现代电力电子技术浅探
电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域--电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。
一、电力电子技术的发展
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、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。
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。
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,导致了中小功率电源向高频化发展,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,而且使现代电子技术不断向高频化发展,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。
二、电力电子技术的应用
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。
3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。
在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
不间断电源(UPS)在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大，在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源，这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在，在1kW以下，甚至几十W以下的功率范围内，电力电子技术的应用也越来越广，其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势，值得引起人们的注意。
总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。
电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。我整理了电工与电子技术论文，欢迎阅读!
电工电子技术的现状与发展
【摘要】电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。本文结合我国电力工业实际和发展需要，从电工电子技术的基本理论、电气化设备的应用以及电工电子领域出现的新技术等几个方面作了简单的介绍。
【关键词】电工电子技术;电气设备;现状;发展
《电工电子技术》是士官职业技术学校电类专业的一门专业基础课程。电工技术和电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系。作为一名从事此类教学的教员，有必要对这一技术的现状和发展作出深入的研究。
一、电工电子技术概述
电工技术基础理论：电工技术包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过中所涉及到的各种手段和活动。作为一门技术，它的内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。
电子技术基础理论：电子技术基础理论属于这一类的分支学科有：电子线路与网络分析、微波、天线、电波传播、测量、电源、显示技术、信号处理、信息论、 自动控制原理、可靠性理论等。它们是构成功能性电子系统所需的各种技术手段或基础理论。
20世纪50年代以来，计算机技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密，各门科与专业之间互相渗透，互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。静电场、电磁场等结构复杂又包括多种媒质的三维物理场求解方法的研究取得新进展。矩量法、变分原理、函数空间等都引入了电工理论。基于等效模型的概念发展了虚拟的磁荷与磁流模型，研究了多种动态位及不同的规范选择，提出了有关广义能量的定理等。由于系统与元件相结合而扩大了元件的内涵，包括了逻辑门、可控源、回转器以及大规模集成块等。各类工程系统的发展形成了共同的网络理论基础，使网络扩展成为研究某种特定空间结构和动状态的一般性理论方法。广义网络理论又将“场”与“路”结合起来，出现新的边缘理论领域，如物理场论的网络模拟、辐射场的络方法、等离子体的网络图解等;引用系统论的研究成果，将系统的整体性能和行为与系统结构、参数及局部物理量结合起来，进一步丰富了网络问题的内容。在人类历史发展的漫长岁月里，技术革命是强大的推动力。今天以电子和计算机技术为特征的新技术又在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社会的精神文明。电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。
