和嵌入式結(jié)構(gòu)的通用運(yùn)動(dòng)控制器逐步成為自動(dòng)化控制領(lǐng)域里的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。高速、高精度始終是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)追求的目標(biāo)。充分利用DSP的計(jì)算能力，進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)多軸插補(bǔ)、誤差補(bǔ)償和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算，使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)；充分利用DSP和FPGA技術(shù)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加開放，根據(jù)用戶的應(yīng)用要求進(jìn)行客制化的重組，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)控制器將成為市場應(yīng)用的兩大方向。

通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服控制(Servomechanism)。簡單地說，運(yùn)動(dòng)控制就是對機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。早期的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控(CNC)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)(Robotics)和工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持，可以獨(dú)立完成運(yùn)動(dòng)控制功能、工藝技術(shù)要求的其他功能和人機(jī)交互功能。這類控制器可以成為獨(dú)立運(yùn)行(Stand-alone)的運(yùn)動(dòng)控制器。這類控制器主要針對專門的數(shù)控機(jī)械和其他自動(dòng)化設(shè)備而設(shè)計(jì)，往往已根據(jù)應(yīng)用行業(yè)的工藝要求設(shè)計(jì)了相關(guān)的功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應(yīng)用加工代碼文件，利用RS232或者DNC 方式傳輸?shù)娇刂破鳎刂破骷纯赏瓿上嚓P(guān)的動(dòng)作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業(yè)應(yīng)用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶不能根據(jù)應(yīng)用要求而重組自己的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。通用運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展成為市場的必然需求。

點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制

這種運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是僅對終點(diǎn)位置有要求，與運(yùn)動(dòng)的中間過程即運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要求具有快速的定位速度，在運(yùn)動(dòng)的加速段和減速段，采用不同的加減速控制策略。在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了使系統(tǒng)能夠快速加速到設(shè)定速度，往往提高系統(tǒng)增益和加大加速度，在減速的末段采用S 曲線減速的控制策略。為了防止系統(tǒng)到位后震動(dòng)，規(guī)劃到位后，又會適當(dāng)減小系統(tǒng)的增益。所以，點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制器往往具有在線可變控制參數(shù)和可變加減速曲線的能力。

·連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制

又稱為輪廓控制，主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)輪廓控制。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要解決的問題是如何使系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度，還要保證刀具沿輪廓運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向速度的恒定。對小線段加工時(shí)，有多段程序預(yù)處理功能。

·同步運(yùn)動(dòng)控制

是指多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制，可以是多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步，也可以是在運(yùn)動(dòng)過程中的局部有速度同步，主要應(yīng)用在需要有電子齒輪箱和電子凸輪功能的系統(tǒng)控制中。工業(yè)上有印染、印刷、造紙、軋鋼、同步剪切等行業(yè)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器的控制算法常采用自適應(yīng)前饋控制，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)控制量的幅值和相位，來保證在輸入端加一個(gè)與干擾幅值相等、相位相反的控制作用，以抑制周期干擾，保證系統(tǒng)的同步控制。

固高科技公司從開發(fā)應(yīng)用的角度把其產(chǎn)品相應(yīng)地分成三類，它們是點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制器，連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制器和同步運(yùn)動(dòng)控制器。從目前國內(nèi)市場的應(yīng)用情況反饋來看，按照不同的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣，具有一定的優(yōu)勢。

固高科技公司的通用運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品采用以DSP為核心，結(jié)合FPGA現(xiàn)場邏輯可編程器件的靈活性完成運(yùn)動(dòng)控制的硬件架構(gòu)。運(yùn)動(dòng)控制過程中，由DSP實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，多軸插補(bǔ)、伺服控制濾波等數(shù)據(jù)運(yùn)算和實(shí)時(shí)控制管理。FPGA邏輯可編程器件和其他相關(guān)器件組成伺服控制和位置反饋硬件接口。為了滿足市場需求，使運(yùn)動(dòng)控制器具有真正面向?qū)ο蟮拈_放式控制結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)重構(gòu)能力，固高科技公司的GT系列產(chǎn)品考慮了用戶可以將自己設(shè)計(jì)的控制算法加載到運(yùn)動(dòng)控制器的內(nèi)存中，而無需改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以重新構(gòu)造一個(gè)特殊用途的運(yùn)動(dòng)控制器。

通用控制器

實(shí)際上是形成運(yùn)動(dòng)的速度和位置的基準(zhǔn)量。合適的基準(zhǔn)量不但可以改善軌跡的精度，而且其影響作用還可以降低對傳動(dòng)系統(tǒng)以及機(jī)械傳遞元件的要求。通用運(yùn)動(dòng)控制器通常都提供基于對沖擊(Jerk)、加速度和速度等這些可影響動(dòng)態(tài)軌跡精度的量值加以限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法，用戶可以直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。對于加速度進(jìn)行限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃產(chǎn)生梯形速度曲線；對于沖擊進(jìn)行限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃產(chǎn)生S 形速度曲線。一般說來，對于數(shù)控機(jī)床而言，采用加速度和速度基準(zhǔn)量限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法，就足已獲得一種優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。對于高加速度、小行程運(yùn)動(dòng)的快速定位系統(tǒng)如PCB鉆床、SMT 機(jī)，其定位時(shí)間和超調(diào)量都有嚴(yán)格的要求，往往需要高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法。

