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FACTS技術(shù)一經(jīng)提出立即受到各國(guó)電力工作者的高度重視,國(guó)內(nèi)外一些權(quán)威人士已經(jīng)將靈活交流輸電、綜合自動(dòng)化和EMS技術(shù)一起預(yù)測(cè)將其確定為“未來輸電系統(tǒng)新時(shí)代的三項(xiàng)支撐技術(shù)”。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,以及我國(guó)都投入了大量的人力和物力對(duì)此進(jìn)行開發(fā)研究,很多裝置已經(jīng)投入了實(shí)際運(yùn)行,在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。
FACTS中的控制器
1、靜止無功補(bǔ)償器SVC
靜止無功補(bǔ)償器的典型代表是晶閘管投切的電容器(TSC),和晶閘管控制的電抗器(TCR)。實(shí)際應(yīng)用中,將TCR與并聯(lián)電容器配合使用,根據(jù)投切電容器的元件不同,可分為TCR與固定電容器配合使用的靜止無功補(bǔ)償器,和TCR與斷路器投切電容器配合使用的補(bǔ)償器,以及TCR與TSC配合使用的無功補(bǔ)償器。這些組合而成的SVC的重要特性是它能連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無功功率,進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,使補(bǔ)償點(diǎn)的電壓接近維持不變,但SVC只能補(bǔ)償系統(tǒng)的電壓,其無功輸出與補(bǔ)償點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比,當(dāng)電壓降低時(shí)其補(bǔ)償作用會(huì)減弱。SVC的主要作用是電壓控制,采用適當(dāng)?shù)目刂品绞胶?,SVC也可以有阻尼系統(tǒng)功率振蕩和增加穩(wěn)定性等作用。目前,SVC技術(shù)已經(jīng)比較成熟,國(guó)外從60年代就已經(jīng)開始應(yīng)用SVC,七十年代末開始用于輸電系統(tǒng)的電壓控制,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,不僅將靜止無功補(bǔ)償器,用于輸電系統(tǒng)的電壓控制,也用于配電系統(tǒng)的補(bǔ)償和控制,還可用于電力終端用戶的無功補(bǔ)償一電壓控制。
2、靜止同步補(bǔ)償器STATCOM
靜止同步補(bǔ)償器也可以稱為ASVG——有源靜止無功發(fā)生器。它的基本原理是將自換相橋式電路直接或者通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上,適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位,就可以使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。ASVG根據(jù)直流側(cè)采用的電容和電感兩種不同的儲(chǔ)能元件,可以分為電壓型和電流型。它可以通過控制其容性或感性電流,與系統(tǒng)交換無功,在任何系統(tǒng)電壓的情況下,都能輸出額定的無功功率,與SVC相比,在系統(tǒng)故障的情況下靜止同步補(bǔ)償器維持系統(tǒng)電壓,提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和抑制系統(tǒng)振蕩的作用較明顯;近二十幾年,靜止同步補(bǔ)償器受到了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的普遍重視,日本從1980年研制出第一臺(tái)20Mvar的強(qiáng)迫自換相的橋式ASVG,1991年又投入了一臺(tái)±80Mvar的ASVG成功地運(yùn)行在154kV的輸電線路上,而美國(guó)于1995年投入了一臺(tái)±100Mvar的ASVG。我國(guó)清華大學(xué)和河南電力局共同研制成功了一臺(tái)±20Mvar的靜止無功補(bǔ)償器,并于1999年在河南洛陽(yáng)朝陽(yáng)變電所投入運(yùn)行。
3、并聯(lián)蓄能系統(tǒng)
并聯(lián)蓄能裝置包括蓄電池蓄能系統(tǒng)(BESS)和超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)器(SMES)等,是采用并聯(lián)式電壓源換流器的能量存儲(chǔ)系統(tǒng),其換流器可通過快速調(diào)節(jié)向交流系統(tǒng)供給或吸收電能。將SMES用于兩機(jī)系統(tǒng)的頻率控制,可以有效地抑制兩系統(tǒng)之間的頻率偏移。也可將SMES與靜止移相器相結(jié)合用于互聯(lián)系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制。但這種超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置不但技術(shù)要求高,而且在目前的條件下投資費(fèi)用比較昂貴,大量投入系統(tǒng)運(yùn)行還存在一定的困難。
4、晶閘管控制的串聯(lián)電容器TCSC
晶閘管控制的串聯(lián)電容器的模塊主要由串聯(lián)電容和含有電抗、晶閘管開關(guān)的并聯(lián)回路組成,通過可控硅控制可以靈活、連續(xù)地改變補(bǔ)償容量,達(dá)到快速響應(yīng)的效果。TCSC在改善電力系統(tǒng)性能方面有很多優(yōu)點(diǎn),將TCSC用于高壓輸電系統(tǒng),可發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的潛力,提高功率傳輸極限,靈活地調(diào)節(jié)系統(tǒng)潮流,增加系統(tǒng)阻尼作用,是保證超高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。
TCSC與其它FACTS裝置相比,潮流控制功能比較簡(jiǎn)單,受到了GE、ABB和Siemens等大公司的關(guān)注和重視。在美國(guó)有三處已經(jīng)安裝了TCSC,并且運(yùn)行良好,瑞典、巴西等國(guó)家也相繼將TCSC投入實(shí)際運(yùn)行。我國(guó)在伊敏電廠至齊齊哈爾地區(qū)的馮屯變電站的雙回輸電線上采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。
5、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器SSSC
靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器是以DC/AC逆變器為基本結(jié)構(gòu),它的基本原理是向線路注入一個(gè)與電壓相差90的可控電壓,以快速控制線路的有效阻抗、從而進(jìn)行有效地系統(tǒng)控制。它在系統(tǒng)中的作用有些類似于TCSC,但是,它控制潮流的能力遠(yuǎn)大于單方向減少線路阻抗功能的TCSC控制器,并且諧波含量小。
6、晶閘管控制的移相變壓器TCPST