二、电气设备的现状与发展
(一)电气设备的“健康”状况存在差异
首先是设备的先天条件不一样，进口设备和国产设备的技术状况不一样;同样是国产设备，不同厂商因技术与管理水平不一样，使其产品质量也不一样;即使是同一厂商，因技术、管理上的差异，其产品质量不同;不同时期、不同批次的产品，其质量也会不一样。因此应当承认设备投运的初始状态是千差万别的。
其次，设备的使用环境不一样，不同的环境将对设备运行状况产生不同的影响，这种环境主要有两种：一是设备所处的外部自然环境不一样，尤其是供电设备，大部分暴露在室外自然环境中，因温度、湿度、污染、紫外线、日照等有较大差异，对设备的影响有较大不同;二是设备在电力系统的位置不同，所承受系统运行电压、短路电流和热稳定时间等不尽相同，尤其是故障时系统短路容量差异较大。
(二)电气设备的维修制度：定期维修的弊端
由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异，即现场设备的“健康”状况好坏相差甚大，而定期维修制度几乎无视这些状况的差异，而采用统一的、一刀切的定期维修方式，其最主要的表现在维修结果上，要么维修过剩，要么维修不足。工程的实际情况大多是出现维修过剩，经常出现“小病大治”、“无病亦治”的盲目维修的现象，这种维修过剩的结果，必将出现如下维修的弊端：一些状态良好的设备，因盲目维修而出现故障或潜在故障，维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用，而是增加了设备的故障隐患和故障率。目前，定期维修是电气设备停运的主要原因，往往占全部停运时间的60%以上。
在今后的研究方向上，专家们注重状态维修完全替代定期维修的可能性。
(三)电气设备的状态检测技术
电气设备状态监测为设备的故障诊断和性能评估提供了依据。因此有必要对他们的运行状态进行监测，及时了解和掌握设备的状况，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。状态监测是指通过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析诊断、性能评估提供基础数据。
近年来我国电气设备制造引进不少国外先进的技术、装备和管理，尤其是21世纪以后，新技术、新材料的使用，使得电气系统的装备水平得到较大的改善。因此，电气设备的维修制度和维修方法也要随着形势适当的进行调整，才能提升电气设备的稳定性、降低生产成本，为企业创造出更多的经济利益。
三、电子设备的现状与发展
2010年全球半导体制造设备销售总额达到395.4亿美元，恢复到历史最高水平。各个地区的设备支出都呈现了两位数甚至三位数百分比的增长，增长最快的是中国大陆和韩国。2010年中国内地半导体设备市场为22.4亿美元，预计2011年为26.4亿美元。按此增长率推算，到2015年，我国半导体设备市场规模将达到300亿元人民币。2010年，全球光伏生产设备销售额比上年增长40%，达到104亿美元，预计2011年将达到124亿美元，同比增长24%。从区域市场来看，2010年中国大陆地区占全球市场51%的份额，预计未来5年还将继续保持这一较高比例。据此，可以判断到2015年我国光伏设备将继续保有巨大市场空间。 新能源汽车用锂离子动力电池、高性能驱动永磁式同步电机、金属化超薄膜电力电容器等新型电子元器件生产设备将成为我国电子专用设备市场新的增长点。多学科交汇为电子仪器开辟了新的发展空间，物联网技术发展和三网融合对电子仪器提出新的测试需求，预计上述领域的电子仪器以及环境保护测试仪器和医疗电子仪器会面临大发展。
四、电工新技术
我们已在准备进入21世纪。21世纪，人类期望着进入一个持续协调发展的新时代，我国将以无愧于我们这个伟大民族的新姿态屹立于世界之林。整个进程中，科技的进步与发展有着特别重要的意义。从能源发展看，我国在上半叶还不大可能扭转以煤为主的能源结构，从而在提高煤的利用效率，特别是燃煤发电效率方面还要做出很大的努力。与此同时，还要大力促进核能和可再生能源的应用发展，使之更快地在技术和经济上成熟起来，才能期望得以较快地改变以化石能源为主的能源结构，走上能源、环境与生态持续、协调、稳定发展的道路。在交通运输方面，实现高速度将是主要发展方向，而各种交通运输高速化都必须以电力推进系统的发展做为基础。在能源、交通和其他工业的发展中，电工新技术的发展将起着重要的作用，20世纪下半叶的一些进展已为此奠定了良好的基础，随着新原理，新技术与新材料的发展，还将出现一些新兴的领域。这里简要展望一下一些可见的重大进展，包括受控核聚变，磁流体发电，太阳能与风力发电，磁浮列车，磁流体船舶推进与超导电工。
