摩托车开关论文参考文献

电力机车在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。下面是我整理的电力机车新技术论文2500字，希望你能从中得到感悟!

电力机车新型智能真空主断路器的研制

[摘要]针对现有电力机车主断路器的不足，研制一种新型电力机车真空主断路器，以“1+1”方式安装，在某主断路器发生故障时，司机可通过开关切换到另一台主断路器，保证机车不因为主断路器故障而发生机破。

[关键词]“1+1” 电力机车 智能 真空主断路器

主断路器是用来接通和分断电力机车的高压电路，是机车的电源总开关，同时，当机车发生故障时它又可迅速切断机车总电源以保护其他设备，是机车最主要的保护装置，所以主断路器具有控制和保护的双重功能，其可靠性直接影响机车的安全运行。

目前，电力机车安装的主断路器分空气断路器和真空断路器。由于空气断路器结构复杂、故障率高而不被新型机车采用，但普通真空断路器也存在绝缘强度薄弱等不足，

因此我们于2008年9月立项研制一种电力机车新型真空主断路器，以“1+1”安装方式，即两台主断路器安装在同一底座上，控制装置也相互独立。实现一台机车上有两台主断路器交替工作，避免因单台主断路器发生故障而引起的机破，保证机车安全运行。

1设计思路

两台主断路器、两套装置

目前，电力机车上主断路器只有一台，无论是空气断路器还是真空断路器，在运行中一旦主断路器发生故障，则机车只能停止运行等待救援。因此我们设计增加一台主断路器，当一台主断路器发生故障时可以有另一台替代使用，确保机车正常运行。同时为了不过多地改变机车原有的构造和尺寸，我们设计将两台主断路器放置在同一台底座固定板上，以便于安装。

采用真空灭弧

为提高主断路器的使用寿命和减小主断路器的体积，我们取消原空气断路器的隔离开关，并把灭弧室改用真空灭弧室。真空灭弧的电性能和机械性能高，绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，同时由于采用真空灭弧，所需的间隙很小，可以实现提高使用寿命和减小体积的设想。

采用永磁机构

为保证主断路器分合闸动作的可靠性，我们将传统的

电空机械装置改成永磁机构，使整个操动机构结构简单可靠、工作寿命长、操作功率小、作用特性与断路器的反力特性很好匹配，且能做到合闸速度较小而分闸速度较高的理想结构。

2结构和原理

“1+1”电力机车智能真空断路器以底座为界，分为高压和低压两部分。高压部分位于机车顶部，由引出线和断路器主体组成。低压部分由永磁机构和智能控制装置组成。永磁机构的运动部件只有一个，具有合闸、分闸两种状态。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。

图3新型智能真空主断路器结构示意图

灭弧室单元由长寿命真空灭弧室和复合绝缘材料组成，通过固体绝缘密封技术和连接件组成一体，永磁机构通过连接螺杆直接安装在开关体上，通过控制得电动作，控制连接螺杆上推和下拉。合闸时，连接螺杆上推，压动开关体内绝缘拉杆，带动触头弹簧和传动件，使真空灭弧室动触头闭合，并以恒定压力压紧，使动静触头紧密接触;分闸时，连接螺杆下拉，同样通过开关体内绝缘拉杆和传动件拉开灭弧室动触头，使开关打开。在开关动作的同时，安装在永磁机构上的联锁拨杆同时上下移动，带动直线凸轮，使联锁开关打开或闭合。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ―磁力线分布图;

①―静铁芯;②―动铁芯;③―合闸线圈;④―永久磁铁;⑤―分闸线圈;⑥―导向轴。

永磁机构处于合闸位置，永久磁铁产生的磁力线如图中Ⅰ。这时，下部磁路磁阻远大于上部磁路，动铁芯②保持在合闸位置。分闸时，分闸线圈⑤通电，分闸线圈中的电流产生磁场，其磁力线方向如图中磁力线Ⅱ。分闸线圈在上部工作气隙产生的磁场方向与永久磁铁所产生的磁场方向相反。当分闸线圈中的电流达到某一值时，机构上端的磁力线被抵消殆尽，动铁芯开始在触头簧(或分闸簧)及少量电磁力的作用下向下运动。随着底部气隙的减小，气隙磁阻也逐渐减小，当下部气隙的磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度时，动铁芯向下将呈加速运动。当动铁芯运动至行程一半后，线圈电流和永久磁铁产生的合成磁场，其方向是向下的，于是，又进一步加速了动铁芯的运动，直到断路器分闸到位。断路器分闸到位后，连锁装置将信号返回控制器，自动切断分闸线圈⑤中的电流，动铁芯保持在分闸位置上。

3各部件的设计

灭弧室的设计

普通真空灭弧室还不能直接应用到电力机车上。因为普通灭弧室的寿命为1万次，而电力机车上断路器分合动作频繁，1万次的寿命使用期限也就一年左右，所以我们采用双断口串联，可提高分断高电压的能力;触头间距为小开距，可极大地提高灭弧室的寿命。为了保证断口同步断开，设计采用特殊的传动机构，使不同步度小于1ms，小于2ms的安全值。另外，我们还采用特殊结构的波纹管，以配合小开距，使灭弧室的寿命>30万次。大量的动态分析试验证明，本文所述的真空断路器的机械寿命达到20万次以上。