·多軸插補(bǔ)、連續(xù)插補(bǔ)功能

通用運(yùn)動(dòng)控制器提供的多軸插補(bǔ)功能在數(shù)控機(jī)械行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來，由于雕刻機(jī)市場，特別是模具雕刻機(jī)市場的快速發(fā)展，推動(dòng)了運(yùn)動(dòng)控制器的連續(xù)插補(bǔ)功能的發(fā)展。在模具雕刻中存在大量的短小線段加工，要求段間加工速度波動(dòng)盡可能小，速度的變化的拐點(diǎn)要平滑過渡，這樣要求運(yùn)動(dòng)控制器由速度前瞻(Look ahead)和連續(xù)插補(bǔ)的功能。固高科技公司推出了專門應(yīng)用于小線段加工工藝的連續(xù)插補(bǔ)型運(yùn)動(dòng)控制器，該控制器在模具雕刻、激光雕刻、平面切割等領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用。

·電子齒輪與電子凸輪功能

不但可以大大地簡化機(jī)械設(shè)計(jì)，而且可以實(shí)現(xiàn)許多機(jī)械齒輪與凸輪難以實(shí)現(xiàn)的功能。電子齒輪可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸按設(shè)定的齒輪比同步運(yùn)動(dòng)，這使得運(yùn)動(dòng)控制器在定長剪切(fixed-length cutting)和無軸傳動(dòng)的套色印刷方面有很好的應(yīng)用。另外，電子齒輪功能還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸以設(shè)定的齒輪比跟隨一個(gè)函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)由其他的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)決定； 一個(gè)軸也可以以設(shè)定的比例跟隨其他兩個(gè)軸的合成速度。如工業(yè)縫紉機(jī)和絎縫機(jī)的應(yīng)用中，Z軸(縫線軸)可以跟隨XY 軸(移動(dòng)軸)的合成速度，從而使縫針腳距均勻。電子凸輪功能可以通過編程改變凸輪形狀，無需修磨機(jī)械凸輪，極大地簡化了加工工藝。這個(gè)功能使運(yùn)動(dòng)控制器在機(jī)械凸輪的淬火加工、異型玻璃切割和全電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈簧機(jī)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用。

·比較輸出功能

是指在運(yùn)動(dòng)過程中，位置到達(dá)設(shè)定的坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器輸出一個(gè)或多個(gè)開關(guān)量，而運(yùn)動(dòng)過程不受影響。如在AOI的飛行檢測(Flying inspection)中，運(yùn)動(dòng)控制器的比較輸出功能使系統(tǒng)運(yùn)行到設(shè)定的位置即啟動(dòng)CCD快速攝像，而運(yùn)動(dòng)并不受影響，這樣極大地提高了效率，改善了圖像質(zhì)量。另外，在激光雕刻應(yīng)用中，固高科技公司的通用運(yùn)動(dòng)控制器的這項(xiàng)功能也獲得了很好的應(yīng)用。

·探針信號鎖存功能

可以鎖存探針信號產(chǎn)生的時(shí)刻，各運(yùn)動(dòng)軸的位置，其精度只與硬件電路相關(guān)，不受軟件和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)慣性的影響，在CMM測量行業(yè)有良好的應(yīng)用。

另外，越來越多的OEM廠商希望將他們自己豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)集成到運(yùn)動(dòng)控制中去，針對不同的應(yīng)用場合和控制對象，個(gè)性化設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制器的功能。固高科技公司已經(jīng)開發(fā)了通用運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用開發(fā)平臺，使通用運(yùn)動(dòng)控制器具有真正面向?qū)ο蟮拈_放式控制結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)重構(gòu)能力，用戶可以將自己設(shè)計(jì)的控制算法加載到運(yùn)動(dòng)控制器的內(nèi)存中，而無需改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以重新構(gòu)造一個(gè)特殊用途的專用運(yùn)動(dòng)控制器。

基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)

今后基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)動(dòng)控制器仍然是市場的主流，但是，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器會有較大的發(fā)展?；谟?jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的通用運(yùn)動(dòng)控制器主要是板卡結(jié)構(gòu)，采用的總線大都為ISA、PCI。由于它們的應(yīng)用依附于通用PC計(jì)算機(jī)平臺，從工業(yè)控制的角度分析，這種運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)如下。

優(yōu)點(diǎn)：

·硬件組成簡單, 把運(yùn)動(dòng)控制器插入PC總線，連接信號線就可組成系統(tǒng)； ·可以使用PC機(jī)已經(jīng)具有的豐富軟件進(jìn)行開發(fā)；

·運(yùn)動(dòng)控制軟件的代碼通用性和可移植性較好； ·可以進(jìn)行開發(fā)工作的工程人員較多，不需要太多培訓(xùn)工作，就可以進(jìn)行開發(fā)。

缺點(diǎn)：

·采用板卡結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器采用金手指連接，單邊固定，在多數(shù)環(huán)境較差的工業(yè)現(xiàn)場(振動(dòng)，粉塵，油污嚴(yán)重)，不適宜長期工作；

·PC資源浪費(fèi)，由于PC的捆綁方式銷售，用戶實(shí)際上僅使用少部分PC資源，未使用的PC資源不但造成閑置和浪費(fèi)，還帶來維護(hù)上的麻煩；

