现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献
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(2)季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998
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张国君,男,1962年生,博士后,副总工程师,1997年5月于天津大学测控博士后流动站出站,现从事通信电源和电力直流操作电源系统的研究开发工作,并在清华大学电力电子研究中心进行第二站博士后研究工作。
1．1外观及结构
移动电源结构一般由电压转换电路、可充电电芯或电芯组、外壳组成。其中电压转换电路分为充电电路、升压电路、管理控制IC以及保护电路。充电电路用以保证输入端能以恒流和恒压的方式为电芯充电。升压电路的作用是将电芯电压提升到输出端额定电压。管理控制IC起到电量监控和开关控制的作用。保护电路用以提供过充电、过放电等保护作用。电芯根据电解质材料不同大致分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类。外壳的主要作用包括机械防护、散热和阻燃等。各组件应当以适当的方式连线、支撑并固定。使用人员可接触区应当有适当保护，以保证不会产生机械危险。
1．2电性能输出
电压为移动电源最基本的参数，电压过高、过低都会对被充电设备造成一定程度上的损害。测量时移动电源应在达到充电饱和状态30min后，空载情况下使用功率计测量其输出电压。测量的输出电压值与额定电压容差为±5%［2］。常温放电性能是移动电源最为重要的参数，此参数标志着移动电源的实际输出容量。移动电源应在23±2℃环境温度下，以额定输入电压和电流进行充电，直至饱和状态。静置30min后，以额定输出电流进行放电，直至移动电源放电输出终止，记录放电时间［3］。输出容量等于放电电流乘以放电时间。测量的移动电源输出容量应不低于其额定容量。转换效率测量时使用直流电源模拟电芯接入电路板输入端，直流电源输出电压调至电芯组标称电压。电路板输出端连接电子负载，调节电子负载使得电路板输出为额定输出。仪表连接示意图见下图1。电流表和电压表测量得到输出端Iout和Uout、输63入端Iin和Uin可以通过公式η=Uout·IoutUin·Iin(1)计算得到转换效率，转换效率应不小于85%。
1．3安全性
移动电源的安全性包括:过充电保护、过放电保护、短路保护、发热和防火等［4］。1)过充电保护。测量移动电源过充电保护时，移动电源在充电饱和状态下，使用直流源输入，持续加载充电12h，设置直流源输出电压为移动电源额定输入电压的1．2倍，输出电流为移动电源额定输入电流。整个过程中移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。2)过放电保护。移动电源放电至输出终止状态下，测量其过放电保护性能。在输出端接30Ω负载，持续加载放电24h。整个过程中移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。3)短路保护。短路保护为防止使用中正负极短路时提供的保护。测量时使移动电源在充电饱和状态下，将输出端正负两极，使用0．1Ω电阻短路24h。整个过程中移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。4)发热。移动电源在工作状态时，不应对使用人员造成热危险。测量其发热温度应在正常负载条件下工作直至温度稳定，使用数据采集器和热电偶测量移动电源外壳温度值。接触温度限值是塑料外壳为95℃，金属外壳为70℃，玻璃、瓷料和釉料为80℃。测量温度应低于各使用材料的发热限值［5］。5)防火。移动电源外壳应当使用V-1级材料进行阻燃防火保护。试验样品选用移动电源外壳，试验火焰顶端与样品相接触，施加燃烧30s，然后移开火焰停烧60s，然后不管样品是否还在燃烧，再在同一部位重复烧30s。合格判据为在试验期间，当试验火焰第二次施加后，样品延续燃烧不得超过1min，而且样品不得完全烧尽。
1．4环境适应性