我们设计分断最大短路电流为10kA，但灭弧能力为20kA，实际裕度为l倍之多。灭弧室中，动静触头材料选择铬铜合金，截断电流为5A以下，可有效防止操作过电压的发生。

操作机构及传动的设计

在各种条件下都应可靠地分、合闸，是主断路器对操动机构的基本要求之一。目前广泛使用的操动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动，但其机械故障率占主断路器总故障的70%左右。为此，我们采用无磨耗件精密型永磁机构，不但保证了主断路器长期动作的可靠性，而且满足主断路器分、合闸及灭弧特性要求。灭弧室需要的闭合力为1000～1200kN，永磁机构闭合力设计为3300kN，足以确保机构的正常动作，传动中的触头弹簧寿命>500万次，机构动作安全可靠。

我们采用钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体，因为它有高的剩余磁感应强度，Br可以达到(退磁曲线上磁场强度H为零时，相应的磁感应强度，也成为剩磁)以及高的矫顽力，使永磁体很不容易退磁。永磁机构的压力和触头压力相比，留了100%的裕量，以保证足够的安全性。

永磁机构通过电磁机构和永磁铁的特殊结合实现传统机构的功能，电磁线圈和磁路为静止机构，只要设计合理，没有外力破坏，一般它不会损坏。大量试验证明，只要选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以达到100万次以上。

永久磁铁与分、合闸线圈相配合，较好地解决了合闸时需要大功率能量的问题，因为永久磁铁可以提供磁场能量，作为合闸之用。永磁机构工作时，只需瞬时供电，一般小于60ms，在分、合闸状态时，线圈没有电流通过，保持力由永磁铁提供，不再消耗能量。这就使我们可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。

绝缘设计

高压开关的绝缘设计至关重要。由于车顶空间的限制，绝缘距离不能很大。电瓷绝缘材料绝缘优良、价格便宜，但联接须采用金属连接件，体大物重，不耐碰撞，内外温差大时容易开裂。根据电力机车上的使用环境条件，我们选用粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性的APG工艺复合绝缘材料，双断口上进上出，在空气湿度100%饱和情况下，空气间绝缘距离>400mm，电压等级，外爬距、内爬距，对地耐压80kV/lmin，断口间耐压85kV/lmin。APG工艺复合绝缘材料与水不亲和，可防止因雨水绝缘放电，从而有效地防止瓷瓶放电事故的发生。

智能控制器及联锁设计

永磁操动机构必须在控制器的驱动下才能实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠工作，就必须要有一个可靠的控制器。

系统组成的原理

智能控制器主要由5部分组成：电源模块、输入模块、输出模块、CPLD智能控制模块、驱动模块。我们采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，借助于计算机，在EDA工具软件quartus II平台上，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段，自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在工作可靠性方面有很大的优势，这是因为硬件电路不管受到什么干扰，其电路结构不会发生变化。采用EDA技术的全硬件实现方式，由于非法状态的可预测性以及进入非法状态的可判断性，从而确保了从非法状态恢复到正常状态的各种措施的可行性。

可靠性设计

电磁兼容性设计

永磁操动机构在运行中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中，电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：①电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止通过电源线的传导干扰;②专用芯片通过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证专用芯片安全运行;③模拟电路滤波和专用芯片数字滤波同时使用，确保不会发生误动的情况;④电路板精心设计，精心布线，避免线路之间的串扰。

电力电子电路的可靠性设计

电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之工作电流很大，使器件有可能同时受到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的工作亦很关键。

①在设计中使用抗冲击能力强、dv/dt性能好的IR公司生产的IGBT和IGBT控制芯片;

②精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好;

③精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定工作;

④过流保护电路，确保电力电子电路的安全运行;

⑤为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。

智能自诊断、自检测设计

控制器采用全硬件状态机作为整个系统的工作调度，这就使其可以充分发挥全硬件电路容错技术的优势，在运行中可以对各种状态进行跟踪，可以监视各种非法状态，由非法状态转入正常状态只需要几个微秒，因而不会因进入非法状态而对系统造成影响，确保在运行中不会出现死机现象，即确保控制器永远保持在运行状态。

零位断合

利用电子操控计算机的多余功能和精密性永磁结构优势，设计零电流打开和零电压闭合的智能控制技术，即适时采样，计算发令，自适应修正等，使断合点在零位正负2ms以内。经模拟试验表明，该项技术达到了预期效果，较好地抑制了过电压的产生。

传动关节点的固体润滑技术

为了使断路器实现其真正意义上的少维护、不检修，甚至不维护，断路器的几个转动关节，采用了二硫化铝加石墨的固体润滑技术，寿命试验的结果基本达到了预期的目标。

4主要技术指标

工作电压：AC25kV;最大工作电压：AC30kV;