·整體可靠性難以保證，由于PC的選擇可以是工控機(jī)，也可以是商用機(jī)。系統(tǒng)集成后，可靠性差 異很大。并不是由運(yùn)動(dòng)控制器能保證的；

·難以突出行業(yè)特點(diǎn), 不同行業(yè)、不同設(shè)備其控制面板均有不同的特色和個(gè)性。

嵌入式PC的運(yùn)動(dòng)控制器能夠克服以上缺點(diǎn)。這種產(chǎn)品會有較好的市場前景。由于SOM(system on module)和SOC(system on chip)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式PC運(yùn)動(dòng)控制器獲得了良好的發(fā)展。嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品可以很方便地將在PC上開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，不加任何改動(dòng)就可以很方便地移植過來。作為用戶來講，他們僅僅開發(fā)跟其具體項(xiàng)目有關(guān)、相對獨(dú)立的人機(jī)界面就可以了。由于嵌入式PC的運(yùn)動(dòng)控制平臺具有標(biāo)準(zhǔn)PC的接口功能，用戶不需要再購買工業(yè)PC就能很方便的組成他們自己的系統(tǒng)。這種嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器既提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，有時(shí)系統(tǒng)更加簡潔和高度集成化。

隨著工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制器獲得了極大的發(fā)展，并已經(jīng)開始應(yīng)用于多軸同步控制中。越來越多的傳統(tǒng)的以機(jī)械軸同步的系統(tǒng)開始采用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器控制的電機(jī)軸控制，這樣可以減少系統(tǒng)地維護(hù)和增加系統(tǒng)的柔性。

由于我國的特殊市場需求，一些其它的專用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)也會越來越多。例如圖象伺服控制的專用運(yùn)動(dòng)控制器，力伺服的專用運(yùn)動(dòng)控制器等。根據(jù)用戶的應(yīng)用要求進(jìn)行客制化的重構(gòu)，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)控制器將成為市場應(yīng)用的一大方向。

一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令有運(yùn)動(dòng)控制器給出，因此運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的靈魂。用戶必需使用通用運(yùn)動(dòng)控制器提供的標(biāo)準(zhǔn)功能進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)自己的應(yīng)用系統(tǒng)的工藝條件，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制器的相關(guān)功能，開發(fā)出集成了自己的工藝特點(diǎn)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí)，用戶還需要了解構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的其他部件，必須保證機(jī)械系統(tǒng)的完備，才能集成出高質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。從我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況來看，通用運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用和市場僅僅是剛剛啟動(dòng)。與美國和歐洲發(fā)達(dá)國家相比，我國在運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)開發(fā)上政府的投入很少，在該領(lǐng)域沒有形成統(tǒng)一的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。高等院校的教育還沒有跟上，沒有培養(yǎng)出一大批能夠開發(fā)和應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制器的人才。在市場推廣過程中碰到的最大困難就是國內(nèi)的系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商缺乏應(yīng)用工程師。使得運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用工作受阻，售后技術(shù)支持難度加大。因此，快

速培養(yǎng)一大批運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)應(yīng)用人才是加快新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵。

第二篇：電力電子系統(tǒng)在控制技術(shù)的運(yùn)用

電力電子系統(tǒng)在控制技術(shù)的運(yùn)用

摘要：現(xiàn)階段，電力電子系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到電氣控制領(lǐng)域，使電氣控制水平得到飛速發(fā)展。本文對電力電子技術(shù)本身的發(fā)展情況進(jìn)行簡單分析，提出電力電子系統(tǒng)在控制技術(shù)中的應(yīng)用方式和應(yīng)用建議，以期為我國相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供有力參考。

關(guān)鍵詞：電力電子系統(tǒng)；控制技術(shù)；應(yīng)用策略

電力電子技術(shù)作為現(xiàn)代科技高速發(fā)展下的產(chǎn)物，推動(dòng)著電力系統(tǒng)的發(fā)展，將現(xiàn)代化的電子技術(shù)與電力行業(yè)緊密結(jié)合，對現(xiàn)代電力行業(yè)當(dāng)中的新技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)產(chǎn)生直接影響，更與人民群眾的日常生活、社會的和諧穩(wěn)定息息相關(guān)。

一、電力電子技術(shù)發(fā)展情況分析

（一）電力電子技術(shù)對電氣控制技術(shù)的重要價(jià)值?，F(xiàn)階段，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大、應(yīng)用水平也在逐漸提升，電力轉(zhuǎn)化與可控系統(tǒng)當(dāng)中的電子構(gòu)件，能夠有效提升電力系統(tǒng)工作質(zhì)量與工作效率。同時(shí)，電力電子技術(shù)對于整個(gè)電器控制領(lǐng)域而言，也具有著直觀決定的重要地位。電工原理、現(xiàn)代電子學(xué)以及智能化、自動(dòng)化的控制技術(shù)，相互依托、相互作用的背景下，共同構(gòu)成了先進(jìn)的電力電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠有效控制各種各樣的電氣設(shè)施，精準(zhǔn)檢驗(yàn)電氣系統(tǒng)當(dāng)中海量的數(shù)據(jù)信息，在發(fā)生問題或故障的過程中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)報(bào)警。并且，將電力電子技術(shù)應(yīng)用于電氣控制當(dāng)中，還能達(dá)到對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)督管理，大幅提升電氣控制的整體質(zhì)量。（二）電力電子技術(shù)發(fā)展情況分析。隨著人類科技水平的不斷提升，電力電子技術(shù)逐漸走進(jìn)現(xiàn)代人視野，也成為相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域重要研究課題。電力電子技術(shù)自誕生以來，大致經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展時(shí)期，即電子構(gòu)件制造時(shí)期和將電力電子技術(shù)應(yīng)用于電路當(dāng)中的時(shí)期。在技術(shù)水平的不斷推動(dòng)下，電子構(gòu)件制造與電路當(dāng)中的有效應(yīng)用均得以快速發(fā)展。在電子構(gòu)件方面，具體分為三個(gè)主要階段，即不可控、半可控以及全可控?，F(xiàn)階段，電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用不斷深化，逐漸實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，甚至智能化的控制。