(一)受控核聚变
受控核聚变的实现将为人类提供实际上用之不竭的洁净能源，从根本上解决人类能源，环境与生态的持续协调发展。20世纪下半叶的巨大努力，已在大型的托卡马克磁约束聚变装置上达到了“点火”条件，证实了聚变反应堆的科学现实性，正在进行聚变试验堆的国际联合的设计研制工作，期望在下世纪能建成、运行试验堆。然后还需要经过示范堆与商用堆两个阶段的展，预期可在下世纪四五十年代建成第一座商用的聚变电站，走向产业化。与裂变反应堆主要依靠核工技术与热工技术的结合而发展起来的历史不同，聚变反应堆的发展主要依赖于核工技术与电工新技术的结合，这里要把大体积、强磁场技术，大能量，脉冲电源技术，辅助加热技术与等离子体控制技术提高到新的水平。除此之外，还要探索利用聚变产生的带电粒子直接发电的可能性。聚变电站的实现也将导致一些新兴的电工产业的形成。
(二)磁流体发电
磁流体发电是将高温导电燃气与磁场相互作用而将热能直接转化成电能的新型发电方式。由于其初温可高达3000K，与已有的燃气及蒸汽发电组成联合循环，可望将燃煤电站的热电转换效率提高到50%以上，具有高效率、低污染、少用水的重大优越性。磁流体发电自60年代初原理性实验成功以来，经过30年的持续努力，已达到了最高发电功率几万千瓦，持续数百小时的水平。再经过试验电站、示范电站与商用电站几个阶段的发展，可望在21世纪二三十年代实现商业化。磁流体发电的发展过程表明，所遇到的困难比原设想的大得多，特别是用于燃煤的长时间可靠发电，这里需要大力发展电工、热工、材料、化工等多方面的新技术，在电工方面要解决电站系统、发电通道、超导磁体、功率调节与逆变等一系列关键技术问题，在现有基础上还要有长足的前进。由于我国属于燃煤为主和电力迅速发展的国家，燃煤磁流体发电的商业化具有特别重大的意义。
(三)太阳能与风力发电
太阳能与风能是最重要的可再生能源，它们是广泛存在，机会均等，自由索取，最终可依赖的初级能源。近年来，在太阳能与风力发电技术方面取得了可喜的进展，建设投资与电能成本有了大幅度下降，几十万千瓦的太阳热发电站，百万千瓦的大型风力发电场已经接入电网运行多年，千千瓦的光伏发电站已有了示范，使得越来越多的人相信太阳能与风力发电能够在21世纪整个电力生产中占有一定的份额。为此，需要继续努力提高效率，降低造价与成本，扶植相应产业的发展，以及解决并网运行的有关技术问题。
(四)磁浮列车
一部人类社会交通运输发展史，在某种意义上可以说是一部以提高运输速度为主要目标的技术开发史。20世纪下半叶铁路的电气化使常规轮轨铁路的运营时速提高到了200多公里。为了进一步提高时速，发展起来了磁浮列车，它是一种采用磁悬浮，直线电机驱动的新型无轮高速地面交通工具，具有速度高、客运量大、对环境影响小、能耗低、维护便宜、运行安全平稳，无脱轨危险，有很强的爬坡能力等一系列优点。经过几十年的持续努力，磁浮列车已达到500公里/时的时速，处于实用化试验阶段，我国的磁浮列车也于几年前投入试运营。在今后，抓紧高速磁浮列车的研究发展，从技术上实行“迎头赶上”的战略，尤显重要。磁浮列车的实现要解决磁悬浮，直线电机驱动，车辆设计与研制、轨道设施、供电系统，列车检测与控制等一系列高、新技术的关键问题，推动着电工新技术登上新的高峰。高速磁浮列车有常导与超导两种技术方案，采用超导的优点是悬浮气隙大，轨道结构简单，造价低，车身轻。随着高温超导的发展与应用，将具有更大的优越性。
(五)磁流体船舶推进
磁流体船舶推进是一种正在发展的新技术。它利用强磁场与海水中的电流相互作用产生的罗伦兹力，使海水向后喷射，依靠其反作用力推进舰船向前行驶。由于它不用螺旋浆，具有无声、高速的优点，将引起船舶推进技术的重大革命。随着超导强磁场的顺利实现，从60年代开始了认真的研究发展工作。90年代初日本的载人试验船“大和一号”胜利地进行了海上试验，显示了其实现的现实性。再经过一二十年持续的分阶段的努力，可以期望在21世纪上半叶达到实用。
(六)超导电工
实用超导线与超导磁体技术与应用的发展，以及初步产业化的实现无疑是20世纪下半叶电工新技术的重大成就。在21世纪上半叶，无论是聚变电站、磁流体发电，还是磁浮列车，磁流体推进船的商业化，均将促使超导电工继续长足地向前发展，成为一个重要的电工产业。与此同时，还可期望，随着高临界温度超导体的实用发展，超导输电与超导飞轮储能将得到实际应用，工频超导技术的发展将使超导限流器、超导变压器、超导发电机投入运行，大能量的超导储能得到了示范和推广，超导电力技术成为电力发展的重要支柱。假如那时出现了临界温度达到室温的实用超导体，整个面貌还将大大改观。 五、电子新技术