工作电流：ACl000A;最大工作电流：AC1250A;

工作频率：50Hz;

额定短路开断电流：ACl0kA;

额定峰恒耐受电流：;

最大开断电流：AC20kA;

控制器工作电压：DC110V;

开关动作反应时间：≤20ms;

开关动作时间：≤50ms;

开关动作控制器永磁机构通电时间：≤25ms。

5执行标准

TB/(机车车辆电气设备、第四部分，电工器件交流断路器规则)

TB/T2055-1999(机车真空断路器技术条件)

TB/T3021-2001(铁道机车车辆电子装置)

GB/(电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验)

6主要技术特点

①采用先进的复合绝缘材料，具有抗老化、防紫外线、高强度及优良的电气绝缘性能;

②断路器主体采用先进的APGP注射成型工艺加工技术;

③专门研制的长寿命的真空灭弧室;

④国家专利技术的永磁操动机构;

⑤开关内部结构简洁、稳定性好;

⑥可靠性高;

⑦与机车原有主断路器有互换性。

7结束语

“1+1”电力机车智能真空主断路器于2009年5月19日在福州机务段的SS3B4045机车上安装试用，运用至今仅出现过一次真空断路器控制预备中间继电器联锁线断，导致继电器不得电，机车无压无流。但正因为这种断路器有两台断路器，运行中司机通过切换，启用另一台断路器，照常运行，回段处理，不造成机破。这也正体现了这种断路器的优越性。

浅析电力机车空转原因及处理

[摘 要]本文通过对电力机车空转故障分类、故障原因、故障判断检测以及故障处理方法进行分析，为保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行提供一定的理论依据。

[关键词]电力机车 空转故障 处理方法

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0330-01

铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。随着机车运行速度的提高和牵引定数的增加，机车出现空转故障的几率越来越大，对机车安全运行的影响也越来越明显，因此，完善机车控制系统和提高乘务员操作水平，防止机车空转故障的发生，是保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行的关键所在。

1.电力机车空转现象及防空转系统

空转故障分类

轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：一是非正常空转，即大空转或真空转，恶化后会导致轮轨擦伤：二是正常空转，即假空转，及时采取人工补砂的措施会有明显的效果。

防空转系统

电力机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，该系统是以提高黏着利用率及防止大空转为主，允许一定程度的微小空转。当轮对空转趋势达到一定程度，就将相应的电机电流高速大幅度削减，可使空转很快得到抑制，然后再以一定规律恢复牵引电流。

2.电力机车空转故障的原因分析

正常空转的原因

(1)机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线断路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。

(2)光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路断路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。

(3)光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将导致假空转。

(4)电子插件故障。防空转系统电子元件超出使用寿命期限，造成插件程序故障。

非正常空转的原因

(1)电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘润滑装置，防止真空转。

(2)司机操作不当。电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行驶时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。

3.电力机车空转故障判断及检测方法

一般故障的显示

机车在运行中遇到启车加速、持续大坡道大电流运行、过岔区、曲线运行、轨面有油、冰、雨、雪天气经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象，机车乘务员可采取人工补砂的措施。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行即可让防空转系统正常保护动作。

机车进行库内检测

机车在运行中发生空转故障回段报修时，可利用光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供均匀的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运行，减少了检修或技术人员跟车处理的次数，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。

跟车进行动态检测

由于机车在运行中产生剧烈振动，使空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号丢失，从而造成空转，这种情况是极少数的。这类故障在库内机车静止的情况下是很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。

4. 空转故障的处理方法

运行中对空转故障的处理

(1)如果是正常空转，乘务员只需及时采取人工补砂的措施就会有明显的效果。

(2)机车电流、速度大于某值，空转、撒砂不止，电流卸载不能恢复，可能是某一速度传感器发生故障，乘务员可根据防空转系统自动查找出故障传感器，自动切除该位置速度传感器，并在插件面板上显示，然后可正常操作机车运行，回段后向检修人员报修。

(3)微机防空转插件板故障可能使电机电流达到某一值而卸载，机车并没有发生空转就发出减载指令，牵引时无恒速控制。此类故障乘务员可通过将防空转故障开关转到故障位运行来判断，如果正常，就可判断为防空转系统故障，回段后报修。

回段对空转故障的处理

(1)机车回段后，检修人员对报空转故障的机车要详细了解运行中的情况，例如空转发生区段的自然状况，乘务员是否采取自诊断功能，是否切除防空转功能等。

(2) 光电传感器信号线故障的检测及处理

若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路断路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。

(3)光电传感器故障的检测及处理

电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。

总而言之，能够根据电力机车空转的具体情况，对机车产生空转故障的原因进行正确综合的分析，并提出故障处理方法，可减少因空转引起的机车故障及行车事故发生率，提高机车的运用效率，确保机车运行的安全性。

参考文献：

[1] 王迁.浅谈电力机车的空转故障[J].机车电传动，2009(6)：60-61.