晶閘管控制的移相變壓器是利用可控硅開關(guān)控制移相角度從而改變線路兩側(cè)的移相角來控制潮流的大小或方向。移相器的發(fā)展比較早,早在三十年代第一臺(tái)移相器已經(jīng)在美國(guó)投入運(yùn)行,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,70年代開始各國(guó)電力專家將晶閘管與移相器相結(jié)合開始進(jìn)行晶閘管控制的移相器TCPST的研究。經(jīng)研究表明TCPST具有提高聯(lián)絡(luò)線傳輸潮流,抑制小干擾,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,阻尼功率振蕩,母線電壓控制,規(guī)約聯(lián)絡(luò)線潮流等功能,晶閘管控制的移相器的控制速度快,相角階梯可以很小,甚至達(dá)到無級(jí)調(diào)節(jié),但晶閘管控制的移相器有一個(gè)缺點(diǎn),它本身需要消耗無功功率,運(yùn)行中一般需要與無功補(bǔ)償裝置聯(lián)合使用,并且諧波的含量較高,因此對(duì)電能質(zhì)量有一定的影響。
7、可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器CSC
可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器是近兩年推出的FACTS控制器的一種新產(chǎn)品,它實(shí)際上是將基于同步變流器的串并聯(lián)補(bǔ)償器技術(shù),通過在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)柔性化,使其可以更加靈活地應(yīng)對(duì)不斷變化的電力系統(tǒng)要求。CSC是由2臺(tái)電壓源換流器、一個(gè)與輸電線并聯(lián)的變壓器和2個(gè)串聯(lián)的變壓器組成。通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器的不同運(yùn)行工作狀態(tài),根據(jù)控制目標(biāo)的不同,CSC可以提供靜止同步無功補(bǔ)償器,靜止同步串聯(lián)無功補(bǔ)償器、統(tǒng)一潮流控制器和線間潮流控制器4種基本控制方式。
8、統(tǒng)一潮流控制器UPFC
UPFC的概念是由美國(guó)西屋科技中心的L.Gyugyi于1992年首次推出的,統(tǒng)一潮流控制器是一種從原有潮流控制裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型潮流控制裝置,它由一個(gè)并聯(lián)的換流器和一個(gè)串聯(lián)的換流器通過公共側(cè)的電容耦合而成,僅僅通過控制量的變化就可以分別實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償或移相器的功能,也可以將三者的功能結(jié)合使用。通過不同控制策略的設(shè)計(jì),UPFC不但可以用于控制母線電壓。線路潮流、提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性,抑制系統(tǒng)振蕩,而且可以快速地轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)以適應(yīng)系統(tǒng)的緊急狀態(tài)的需要。它被認(rèn)為是FACTS家族中最有代表性、功能最強(qiáng)大和技術(shù)最復(fù)雜的成員。
論文摘要:電力電子技術(shù)正在不斷發(fā)展,新材料、新結(jié)構(gòu)器件的陸續(xù)誕生,計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為現(xiàn)代控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的支持,在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與實(shí)際工程也取得了可喜成績(jī)。
1前言
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程,它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
2電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
2.1在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備,電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
2.1.1大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制
靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié),因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié),給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2.1.2水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組),機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速變隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機(jī)組變速運(yùn)行,通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
2.1.3發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8%,風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%,且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速,可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟,國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家,并不完整的系列產(chǎn)品,但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多,國(guó)內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。
2.2在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”,大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。
2.2.1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術(shù)
直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器,標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2.2.2柔流輸電(FACTS)技術(shù)
FACTS技術(shù)的概念問世于20世紀(jì)80年代后期,是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制,大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。