(一)塑料太阳能电池技术
随着现代世界能源的日益紧张，许多国家都在致力于研究太阳能的开发和利用技术。在一些城市的街头已经能够看见一些由太阳能电池供电的设施。经过数十年的研究开发，这些以硅为材料的太阳能电池的制造成本仍然昂贵，不易安装，光电转换效率也低，大约只有12%到15%(现在世界上最好的单晶硅光电转换效率大约是30%左右)，发1度电的成本大约是22美分，远比烧煤的火力发电厂美分1度电的成本要高。
令人高兴的是下一代太阳能电池可能最终使太阳能发电具有竞争力。新型太阳能电池是把光生伏打电池嵌入塑料薄膜的表面，制成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜廉价、转换效率高，可以有多种用途。
一些大公司开始关注新型太阳能电池技术。西门子开发的一种新技术是把一种纳米级的碳60分子同导电的聚合物熔融在一起制成塑料太阳能电池;而美国通用电气公司则是利用一种有机发光二极管作为吸光材料来制造塑料太阳能电池。采用塑料太阳能电池，实际上能够使许多材料具有发电能力。例如，塑料太阳能电池可以嵌入手提电脑的箱壁，可以随时在光照条件下对电脑充电;也可以装在电动汽车车身，为电动机供电;房屋的屋顶更可以覆盖塑料太阳能电池，以供应日常用电。
(二)家庭机械电子工厂技术
专家预言，未来的家庭机械电子工厂可能让消费者能够拥有他们所需要的更多样化的产品。未来的家庭电子工厂实际上是采用现在喷墨打印技术的装置。美国康奈尔大学、麻省理工学院、加州大学伯克莱分校的研究人员正在悄悄地开发一种工艺，利用喷墨打印技术生产机械电子产品。当然，真正制造产品的过程还需要已有的电路、开关以及其它可拆卸零部件。
比如家里的电视机遥控器坏了，就可以利用这样的家庭机械电子工厂自制一个：从互联网上下载数字化电路图，用家庭机械电子“打印”机打印出所需的电路板，打印“墨盒”里装的是聚合物及其它材料，每打印一次完成电路板的一层。正在这一领域中开展研究的专家指出，用户只需为数字化电路图及所用材料付款，而不需为产品本身付款。
家庭机械电子工厂，意即“机械电子”。然而能够应用这种装置的家庭的人口素质必定是很高因为用户必须知道到哪里去下载什么样的数字化设计图，制造有关电子产品还要有相关的零部件。这是一种令人叹为观止的DIY。这种装置的问世也表明，在电子产品制造业，设计与制造的分离是一个趋势。用家庭机械电子工厂固然可以“打印”出自己需要的产品，不过前提是这种产品的设计是现成的。当然也可以自行设计，那就必须会用专业设计软件，还要有机械电子领域的专业知识。所以未来多数家庭会利用现成的设计。
(三)超级宽带网中的微型光芯片技术
现在已经有很多家庭通过宽带连接互联网。不过这种连接在最后一段的基础设施一般是已经落伍的同轴电缆或是电话线。而光缆入户的成本很高，每户成本大约1300美元。
微型光芯片可以改变这种现状，采用微型光芯片可以大大降低光缆入户的成本，让家庭用户享受真正的超级宽带。微型光器件把光路以及通常是分离的光学元件集成在一个光芯片上，这又是一个改变电信业经济学的重大技术创新，电信业采用光芯片可以以很低的成本传输大量数据。售价高达数万甚至数十万美元的光学元器件可能因为光芯片的采用而大大缩小体积，成本下降90%以上。这一技术使得人们在家里下载一部高清晰度电影就像是今天看体育频道一样普通。
(四)无线漫游的技术
无线通信领域是一个标准混乱的世界。手机通信、无线局域网、
军用无线通信及公共安全无线网络各自在特定的频段工作，这一工作频率是相关硬件在工厂生产时就已经设定的。所以美国的CDMA手机在欧洲不能用，而欧洲的许多GSM手机也没法用。这在平时只是麻烦而已。但是在某些紧急情况如911消防队同警察居然无法通过无线通信设备联系，因为频率不同，设备不兼容。
为了解决这一问题，一些兴企业正在用软件替代相关硬件，从而能够与不同标准、不同工作频段的无线通信网络兼容。这种技术称为软件无线电。想要驾车横跨中国旅行而又希望始终保持无线上网的话，软件无线电能够利用所到之处的各种无线通信网来上网，不论这种无线通信网是过时的模拟蜂窝电话网还是最新的3G无线网，或是时髦的WiFi及Wi-Max无线局域网。
在未来软件无线电技术将使美国陆军士兵、海军水手、空军飞行员能够在激烈战斗的时候保持无线通信。软件无线电技术进入消费市场还要再过一段时间。不过5年之内，软件无线电市场将有310亿美元之巨。到时候就可以买一个能够在各种不同标准无线通信网络工作的手机，从此无线漫游再无障碍。
六、总结
电工电子技术已经在我们 生活的各个领域发挥着重要的作用生活上离不开它，数字电视、手机、自动导航、自动倒车，这些在以前都是不可想象的，现在都已经变为现实了，在其他的领域也有非常重要的作用。它在很大程度上改变了我们的生活和科技，影响着我们日常身边的一切，在未来必将有着无限广阔的前景。
参考文献
[1]叶光辉.电工电子技术现状与发展.