移动电源环境适应性包括:高温放电、低温放电、温度循环、恒定湿热、振动、自由跌落、重物冲击和机械冲击［6］。高温放电测量中，移动电源在充电饱和后，放入55±2℃的温度试验箱中恒温放置2h，最后以额定输出电流进行放电，直至移动电源放电输出终止，记录放电时间，计算输出容量，其容量应不低于额定容量。低温放电测量中，移动电源在充电饱和后，放入－10±2℃的温度试验箱中恒温放置2h，最后以额定输出电流进行放电，直至移动电源放电输出终止，记录放电时间，计算输出容量，其容量应不低于额定容量。温度循环测量中，移动电源在充电饱和后，放入温度为75±2℃的温度试验箱中，保持6h后，将温度试验箱温度设置为－40±2℃，并保持6h，温度转换时间不大于30min，上述过程循环10次，如图2所示。温度循环试验结束后，取出在环境温度23±2℃的条件下搁置2h，以额定输出电流进行放电，直至移动电源放电输出终止，记录放电时间，计算输出容量，其容量应不低于额定容量。图2温度循环示意图恒定湿热测量中，移动电源在充电饱和后，放入温度为40±2℃，相对湿度为90%—95%的温度试验箱中搁置48h后，再取出在环境温度23±2℃的条件下搁置2h，以额定输出电流进行放电，直至移动电源放电输出终止，记录放电时间，计算输出容量，其容量应不低于额定容量。。频率在10—30Hz范围内时，位移幅值为0．38mm，频率在30—55Hz范围内时，位移幅值为0．19mm。振动结束后，移动电源应不泄露,不破裂，不起火，不爆炸。结果位置跌落到水平表面试验台上，跌落高度为1000±10mm，试验次数为3次。水平表面试验台应当是由至少13mm厚的硬木安装在两层胶合板上组成，每一层胶合板的厚度为19—20mm，然后放在一水泥基座上或等效的无弹性的地面上。跌落试验结束后，移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。重物冲击测量中，移动电源放置于平面，并将一个Φ15．8±0．2mm的钢柱置于电池中心，钢柱的纵轴平行于平面，让质量9．1±0．1kg的重物从610±25mm高度自由落到中心上方的钢柱上，样品纵轴要平行于平面，垂直于钢柱纵轴，试验次数为1次。重物冲击试验全过程中，移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。机械冲击测量技术中，移动电源在充电饱和后，采用钢性固定的方法固定在冲击试验台上。在3个相互垂直的方向上各承受一次冲击。冲击在最初的3ms内，最小平均加速度为735m/s2，峰值加速度应在1225m/s2和1715m/s2之间，脉冲持续时间为6±1ms。机械冲击试验结束后，移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。
1．5电磁兼容性
移动电源应满足静电放电抗扰度［2］要求。使用静电放电模拟器施加干扰信号，严酷等级为接触放电±4kV，空气放电±8kV。静电放电抗扰度试验全过程，移动电源应不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。
2总结
随着社会经济的不断发展，电力在社会发展中的作用逐渐凸显出来，对社会与经济的稳定发展带来了严重的影响。目前我国城市建设正在如火如荼的发展之中，各种电力设备被广泛的应用在各个领域中，电力行业的发扎过程中需要对电力营销进行实施，集中处理各种用电信息，这样才能对电力企业的安全供电进行保证，从而更好的为我国社会经济发展与城市建设提供电力方面的保障。在电力市场不断发展的过程中，需要展开电力营销，将电力用户的需求作为中心，为用户提供安全可靠的电力产品，同时促进电力服务质量的不断提高。在实施电力营销的过程中，主要利用网络技术与通信技术，对信息管理网络进行构建，在此基础上利用该信息管理网络对电力信息展开集中的处理。可以通过电力营销实现采集电力信息、管理电力行业业务、处理各种店里工作等，同时面对用户的电力需求，及时的作出响应，进而使用户的需求得到满足。在电力企业的发展过程中，电力营销的应用极大的推动了企业与用户之间良好业务关系的建立，为电力企业创造了巨大的经济效益，在电力企业发展过程中起到了十分重要的作用。远程用电检查技术主要是由各种应用软件以及用电采集软件组成的，在电力行业发展过程中，远程用电检查技术以其快捷、方便等特点广泛应用与电力营销中，可以完成对用户各种用电信息进行快速的采集和整理，并完成电费计算。远程用电检查技术的应用在电力行业发展过程中，主要通过制约技术与远程技术等实现对用电设备运转情况的监测，对信息数据进行采集，并实现资源共享，进而对用电信息的安全性与可靠性进行保证。在实际应用电力营销远程用电检查技术过程中会受到一些因素的干扰，因此在实际应用过程中应该加强对系统安全的建设。