二、電力電子系統(tǒng)在控制技術(shù)中的應(yīng)用策略

電力電子技術(shù)在控制技術(shù)當(dāng)中的使用，表現(xiàn)在以下幾個(gè)主要方面，包括在電路保護(hù)中的應(yīng)用、在開關(guān)控制中的應(yīng)用等等。為高質(zhì)量提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，我們可以充分利用電力電子系統(tǒng)對電路實(shí)施精準(zhǔn)控制，也可以利用電力電子系統(tǒng)掌握電氣設(shè)備各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。（一）開關(guān)控制設(shè)備的運(yùn)用。在電力系統(tǒng)復(fù)雜程度、功能性不斷提升的作用下，其電磁兼容水平需求也在隨之增加，對電力設(shè)備質(zhì)量提出更高要求。傳統(tǒng)模式下的電氣系統(tǒng)，為達(dá)到節(jié)省空間的目的，普遍選擇常規(guī)開關(guān)對變壓器實(shí)控制。雖然這種方式能夠有效提升空間利用率，然而其本身也會對電氣系統(tǒng)造成一定程度的電磁干擾，不利于設(shè)備的正常使用。為解決電磁干擾問題，降低噪聲現(xiàn)象，可以將電力電子系統(tǒng)為核心的軟開關(guān)應(yīng)用其中，在提升電氣設(shè)備可靠性與穩(wěn)定性的同時(shí)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電氣控制的科學(xué)化發(fā)展。（二）電路保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用。電路保護(hù)設(shè)備作為電氣系統(tǒng)中的重要組成部分，對整個(gè)電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。當(dāng)電力電子電路出現(xiàn)問題期間，電路保護(hù)設(shè)備能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生有效的保護(hù)作用，及時(shí)作出與之相應(yīng)的保護(hù)措施?，F(xiàn)階段，常見的電路保護(hù)設(shè)備包括高效熔斷器、繼電器等等。然而，隨著電子領(lǐng)域技術(shù)水平的不斷提升，電力電子構(gòu)件逐漸向更加輕便、小巧的方向發(fā)展，同時(shí)其功率也變得越來越大。因此，傳統(tǒng)電路保護(hù)設(shè)備已經(jīng)難以滿足當(dāng)下日益提升的要求。將電力電子系統(tǒng)應(yīng)用于電路保護(hù)設(shè)備當(dāng)中，有效結(jié)合電路檢驗(yàn)設(shè)備相關(guān)信息，在檢驗(yàn)到電路電流期間，能夠快速完斷電保護(hù)，大幅提升保護(hù)工作的質(zhì)量和及時(shí)性。（三）靜態(tài)無功設(shè)備的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人民群眾的用電需求不斷增加，對電網(wǎng)功率要求提出巨大挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在電網(wǎng)當(dāng)中功率變化頻率的提高，對電網(wǎng)可靠性、穩(wěn)定性產(chǎn)生一定程度的負(fù)面影響，使電路當(dāng)中的低頻振蕩難以控制。然而，將以電力電子技術(shù)為核心的靜態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)用其中，能夠大幅增加電力系統(tǒng)負(fù)荷水平，減少功率損耗，實(shí)現(xiàn)電路電壓有效控制，全面提升電力系統(tǒng)的工作質(zhì)量。（四）高壓直流送電的應(yīng)用。傳統(tǒng)電廠送電類型普遍以交流電為主，然而在交流電的送電過程當(dāng)中，會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的電能消耗，與國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、生態(tài)發(fā)展戰(zhàn)略不符，并且不利于有效控制的實(shí)現(xiàn)。鑒于此，現(xiàn)代電廠通過高水平的直流送電技術(shù)，將交流電有效轉(zhuǎn)化為直流電，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程、高電壓送電。然后，直流電在經(jīng)過超遠(yuǎn)距離輸送后，抵達(dá)變電站。通過變電站中相關(guān)設(shè)備的處理，再使直流電轉(zhuǎn)化為交流電，為人民群眾的用電提供堅(jiān)實(shí)保障。

三、結(jié)語

綜上所述，電力電子系統(tǒng)作為處理電力變換的新興科學(xué)技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)電力功率的轉(zhuǎn)化，其應(yīng)用范圍、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，成為影響這個(gè)電氣行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。雖然，現(xiàn)階段電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用水平得到良好發(fā)展，其應(yīng)用成果極為突出，但是其對其的應(yīng)用仍然存在巨大研究空間。相關(guān)領(lǐng)域需要建立科學(xué)發(fā)展觀，在完善現(xiàn)有應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用范圍、應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行不斷探索。