二十一世纪的钟声已经敲响，回首二十世纪，我国经济获得了长足的发展，生产力水平大大提高。但是，传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时，却使我们的地球家园变得千疮百孔，不堪重负。1987年，世界环境与发展委员会发布了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义，即“既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。关键词：石家庄市 大气污染 原因分析 政府行为对策一、概述二十一世纪的钟声已经敲响，回首二十世纪，我国经济获得了长足的发展，生产力水平大大提高。但是，传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时，却使我们的地球家园变得千疮百孔，不堪重负。1987年，世界环境与发展委员会发布了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义，即“既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。这个定义鲜明的表达了两个基本观点：人类要发展，尤其是贫困地区的发展；发展要有限度，他不应危及后代人的发展。石家庄市我国华北地区新型的一座现代化工业城市，是河北省政治、经济、文化、科技中心。总面积15848平方千米，总人口845万。其交通发达，京广、石太、石德铁路和京深、石港、石太高速公路交汇于此。近年来，石家庄市工业迅猛发展，人民生活水平显著提高。但是，经济的快速增长带来了严重的环境问题。 是他一跃成为全国著名的环境污染大市。而其中，尤以大气污染最为突出：尤其是在风力达到一定程度后，尘土满天飞舞，纵横肆虐，有些区域垃圾泛滥成灾。二、 石家庄大气污染现状及原因分析 石家庄大气污染现状近年来，随着城市工业的发展，大气污染日益严重，空气质量进一步恶化。河北省环境监测总站4月11日队本周空气质量检测表明，石家庄的首要污染物可吸入颗粒物（PM10）。由于它们直径很小，且夹杂着细菌，可以被人体吸入体内，引起疾病。同时，由于它们很轻，不宜沉降，总是漂浮在空中，阳光照射在这些微尘上，被吸收或散射，致使天空显得灰蒙蒙的，能见度明显下降。扬尘污染也比较严重，特别是雨后就更显得直观，汽车挡风玻璃上全是泥水，就连眼镜片上也满是泥水。由于少数地区垃圾处理不善，成堆的垃圾在地面上腐烂，随风一锤，一股恶臭扑鼻而来，让人倍觉恶心。工厂排出的废水、废气，也使大气污染受到不同程度的影响，给市民的工作和生活带来严重的不便。 石家庄大气污染原因分析 地形和气候因素是影响石家庄市大气质量的基本原因石家庄位于河北省中南部，西依太行山脉，东、南、北均为辽阔的华北大平原。而与此同时，石家庄属温带大陆性季风气候，四季分明，具有冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽等特征。这些特定的地理和气候因素，是石家庄的大气污染面临严峻的挑战。由于东南风的作用，石家庄上空的可吸入颗粒物和其他污染物质随风西移，当遇太行山脉的阻挡后，又转向东移，返回原地。而与此类似，当刮西北风的时候，由于太行山脉这一巨大的屏障，使西北风被拦截在山西境内，一些污染物质也无法被刮走，而只能继续停留在石家庄的上空。 城市建设是影响石家庄大气质量的重要原因石家庄气体状态大气污染源调查表根据对主要大气污染的分类统计分析，其主要来源可概括为三大方面：（1）燃料燃烧（2）工业生产过程（3）交通运输等。根据统计资料，以上三方面产生的大气污染所占的比例分别为70%、20%和10%。在直接燃料的燃烧中，燃烧排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%，其中燃煤排放的烟尘、SO2、NOX和CO的数量占燃料燃烧排放比例分别为99%、93%、81%和97%。各种工业生产过程中产生的大气污染排放量虽仅占大气污染总排放量的1/5左右，但由于排放点比较集中。浓度较高，所以对工矿区或局部的大气污染较为严重。机动车等流动源在交通比较繁忙的街道，如裕华路、中山路等，可能造成CO、NOX和HC的严重污染。