2电力营销中远程用电检查在工作中存在的问题
2.1技术、设备问题远程用电检查技术与设备
在不同位置、不同地区存在一定的差异，这也为技术的应用以及维护增加了很大的难度，正因为在设备与技术上存在这些差异，所以远程用建设与电力营销之间的连接也增加了很大的难度，对电力营销中远程用电检查技术各项功能的正常发挥带来了一定的阻碍。
2.2采集终端问题采集终端存在的差异性
主要表现在环境适应能力与实际工作环境间存在的不同，正因为存在这种差异性使得采集终端的安全运行受到影响，同时数据的准确性也受到了影响。
2.3通信问题远程用电检查技术的实际
应用过程中，通信方法也是对技术应用效果产生影响的重要因素之一，在不同通信方法之间存在着不同的优势与不足，现阶段主要使用的通信方式有无线传输、通信光线等，这些通信方在传输过程中会受到不同强度的干扰，同时通信的可靠性也会受到影响。
2.4应用问题远程用电技术
在电力营销中的应用还存在应用上的问题，例如管理和技术人员较少，系统的功能不能得到正常发挥等，这些问题的存在使得远程用电检查技术的正常应用受到了严重的影响。
3电力营销中远程用电检查技术的应用
3.1对统一的用电检查设备进行使用
从现阶段远程用电检查技术在企业电力营销中的应用现状尅看出，所述电力企业现在应经形成了属于自己的远程用电检查系统，但是该系统在实际应用过程中在技术上始终存在一定的差异性，使得用电数据信息的采集受到了严重的影响，为了对用电信息检查的准确性进行保证，需要对统一的远程用电检查设备进行使用，将电力系统和用电检查系统紧密的联合在一起，并对目前的电力营销方式进行适当的调整，对良好的远程用电检查系统进行构建，这样就能创建一个良好的用电环境，对远程用电检查技术功能的发挥进行保证。
3.2使用电子电表
电表是对用户用电量进行计量的一种设备，目前在对电表进行使用过程中，电表的工作状态会受到各种因素的音响，为了对这一问题进行解决，可以对电子电表进行使用，这种电子电表在使用过程中计算电量的准确度更高，减少维修工作量，同时对其进行远程用电监控也比较便利。
3.3对通信方式进行合理选择
在应用远程用电检查技术的过程中会受到通信方式的严重影响，在电量传输过程中不同通信方式会受到不同因素的影响，每种通信方式的优势与不足都不同，为了使远程用电检查技术的各项功能得到更好的发挥，电力企业应该与自身的工作、供电环境相结合，对最佳的通信方式进行选择，进而使电量在传输过程中受到的干扰得到降低，最终促进电量传输质量得到提高。
3.4对电力营销管理体系进行完善
在电力企业中有一个良好的管理体系能够保障营销工作得到正常进行，同时保证远程用电检查技术得到高效的运用，因此在电力工作中应该对电力营销管理相关制度进行完善，保证远程用电检查工作得到顺利的开展。在电力营销工作中，应该不断对各项制度进行完善，以便于各项店里工作的顺利开展，同时加强供电服务制度建设，更好的为电力工作提供良好的制度环境。
4结语
首先，在专业技术人员的配备上存在一定的不足，经济社会的迅速发展对电力资源的需求量也越来越大，同时新技术也层出不穷，这就要求电力公司专业技术人员无论是在数量还是专业素质上必须与发展相适应。而现实情况是专业技术人员因技能的局限性对一些新技术不能快速掌握，造成电力公司的专业技术岗位人才的缺失，这一问题的存在对电力公司的健康发展造成了巨大的阻碍。
其次，电力公司对专业技术人员没有采取很好的激励措施，在人事管理中没有构建起良好的人才激励机制。由于深受传统人事管理的影响，电力公司在制定薪酬待遇时，没有充分地将工作绩效纳入到薪资评定中，这样容易对专业技术人员的工作积极性产生不利影响。电力公司在对专业技术人员的人才资本投入方面力度不够，一些电力公司尚未针对专业技术人员建立全面的培训体系，没有为那些希望吸收新知识与技能的人员提供良好的教育环境和氛围，一些现有的培训形式呆板、内容枯燥无味，对于专业技术人员不能产生吸引力。
