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電氣和自動化論文范文第1篇

【關鍵字】建筑電氣，工程管理，管理流程，控制要點

中圖分類號： F407.6文獻標識碼：A 文章編號：

前言

一個國家的建筑就是她經濟發展程度的標志。國家越發達，建筑的智能化程度就越高。的確，隨著當今中國社會的發展、技術的進步，在建筑工程領域，科技含量越來越高。新材料的應用、新工藝的發展使對建筑設計施工流程的要求也越來越嚴格。在這樣的背景下，建筑行業的五大關鍵設計崗位建筑、結構、給排水、暖通、電氣設計日益凸現出它的重要性。建筑電氣設計是整個建筑項目建設中所不可缺少的一個環節，主要為建筑項目提供供配電工程及弱電智能化等工程電氣設計。建筑電氣工程師就是主管這相關業務的專業技術人員。建筑電氣與我們通常意義上的電氣自動化并不同，是電氣自動化相關原理技術在建筑行業的具體應用。因此，保證建筑電氣工程的管理質量成為了重中之重。

二．電氣工程在建筑工程中的重要作用

工業與民用建筑中的電氣工程，包括建筑中的強弱電，是整個工程項目的重要組成部分。如果把建筑比作一個人，混凝土結構就是人的骨架和肉體，而血液和經脈就是建筑中的電氣。大概從20 世紀60 年代左右開始，我國的建筑電氣工程事業得到突飛猛進的發展，其中控制理論與控制工程、電力電子技術、尤其是計算機技術的發展更是超出人們的預料，這些環境的變化直接導致人們對自己的工作和生活環境的要求越來越高。對居住和工作建筑的電氣環境的要求也越來越高，這種情況下就使得電氣工程的在人們日常生活中的地位和作用變得越來越重要。電氣工程的好壞直接關系到整個建筑工程的質量、投資、工期、預期等等的效果，影響到整個建筑物整體設備的安全運行、投入使用情況、節能效果、舒適性、高效性和安全性，特別是建筑物的安全問題，電氣設備能否安全可靠運行，線路是否有火災隱患，火災報警和智能監控系統能否正常運行，消防設備、緊急照明等等這些設備的供電是否可靠，都是建筑安全的重要因素，所以，這種情況下，對電氣工作人員的考驗是相當高的，不僅僅要從傳統的電氣和自動化控制技術中走出來學習和面對新的電氣和自動化控制技術，還要面對計算機網絡技術等等現代的先進的科學的智能控制技術，力圖建設安全可靠有技術含量的電氣工程來保證人們的生命財產安全。

三．施工階段的質量控制

施工中必須根據已會審后的電氣施工圖紙和有關技術文件，按照國家現行的電氣工程施工及驗收規范，地方有關工程建設的法規、文件，經審批的施工組織設計(施工技術方案)進行。施工中若發現圖紙問題應及時提出并處理，不允許未經同意擅自變更設計。嚴格推行規范化操作程序，編制符合規范、工藝標準，具有可操作性的質量控制程序。

1、基礎施工階段的質量控制

在基礎工程施工時，應及時配合土建做好強、弱電專業的進戶電纜穿墻管及止水擋板的預埋、預留工作。這一工作要求電氣專業應趕在土建做墻體防水處理之前完成，避免電氣施工破壞防水層造成墻體今后滲漏;對需要預埋的鐵件吊卡、木磚、吊桿基礎螺栓及配電柜基礎型鋼等預埋件，電氣施工人員應配合土建提前做好準備，土建施工到位及時埋入，不得遺漏。電氣施工安裝中，管理人員只有努力提高自身的素質和專業能力，才能把好質量關。

2、主體施工階段的質量控制

首先必須分清工程中的重點環節。在電氣工程質量監控中，確定配電裝置、電力電纜、配電箱3個重點設備交接協調環節，明確關系，制定措施，根據規范進行超前監控，達到對工程質量的預控。其次，必須在監控好重點環節的基礎上以點帶面，促動整個系統工程的質量控制。電氣工程要與土建工程緊密配合，根據土建澆注混凝土的進度要求及流水作業的順序，逐層逐段的做好電管鋪設工作，這是整個電氣安裝工程的關鍵工作，做不好不僅影響土建施工進度與質量，而且也影響整個電氣安裝工程后續工序的質量與進度。澆注混凝土時，電工應留人看守，以防振搗混凝土時損壞配管或使得開關盒移位。遇有管路損壞時，應及時修復。

3、裝修階段的質量控制

在砌筑隔墻之前應與土建工長和放線員將水平線及隔墻線核實一遍，因為將按此線確定管路預埋位置及各種燈具、開關插座的位置、標高。抹灰之前，電氣施工人員應按內墻上彈出的水平線和墻面線，將所有電氣工程中的預留孔洞按設計和規范要求核實一遍，符合要求后將箱盒穩定好，將全部暗配管路也檢查一遍，然后掃通管路，穿好帶線，堵好管盒。抹灰時配合土建做好配電箱的貼門臉及箱盒的收口，箱盒處抹灰收口應光滑平整。