（一）燃料燃烧。在石家庄，天然气在居民的生活中还没有普及，煤仍然是人们的首选燃料。而在燃煤市场上，高硫煤仍占主导地位。由于经济条件的限制，人们不可能放弃廉价的高硫煤而去购买环保型的低硫煤。这就造成SO2的大量排放。同时，由于石家庄地处华北，冬季寒冷，需要供暖，而一些单位为了省钱，实行自给自足的供暖制度，这就增加了煤的燃烧量，使大气背上了沉重的包袱。（二）工业生产过程。近些年来，石家庄纺织工业发展迅速，是我国棉纺织工业基地之一，化学工业也是重点发展部门，有规模较大的华北制药厂和石家庄化肥厂，煤炭工业亦占有重要地位。这些性质的工矿企业即使石家庄的重点发展部门，也是污染最为严重的企业。而且这些工矿企业大多数集中在市区，如具有相当规模的华北制药厂和石家庄化肥厂等。此外，还有一些粉末冶金厂、印染厂也是石家庄大气污染的主力军。（三）交通运输。近些年来，石家庄经济发展迅速，交通运输也随之发展。特别是近年来，私人轿车的数量急遽增多。但是，交通运输的发展带来了严重的环境问题。汽车的尾气中含有大量的CO,对人体的危害极大，特别是一些柴油大货车和冒烟车辆，排放的尾气中夹杂着大量的可吸入颗粒物，是导致疾病的重要因素。据中国科学院王玮博士介绍，一辆柴油车排放的尾气中，夹杂的可吸入颗粒物，几乎是100辆汽油差夹带的总和，是更严重的污染源。而石家庄却允许柴油车进城，促使空气中可吸入颗粒物的浓度急剧上升。（四）市政建设。石家庄的马路普遍存在道路斜坡问题，即马路两侧的人行板道明显高于路面而且与路面垂直，呈“凹”字型。致使马路上的灰尘不能吹走，而且越积越多，这也是因发扬陈天气的直接原因。据资料统计，城区扬尘中的可吸入颗粒物占总量的40%左右，人们却对裸露地面，建筑工地，拆迁工地以及砂石料场造成的扬尘姑息迁就，始终未能采取有效的措施从根本加以治理。此外，工业废水中的化学成分也极容易发生化学反应，产生对人体有害的气体。（五）工业布局。石家庄的一些工矿企业大多数集中在城区的东北部，还有一些分布在市区的不同区域。这些工矿企业的分散性是整个城区的大气污染受到不同程度的影响。（六）绿化。石家庄作为一个新兴的工业城市，绿化还没有跟上工业发展的步伐。只有政府、一些企事业单位，机关团体内部绿化已基本达标，而整个城区的绿化却远远达不到要求。南二环只是近两年来才栽了几批树，其他地方也还是光秃秃的。 市场失灵。所谓市场失灵是指市场存在不完整性（例如：垄断实力的存在，生产要素缺乏流动性，巨大外部型的存在，缺乏知识和信息等）导致市场经济作用被削弱的现象。也就是使市场经济不能实现其理论上的好处的情况。从可持续发展的角度说，外部性是市场失灵的重要因素。外部性是指个人或一个经济单位所承受的收益和成本是另外的个人和经济单位行为的直接结果，而没有得到任何补偿的情况。如一个化肥厂对大气造成污染但老百姓去被迫承受大气污染所造成的损害。由此可见，市场失灵也导致了大气污染。 政府政策失灵。政府并不是万能的，政府决策失灵同样会产生环境问题。例如：河北省政府打算把石家庄建设成为闻名全国“药都”，而制药厂是污染极为严重的企业，这个政策导向势必会对石家庄的大气污染造成不良的影响。 全民对环境的认识不够目前，人们对环境保护存在很多认识上的误区。如对环境问题的潜伏性、长期性、紧迫性和艰难性认识不足，对政府的环境保护政策不理解，由于市民认识上的不足和思想上的不重视，导致他们行为上的不够积极，不够配合。如在石市东南部的尖岭村，本身道路坑洼不平，尘土飞扬，再加上村民自身素质不高，垃圾随处可见。特别是每逢集市过后，更是满地狼藉，叫村民和过路人苦不堪言。三 政府行为对策在生态破坏和环境污染日益严重的今天，“经济发展靠市场，环境保护靠政府”的说法已被广为接受。环境资源配置的失灵，要求政府加大环境保护行政监督力度，采取有效的行政、经济、法律、教育等手段，发挥其在解决环境问题上的重要作用。入世后，我们的环境管理方式将会受到冲击，因此，必须更新观念，提高认识，适应新的形势和环境。1、完善政府机构职能，使宏观与微观有机结合。可持续发展战略的实施要求几乎所以政策领域的变革，改变过去各个部门封闭的、分割地制定和实施经济、社会、环境政策的做法，把环境保护与其他政策的制定和执行结合起来，这样做既有利于环境本身，又可以提高其他政策的效能，这就要求石家庄市政府建立环境管理体系，其绩效分布如顶图：政府要依照此体系，完善机构设置。