第三，电力公司对专业技术人员的工作考核存在不足，由于考核制度不科学，造成专业技术人员缺乏工作积极性，很少有主动工作的意识。当前电力公司在对员工进行工作考核的惯用形式是通过让员工填写年度考核表，仅仅以年终的一份表格很难全面客观真实地对专业技术人员进行评定。使人事管理部门不能及时准确地了解员工所取得的最新工作成果，容易错过对专业技术人员提升培养的最佳时机。在评价体系里，对相关指标无法进行具体量化，评定的形式也较为单一，没有很好的评定体系等都会造成工作考核效果不明显。而且对员工的考核结果并未第一时间告知专业技术人员，使他们对考核结果一无所知，使他们对考核产生反感情绪。
二、电力公司专业技术人员人事管理的目标定位
在竞争日益激烈的环境中，电力公司专业技术人员人事管理需要进行全新的定位，以指导实践，使公司在竞争中立于不败之地。
首先，要对专业技术人员进行优化配置，对专业岗位紧缺的人才人事部门要积极开展招聘引进工作，电力公司可以和对口院校进行长期合作，借助高校优秀的教育资源定向培养公司所需的专业技术人才，实现公司有源源不断的专业技术人才输入的目标。在进行外部招聘的同时，公司也要拿出一些岗位用于企业的内部竞聘，使专业技术人才更好地发挥其专业技能，在对岗位人员进行考核时，对于不满足岗位要求的技术员要进行专项教育培训，培训仍不能胜任的应当及时调离技术岗位。通过这些举措保证技术岗位人员技术过硬。为电力公司的日常生产通过可靠保障。
其次，电力公司要针对专业技术人员建立相应的人才培养与激励体系。通过对专业技术人员的激励能够极大地调动他们的工作积极性。建立富有成效的激励体系对企业人事管理部门而言具有重要意义，人事管理部门要对这方面给予足够的重视。在对专业技术人员进行激励时可以根据不用的环境情况选择不同的激励方式，如物资奖励、精神慰问以及岗位晋升等。在进行激励的同时也要注重提升他们的综合能力素质，综合能力素质是技术人员后续发展所必备的基本素质，人事管理部门要为结合专业技术人员的特征，制定出他们今后的培养方向。通过培训不仅能让他们熟练掌握其所从事专项工作的实用知识和技能，并从职业道德方面对他们进行教育，使其具备良好的职业素养，另外公司还可以激励员工自主学习，让他们从自身角度出发，进修自身欠缺的知识，让他们养成自我学习的良好习惯。
第三，人事管理部门在对专业技术人员进行工作考核时，要构建科学的考核体系。公司制定系统科学的专业技术人员工作考核体系是保证公司健康运行的前提。通过对专业技术人员的考核，作为他们岗位职务安排的重要依据，优化人员配置，使公司的人才运用效率得到提升。同时依靠工作考核可以及时发现技术人员在工作中的问题，以考核结果作参考对他们进行相应的激励或教育。总的目标是让技术人员积极进取踏实工作，发扬优点，弥补不足，使整个人才队伍的素质得到全面的提升。
三、小结
（一）学生综合素质水平参差不齐
电脑艺术设计专业对学生的综合素质的要求强于其他专业，主要体现在学生的表现能力、创造能力、想象能力和设计能力。由于主观和客观方面的原因，学生在文化知识、绘画能力、艺术修养等方面存在一定的差异，学生参差不齐的素质给教学带来了一定的困难。
（二）教学理念和思路存在欠缺
就业市场和岗位需求随着社会的发展不断的发生变化，社会对电脑艺术设计专业的要求也在持续提高，当前很多院校依然是传统教学理念和授课方式占主导地位，只重视书本知识的传播，忽略了实践能力和职业能力培养。这些都严重的阻碍了电脑艺术设计专业的良性发展。
（三）实训教学内容存在不足
电脑艺术设计专业注重的是动手实践能力，当前很多高校的电脑艺术设计专业培养模式还是重理论，轻实践。教师更注重对学生理论知识的传播，而忽略了学生动手实践能力的培养。。
二、高等院校电脑艺术设计专业教学改革研究
随着我国政治经济文化综合实力的增强以及文化艺术的繁荣昌盛，我国的艺术设计专业教育已经迎来了新发展契机。电脑艺术设计专业的教学改革体现在教学理念、教学思路、教学内容、教学模式及专业特色创新等方面。
（一）教学内容和教学课程的改革
教学内容和教学课程是实现人才培养目标的主要手段，也是教学过程的重点和难点。在实际的教学过程中依据企业需求和职业技能及电脑艺术设计专业的特点来调整教学计划中课程的侧重点，并且引入企业真实案例及企业合作共同开发的专业教材，教学内容和课程的调整后，采用教、学、做，理论与实践相结合的模式，鼓励学生多动手，多思想、多观察。这样既能够让学生全面的掌握课程知识，又能够培养学生理论应用能力和动手操作能力。通过电脑艺术设计专业教学体系的改革切实帮助学生理解专业知识，提高其动手实践能力，实现理论实践相结合、专业素养和专业素质相结合的教学目标。