20世紀(jì)90年代以來,國(guó)外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方便,成本較低,所以較早得到應(yīng)用。2.3在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求,還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用,即用戶電力(CustomPower)技術(shù)或稱DFACTS技術(shù),是在FACTS各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)??梢詫FACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版,其原理、結(jié)構(gòu)均相同,功能也相似。由于潛在需求巨大,市場(chǎng)介入相對(duì)容易,開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對(duì)較低,隨著電力電子器件價(jià)格的不斷降低,可以預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。
2.4在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
2.4.1變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
電動(dòng)機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個(gè)方面,通過變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電又是另一個(gè)方面,只有將二者結(jié)合起來,電動(dòng)機(jī)節(jié)電方較完善。目前,交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會(huì)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。首先是風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國(guó)外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速,我國(guó)正在推廣應(yīng)用中。
變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍廣,精度高,效率高,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級(jí)調(diào)速。在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小,定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大,節(jié)電率一般可達(dá)30%左右。其缺點(diǎn)主要為:成本高,產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
2.4.2減少無功損耗,提高功率因數(shù)
在電氣設(shè)備中,變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)等都屬于感性負(fù)載,這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不僅消耗有功功率,而且還消耗無功功率。因此,無功電源與有功電源一樣,是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無功平衡,否則,將會(huì)使系統(tǒng)電壓降低,設(shè)備破壞,功率因數(shù)下降,嚴(yán)懲時(shí)會(huì)引起電壓崩潰,系統(tǒng)解裂,造成大面積停電事故。所以,當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無功容量不足時(shí),應(yīng)增裝無功補(bǔ)償設(shè)備,提高設(shè)備功率因數(shù)。
1、兩個(gè)重點(diǎn)
任何一種邏輯功能都可以設(shè)計(jì)出一種相應(yīng)的邏輯電路,從這個(gè)意義上講,數(shù)字電路是不可勝數(shù)的。教學(xué)的重點(diǎn)是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,而不是死記硬背書本內(nèi)容。就本課程而言,只要能夠根據(jù)需要設(shè)計(jì)出符合要求的邏輯電路,也能分析出任何一種給定邏輯電路所具有的邏輯功能即可。因此,組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法是本課程的核心內(nèi)容。
2、三個(gè)基礎(chǔ)
為更好地學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事工程技術(shù)工作,數(shù)字電子技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中必須強(qiáng)化理解和掌握數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體數(shù)字集成電路的工作原理和特性、組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路分析方法和設(shè)計(jì)方法等基本原理、基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)。
二、教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)“三個(gè)基于”
2.1基于問題的教學(xué)
美國(guó)教育家蘇娜丹戴克曾說過:“告訴我,我會(huì)忘記,做給我看,我會(huì)記住,讓我參加,我就會(huì)完全理解。”在教學(xué)實(shí)踐中,就要打破“以知識(shí)為本位,以灌輸為特征”的傳統(tǒng)教學(xué)模式,采取以學(xué)生為中心的問題導(dǎo)向型教學(xué)方法。教師通過實(shí)例、設(shè)疑、示錯(cuò)等方法導(dǎo)入需要講解的問題,而分析問題和解決問題兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)則由教師引導(dǎo)學(xué)生來完成。學(xué)生通過思考、查閱資料、討論等方式尋求解決問題的方案,教師最后結(jié)合問題系統(tǒng)講授知識(shí)點(diǎn),使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有更加深入地理解。同時(shí),學(xué)生的成就感、自信心倍增,學(xué)習(xí)主動(dòng)性更強(qiáng),從而達(dá)到良性循環(huán)的效果。通過引導(dǎo)、啟發(fā),學(xué)生自己搭建出具有記憶功能的電路—觸發(fā)器。
2.2基于項(xiàng)目的教學(xué)