实行环境质量行政领导负责制，明确各部门职责，对政府及职能部门和企事业单位的工作人员违反环保法规的各项具体行为进行界定。对违反环保法律、法规或贯彻不力导致辖区环境质量下降的部门、机关给予相应处分，使领导的“乌纱帽”和其所负责的区域环保是否达标挂上钩。此外，还要给环保部门下放实权，权责明确，才能贯彻有力。2、搞好监督调查工作，统一布局，分类管理。治理环境污染，必须坚持预防为主、防治结合的原则，实现全面规划，合理布局。 政府环保部门应切实做好环境的监测调查工作。近日河北省环境监测中心站针对日益严重的室内环境污染监督检疫站。今后，对于类似的机构要进一步完善，以加强对空气污染原的监控；实施城市空气质量周报或日报预报，使社会有关各方及时了解可能出现的空气污染情况。使一些污染物排放较大的单位和对空气污染物敏感的人群能预做准备。采取必要的应对措施，并可为环境管理决策提供及时、准确全面的环境质量信息。同时，政府可以投资兴建以监控、信息、检测等三大系统为核心的环境指挥中心，配备机动车尾气遥感监测车，加强环境监理标准化建设。 立足现有规律、规章和制度，制定和完善地方性法规，加强环境执法监督。为使环境保护工作根深蒂固的开展起来，建立适应可持续发展和市场经济的有利于环境保护的环境法律体系是必不可少的。政府可制定一系列相应政策法规完善这一体系（注意既要有综合性法规，又要对各方面进行明确规定，而且要随着科技的发展不断修改。）在此基础上实行环境执法监督，以国家环境政策、法律、法规和标准为依据，围绕国家环保工作重心，结合石家庄环保工作重点，运用国家法律赋予的权利和石家庄市政府授予的行政管理权限，以石家庄市环保局为主体，在有关部门的配合下对一切与环境保护有关的经济行为进行有效的监督动。3、针对石家庄市大气污染的几个主要方面原因采取相应防治措施，强化管理。 政府应利用经济手段来治理工矿企业。企业是各种污染物的主要产生者和排放者，这就要求企业在追求经济利益的同时，采取切实措施以削减排污量，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。使企业改变观念，拚弃环境保护部经济的成见，树立起重视环境更益于经济的观念。宣传和执行“污染者付费、利用这补偿、开发者保护、破坏者恢复”的原则。对破坏环境和随意排放污染物或超过国家规定标准的单位，按照污染种类，数量和程度进行罚款或征收排污费；对排放污染物损坏群众健康或造成财产损失的排污单位，责令向受害者赔偿损失；对利用废弃物生产的产品给以减免税收或其他经济上的优惠；实行开发利用自然资源予以征税收费等制度。 制定严格的标准，控制扬尘和废气污染。关闭不合格的砂石料场，对于建筑工地拆迁工地要求工程承包商在工地周围加高护屏，并在四周的临时交通道路上铺盖沥青；对一些非回镇土要随时运出市区。要求运货车加盖遮篷，以免建筑材料散落街头。各公司要采用现代化的电子过滤塔等先进设备来净化含油脂灰及有害的二氧化硫的废气。化工厂应利用管道将生产过剩中产生的废煤气及其他含有臭味的气体，经过管道输送到煤站燃烧，变成无害的碳酸气体和水蒸气，然后经过高大的烟囱排向高空。制药厂应建立有害气体的回收循环装置，利用回收利用可制成石膏。对工厂和服务性行业制定和执行新的氮氧化合物和挥发性有机化合物排放量标准和燃料的质量鉴定标准。除此之外，政府应加快无燃煤区的建设，将石家庄市中心区（和平路、体育大街、槐南路和仓安路；维明街围和区域）基本建成无燃煤区，并逐步将整个市区建成无燃煤区。同时，政府应下令，对一些具备集中供热条件的单位，必须集中供热。 利用行政手段削减机动车污染。政府应执行严格的地方规章制度，禁止销售未达国家尾气排放标准的汽车，淘汰尾气超标车；安装电喷和三元催化装置；加快机动车燃料改造，使用天然及电力等清洁能源；同时，可以开设电车等无污染车辆。对一些新增公共汽车要购置以天然气为燃料的清洁型车型，建设天然气加油站。禁止拖拉机、机动三轮车及非市区牌号的摩托车进入市区。 政府应严格规划解决石家庄的道路斜坡问题。一方面，在新建道路工程中，尽量避免道路斜坡问题。同时，对一些已形成道路斜坡问题的主干道，政府可以责令有关部门用花坛取代栅栏，并在道路两侧种上树，以达到防止尘沙和净化空气的双重功效。