四．電氣工程師的責任和要求

電氣工程師是電氣工程質量好壞的直接負責人，因此電氣工程師的專業知識水平必須過硬。同時，光有專業水平也是不夠的，電氣工程師必須要有高度的責任心，對自己所負責的電氣工程要認真對待，不光要把自己的專業知識應用到工程建設中去，還有用心去對待自己所負責的工程，細致的，深入的，全面的做好電氣工程所涉及的技術、進度、簽證、質量、安全等各方面的管理工作。要想成為一名合格的電氣工程師，必須不斷的更新自己各方面的知識，不墨守成規，及時的掌握最新的發展動態。

建筑電氣與我們通常意義上的電氣自動化并不同，是電氣自動化相關原理技術在建筑行業的具體應用。建筑電氣設計涉及的面廣，從傳統的供配電、照明、動力、自控、防雷接地設計，現在已發展到消防、保安、共用天線電視、樓宇自控系統、通訊系統以及自備電源等設計。建筑電氣工程師是一項技術要求很強、非常講究理性化思考的職業。它需要從業人員有：

（一）嚴肅認真的工作態度。建筑電氣設計涉及面廣，設計規范又多，這就要求電氣專業工程師，一絲不茍地對待每一個系統的設計，要精益求精；

（二）較高的學歷、廣泛的理論知識，現在一般企業招聘這類人才，學歷都要求大學本科以上，需要經過系統的建筑電氣自動化學習；

（三)要有團隊合作精神。這一點相當重要。建筑工程設計有交叉作業，綜合協調的特點，電氣設計必須考慮到建筑、結構、給排水、暖通等方面，必須具有綜合的業務水平和工作能力，如工程概預算、招投標、工序銜接及工種配合、各種關系的協調等等，只有緊密結合，才能提高建筑工程設計的科技含量。

五．結束語

電氣工程中應把“質量第一、安全第一”放在首位，工程師應該根據所建工程的自身特點，做到對每個施工環節的有效動態實時控制，把技術交底工作落實到實處，從材料購買、工程施工、工程質量等各個環節都認真的進行管理。同時，建立有效的監督體系對工程的質量進行監督，確保工程質量。

參考文獻：

[1]陳富軍 建筑電氣工程管理及質量控制陜西秦力建設工程監理有限公司陜西科技報2010-09-14報紙

[2]趙子云 建筑電氣工程在施工過程中的運用 中國新技術新產品2011-01-25期刊

[3]廖亞振 建筑電氣施工質量通病問題與處理措施探討 企業導報2012-06-30期刊

[4]王進; 王靜 淺談建筑電氣工程管理及質量控制黑龍江科技信息2009-06-25期刊

電氣和自動化論文范文第2篇

論文關鍵詞：變電站；變電站數字化；通信網絡

為了提高電力系統的自動化水平和可靠性，提高電網企業的經濟效益和管理水平，我國電力企業積極進行變電站的數字化。隨著國家標準的不斷完善以及智能斷路器、非常規互感器和網絡技術的發展，數字化將是未來變電站自動化發展的必然趨勢。

一、數字化變電站的特點

隨著數字化技術的出現和應用，數字化變電站的概念也被提出。數字化變電站可以實現信息的整體和統一處理，同時具備變電站內IED之間、控制中心和變電站之間協同互動運行的能力。一般情況下，數字化變電站具備以下幾個技術特點。

1.層次化

由于所具備的功能差異，變電站的結構邏輯可分成間隔層、過程層以及變電站層。間隔層的作用是通過本間隔的數據作用于自身間隔的一次設備。所有與一次設備接口功能的實現是通過過程層完成的。利用全站的數據，變電站層可以對全站的一次設備進行監視以及控制，同時可以實現與遠方控制中心進行交換數據。

2.一次設備的智能化

可編程（PLC）控制器可以替換變電站二次回路中的繼電器及其配套的邏輯回路，光電數字和光纖將會代替變電站目前普通的模擬信號和控制線路被。

3.二次設備的網絡化

變電站的二次設備不設功能裝置重復的輸入/輸出接口，通過網絡可以真正實現數據共享、資源共享，普通的功能裝置也會演變成邏輯的功能模塊。

4.運行管理實現自動化

日常運行、維護、數據記錄可以實現無紙化辦公和自動化的信息分流交換；變電站發生故障時，及時提出故障原因和維修意見；系統可以自動發出變電站設備狀態檢修報告。

二、數字化變電站中的關鍵技術

由于用戶對供電質量、可靠性要求以及電壓等級和電網容量的不斷提高，電力電子、傳感器、網絡通信和信號處理等技術日漸成熟，所以變電站一次設備智能化、自動化成為發展的必然趨勢。當前，該技術主要是智能斷路器、集成型智能開關以及電子式電流電壓互感器等設備的發展和應用。

1.非常規的互感器

隨著計算機技術和光電技術日益成熟，非常規互感器在實際生產中得到了廣泛的應用。它具有很強的抗電磁干擾能力、絕緣好、可測量頻帶寬，新型光電/電子式互感器具有現代光電技術的優點以及電光晶體的各種優異特性，在電力行業有著廣泛的應用。同時，結合數字信號處理DSP技術和光電技術，未來將呈現出很好的發展勢頭。

數字化保護和測控設備可以和非常規互感器直接接口，省去了中間環節。它的優點是：能隔離高低壓，絕緣性能良好；由于不含鐵芯，鐵磁諧振和磁飽可以消除；良好的抗電磁干擾性能，低壓側無開路高壓危險；測量精度高，動態范圍大；頻率響應范圍大；無易燃、易爆等危險。