基于項(xiàng)目的教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)小組合作學(xué)習(xí),教師引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)。實(shí)施步驟分為選定項(xiàng)目、制定計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品制作、成果交流和活動(dòng)評(píng)價(jià)等六個(gè)基本步驟。結(jié)合本課程,就是在課程開始階段,以任務(wù)書的形式給學(xué)生下發(fā)一些與課程內(nèi)容結(jié)合緊密的、適合學(xué)生研究的課題,如電子搶答器、數(shù)字電子鐘、交通燈控制器、出組車計(jì)價(jià)器等,學(xué)生自由選題、自主組合,通過課程的學(xué)習(xí)、查閱相關(guān)資料以及與教師的交流討論,利用軟件仿真或硬件焊接制作出課題作品,期末提交研究成果和設(shè)計(jì)報(bào)告,并進(jìn)行專題匯報(bào),研究成果作為評(píng)定平時(shí)成績(jī)的重要依據(jù)。
2.3基于資源的教學(xué)
基于資源的教學(xué)是以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心的教育教學(xué)模式,其主要特征是靈活性和自主性。此模式的教學(xué)目標(biāo)是以教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)為主,而不是以傳授知識(shí)為主。也就是說,通過基于資源的教學(xué),學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)確定學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)會(huì)查找的資源的手段和方法,學(xué)會(huì)如何做讀書筆記,學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)信息,學(xué)會(huì)與他人合作交流,學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展,學(xué)會(huì)反映學(xué)習(xí)過程和成果。目前,校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)字電子技術(shù)課程資源較多。通過基于資源的教學(xué),學(xué)會(huì)查找資源、利用資源,不僅可以克服課堂教學(xué)的時(shí)空限制,更為開展研究性學(xué)習(xí)提供了廣闊的平臺(tái)。
三、結(jié)束語
數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)之所以能夠促進(jìn)國(guó)內(nèi)廣播電視行業(yè)的發(fā)展,關(guān)鍵在于依托其自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)主要由通信設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等軟硬件共同組成,正是因?yàn)檫@些設(shè)備的可靠性才保證了其在廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的可靠性,對(duì)于促進(jìn)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行有積極意義。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)利用先進(jìn)的設(shè)備將原本不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下,廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用先進(jìn)可靠,增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的生命力,且通過多年探究實(shí)踐與發(fā)展,目前技術(shù)體系已經(jīng)相對(duì)較為成熟,廣播電視系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)被極大的降低,系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性、有效性得到了強(qiáng)力保障。目前廣播電視系統(tǒng)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的約束下可實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備的無縫接入,保證了系統(tǒng)的延展性與功能的可擴(kuò)充性,數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的服務(wù)空間與層次都得到了進(jìn)一步拓展。廣播電視系統(tǒng)運(yùn)行中安全問題至關(guān)重要,數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)的應(yīng)用在保障系統(tǒng)順利運(yùn)行的同時(shí)可通過建立完善的系統(tǒng)訪問權(quán)限機(jī)制、專用網(wǎng)絡(luò)、備份恢復(fù)機(jī)制等確保系統(tǒng)運(yùn)行安全,規(guī)避用戶及工作人員或有意或無意的破壞,為系統(tǒng)的持續(xù)、健康運(yùn)行提供可靠支持。目前我國(guó)廣播電視系統(tǒng)所容納的用戶越來越多,為滿足用戶數(shù)量增加、需求增加現(xiàn)狀應(yīng)用數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)可提升服務(wù)的前瞻性,通過靈活構(gòu)建系統(tǒng)、改動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)架等途徑提升服務(wù)質(zhì)量,增強(qiáng)廣播電視行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)本身的實(shí)用性與擴(kuò)充性為廣播電視系統(tǒng)與時(shí)俱進(jìn)提供了支持與保障,本身數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一項(xiàng)耗時(shí)長(zhǎng)且復(fù)雜的工程,這個(gè)過程中利用本身的實(shí)用性和擴(kuò)充性可消除系統(tǒng)建設(shè)滯后帶來的諸多問題,為用戶提供多元化服務(wù),進(jìn)一步降低服務(wù)成本、減少停播情況,保證數(shù)字信號(hào)的優(yōu)質(zhì)覆蓋,更深層次的挖掘受眾群體資源,促進(jìn)廣播電視行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
2廣播電視系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)分析