另一方面，可以增设洒水车的数量，用洒水车把一些处理过的污水洒在马路上，一日几次。 调整工业布局实现工业布局园区化。政府要加大力度，逐步改变不合理的工业布局，在城区实施“优二兴三”的产业政策，把工业重心移向开发区，发展工业园区，严格执行产业发展导向政策和“三同时”规定。限制一些敏感区域兴办有污染的工业项目，对一些重污染企业要实行搬迁、停产、转产或限期整改等政策。扩大石市经济技术开发区和高新技术产业开发区的规模。4. 对城市交通和公共设施警醒合理的规划管理。 政府要加大投入。 增加对公共设施的投入。政府可对一些公共设施增加资金投入，如在一些公园、广场兴建喷泉、消防水池等。在适当的地点开设无车区和商业步行街，以减少汽车的流动量。 政府应增加资金投入来治理城市垃圾。政府可以投资在一个小区设置几个垃圾投放点，每天定时投放垃圾，同时政府可以投资开发垃圾产业。当然，出路垃圾也必须坚持以预防为主，防治结合的方针，不能走先污染后治理的路子，政府可以让企业在生产时就考虑到为减少垃圾创造条件，如减少包装，或改一次性包装为重复使用的包装。对一些自然无法分解的垃圾，可以进行焚烧，但一定要严格限制焚烧厂的粉尘和废气排放，烟囱要价高，而且要安装废气过滤装置，把排入大气的有毒物质减少到最低限度。 加强城市绿化工作，建立城市立体绿化体系。在石家庄范围内大规模植树种草，在搞好垂直绿化的基础上，实行立体绿化。随着工业的发展和人民生活方式的变迁，使内绿化已显得十分重要因为许多新建住宅和办公楼都有很多污染物质，其中有些会释放有害气体或尘粒污染空气，它们包括许多种燃料、木材、建材、办公设备、家具、地毯及化工清洗剂等。另外，植物、宠物或房间空调系统也会带有细菌，这些细菌会破坏室内的空气质量。立体绿化就是事室内、地面、楼顶、墙体形成一个立体的绿化网，以阻止细菌霉菌的生长。此外，化学制品应受到限制，如油漆燃料及杀虫剂等。5. 广泛利用宣传、教育等手段提高公民的素质和环保意识。环境保护关系到全民族的生存和发展，保护环境实质就是保护生产力。各地区各部门都要进一步提高对环境保护工作重要性的认识，进一步加强环境保护宣传教育，广泛普及和宣传环境科学知识和法律知识，切实增强市民的环保意识和法制观念，提高其保护环境的自觉性。（1）各地区各部门必须把环境保护法律知识作为干部职工培训的重要内容，提高各级领导干部和人民群众遵守环境保护法律法规的自觉性。各级政府应把环保业绩作为考核政府官员政绩的主要指标，让各级政府把环保提上日程。（2）大中小学要积极开展环境教育。（3）建立公众才与机制，发挥社会团体的作用，鼓励公众参与环境保护工作，检举和揭发各种违反环境保护法律法规的行为。（4）报纸广播电视等新闻媒介应当及时报道和表彰环境保护工作中的先进典型，公开揭发和批评污染、破坏生态环境的违法行为。对严重污染破坏生态环境的单位的个人予以曝光，发挥新闻舆论的监督作用。（5）各级政府可以在居民小区设置宣传栏，宣传环保方面的法律法规，充分调动群众的自觉性。6.大力发展环保科技，推动环保产业的发展。 积极发展科技兴环保企业。我国已经加入WTO，国内所有企业都要面临经济全球化的挑战和考验，那种仅凭人力资源、劳动力价格低廉去打开国际市场的办法是缺乏远见的，以民众的低收入额为代价的竞争，其出发点就不对，其可持续性等更值得怀疑。大量增强企业的科技内涵才是做根本的出路。面对环保领域企业数量小多、规模小的特性，大力发展科技型环保企业更是当务之急。政府应加强对环保企业科技化的支持和政策引导。（1）在财政税收政策上向企业的科技开发行为倾斜,如果通过相应的监督监察机制确证企业投资与技术开发,那么这种投资的税收可以减免；如果经过相应的论证,企业投资与某项技术研究可以促进整个地区整个行业的技术进步,那么可以取得政府的优惠贷款甚至贴息贷款。(2)在环境领域，面向环保企业设立技术研发课题,并有配套的资金保障。(3)选择有规模、有丰富实践经验、具有技术研究基础的环保企业作为重点扶持对象,有的放矢发挥最佳作用。 鼓励支持环境保护和治理污染方面的科技研究和科技发明并力求将研究成果转化为实际成果。 加强同其他地区和国家的联系与合作。 引进国外投资,弥补资金短缺的现状；积极开展与其他地区和国家间的技术交流与合作，研究与应用新形式的环保理念与技术；聘请国内外知名环境专家参与我市环境整治开发治理工作规划的制定等等。