[2]邵民.浅谈电工电子技术现状[J].新疆教育，2012，9.
作者简介：谭晗(1981―)，女，江苏海安人，硕士研究生，副教授，主要研究方向：电工电子技术。
《数字电子技术》是电子、电气和信息类专业的专业基础核心课程,是后续专业课程学习的基础。下面是我为大家精心推荐的数字电子技术论文，希望能够对您有所帮助。
数字电子技术论文篇一
浅谈《数字电子技术》课程改革
摘要:本文阐述了《数字电子技术》课程改革的理念和思路,罗列了项目驱动的模块教学内容,以及每个模块的教学方法和手段,并在课程资源,课程考核方面作了改革。
关键词:理念和思路;项目驱动;教学方法和手段
《数字电子技术》是电子、电气和信息类专业的专业基础核心课程,是后续专业课程学习的基础。在整个课程体系中处于重要地位。该课程具有较强的理论性、应用性和实践性。特别是在职业院校中,课程的应用性、实践性更应凸显,本文针对课程自身的特点和规律,结合我校该课程的教改推行,就以下几方面浅谈如下:
1 改变教学理念和思路
传统的数字电子技术教学方法,一直沿用以理论教学为主的模式。教师按照传统的“一支粉笔、一块黑板”模式讲授,最多再在数码箱上验证书本上的理论知识。针对教材内容和实际应用联系不够,职业岗位技能没有得到真正提高等问题,我们提出的思路是:
(1)自编适合高职院校特点的教材,把课程所需的知识点融进实际任务中,以任务引领教学。
(2)在教学过程中,采用理论和实践相结合的原则,把教、学、做、验、仿融为一体。
(3)提高学生学习兴趣,由被动学习转变为主动学习。
(4)改变考核方式,注重过程考核,课程成绩的评定由学生的作品、平时的表现、知识点考核、职业技能等多方面组成。
2 优化教学内容
本课程主要以数字逻辑基础模块、逻辑门电路模块、组合逻辑电路模块、时序逻辑电路模块、综合模块为基本内容展开学习,这些模块涵盖了数电的主要内容,并自行设计贴近实际又主要涵盖课程内容的工作任务,以工作任务为职业知识的载体,尽可能将相关知识点分解在各个任务中,强调了工作任务和知识点的联系,工作任务和实际应用的联系,工作任务和职业技能的联系。具体内容安排如右上表:
3 改进教学方法和手段
在教学方法和手段上,我们根据具体内容的特点,由课堂教学为主的;由制作实物任务驱动的;由在数码箱上验证任务知识点的;由通过EWB软件仿真综合任务的,真正把教、学、做、验、仿融到了整个教学中。具体情况如右下表:
4 建立立体化教学资源
在教学资源方面,除了传统的教材外,我们有对学生开放的实验实训室、机房,学生可以在课外自己去实验实训室完成课题任务。还有更多的资源在本课程的天空网站,它包括电子教材、PPT、电子教案、课程标准、单元实施方案、考核方法和结构、题库、试卷库等,特别还专门开辟了师生网上互动,学生可以在网上提问,和老师作在线交流互动,学生可以随时上网,为他们的自主学习提供了一个很好的平台。网上资源界面如下:
5 注重过程考核
对于该课程的考核,我们打破了常规的考核方式,不是以期末考试成绩为主,而是注重过程考核。以往学生总觉得平时不认真学习不要紧,只要期末复习时用功一下就行。现在在这种考核方式下,学生对于整个的学习过程都会很重视,而且也不再是理论卷面成绩好,本课程就学得好,它包括了很多方面,如作业、出勤、理论考核、实践操作过程、任务完成效果、职业素养、团队合作、自主解决问题能力等。这种从各个方面考核学生的学习情况,对于培养学生的职业技能起到了一个很好的促进作用。
通过把工作任务融入到教材中;采用教、学、做、验、仿融为一体的教学方法;丰富教材资源,构建师生互动平台;注重过程考核等改革,大大激发了学生的学习兴趣,学生经常主动去实验室制作调试自己的作品,很好地提高了他们的职业技能,从学生反馈的情况看,教学效果也明显好于非教改的班级,达到了“教师主导、学生主学”的教学目的。当然,在教学改革中,我们也发现一些需要完善的地方。例如,在焊接技能方面如何和电工电子实践初步这门课程横向联系起来;在课题选择方面如何和模电等课程联系起来;有了实物制作的过程,那么课时应该安排多少比较合适;如何将课题不断和新技术结合等等。总之,课程改革应该是持续的,与时俱进的,我们将不断总结,不断提高,真正成为受学生青睐的课程。
数字电子技术论文篇二
《数字电子技术》课程教学设计初探
教学设计也称教学系统设计。它是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程。教学系统是由教师、学生、教学条件三个基本要素构成的，因此教学设计是一个系统化的过程，包括如何定位教学目标、如何进行任务分析、如何制定教学策略和正确选择教学媒体、如何编制教学评价标准等。 现代 教学设计吸收了先进的 教育 教学理念，教学过程围绕各个实际问题展开，这些问题可以由教师提出，也可以由学生提出，学生主动参与教学过程的各个环节，体现为既发挥教师主导作用又充分体现学生认知主体作用的"主导-主体"教育模式，既注意教又注重学，称为"以教学问题为中心的教学系统设计"。如何把现代教学设计的思想 应用到《数字 电子 技术》课程教学中?