（二）人才培养方式的改革
随着教育体制改革的深入，社会市场需求的多样化发展，人才培养方式的改革已经逐渐成为高等院校的重要问题。电脑艺术设计专业的人才培养方案是通过专业的教学体系来实现，在其制定过程中需要组织教师到国内艺术设计较为发达的城市和相关企业进行考察交流，真正的了解市场发展状况和行情，建构新的教学体系和目标。从而能够培养学生的实践动手能力、创新意识、提供新的实践平台、引进市场的竞争机制、来调动学生自主学习能力。在教学中学生是学习主体，教师是教育主导，两者需营造出双向互动、引导与自主学习的教学氛围，促使学生主动地学习，有创造性地获得新的专业知识，提高自身综合素质能力。高等院校只有加强对人才培养方式的改革，才能切实满足市场对人才的要求。
（三）加强师资队伍建设、完善教学条件
建设一支具有过硬的专业素质、较强文化艺术修养并且精通专业知识及职业能力的教师队伍，对于高等院校电脑艺术设计专业的教学改革是非常有必要的。高等院校应当加强对“双师型”人才队伍建设的重视，在保证教学质量的情况下，鼓励教师积极的参与到实体工程设计和建设当中，通过企业真实案例项目来切实提高教师自身的综合素质能力和教学实践水平，促使其具备双师型教师素质。同时，完善的教学条件也是加强教学改革的必要条件，应当安排专项基金，对电脑艺术设计专业在原有的基础上进行设计改造，建设一个体系、配套的教学场所。。
三、结语
关键词：铁路信号；电源屏技术；问题；措施
Abstract: The signal power supply panel is to supply electrical equipment centralized, its performance is stable and reliable directly affects the safety of railway transportation. In this paper, some common problems existing in the railway signal power supply panel technology are discussed in detail, and puts forward some suggestions for improving the first turn.
Key words: railway signal power supply panel technology; problems; measures;
中图分类号：U284
随着我国铁路运输系统向高速、重载、信息化、智能化方向发展，铁路信号系统新技术、新装备不断投入应用。作为铁路信号基础设备之一，铁路信号电源也经历由传统电源屏向电子化、模块化、智能化电源屏的过渡，一系列新需求、新技术、新模式、新产品随之而来。其间铁道部颁布一系列技术条件和相关技术文件，对确保电源屏，尤其是客运专线电源屏的设计质量，充分满足铁路运输高安全性、高可靠性和高可用性需求起到重要的保障作用。。
1 目前存在问题
1. 1 元器件陈旧落后
目前信号电源屏中大量使用 CJ10型交流接触器、二极管组合整流桥、非节能型铁心变压器感应调压器、饱和电抗器、分立元件控制板、老式螺旋式熔断器、普通闸刀开关、非盘用仪表、环氧树脂螺栓接线板、非阻燃端子板、非阻燃导线等器件，大多陈旧落后，可靠性低，故障率高，难以保证供电质量。
1. 2 屏体结构设计不合理
1.2.1 采用敞开式结构。目前在使用的信号电源屏，屏体结构都是敞开式的，后面仅以金属网相隔，不仅易触电，而且因粉尘、异物侵入，极易造成系统短路或接地故障。
1.2.1操作维修不方便。电源屏内元件落后、体积大，造成屏内
维修空间小，维修困难，而且操作开关位置偏下，增加了操作难度，有时甚至出现误操作。
1. 3 电路设计不合理
1. 3.1过流保护电路不完善。如电源屏停电恢复时，供电瞬间产生的大电流脉冲，易造成熔丝断丝。
1.3.2报警电路设计不合理。当输入电源相位不平衡或电源屏出现故障时，刺耳的报警声严重干扰了师生的正常教学秩序，同时也妨碍维修人员对故障的处理。
1.3.4 相序检查电路不完善。缺少三相电源相序检查调整措施，使调压屏在引入电源相序改变时，出现反向调整。