參考文獻(xiàn)

[1]劉進(jìn)軍.電能系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢及其對電力電子相關(guān)技術(shù)的挑戰(zhàn)[j].南方電網(wǎng)技術(shù),2016(3):78-81.[2]饒宏為,李凌飛,許樹楷.2014年國際大電網(wǎng)會議學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)系列報(bào)道高壓直流輸電和電力電子技術(shù)[j].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2015,39(6):1-3.[3]湯廣福,賀之淵,曹均正等.2012年國際大電網(wǎng)會議系列報(bào)道——高壓直流輸電和電力電子技術(shù)最新進(jìn)展[j].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012(24):5-9.

第三篇：有關(guān)電力電子專業(yè)

國內(nèi)電氣工程學(xué)科,最強(qiáng)的四個(gè)大學(xué): 清華大學(xué),華中科技大學(xué),西安交通大學(xué),浙江大學(xué).但說電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)科,其實(shí)是兩個(gè)學(xué)科的組合:工業(yè)電子學(xué)和電力拖動(dòng)自動(dòng)化兩個(gè)老學(xué)科的組合.工業(yè)電子學(xué) 以浙江大學(xué)基礎(chǔ)最扎實(shí)（是81年唯一的首批博士點(diǎn)）。其他的項(xiàng)清華大學(xué)(蔡宣三，等),華中科技大學(xué)(陳堅(jiān),賈正春等),西安交通大學(xué)(王兆安,黃俊等),南航(嚴(yán)仰光等)都實(shí)力非常雄厚.這其中被大部分學(xué)子認(rèn)識的可能是西交大,因?yàn)槲鹘挥斜尽峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》本科生教材應(yīng)用比較廣泛。華中科技大學(xué)陳堅(jiān)《電力電子學(xué)》（高教版）應(yīng)用面也挺廣，不過有點(diǎn)厚，相對難不少，科研上主要是軍工項(xiàng)目多。南航的開關(guān)電源有特色。

電力拖動(dòng)自動(dòng)化，以華中科技大學(xué)基礎(chǔ)最扎實(shí)（是81年唯一的首批博士點(diǎn)）。其他的項(xiàng)清華大學(xué)，浙江大學(xué)，中國礦業(yè)大學(xué)，西南理工大學(xué)等在拖動(dòng)領(lǐng)域都有特色和實(shí)力。

把工業(yè)電子和拖動(dòng)自動(dòng)化合在一起，目前的電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)科 的實(shí)力可大致分檔如下：

第一檔：浙江大學(xué)，華中科技大學(xué)，清華大學(xué)

第二檔：西安交通大學(xué)，南京航空航天大學(xué)

第三擋：合肥工業(yè)大學(xué)，中國礦業(yè)大學(xué)，華南理工大學(xué)，西南交通大學(xué)等。合工大和礦大電力電子有二級國家重點(diǎn)學(xué)科。

電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)

排名學(xué)校名稱等級排名學(xué)校名稱等級排名學(xué)校名稱等級

1清華大學(xué)A+7哈爾濱工業(yè)大學(xué)A13中國礦業(yè)大學(xué)A2西安交通大學(xué)A+8華北電力大學(xué)A14山東大學(xué)A

3華中科技大學(xué)A+9西北工業(yè)大學(xué)A15合肥工業(yè)大學(xué)A4浙江大學(xué)A+10上海交通大學(xué)A16天津大學(xué)A5南京航空航天大學(xué)A11西安理工大學(xué)A17北京交通大學(xué) A6華南理工大學(xué)A12西南交通大學(xué)A

B+ 等(26 個(gè))： 武漢大學(xué)、上海海事大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、大連交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)、江蘇大學(xué)、燕山大學(xué)、東南大學(xué)、湖南大學(xué)、南京理工大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、上海大學(xué)、東北大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、河海大學(xué)、江南大學(xué)、西華大學(xué)、大連海事大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、湖北工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中南大學(xué)、電子科技大學(xué)、東華大學(xué)

B 等(25 個(gè))： 哈爾濱理工大學(xué)、大慶石油學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)、江蘇科技大學(xué)、長春工業(yè)大學(xué)、東北電力大學(xué)、遼寧工學(xué)院、鄭州大學(xué)、安徽理工大學(xué)、蘭州理工大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)、黑龍江科技學(xué)院、西安科技大學(xué)、南昌大學(xué)、湘潭大學(xué)、石家莊鐵道學(xué)院、上海理工大學(xué)、貴州大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、北華大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、西安工程大學(xué)、廣西大學(xué)、太原理工大學(xué)

第四篇：電力電子說課稿

黑龍江職業(yè)學(xué)院課程說案體例及說明

根據(jù)學(xué)院兩次說課比賽的實(shí)際情況，針對2013年人才培養(yǎng)工作評估要求，現(xiàn)就課程說案的編寫提出以下說明，供各單位撰寫說案時(shí)參考：