由于以上優點，非常規互感器不僅具有可觀的經濟效益和社會效益，而且能很好地適應電力系統數字化、智能化和網絡化發展的需要，提高了電力系統自動化程度并且能夠保證其安全可靠的運行。

2.斷路器智能技術

為了改變現有斷路器的單一空載分閘特性，自動獲得實際開斷時電氣和機械性能上的最佳開斷效果，且由于電網運行過程中會經常有各種開斷指令，斷路器可以執行相應的智能操作——自動調整執行機構和滅弧室工作條件的選擇。通過智能斷路器的過程層(I/O)通信接口，輸入和輸出通信數據，而這些通信數據必須符合IEC61850標準。或者說根據IEC61850提出的標準體系，斷路器屬于過程層設備，所以控制跳合閘命令的傳遞以及斷路器狀態信息傳輸是通過IEC61850標準的通信數據來實現的。

3.集成型智能開關設備

國外一些大的電力設備生產公司已經推出類似產品，瑞士ABB公司推出的接插式開關系統PASS是最具代表性的。它是ABB公司在生產氣體絕緣組合電器GLS和空氣絕緣開關設備ALS的基礎上研發的一種新型電器設備，而該款產品具備了GLS的優點。從20世紀末應用至今，已在美國、加拿大、英國、瑞典等變電站使用并且用戶反應良好。可以說，集成型智能開關設備是電力系統將來一次電氣設備的發展方向，它的主要優點是結構緊湊、安裝方便、接線簡化、占地面積小、自動化程度高、可靠性高和日常維護簡單。

三、數字化變電站通信網絡結構

建設數字化變電站的基礎之一就是從邏輯概念和物理概念上，將通信體系分為三個層次，即間隔層、變電站層以及過程層，并且制定了各層通信接口之間的通信標準。而另一個前提就是制定的IEC61850標準，該標準的制定，有利于實現電力自動化系統的三個功能，即控制、監視和繼電保護功能。

由于沒有規定通信拓撲，并且對設備之間的通信接口沒有任何標準，所以各個廠家只是根據客戶需求自行設計和定義物理通信鏈路上的通信接口，上述的三個層次僅是抽象的概念。由于IEC6185O使用以太網作為基本通信技術，并沒有限制實際的網絡形式，所以，隨著網絡技術的進步，同一個網絡完全可以融合變電站總線和過程總線。這樣的通信系統既有利于變電站與控制中心構成統一的無縫通信網絡，而且可以同時實現變電站內的無縫連接。

變電站層有兩種功能。變電站層功能是指SAS到各個接口的功能，即到本地站操作員人機接口、遠方控制中心遙控接口或遠程監視維護工程遠方監視接口的功能。另外一個功能是指利用多個變電站或間隔的數據，而且作用到整個站的一次設備或多個間隔。

間隔層是利用分析某個間隔數據，然后可以實現控制該層一次設備的目的。該功能是與任何類型的I/O或智能傳感器和執行器通信，即通過一定的邏輯接口在間隔層內通信或與過程層通信。

過程層功能是連接到過程的全部功能。

四、數字化變電站對變電站的影響

1.對二次系統應用的影響

由于現代數字技術的發展以及相關標準的制定，變電站數字化技術得以迅速發展應用。在電氣量采集的環節、IED設備數據傳輸交換方式、變電站信息冗余性、變電站二次系統運行安全性、可靠性等，都將由于變電站數字化技術的應用產生巨大的影響。

2.對變電站整體建設方案的影響

當今，由于土地價格昂貴，縮小變電站的占地面積將是目前變電站建設急需考慮的問題。由于電子式互感器的體積小，方便安裝，與其他高壓設備集成方便，所以能減少變電站的占地面積。實現數字化的變電站基本上沒有電纜，采用光纖通信，造價低，重量輕。可以取消變電站內大部分電纜井和電纜層，建設變電站的成本也可大大減少。

3.數字化變電站對設備調試的影響

數字化變電站不僅可以提高二次系統安全性，而且可以大大簡化二次系統的調試；電壓互感器的極性由安裝位置決定，所以現場不需要校驗；絕緣電阻不需要測試；電子式互感器還可以確保使用數據正確，這是由于該設備傳輸的數據都有標記，方便識別；除此之外，由于一二次回路接線不需要查線，原來的查線工作大大減少，減輕運行維護人員的工作量；由于絕緣的系統的光纖信號傳輸回路，所以沒有接地，減少了變電站檢查接地的工作量。

五、數字化變電站未來的發展

電力系統通過SAS技術的應用，不僅提高了電網運行的安全性、穩定性，而且還大大減少了系統的維護和檢修費用，具有十分明顯的經濟價值。由于變電站是整個電力系統最基本信息源，所以它也是整個系統中數字化的基礎。基于以上原因，數字化變電站應具備以下幾項技術優點。