一种USB电源开关的设计 摘要: 设计了一种低导通损耗的USB电源开关电路。该电路采用自举电荷泵为N型功率管 提供足够高的栅压,以降低USB开关的导通损耗。在过载情况下,过流保护电路能将输出电流限 制在 A。 关键词: USB开关;自举电荷泵; N型功率管;过流保护 1引言 通用串行总线(Universal Serial Bus)使PC机 与外部设备的连接变得简单而迅速,随着计算机以 及与USB相关便携式设备的发展,USB必将获得 更广泛的应用。由于USB具有即插即用的特点,在 负载出现异常的瞬间,电源开关会流过数安培的电 流,从而对电路造成损坏。 本文设计的USB电源开关采用自举电荷泵,为 N型功率管提供2倍于电源的栅驱动电压。在负载 出现异常时,过流保护电路能迅速限制功率管电流, 以避免热插拔对电路造成损坏。 2 USB开关电路的整体设计思路 图1为USB电源开关的整体设计。其中,VIN 为电源输入,VOUT为USB的输出。在负载正常的情 况下,由电荷泵产生足够高的栅驱动电压,使 NHV1工作在深线性区,以降低从输入电源(VIN 到负载电压(VOUT)的导通损耗。当功率管电流高于 1 A时,Current-sense输出高电平给过流保护电路 (Current-limit);过流保护电路通过反馈负载电压 给电荷泵,调节电荷泵输出(VPUMP),从而使功率管 的工作状态由线性区变为饱和区,限制功率管电流, 达到保护功率管的目的。当负载恢复正常后,Cur- rent-sense输出低电平,电荷泵正常工作。 3 电荷泵设计 图2为一种自举型(Self-Boost)电荷泵的电路 原理图。图中,Φ为时钟信号,控制电荷泵工作。初 始阶段电容,C1和功率管栅电容CGATE上的电荷均 为零。当Φ为低电平时,MP1导通,为C1充电,V1 电位升至电源电位,V2电位增加,MP2管导通。假 设栅电容远大于电容C1,V2上的电荷全部转移到 栅电容CGATE上。当Φ为高电平时,MN1导通,为 C1左极板放电,V1电位下降至地电位,V2电位下 降,MP2管截止,MN2管导通,给电容C1右极板充 电至VIN。在Φ的下个低电平时,V1电位升至电源 电位,V2电位增加至2VIN,MP2管导通,VPUMP电 位升至2VIN-VT。 自举电荷泵不需要为MN2和MP2提供栅驱 动电压,控制简单[1],但输出电压会有一个阈值损 失。图3是改进后的电荷泵电路图,Φ1和Φ2为互 补无交叠时钟。由MN2、MN5、MP3、MP2和电容 C2组成的次电荷泵为MN4、MP4提供栅压,以保证 其完全关断和开启。当Φ1为低电平时,MP1导通, 电位增加,此时,V3电位为零,MP4导通,V2上的电 荷转移到栅电容CGATE上,VPUMP电位升高。当Φ1为 高电平时,MP2导通,为C2充电,V4电位上升至电 源电位,V3电位随之上升,MP3导通,VPUMP电位继 续升高。MN3相当于二极管,起单向导电的作用。 在VPUMP电压升高到VIN+VT以后,MN3隔离V3 到电源的通路,保证V3的电荷由MP3全部充入栅 电容。这样,C1和C2相互给栅电容充电,若干个时 钟周期后,电荷泵输出电压接近两倍电源电压[2]。 在电荷泵输出电压升高的过程中,功率管提供的负 载电流逐渐上升,避免在容性负载上引起浪涌电流 4 过流保护电路设计 当出现过载和短路故障时,负载电流达到数安 培,需要精确的限流电路为功率管和输入电源提供保 护。对于MOS器件,只有工作在饱和区时的电流容 易控制。限流就是通过反馈负载电压,调节电荷泵输 出电压来实现的。图4是限流电路的原理图。 N型功率管NHV的源与P型限流管MP6的 栅相接,N型功率管NHV的栅与P型限流管MP6 的源相接。从而达到控制功率管栅源压降的目的。 当负载电流超过1 A时,电流限信号(VLIMIT)为高 电平,MN7导通,栅电荷经MP6流向地,栅电压减 小,功率管工作在饱和区。C1、C2为电荷泵电容值, 在一个时钟周期T内,由电荷泵充入的栅电荷为: Q=VIN×C1+VIN×C2(1) 当功率管栅压稳定时,电荷泵充入的栅电荷等 于限流管放掉的栅电荷。限流管泄放电流为: IL=QT=VIN×C1+VIN×C2T(2) 由VGS(NHV)=VSG(MP6)(3) 得功率管和限流管的电流关系: 5 仿真结果与讨论 图5为负载正常情况下负载输出电压和功率管 电流的仿真波形。电源电压为5 V,C1、C2电容值为 1 pF,时钟周期为40μs,NHV和MP6宽长比的比值 为300,功率管的并联个数为1×103。采用μm 30 V BCD工艺,在典型条件下,用HSPICE对整体电 路仿真。由波形可以看出,在1 ms内,负载输出电压 逐渐上升,功率管电流没有过冲,启动时间为 ms。 3 ms后,功率管完全开启,为负载提供电源。 表1为限流电路工作时功率管的平均栅电压和 平均电流。图6为USB开关启动8 ms后负载短路 到恢复正常的仿真结果。USB开关在负载正常情 况下启动,8 ms后负载短路,负载电流过冲到 A。当过流保护电路工作后,过流保护电路将电流 限制在 A,保护了USB端口。16 ms后,负载恢 复正常,电源开关重新启动. 图6 USB开关在启动、限流和恢复正常过程中,电荷泵 输出电压、负载输出电压和功率管电流的仿真波形 Simulation waveforms of charge pump output volt- age,power switch output voltage and power tran- sistor current during startup, current-limit and normal operation 6结论 本文设计了一种满足USB规范的电源开关。 一种结构简单的自举电荷泵为N型功率管提供栅 驱动电压,以降低开关的导通损耗。精确的限流电 路针对过载和短路故障,对输入电源提供保护。仿 真结果表明,在负载短路瞬间,限流电路能够有效地 减小过冲电流,并能把电流限制在 A,达到保护 USB端口的目的。 参考文献: [1] PARK S, JAHNS T M. A self-boost charge pump to- pology for a gate drive high-side power supply [J]. IEEE Tans Power Electronics, 2005, 20 (2): 300- 307. [2] DI CATALDO G, PALUMBO G. Double and triple charge pump for power IC: dynamic models which take parasitic effects into account [J]. IEEE Trans Circ and Syst. 1993, 40 (2): 90-100.