1.說案重點(diǎn)要闡述授課者的教學(xué)思想、教學(xué)設(shè)計(jì)和理念依據(jù)。說案與教案不同，教案（講稿）是教師對備課的復(fù)雜思維過程的總結(jié)，是教師進(jìn)行教學(xué)的操作性方案，它主要設(shè)定教師在教學(xué)中的具體內(nèi)容和行業(yè)；說案（說課稿）重要的是體現(xiàn)授課者的教學(xué)思想、教學(xué)設(shè)計(jì)和理念依據(jù)。其思維邏輯是：為什么開這門課程—本課稿講授哪些內(nèi)容—怎樣開好本門課程—用什么保障本門課的教學(xué)效果—怎樣考核與評價(jià)教學(xué)效果。

2.說案要保證每個(gè)二級學(xué)院（部）體例的一致性。學(xué)院開展了兩次說課大賽，要求各二級學(xué)院（部）開展初賽，因此，各二級學(xué)院（部）對說案要做詳細(xì)且具體的規(guī)定，要統(tǒng)一體例和格式，以此保證比賽的公共性，形成說案的標(biāo)準(zhǔn)范式。

3.說案的內(nèi)容要完整。說案的內(nèi)容應(yīng)該包括課程設(shè)置、內(nèi)容設(shè)計(jì)、教法設(shè)計(jì)、學(xué)法指導(dǎo)、教學(xué)過程、評價(jià)方式、課程特色等，具體參考《黑龍江職業(yè)學(xué)院首屆教師說課比賽方案》。各二級院（部）可根據(jù)學(xué)院的要求做出具體的規(guī)定。

4.說案要有課程的基本信息和說課人的基本情況，應(yīng)包括課程代碼、課程名稱、課程性質(zhì)、課程類型、授課專業(yè)、授課年級，說課人的職稱和學(xué)歷等。具體說明參照人才培養(yǎng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)采集說明。

5.說案的格式要求：一級標(biāo)題為小三號黑體，二級標(biāo)題為小三號楷體加粗，三級標(biāo)題為小三號仿宋加粗，正文為小三號仿宋； 行距為固定值28；頁面為A4 頁邊距為上3.0cm、下2.5cm、左3.0cm、右2.5cm。

附件：黑龍江職業(yè)學(xué)院說案參考體例

黑龍江職業(yè)學(xué)院

《電力電子技術(shù)》課程說案

二級院（部）： 電氣工程分院 教 學(xué) 團(tuán) 隊(duì)： 機(jī)電一體化 說 課 人： 鮑 敏

2013年5月

《電力電子技術(shù)》課程說案

040312 課程代碼： 課程名稱：

課程性質(zhì)： 專業(yè)基礎(chǔ)課 課程類型： 授課專業(yè)： 電氣自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè) 授課年級： 說課人： 鮑敏 職稱/學(xué)歷：

電力電子技術(shù)

必修課 二年級 講師/碩士

一、課程設(shè)置

電力電子技術(shù)課程是電氣自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的。學(xué)生在入學(xué)后第一學(xué)年以基礎(chǔ)課為主，包括電路分析、電子技術(shù)基礎(chǔ)等，電力電子技術(shù)在第三學(xué)期與電機(jī)與拖動(dòng)、工廠電氣控制等課程一同開設(shè)，并為后續(xù)專業(yè)課自動(dòng)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.課程性質(zhì)：

電氣自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課、必修課。本課程面向電氣產(chǎn)品安裝、運(yùn)行及維護(hù)職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。是電氣自動(dòng)化雙證體系主干課。2.課程作用：

通過本門課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生從理論上掌握各種電力電子裝置的工作原理；從實(shí)踐上熟悉電力電子裝置的組成、應(yīng)用。使學(xué)生能對簡單電力控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和故障維修。并培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。3.教學(xué)目標(biāo)：

知識目標(biāo)：掌握各類變流裝置的電路結(jié)構(gòu)、基本原理、控制方法、波形分析及設(shè)計(jì)計(jì)算，掌握電氣繪圖、識圖要領(lǐng)。掌握電路焊接工藝。

能力目標(biāo)：具備電力電子器件測試、選型能力；能正確使用示波器、萬用表等儀器；能制定項(xiàng)目方案，具備設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和檢修電氣設(shè)備能力。

素質(zhì)目標(biāo)：掌握收集、分析、整理參考資料的技能；培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，養(yǎng)成及時(shí)完成階段性工作任務(wù)的習(xí)慣

4.課程設(shè)計(jì)的理念與思路：

課改小組通過整合優(yōu)化多年本課程教育教學(xué)改革的研究成果，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)教育理念，將CDIO工程教育理念與校企合作、國家維修電工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)深度融合，開發(fā)以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)的CDIO教學(xué)模式。

二、內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容選取依據(jù)

教學(xué)內(nèi)容的選取基于大量針對崗位的調(diào)研與分析，參考行業(yè)企業(yè)最前沿的新技術(shù)，選擇生活中或行業(yè)企業(yè)典型的真實(shí)案例，并且這些案例適用于教學(xué)，能轉(zhuǎn)化成學(xué)習(xí)性的工作任務(wù)。選取五大教學(xué)情境，以這些典型真實(shí)的教學(xué)情境為載體，構(gòu)建教學(xué)做一體的電力電子技術(shù)課程。