（1）過程層信息系統內部互相調用。在數字化變電站過程層的數據化的信息傳輸都是通過光纖完成的，所以過程層的信息可以實現系統內部互相調。

（2）數字化變電站通信網絡技術有及時性、穩定性以及兼容性等優點。

（3）信息模型化和互操作。作為電力系統的信息源頭，數字化變電站不僅要提供盡可能多的信息，而且這些信息應建立在統一的電力系統信息模型的基礎之上。作為執行終端，實現各種協同功能是數字化變電站最基本的特征，這要求IED之間能夠互操作。為了實現設備之間互相操作，變電站信息的標準化是基礎。

（4）檢測調試方法的變化。由于數字化變電站中的大多數自動化功能都以數據通信的方式實施，所以通信監測設備顯得非常關鍵，不僅用于檢查網絡的聯通性，而且對通信過程和傳輸信息進行監視，用來分析自動化功能的實施情況。

（5）廣域自動化功能。數字化變電站的通信網絡建設需求是互相兼容的，傳輸的信息有同一個標準同時必須能夠相互共享，這樣才能達到電網與變電站之間協同配合的目的。

六、總結

由于數字化變電站技術涉及到許多通信網絡以及新設備的應用，所以從研發到實際應用將會是比較長期的過程。如IEC61850標準體系、智能斷路器、電子式互感器、網絡通信技術等。由于各種新技術沒有經過一定時期的實踐檢驗，所以在現場應用的穩定性需要結合工程實際逐步完善。

國內外數字化變電站的研究和建設也還在起步階段。我國的數字化變電站建設的總思路是先把低電壓變電站（110kV以下）作為建設試點，通過一段時間的摸索，然后應用到高的電壓等級的變電站上，在此期間更需要進行大量的理論研究和實踐摸索。同時，由于目前大部分變電站都沒有經過數字化改造，所以現有的常規變電站就可以為數字化變電站技術的發展提供應用的平臺，而電網的發展也為變電站數字化技術提供契機。未來數字化變電站應用技術的成熟，將標志著新一代數字化電網的實現。

電氣和自動化論文范文第3篇

【關鍵詞】 自動測試系統 通信導航設備 測試程序集 GPIB總線 PXI總線

一、概述

近年來，航空技術發展迅猛，與之配套的通信導航設備也愈發復雜。因此，通信導航設備的檢測工作也越來越復雜、困難。而由于民航產業的特殊性，其飛行的安全性非常重要，故對其配套的通信導航設備的穩定性與可靠性要求異常的高，從而對通信導航設備的檢測工作尤為重要。

傳統的手工測試效率低，且由于測試人員的個體差異，測試效果的準確性并不穩定。顯然傳統的手工測試工作已無法滿足要求。隨著計算機技術和電子技術的發展，以及設備檢測工作日益困難，自動檢測技術應運而生。利用自動測試系統對通信導航設備進行測試，可極大提高檢測工作的效率及可靠性。發展并完善通信導航設備的自動測試系統是一項勢在必行的工作。

二、自動測試設備構成

自動測試系統分為自動測試設備（ATE）、測試程序集（TPS Test Program Set）兩部分，如圖1所示：

1、自動測試設備（ATE）：

自動測試設備由IPC（工控機）、接口總線（如GPIB、PXI、VXI、RS232等）、各式測量、激勵儀器構成。IPC根據測試程序通過接口總線向各儀器發送命令，控制儀器完成相應的測量動作，同時也從這些儀器中讀取數據，并分析處理這些數據，生成報告。

2、測試程序集（TPS）：

測試程序集分為三部分，即測試程序（TP）、測試單元適配器（TUA）、測試程序集文檔。

測試程序是為被測單元開發的一組能由測試設備執行的代碼序列，用來完成對被測單元進行功能及各項指標的測試，并輸出測試結果。

接口適配器稱為測試單元適配器，是自動測試系統的重要組成部分，主要實現自動測試系統的通用測試接口向被測單元特定接口的轉換，即用與實現計算機與測試儀器、被測單元之間的電氣和機械連接。

測試程序集文檔。測試程序集文檔的作用是提供自動測試設備完成對被測單元自動檢測的各類文字信息，例如測試指南、接口適配器文檔、測試程序說明等內容。

三、硬件平臺設計

3.1 GPIB總線簡介

GPIB（General Purpose Interface Bus）總線是一種并行的與可程控測量儀器件相連接的小型標準接口總線系統。GPIB的硬件規格和軟件協議已納入國際工業標準 ― IEEE488.1和IEEE488.2[1]。

GPIB器件與控制器的連接方式有三種：線型連接、星形連接以及混合型。

3.2 PXI總線簡介

PXI（PCI extensions for Instrumentation）總線是PCI總線的相儀器領域的擴展，由NI于1997年，是一種開放性、模塊化儀器總線規范。

PXI規范包括3個方面：機械性能、電氣性能、軟件性能[3]。

3.3 硬件平臺總體結構

自動測試系統的硬件資源通過GPIB、PXI、SCXI與IPC（工控機）進行通信。

（1）以GPIB為接口總線的儀器通過GPIB卡與工控機進行通信。（2）以PXI作為接口總線的儀器插在PXI機箱中，在機箱的主板中通過PXI總線與PXI機箱的0槽的控制器相連，PXI機箱的0槽的控制器通過MXI-4與工控機相連，從而實現通信。（3）SCXI機箱中的設備在SCXI機箱主板中通過SCXI總線與機箱的控制器通信，SCXI機箱的控制器與工控機通過USB總線通信，從而實現了通信。