廣播電視系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)字發(fā)射覆蓋技術(shù)以ATSC技術(shù)、DVB技術(shù)、ISDB技術(shù)與DMB-T技術(shù)為主。ATSC技術(shù)服務(wù)廣播電視系統(tǒng)主要是依靠自身組成層面、構(gòu)成層級(jí)的清晰配合實(shí)現(xiàn),第一層定像層確定圖像形式,第二層依照MPEG模式壓縮圖像,第三層完成信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸,前兩層圖像數(shù)據(jù)最終由第三層完成發(fā)射覆蓋。DVB技術(shù)是典型的歐洲技術(shù),利用衛(wèi)星、地面數(shù)據(jù)交換機(jī)數(shù)字電視完成信號(hào)發(fā)射與覆蓋,不僅能夠接收傳送音視頻文件信號(hào),還可接收傳送圖標(biāo)圖像及TRD等節(jié)目,不過DVB業(yè)務(wù)傳送條件受限制,需支付一定費(fèi)用,其業(yè)務(wù)開展有利有弊,國(guó)內(nèi)參考該技術(shù)對(duì)廣播電視系統(tǒng)進(jìn)行了改造,為用戶提供了更好的服務(wù)。ISDB技術(shù)來源于日本,核心在于利用計(jì)算機(jī)與無線信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為廣播電視系統(tǒng)信號(hào)傳輸覆蓋提供更加多元化的服務(wù),尤其是在3G、4G業(yè)務(wù)方面有出眾表現(xiàn)。DMB-T技術(shù)在我國(guó)廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用可更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳導(dǎo)與接收,其采用的FJL技術(shù)促使數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步向多載波技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展,可在多徑時(shí)拖延信號(hào)擴(kuò)散避免來自亂碼的干擾,保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確與順暢,其采用的循環(huán)前綴填充技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)間隔,并極大的提升了數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射覆蓋的效率。實(shí)現(xiàn)了20dB以上同步保護(hù)增益,對(duì)于促使我國(guó)廣播電視行業(yè)更好的發(fā)展有積極意義。
3結(jié)論
【論文摘要】本文首先探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問題,其次分析了納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè),最后電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究。因此,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
一、近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用
在電子技術(shù)中應(yīng)運(yùn)中,近似計(jì)算貫穿其始終。然而,沒有近似計(jì)算是不可想象的。而精確計(jì)算在電子技術(shù)中往往行不通,也沒有其必要。盡管近似計(jì)算會(huì)引入一定的誤差,但這個(gè)誤差控制得好,不會(huì)對(duì)分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆?,特別是如何應(yīng)用近似計(jì)算。
在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析,就必須求出三極管的基電壓,必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣,我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過程及結(jié)論。
二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級(jí),因此,其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同,理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問題需要解決,如電子在勢(shì)阱中的隧穿過程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此,納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面,其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工
要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度,最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋?、光刻等技術(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中,不同層通常是由不同勢(shì)能的半導(dǎo)體材料制成的,構(gòu)建成納米尺度的量子勢(shì)阱,這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。
(2)分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線,但把這些元件組裝成一個(gè)可以運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個(gè)平面上;另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管,PurdueUniversity等研究機(jī)構(gòu)在這個(gè)方向上取得了可喜的進(jìn)展,但該技術(shù)何時(shí)能夠走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用,仍無法斷言。
(3)超高密度量子效應(yīng)存儲(chǔ)器
超高密度存儲(chǔ)量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來納米計(jì)算機(jī)的主要部件,它可以為具備快速存取能力但沒有可動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲(chǔ)手段。但是,有了制造納米電子邏輯器件的能力后,如何用這種器件組裝成超高密度存儲(chǔ)的量子效應(yīng)存儲(chǔ)器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。
(4)納米計(jì)算機(jī)的“互連問題”