2.教學(xué)內(nèi)容組織與安排

眾所周知，電流分為交流電和直流電兩種形式。電力電子技術(shù)就是研究交-直電流的變換，根據(jù)電力變換的過程，將本課程教學(xué)內(nèi)容整合設(shè)計(jì)為五大教學(xué)情境，包括我們生活中經(jīng)常見到用到的可調(diào)亮度的調(diào)光臺燈的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試，可使電風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)無級變速的調(diào)速器的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試，已經(jīng)上市出售的新產(chǎn)品—可無線充電手機(jī)的微距無線充電器的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試，還有直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試，該系統(tǒng)在生產(chǎn)中可起重重物，驅(qū)動(dòng)水泵，控制數(shù)控機(jī)床的加工動(dòng)作等。變頻器的用處更是廣泛，包括變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電梯等。這些教學(xué)情境可涵蓋本課程全部教學(xué)內(nèi)容。再圍繞這些主情境的完成開發(fā)出設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等子情境。3.課程內(nèi)容的表現(xiàn)形式

課程教學(xué)資源豐富，包括：教材（主編，清華大學(xué)出版社出版）、課件（交互式）、教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（與實(shí)訓(xùn)設(shè)備配套，可完成本課程全部驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）、試題庫、習(xí)題庫等。

交互式課件：交互課件可吸引學(xué)生注意力，提高興趣。本課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：電路計(jì)算、波形分析、比較。交互課件可引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考。解決重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)困難。

三、教法設(shè)計(jì)

本課程教學(xué)采用案例教學(xué)、講練結(jié)合、多層次實(shí)訓(xùn)、情境教學(xué)等多種教學(xué)方法和手段。本課程在理實(shí)一體化教室授課，教室前面是桌椅黑板，后面是實(shí)訓(xùn)設(shè)備。理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐驗(yàn)證可同時(shí)進(jìn)行，講練結(jié)合。

實(shí)踐分多個(gè)層次實(shí)行，學(xué)生先進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可直接觀察到波形，加深印象。實(shí)驗(yàn)后學(xué)生要進(jìn)行匯報(bào)，考察學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際情況。最后，利用專業(yè)軟件進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，借助虛擬實(shí)訓(xùn)手段讓學(xué)生更扎實(shí)的掌握知識的同時(shí)又多掌握一項(xiàng)技能。

情境教學(xué)：為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的工作情境，使學(xué)生在教師的指引下模擬完成一項(xiàng)完整任務(wù)。學(xué)生全面參與信息收集、計(jì)劃制定、做出決策、實(shí)施計(jì)劃、反饋控制、結(jié)果評價(jià)等教學(xué)全過程。教學(xué)過程與工作過程融合，使學(xué)生通過自己的實(shí)踐和行動(dòng)提高職業(yè)能力。

四、學(xué)法指導(dǎo) 1.學(xué)情：

生源分?jǐn)?shù)低、學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)過電路分析、電子技術(shù)等前導(dǎo)課程，有一定基礎(chǔ)。本課程電路原理復(fù)雜、波形晦澀難懂，公式、計(jì)算較多，給學(xué)習(xí)帶來困難。2.學(xué)法

學(xué)生為主 教師為輔，啟發(fā)引導(dǎo) 咨詢服務(wù)，性格不同 各有所長，因材施教 合理分工

五、教學(xué)過程

在CDIO教學(xué)模式下，每個(gè)教學(xué)情境都采用構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作4個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)。

1.構(gòu)思階段——提前下發(fā)任務(wù)書，學(xué)生要明確任務(wù)，進(jìn)行任務(wù)準(zhǔn)備。即要明白自己要做什么，并考慮怎樣做。教師可引導(dǎo)學(xué)生查找資料、自主學(xué)習(xí)。

2.設(shè)計(jì)階段——學(xué)生以小組為單位，討論設(shè)計(jì)方案，制定實(shí)施計(jì)劃。3.實(shí)施階段——根據(jù)設(shè)計(jì)方案，學(xué)生自己動(dòng)手完成項(xiàng)目。即進(jìn)行電路焊制和調(diào)試。

4.運(yùn)作階段——即根據(jù)任務(wù)要求，對學(xué)生完成情況進(jìn)行評價(jià)和反饋。

課改成果：無線充電器、電風(fēng)扇無極調(diào)速器、直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)光燈。

六、評價(jià)方式

1．學(xué)習(xí)效果考核：

項(xiàng)目考核單+實(shí)驗(yàn)考核單（考核標(biāo)準(zhǔn)）2．教學(xué)評價(jià)：

項(xiàng)目考核+期末考試+平時(shí)表現(xiàn)=100%（多層次考核，3方面按一定權(quán)重）

教學(xué)效果評價(jià)方式包括：學(xué)生評教（學(xué)院每學(xué)期學(xué)生填評教單）+教師評教（院長、教研室主任、教師相互聽課）+督導(dǎo)評教（督導(dǎo)聽課打分）+社會、企業(yè)評價(jià)（參加大賽成績優(yōu)異、用人企業(yè)反饋）

七、課程特色

本課程突出特色為以下幾點(diǎn)：

1．創(chuàng)新教學(xué)理念，采用CDIO工程教學(xué)模式 2．教學(xué)做一體化教學(xué)

3．學(xué)歷證和國家電工職業(yè)資格證書雙證融通

4．交互式課件、專業(yè)仿真軟件等多種現(xiàn)代化教學(xué)手段廣泛應(yīng)用 5．多元化多層次考核評價(jià)機(jī)制，對學(xué)習(xí)效果、教學(xué)效果全面考察，評價(jià)更科學(xué)。