硬件平臺的結構圖如圖2 所示：

四、基于自動化測試系統的例程

系統的軟件平臺的設計所用的開發工具是LabWindows/CVI 2010。

LabWindows/CVI是NI推出的一套面向測控領域的軟件開發平臺，其功能強大，可以容易地設計出符合實際要求的儀表操作界面，并對采集到的實時數據進行各種數學處理和運算。它的集成化開發平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發人員建立檢測系統，自動測量環境，數據采集系統，過程監控系統等提供了一個理想的軟件開發環境[5]。

本例程以ATE中的硬件資源――GNS743A作為被測單元。

GNS743A是導航衛星模擬器，可產生GLONASS和GPS在L1子帶上的衛星射頻信號，用于對GLONASS和GPS接收機進行工程測試。

GLONASS是俄羅斯開發的衛星導航系統，以前蘇聯地心坐標系（PE-90）作為坐標系，采用頻分多址技術，衛星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。其L1自帶上的信號頻率分別是1602.0000+K*0.5625 MHZ（K=1 to 24）。

本例程的測試內容是GNS743A所合成產生的GLONASS的信號，如表1所示。

本例程是用HP8596E頻譜儀對GNS743A的部分頻率進行測試，并將結果輸出至“*.ar”文件。

程序將先對相關硬件初始化，然后在使GNS743A輸出不同頻率的信號。HP8596E接收到信號后，由控制平臺對所接受的信號頻率與相應的標稱值進行比較，若在容差范圍內，則判斷為正確，否則錯誤。

五、結論

本論文根據通信導航設備的實際測試工作需求做了深入分析，并以此為出發點，對自動測試系統的硬件及軟件設計進行了規劃。

硬件平臺設計方面：總線選用GPIB、PXI作為系統的主要總線，輔以SCXI總線。硬件資源主要采用了安捷倫、R&S公司、惠普、艾法斯等公司所生產的測量儀器，這些測量儀器在工控機的帶動下，可完成對通信導航設備的精確、可靠的測量。

軟件平臺設計方面：以LabWindows/CVI作為開發工具，實行了模塊化設計，是的軟件平臺的維護、升級變得更加方便。此外，系統也定義了平臺專用的編程指令，簡化了TPS開發人員的編程工作。

成功實現了對GNS743A輸出GLONASS不同頻率信號的測試。針對不同的通信導航設備，可設計出相應的接口和測試子程序集，隨著未來測試儀器儀表的不斷完善，應可逐漸達到實現本通信導航設備自動測試系統的設計目標。

參 考 文 獻

[1] 楊樂平，李海濤，肖凱. 虛擬儀器技術概論[M]. 北京：電子工業出版社，2002：7

[2] 曹東，徐向民. 基于 GPIB 總線結構的航空電子設備自動測試系統[J]. 科學技術與工程，2010，（32）：7951-7955

[3] PXI Hardware Specification Rev2121September22，20041http：//pxisa1org/specifications

電氣和自動化論文范文第4篇

計算機輔助設計(CAD)技術，作為電子信息技術的一個重要組成部分，是促進科研成果的開發和轉化，促進傳統產業和學科的更新和改造，實現設計自動化，增強企業及其產品在市場上竟爭能力加速國民經濟發展和國防現代化的一項關鍵性高新技術，也是進一步向計算機集成制造(CIMS)發展的重要技術基礎.從廣義上說，CAD技術包括二維工程繪圖、三維幾何設計、有限元分析、數控加工、仿真模擬、產品數據管理、網絡數據庫以及上述技術(CAD/CAE/CAM)的集成技術等。CAD應用工程是與CAL)技術研究開發、推廣應用相關的高新技術密集的大型系統工程。CAD應用工程的實施標志著我國在“企業信息化、信息企業化”的大道上取得了長足的發展。CAD技術的使用使產品和工程設計、制造的工作內容和方式發生了根本性變革，這一技術成為工業發達國家制造業保持競爭優勢、開拓市場的重要手段。

隨著計算機性能成數最級的提高，其價格成倍地下降;隨著網絡通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術的實用化;CAD技術的普及應用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展。

90年代以來，從事科研和應用開發CAD的技術人員認識到，要讓CAD技術成為生產力，關鍵是讓設計人員都用上、會用CAD系統。國家科委確定以“甩圖板”的工程目標來實現繪圖設計自動化作為推廣應用CAD技術的突破口，今天，許多地方、企業己經推廣了CAD，取得了較好的效果，但也還存在一些問題值得探討。

1 引起設計革命的CAD

CAD是目前計算機應用中最活躍的領域一股的設計業務主要包括研究開發設想、產品基本設計、成本估算、設計制圖以及為設計而進行的輔助工作(如產品調研、為設計而接受繼續教育、參加有關的學術會議等)