一臺(tái)由數(shù)萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計(jì)算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局,而整體結(jié)構(gòu)問題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說,就是計(jì)算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問題。納米計(jì)算機(jī)要把海量信息存儲(chǔ)在一個(gè)很小的空間內(nèi),并極快地使用和產(chǎn)生信息,需要有特殊的結(jié)構(gòu)來控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的諸多元件,而納米計(jì)算元件之間、計(jì)算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的微型化而言,由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”,這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制,連接的數(shù)量不可能無限制地增加。因此,納米計(jì)算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
(5)納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)、性能分析模擬環(huán)境
當(dāng)前,分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計(jì)算、計(jì)算機(jī)并行技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展,利用這些技術(shù)建立一個(gè)能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)與性能分析的模擬虛擬環(huán)境,并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗(yàn)已成為可能。但由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問題,目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術(shù)手冊(cè)
交互式電子技術(shù)手冊(cè)經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段,根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的定義:加注索引的掃描頁(yè)圖、滾動(dòng)文檔式電子技術(shù)手冊(cè)、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊(cè)、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的電子技術(shù)手冊(cè)和集成電子技術(shù)手冊(cè)。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術(shù)手冊(cè)并不存在,大多數(shù)電子技術(shù)手冊(cè)基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是,各類電子技術(shù)手冊(cè)雖然代表不同的發(fā)展階段,但是各有優(yōu)點(diǎn),較低級(jí)別的電子技術(shù)手冊(cè)目前仍然有著各自的應(yīng)用價(jià)值。由于類以上的電子技術(shù)手冊(cè)在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
簡(jiǎn)單的說,電子技術(shù)手冊(cè)就是技術(shù)手冊(cè)的數(shù)字化。為了獲取信息的方便,數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個(gè)良好的組織管理和提供給用戶的形式,電子技術(shù)手冊(cè)的發(fā)展就是圍繞這一過程來進(jìn)行的。
四、電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用
時(shí)間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個(gè)參數(shù),可由時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn),兩者可共用的一個(gè)基準(zhǔn)。
1952年國(guó)際天文協(xié)會(huì)定義的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的,分別稱為世界時(shí)(UT)和歷書時(shí)(ET)。這種基于天文方面的宏觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備龐大,操作麻煩,精度僅達(dá)10-9。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù),由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國(guó)相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn),如(133Cs)頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后,將過去基于宏觀的天體運(yùn)動(dòng)的計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn),改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡(jiǎn)化,體積、重量大減?。涣硪环矫媸诡l率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高(可達(dá)10-12—10-14量級(jí),即30萬年——300萬年差1秒)。1967年第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過決議,規(guī)定:“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細(xì)能級(jí)躍遷的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間”。該時(shí)間基準(zhǔn),發(fā)展了高精度的測(cè)頻技術(shù),大大有助于宇宙航行和空間探索,加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長(zhǎng)度計(jì)量提供了新的測(cè)試手段。
總之,在探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)后,廣大科技工作者對(duì)電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識(shí)的初步了解和認(rèn)識(shí)。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮,尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時(shí),國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會(huì)的構(gòu)建離不開我們科技工作者對(duì)新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用,因此說,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是不足為虛的。
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