第一，教学内容的设计要注重学生能力与综合素质的培养。
职业教育的培养目标是造就出适应生产、建设、 管理、服务第一线需要的高等技术应用型专门人才，它要求受教育者最终应"具备较快适应生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际 工作能力。"职业教育教学要强调针对性、实用性、和先进性，删除陈旧过时、偏多偏深而又不实用的内容。
1.从课程的教学目标出发，选择教学内容，把握理论上的度。
《数字电子技术》是应用电子技术、信息工程、电子设备运行与管理等电子类专业的主干技术基础课程，其教学目标是通过本课程的学习使学生掌握数字电子技术的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法，训练学生数字应用电路制作与调试的基本技能;培养学生严谨的 科学 态度、科学思维方式以及创新意识和创新能力。为学习后续课程提供必要的理论基础知识和 实践技能，为今后可能从事的职业打好基础。因此，基于本课程的教学目标和高职教育的培养目标，我们在教学内容的选择上突出了基本理论，基本分析方法和知识的应用，回避了繁锁的集成电路内部分析和数学推导。着重外部逻辑功能的描述、分析和应用。强调外特性和主要参数。
2、从培养能力出发，将理论教学与实践教学融为一体。
由于《数字电子技术》是一门应用性很强的技术基础课，其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础，理论与实践的密切结合，在本门课程中显得尤为重要。因此，我们在各章都设置了相应的实践训练环节--技能训练。它包括基本性技能训练和设计性技能训练两部分。"基本性技能训练"所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关，充分体现课程的实践性。"设计性技能训练"是根据给出的实际问题，由学生自己设计实现逻辑功能的电路、选用芯片、进行安装调试、排除故障。同时还设置了理论与实践综合课程--课程设计内容，将理论教学与实践教学紧密结合。通过理论课程的学习和实训课程的实践，使学生基本掌握电子技术基础知识和基本技能，再通过相应的课程设计将理论用于实践，将设计和实现融为一体，使学生在课程设计中即能提高运用所学知识进行设计的能力，又能在这一过程中 体会到理论设计与实际实现中的距离。
第二，教学方法的设计要调动学生学习主动性，激发学生创造性。
教学改革的核心是教学方法的改革，教学方法要体现在整个课堂教学过程中。在教学方法上，基于职教学生底子薄、基础差、学习水平参差不齐的现状，我们力求避免单纯的注入式，改用启发式、讨论式、答辩式的教学方法。将课堂讲授、课内讨论、课外自学、技能训练等合理结合，把教学过程分为课题引入、设疑激学、讲练结合、精选例题、 总结 巩固等环节进行教学实践。 1.由设计实例或工程实际问题引入课题。
在介绍一些重要章节前，列举一个设计实例或工程实际问题，通过分析、设计、引入相关知识和理论。例如：在学习中规模集成组合逻辑电路一节时，先让学生用已学过的SSI组合电路的设计方法"设计一个 交通 灯故障报警电路。交通灯有红、黄绿三色。只有当其中一只灯亮时为正常，其余状态为故障，要求用与非门实现。"然后提出问题，"用SSI组合电路进行设计时，是以门作为电路的基本单元，我们能否用其它逻辑部件来实现这个电路的设计呢?"在给予学生一定的思考时间后，教师可以直接给出总是的答案："本节将要学习的内容中，译码器、数据选择器这两种中规模逻辑器件都可以完成上述电路的逻辑功能"。同时画出相应的设计电路。这样学生的兴趣马上被调动起来，并产生诸多疑问：什么是译码器、数据选择器?为什么它们也能实现上述电路设计?等等。
2.设疑激学
古人云："学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进，疑者觉悟之机，一番觉悟，一番长进"。只有不断提出问题，才能探究解决问题。设疑激学，就是教师用问题来启发学生思考，培养学生"生疑、质疑和释疑"的能力。提问方式的设计包括"何时提问"、"提哪些问题"、"如何提问"等等。这些问题可以是教师事先设计好的，也可以是学生提出的对学生共同感兴趣的问题。将相关知识有机地 组织起来，进行探讨，激发学生的思维活动，引导他们分析解决问题。
3.现场教学，讲练结合