首先從占設計時間40%的制圖入手，計算機輔助制圖不但作為一種減輕設計者勞動的方法，而且引出一場“設汁革命”。CAD使設計工作產生了如下的變革：①使設計工作深入到前所未有的深度：②提高圖紙設計的速度和質量;③簡化設計過程，計算機與產品標準數據庫連接后，所有己納入標準的零部件設計都可實現計算機自動給圖，設計者只需告訴計算機所采用的標準參數就可以了：④設計仿真和設計檢驗，利用CAD的三維圖形功能，可在計算機屏幕上模擬出所設計產品的外形狀態，在設計之初就對產品進行優化，在新產品試投產前，就可以對其制造過程中的結構、加工、裝配、裝飾和動態特征進行分析和檢驗，從而提高了產品設計的一次成功性;⑤設計與制造的緊密結合，如前所述，CAD的設計數據既可用于設計仿真 CAE，也可以通過數據傳輸系統與數控加工設備聯結，將設計數據直接用于產品的加工，即CAM、CAD可自動完成從設計到加工程序的轉換。

2 CAD軟件邁進個性化時代

設計和制造是制造業開發產品的主要環節，CAD技術推動了制造業的技術革命，他哭破了傳統方式，使人們可以不用圖板、圖紙就可高效地開發產品，現在CAD技術己經成為衡量一個國家工業水平的重要標志。

應用領域和人群的不斷增長，對CAD軟件提出了更高的要求。各行業用戶一方面迫切希望得到最適合自己專業需求的CAD軟件，另一方面希望以合理可承受的價格得到來自專業CAD廠商為自己雖身定做的專業服務。行業用戶迫切希望得到個性化的CAD產品和服務。

CAXA日前率先推出的“電子圖板2000”，標志著CAD軟件邁入個性化時代。“CAXA電子圖板”充分考慮了用戶的個性化需求，提供了專業而易于使用的開發平臺，使用者可以根據自己的需要改變軟件、增加功能甚至開發出全新的專業設計軟件。“CAXA電子圖板2000”目前己集成了機械、電氣和建筑設計模塊，

數十家專業軟件開發機構與CAXA合作開發專業設計軟件并將不斷集成起來此外，CAX人推出了個性化服務計劃，從培訓、支持到定制產品，一改以往“ 企業生產什么賣什么”的思路，而以“用戶需要什么，我們提供什么”為宗旨，針對使用者的應用和需求，為其置身定制，讓軟件和服務更適合使用者的需求.“CAXA電子圖板2000”個性化的產品和服務，讓高科技的軟件更加大眾化了。

3應用CAD技術的幾個問題

網絡化

網絡化是當前的一個趨勢,CAD采用網絡可以實現信息共享，給設計工作帶來極大的方便。這里有必要談的一點是CAD軟件的網絡化問題。由于CAD的實時數據交換量極大，采用主機分時系統會降低設計效率，最佳方案是各節點機能獨立完成設計工作，網絡的作用是各節點有關資源的相互調用。同時，由于知識產權保護的需要，CAD軟件都有自己的加密措施(如鑰匙盤或加密狗)。因而在實施上出現兩種情況，一是僅在服務器上安裝一個加密狗，二是在各節點機分別安裝加密狗。前者便于資產管理后者可以脫離網絡單機運行，各有優點。

像CAXA電子圖板的網絡板就提供了三種安裝模式，即全服務器安裝、全工作站安裝、混合安裝。第一種模式適合于無盤工作站網絡，將軟件全部安裝在服務器上，節點工作站無硬盤：不足之處是網絡要求高，否則運行速度受影響。第二種模式要求工作站有一定的硬盤容量，運行服務器與工作站基本上無數據交換，服務器的作用僅是軟件使用權限控制。第三種模式則是將經常調用的部分程序安裝在工作站上，而把硬盤空間大的庫文件之類安裝在服務器上，兼顧運行速度、網絡通訊及硬盤空間各個萬面，是一種較好的模式。

智能化

智能化是CAD發展的必然。智能化的主要特征是不僅能處理數據而且能處理知識，其功能遠超出了計算范疇，他能進行推理、優化、選擇、判斷并作出決策，這樣的系統在解決問題方面能達到專家水平，即‘專家系統氣專家系統是人工智能的一種實際應用。

眾所周知，工程設計是一項綜合性工作，是工程師根據科學方法，憑借自身積累的經驗、遵循國家規范，按使用要求和施工條件等諸多因素，進行分析，比較和判別卜最后用圖紙和文字資料表達設計產品的過程。整個設計過程是一個反復的逐步求精的過程。可是目前我國自行開發的工程CAD軟件大多只能進行校核性設計及出施工圖，不具備思維、決策的能力。

智能化CAD技術是一項復雜的系統工程，是一項跨學科的重大課題.必須要有經驗的工程設計專家和計算機軟件專家密切配合進行研究開發才能較好的解決。

目前，我國智能型CAD系統的研究剛剛開始，還沒有可供應的商品化軟件。因此，在吸收國外先進技術的基礎上，加快研制高水平的智能型CAD軟件也是我們的一項迫切任務對提高我國CAD的應用水平和設計手段的現代化將會起到積極的促進作用。

要真正使產品、工程和系統的質量好、成本低、市場競爭能力強，就需要用最好的設計、最好的加工和最好的管理，就十分迫切需要總結國內外相關產品、丁程和系統的設計制造經驗和教訓，把成功的設計制造經驗做成智能設計，智能制造系統去指導新產品、新工程和新系統的設計制造，這樣才能使我們的產品、工程和系統有創新性。