1.3.5辅助回路保护不完善。在一些电源屏中，对控制、计量、监测报警和保护等回路，没有单独设置短路保护元件，这是当前烧坏信号电源屏、继电器的最主要原因。
1. 4 稳压器和隔离变压器容量过大
目前信号电源屏的容量普遍余量过大，一般实际运行容量只有额定容量的三分之一左右，这样不仅造成材料和能源浪费，而且增加了工程的投资。
2 提高信号电源屏可靠性的一些改进措施和建议
2. 1 提高信号电源屏可靠性的一些改进措施
2.1.1将信号电源屏的老式螺旋式熔断器改为液压断路器，它的独特之处在于当脱钩时有较强的限流功能，并且寿命长，可靠性高，有效地提高了电源屏的安全保护和过流保护。
2.1.2 当输入三相电源不平衡时，输出波动较大，应在三相变压器的初级和次级设置调整线圈，通过正串、反串的不同组合，对输出电压进行调整，使之接衡。
2.1.3当三相电源相序改变时，易造成调压屏反向调整，应在三相电源输入端增加一套相序及断相防护继电器，当三相电源完整而且相序正确时，电子电路有输出，使安全型继电器吸起。当电子电路出现故障时，只能使其输出断路，使安全型继电器落下，符合“故障倒向安全”原则，电子电路为双套同时运行，确保防护功能不受干扰。
2.1.4交流转辙机屏故障时，报警系统一直处于工作状态，在相序监督报警电路中增加1 个4 位转换开关，保证了当电源出现故障时发出报警，故障恢复后可再次给出报警信号。
2. 2 提高信号电源屏可靠性的一些建议
2.2.1电路设计通用化。。
2.2.2交流稳压方式选择。信号电源屏的供电质量很大程度上取决于交流稳压器性能的优劣，原采用的饱和电抗器、感应调压器等交流稳压设备，体积大，反应慢，控制电路环节多，建议选择性能较好的交流稳压器，如参数稳压器和稳压变压器，达到设备简单，故障率低，便于维修的目的。
2.2.3完善防护系统。信号电源屏应对外电网和负载侵入等异常情况予以有效的防护，例如，对输入交流电源电压过高、过低（超出交流稳压器稳压范围）、停电、三相电源缺相、倒相序等情况予以检测，不符合要求即报警，且自动转换至备用电源屏。由于我院的综合演练室地处五楼顶层，在信号电源屏输入、输出侧均应加装性能良好的防雷设施和防短路电路，以保证供电的可靠性和人员安全性。
2.2.4报警系统智能化。信号电源屏故障报警均采用音响报警，不便于故障的判断和处理，报警取样点应适当“丰实”，显示直观，以便出现故障时，迅速判断处理，减少故障延时。
2.2.5方便使用和维修。大中站电源屏主备屏转换时，手动转换开关多，且开关位置偏下，难于辨认和操作，为方便使用和维修，宜采用自动转换方式；屏面仪表应改指针式为数字式；屏内器材应有明显的位置表示，并贴有电路图，便于辨认；应留有故障检测报警接口，便于和信号微机监测相连。
3 未来发展方向
3. 1 采用模块化结构
电源设备应由能实现不同功能的单元模块组成，如交流配电单元、整流器模块单元、直流配电单元等，单元模块应容量适中，以便根据站场需要，配置最佳供电系统，使冗余选择更加灵活。模块化结构非常方便于各电源的隔离，各部电路互相独立，减少了迂回，发生故障时，也便于查找和处理。
3. 2 实现智能化管理
电源系统的用户界面应采用多级菜单式的人—机对话界面的软件，根据屏幕提示，能非常方便地实现电源系统要求的各项功能。
3. 3 便于维护和使用
电源系统应有完善的监控功能，可实现各种告警功能和远距离实时监测各种数据的功能，方便维护和使用。
3. 4 采用封闭式结构
应在屏内设置温度传感器，以测量环境温度，并根据温度变化自动开停风扇，降低屏内温度。
4 改进电源屏的意义
在实际的工程中，综合实训室具有多种功能，能模拟铁路现场作业，效果逼真，而且优于直接在现场实习，因为现场的信号电源屏处于不间断运用状态中，绝对不允许人为制造并予以查找。而实际中实训基地的电源屏能为铁道信号专业学生进行调压、倒屏、故障查找和处理等各相动手练习，直观而安全。所以对旧电源屏进行更新改进势在必行，是为在校学生走向工作岗位奠定基础，也是适应我国铁路信号从传统技术向现代化技术发展的需要。
参考文献：
[1] 赵祚义.铁路信号电源屏存在的主要问题及产生原因[J]. 铁道通信信号. 2000(01)
[2] 张丽卿，王瑞峰.故障树分析法在信号设备中的应用[J]. 科技信息. 2007(05)
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