将课堂讲授与技能训练合理结合，有些教学内容可以安排在实验、实训中进行。边讲边练，讲练结合。边讲边练主要用于介绍集成电路 工作原理后，由学生对电路的功能及外部特性进行测试：练讲结合则是由学生根据集成电路的功能表对电路进行测试。而后由老师和学生对测试结果进行讨论，归纳 总结 ，以加深对理论的理解。这样，将教学过程放在实验、实训中，有利于学生实现由感性到理性的 自然 过渡。在边学边练中更深刻地领会所学知识，在头脑中建立起理论与实际的 联系，使学生逐步提高学习能力和 实践技能。引导学生将基本理论、基本分析方法 应用于解决实际问题。
4.精选例题
在《数字 电子 技术》课程教学中，主张"精讲多练"的原则，"精讲"是指对重要的概念和原理及相关知识点要讲深、讲透。"多练"是指在解题思路和设计方法上要勤于练习，要学会创造性作业，学会一题多解。为此，教师必须精选具有代表性并联系工程实际的综合性和设计性例题，在课堂上多讲设计思路和方法，少讲具体知识。引导学生由求同思维"为什么这样?"转向求异思维"不这样行吗?"、"还有没有更好方法?"。着重于培养学生的综合能力和激发创造性。
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汽车电子技术论文范文篇二
浅谈汽车电子技术的未来发展
【摘要】汽车电子是现代汽车发展的标志。当前，汽车电子技术进入了优化人-汽车-环境的整体关系的阶段，它向着超微型磁体、超高效电机以及集成电路的微型化方向发展，并为汽车上的集中控制提供了基础(例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制)。汽车电子技术成就汽车工业的未来，未来汽车电子技术应在传感器技术，连通通讯，微处理机技术，多通道传输技术几方面进行突破。
【关键词】汽车;电子技术;突破
中图分类号：F407.471 文献标识码：A
0 前言
据统计，从2009年～2010年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车电子是一个在全球范围都在增长的市场，一方面归功于汽车产量的增长，另一方面则是车用电子应用增多。有许多领域增长迅速：例如，一些用于提高燃料效率的动力总成技术正在研发中的。混合动力汽车是其中一种可能的方案。预计柴油引擎也将继续扩大市场份额。这些汽车中由EPCOS的压电制动器组成的压电式喷射系统可以提高15%的燃料效率。这两个例子中，辅助电子装置都将从动力总成技术发展中获益。
20世纪90年代以来，汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段，这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段。我认为未来汽车电子技术应在以下几方面进行突破：
1 现代汽车电子技术的概念
汽车电子技术是建立在电子技术飞速发展基础之上的，从晶体管、集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路的技术进步，出现了计算机等各种各样的电子装置，汽车电子技术也随着深化与发展。信息技术的加盟使原有的汽车电子技术的内涵更加丰富。所以我们可以对现代汽车电子技术作如下基本定义：汽车本身功能性电子控制技术+应用在汽车上的电子信息类技术。
1.1 所谓电子信息类技术在汽车上的应用主要是指在汽车环境下能够独立使用的车载电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。是利用电子信息技术开发的车载计算机系统，具有信息处理、语言识别、通讯、导航、防盗、图像显示和娱乐等功能。
1.2所谓汽车本身功能性电子控制技术主要是指由传感器、电控单元和执行器组成的，完成汽车自身需要的一定功能的自动化闭环控制系统，它与汽车本身性能密切相关。例如：电子燃油喷射系统、电子控制悬架、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制自动变速器、电子动力转向等。目前，在一些汽车上，电子装置已占整车造价的 50%以上，有的高级轿车已装有上百个微控器(MCU)。汽车电子技术已成为创造汽车价值和差异性的主动力。
2 传感器技术