標準

標準化是企業技術工作一個很重要的部分當應用CAD技術時，企業技術部門首先應該對企業己有的標準進行修訂或訂立新的標準，完善的CAD標準體系是指導我國標準化管理部門進行CAD技術標準化工作決策的科學依據，是開發制定CAD技術各相關標準的基礎，也是促進CAD技術普及應用的約束手段，因此，在CAD應用工程中跟蹤國際的相關標準、研究制定符合我國國情的CAD標準，并切實加以執行是促進我國CAD技術研究開發、推廣應用能不斷發展的重要保證。

對軟硬件的認識

通常，CAD軟件的使用人員是專業技術人員，他們關心所選擇的CAD軟件能否滿足他們工作的需要，是否好用，而不大關心軟件是怎樣開發出來的，以及軟件的功能是否覆蓋了CAD的所有領域，是否反映了CAD技術研究的最新成果等，而系統維護人員大多是計算機專業人員，他們關心的是軟件有否二次開發語言接口，系統的開發語言是哪幾種，以及某個軟件的接口怎樣等等.有些提出的問題與企業的實際技術工作相脫節.因此，CAD系統的選型應以CAD系統使用人員為主。

CAD對硬件的要求比起一般文字處理、管理系統要高一些。通常，二維繪圖需要486以上的機型，主頻速度在100MHz以上，內存4M以上(建議8M)，內存大小將會影響操作速度。圖形輸出最好采用噴墨繪圖機，根據企業圖紙幅面來配里繪圖機的大小。

CAD軟件的二次開發

所謂二次開發就是在某種墓礎軟件平臺上(如二維繪圖軟件)構筑一些專業化應用功能，以提高系統的專業針對性和使用效率.例如可以在CAXA電子圖板上增加一些刀具設計的計算、數據及圖形庫，從而構成一個高度專業化的成形刀具CA工)系統。

要使企業真正用好CAD系統、使之變成現實生產力，必須向企業提供易學易用的二次三度開發工具，即開發面向行業和企業應用的專用CAD軟件和數據庫.除了傳統的函數庫調用，Lisp語言和C語言開發工具外，更需要系統開發單位能及時地對用戶進行技術支持和培訓。現在按交互、對話的圖聲文方式提示用戶構造適合行業，適合企業的CAD應用系統將會更加友好，受用戶歡迎。

CAD應用人才的培訓

現代化的設備需要高科技素質的人員操縱，才能發揮其應有的作用，產生巨大的經濟效益。只有讓設計人員盡快掌握CAD這一先進的科學技術知識。才能讓現代化的設備創造出應有的經濟效益和社會效益。

目前，在職工程設計人員通過設計實踐，以具有較為豐畜的專業知識，但缺乏應用CAD技術的知識和能力，影響了CAD技術的普及和應用。CAD是一項高新技術，人的因素極為重要，沒有一支相對穩定巨技術水平較高的隊伍，推廣和普及工程CAD技術是一句空話。在設計單位由十歷史的原因，還有相當數量的工程設計人員是計算機盲，更說不上對CAD技術的認識。因此，首先應充分利用CAD培訓中心的優勢進行基礎知識培訓，達到人人會用計算機，人人掌握CAD技術，只有這樣才可談得上甩掉圖板，只有在此基礎上才可進行高層次培訓和開發培訓可用幾種辦法進行：

送出去培訓出少量資金，選派業務能力強的中青年技術人員到大專院校和培訓基地進行培訓，培訓回來后就是CAD技術應用的骨干。

自我培訓對大多數技術人員可以利用脫產或半脫產的方法進行自我培訓.請計算機專業人員專門講授計算機方面的基礎知識、操作技能，提高技術人員的計算機操作水平。

電氣和自動化論文范文第5篇

論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術的發展過程，以及變頻技術在家用電器的應用，分析了變頻技術的應用也帶來了諧波、電磁干擾和電源系統功率因數下降等問題。提出了相關的諧波抑制方法及提高電源系統功率因數的措施。

引言

隨著電力電子、計算機技術的迅速發展，交流調速取代直流調速已成為發展趨勢。變頻調速以其優異的調速和啟、制動性能被國內外公認為是最有發展前途的調速方式。變頻技術是交流調速的核心技術，電力電子和計算機技術又是變頻技術的核心，而電力電子器件是電力電子技術的基礎。電力電子技術是近幾年迅速發展的一種高新技術，廣泛應用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領域，現已成為各國競相發展的一種高新技術。專家預言，在21世紀高度發展的自動控制領域內，計算機技術與電力電子技術是兩項最重要的技術。

一、電力電子器件的發展過程

上世紀50年代末晶閘管在美國問世，標志著電力電子技術就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節能技術在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導通而不能控制關斷的半控型開關器件，在交流傳動和變頻電源的應用中受到限制。70年代以后陸續發明的功率晶體管(GTR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)和靜電感應晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷，是全控型開關器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當前，IGBT以其優異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

許多國家都在努力開發大容量器件，國外已生產6000V的IGBT。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優點結合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integrated gate eommutated thyristor)在GTO基礎上采用緩沖層和透明發射極，它開通時相當于晶閘管，關斷時相當于晶體管，從而有效地協調了通態電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經推出的IGCT可達4500一 6000V，3000一 3500A。MCT因進展不大而引退而IGCT的發展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發達國家相比，我國在器件制造方面比在應用方面有更大的差距。高功率溝柵結構IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半導體材料制成功率器件，實現人們對“理想器件”的追求，將是21世紀電力電子器件發展的主要趨勢。