第五篇：電力電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)

一、直流斬波電路的性能研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理。2．掌握這兩種基本轎波電路的工作狀態(tài)及波形情況。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

降壓型（Buck）斬波電路性能研究。

三、實(shí)驗(yàn)原理 3.1 實(shí)驗(yàn)原理圖

降壓斬波電路

四、實(shí)驗(yàn)步驟及方法

1.熟悉各個(gè)模塊的功能，檢査控制電路和主電路的電源開關(guān)是否為關(guān)閉狀態(tài)。2.按照實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行接線。

3.對 PWM 控制模塊依次進(jìn)行如下設(shè)置： a 調(diào)節(jié)“幅值調(diào)節(jié)”旋鈕，向左旋轉(zhuǎn)至最小。b“控制方式”開關(guān)撥為開環(huán)。c“載波頻率”設(shè)置為 20K。d“輸出模式”開關(guān)撥為模式 1。

4.打開底柜 24V 和 15V 電源，將 PWM 控制模塊的開關(guān)撥為 ON，用示波器分別觀察載波（三角波）和 PWM 信號的波形，記錄其波形、頻率和幅值。調(diào)節(jié)“幅 值調(diào)節(jié)”旋鈕，觀察 PWM 信號的變化情況。

5.斬波電路的輸入直流電壓 Ui 由底柜的可調(diào)直流源給出，觀察 Ui 波形，記錄其平均值。6.接通主電路和控制電路的電源。調(diào)節(jié)“幅值調(diào)節(jié)”旋鈕，改變 PWM 波的占空 比，觀測輸出電壓 U o 波形。分別記錄幾組 PWM 信號占空比α, U i、U o 的平均值。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.Vi=50V時(shí)，D=19.04%，輸出電壓波形如下圖所示，由圖知，Vo=8.8V，Vo理論值=Vi*D=9.52V。

2.Vi=40V時(shí)，D=66.94%，輸出電壓波形如下圖所示，由圖知，Vo=20V，Vo理論值=Vi*D=26.776V。

六、結(jié)果分析

將降壓斬波電路中實(shí)際輸出電壓與理論分析結(jié)果逬行比較, 討論產(chǎn)生差異的原因。

答：實(shí)際上斬波電路會由于輸出端使用電容濾波，而造成輸出電壓與理論值不同。

實(shí)驗(yàn)二、三相交直交變頻電路的性能研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉三相交直交變頻電路的組成。

2.熟悉三相橋式 PWM 逆變電路中各元器件的作用、工作原理。

3.對三相交直交變頻電路在電阻負(fù)載、電阻電感負(fù)載時(shí)的工怍情況及其波 形作全面分析，并研究工作頻率對電路工作波形的影響。

二、實(shí)驗(yàn)電路

原理圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖中電路接線，接線完成后進(jìn)行檢查。

2.先打開控制電路電源，暫不接通主電路的交流電源。

3.觀察正弦波發(fā)生電路輸出的正弦信號～U，～V，～W 波形，測試其頻率可調(diào)范圍。

4.觀察載波（三角波）的波形，測出其頻率，并觀察正弦波與載波的對應(yīng)關(guān)系。5.觀察六路PWM信號（SPWM控制模塊中的PWM1～PWM6），并分別觀測施加于V1~V6的柵極與發(fā)射極間的驅(qū)動(dòng)信號，判斷驅(qū)動(dòng)信號是否正常。在主電路不接通電源的情況下，對比 V1 和 V2 的驅(qū)動(dòng)信號，觀測同一相上、下兩管驅(qū)動(dòng)信號之間的互鎖延遲時(shí)間。

6.接通主電路的交流電源。觀察主電路的中整流后的直流電壓 Ud 的波形，并測量其平均值。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

觀察載波、調(diào)制波、中間直流Ud、輸出電壓Uan、Uab、ia的波形。

中間直流Ud

輸出側(cè)電壓Vab

輸出側(cè)電壓Van

載波

電流ia

五、結(jié)果分析

1.分析說明實(shí)驗(yàn)電路中的 PWM 控制是采用單極性方式還是雙極性方式。答：實(shí)驗(yàn)電路中的PWM控制是采用雙極性方式。

2.分析說明實(shí)驗(yàn)電路中的 PWM 控制是采用同歩調(diào)制還是異步調(diào)制。答：實(shí)驗(yàn)電路中的PWM控制是采用同步調(diào)制。

3.為使輸出波形盡可能地接近正弦波，可以采取什么措施？

答：增大逆變器主電路的功率開關(guān)器件在其輸出電壓半周內(nèi)的開關(guān)次數(shù)N。

實(shí)驗(yàn)三、三相全控橋整流電路分析

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉三相全控橋整流電路組成。

2.熟悉電路中器件的工作原理及作用，并研究輸出波形。

二、實(shí)驗(yàn)電路

三、實(shí)驗(yàn)步驟

在不同的導(dǎo)通角下，記錄輸出電壓、晶閘管輸出電壓和電流的波形。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.00時(shí)導(dǎo)通，輸出波形下圖所示。

2.600時(shí)導(dǎo)通，輸出波形下圖所示。

3.900時(shí)導(dǎo)通，輸出波形下圖所示。