汽车电子发展的第一大趋势是汽车的传感技术。由于汽车电子控制系统的多样化，使其所需要的传感器种类和数量不断增加。为此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理。同时，它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响。现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用，它检测有关汽车的温度、压力、位置、角度、转动、加速度、振动、角速度、流量、光、距离等物理量。水温、油温、排气温度，汽缸压、轮胎压、制动压等都需检测。因此，传感器在汽车上的作用是很重要的，传感技术的发展，也会带动汽车技术的发展。
3 微处理技术
汽车电子发展的第二大趋势是汽车的微处理技术。在三年前，平均每辆汽车使用大约20个微控制器，而现在平均使用40到60个。此外，汽车设计工程师仍然在想方设法提升所用芯片的性能。一个成功的汽车电子控制单元，取决于设计时对所用微处理器的选择。现代发动机和变速箱的电子控制单元一般要采用32位的CPU来处理实时算法。而在汽车的底盘，安全和车身系统等领域，就可以根据控制的复杂程度采用16位或者32位两种处理器。但是，底盘控制器在其工作的大部分时间内，要对传感器进行扫描，而CPU又必须时时刻刻能够提供相应的处理能力，能在仅仅几个毫秒的时间内完成整个判定程序判定启动。三星公司的S3C44BOX就是一种高性能处理器，我们坚信在不久的未来，高性能未处理器会在汽车控制单元中有广泛的应用，汽车的性能会有大幅度的提高。
4 连通通讯
汽车电子发展的第三大趋势是汽车的通讯连通性。如今，全世界的消费者都可以在家中和办公室享受数字电子技术和无线基础设施所带来的方便，比如手机、硬盘驱动器上的数字压缩音乐和视频、数字电视播放、Wi-Fi、音频和电视卫星广播(XM/Sirius、DirecTV)以及GPS等。现在，消费者开始希望在其汽车和卡车里享有同样的技术和通讯便利，以使驾驶过程更加高效、方便、充满情趣。GPS导航、车载信息服务(嵌入式手机和 其它 双向无线链接所带来的自动电信)、卫星广播以及后座电视等产品和技术就是顺应这一趋势的最好例证。我们已经清楚地看到，现在汽车中通讯连通性使用的比较广泛。相信随着通讯技术的不断发展，其在汽车领域中的应用也更加普遍，汽车驾驶也会越来越方便，高效。
5 多通道传输技术
汽车电子发展的第四大趋势是汽车的多通道传输技术。多通道传输技术，多通道传输技术的采用，对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分享汽车中心计算机的信息。随着信号处理技术的不断发展，DSP的处理能力越来越强大，可以对多个通道数据进行信号采样和数据传输成为数字信号处理的瓶颈。而伴随着电子技术和信号处理技术的快速发展，多通道传输技术由试验室将逐步进入实用阶段。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分离汽车中心计算机的信息。微处理机可通过网络接收其他单元的信号。传感器和执行机构之间要有一个新式接口，以便与多通道传输系统相联系。一旦多通道传输技术应用于汽车领域中，它可使汽车中各部件联系的更加紧密和顺畅，汽车的控制和检测系统的性能会有大幅度的提高。
6 结束语
随着社会进入信息网络时代，汽车设计主要解决的问题仍将是安全和环保。电子技术的快速发展，为汽车向电子化、智能化、网络化、多媒体的方向发展创造了条件。汽车不仅仅是一种代步工具，它已同时具有交通、娱乐、办公和通讯的多种功能。汽车的电子化使汽车工业步入了数字化时代。随着数字技术的进步，汽车也将步入多媒体时代。利用windows 操作系统 开发的车载计算机多媒体系统，具有信息处理、通讯、导航、防盗、语言识别、图像显示和娱乐等功能。不久的将来，汽车装置自动导航和辅助驾驶系统，驾驶员可以把行车的目的地输入到汽车电脑中，汽车就会沿着最佳行车路线行驶到达目的地。人们还可以通过语言识别系统操纵着车内的各种设施。
参考文献
[1]姚建琦.多信道信号采样和数据传输的一种实现 方法 [J].现代电子技术,2007(03).
[2]李林,郑望. 汽车电子新技术[J].汽车运用,2008(05).
[3]袁人宏.汽车电子技术与产业并举[J].计算机世界,2005(21).
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