高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術發展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀世界電力電子新技術和變頻技術的發展帶來更多的機遇和挑戰。

二、變頻技術的發展過程

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換

技術的不斷發展。起初，變頻技術只局限于變頻不能變壓。20世紀70年代開始，脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優化模式，如:調制波縱向分割法、同相位載波PWM技術、移相載波PWM技術、載波調制波同時移相PWM技術等。

VVVF變頻器的控制相對簡單，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故造成輸出最大轉矩減小。

矢量控制變頻調速的做法是:將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Iml、Itl，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。

直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流回路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。

三、變頻技術與家用電器

20世紀70年代，家用電器開始逐步變頻化，出現了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應加熱)飯堡、變頻洗衣機等[4]。

20世紀末期期，家用電器則依托變頻技術，主要瞄準高功能和省電。

首先是電冰箱，由于它處于全天工作，采用變頻制冷后，壓縮機始終處在低速運行狀態，可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲，節能效果更加明顯。其次，空調器使用變頻后，擴大了壓縮機的工作范圍，不需要壓縮機在斷續狀態下運行就可實現冷、暖控制，達到降低電力消耗，消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來，新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現靜音化，而且利用高速運行能實現快速冷凍。

在洗衣機方面，過去使用變頻實現可變速控制，提高洗凈性能，新流行的洗衣機除了節能和靜音化外，還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內容;電磁烹任器利用高頻感應加熱使鍋子直接發熱，沒有燃氣和電加熱的熾熱部分，因此不但安全，還大幅度提高加熱效率，其工作頻率高于聽覺之上，從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。

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四、電力電子裝置帶來的危害及對策

電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發生嚴重畸變，不但大大降低了系統的功率因數，還引起了嚴重的諧波污染。

另外，硬件電路中電壓和電流的急劇變化，使得電力電子器件承受很大的電應力，并給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾(EM1)，而且情況日趨嚴重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標準，國際電氣電子工程師協會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標準。我國政府也制定了限制諧波的有關規定[5]。

（一）諧波與電磁干擾的對策

1、諧波抑制

為了抑制電力電子裝置產生的諧波，一種方法是進行諧波補償，即設置諧波補償裝置，使輸入電流成為正弦波[3]。

傳統的諧波補償裝置是采用IC調諧濾波器，它既可補償諧波，又可補償無功功率。其缺點是，補償特性受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生并聯諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，效果也不夠理想。

電力電子器件普及應用之后，運用有源電力濾波器進行諧波補償成為重要方向。其原理是，從補償對象中檢測出諧波電流，然后產生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流，從而使電網電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響。

大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術:將多個方波疊加以消除次數較低的諧波，從而得到接近正弦的階梯波。重數越多，波形越接近正弦，但電路結構越復雜。小容量變流器為了實現低諧波和高功率因數，一般采用二極管整流加PWM斬波，常稱之為功率因數校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。

2、電磁干擾抑制

解決EMI的措施是克服開關器件導通和關斷時出現過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt，目前比較引入注目的是零電流開關(ZCS)和零電壓開關(ZVS)電路。方法是:

(1)開關器件上串聯電感，這樣可抑制開關器件導通時的di/dt，使器件上不存在電壓、電流重疊區，減少了正關損耗;

(2)開關器件上并聯電容，當器件關斷后抑制du/dt上升，器件上不存在電壓、電流重疊區，減少了開關損耗;

(3)器件上反并聯二極管，在二極管導通期間，開關器件呈零電壓、零電流狀態，此時驅動器件導通或關斷能實現ZVS、ZCS動作。

目前較常用的軟件開關技術有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。

（二）功率因數補償

早期的方法是采用同步調相機，它是專門用來產生無功功率的同步電機，利用過勵磁和欠勵磁分別發出不同大小的容性或感性無功功率。然而，由于它是旋轉電機，噪聲和損耗都較大，運行維護也復雜，響應速度慢。因此，在很多情況下已無法適應快速無功功率補償的要求。

另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補償裝置。它具有靜止型和響應速度快的優點，但由于其鐵心需磁化到飽和狀態，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調節以補償負載的不平衡，所以未能占據靜止無功補償裝置的主流。

隨著電力電子技術的不斷發展，使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補償裝置得到了長足發展，其中以靜止無功發生器最為優越。它具有調節速度快、運行范圍寬的優點，而且在采取多重化、多電平或PWM技術等措施后，可大大減少補償電流中諧波含量。更重要的是，靜止無功發生器使用的抗器和電容元件小，大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發生器代表著動態無功補償裝置的發展方向。

五、結束語

我們相信，電力電子技術將成為21世紀重要的支柱技術之一，變頻技術在電力電子技術領域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調速和電力牽引領域中的發展引人注目。隨著全球經濟一體化及我國加人世界貿易組織，我國電力電子技術及變頻技術產業將出現前所未有的發展機遇。

參考文獻:

[1] 周明寶.電力電子技術[M].北京:機制工業出版社，1985.

[2]陳堅.電力電子學－電力電子變換和控制技術.北京：高等教育出版社，2002.

[3]王兆安 黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社，2003.