時(shí)間：2023-03-08 15:32:09
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關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器；三電平；PWM整流器；功率因數(shù)校正
引言
三電平（ThreeLevel，TL）整流器是一種可用于高壓大功率的PWM整流器，具有功率因數(shù)接近1，且開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力比兩電平減小一半的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]及[2]提到一種三電平Boost電路，用于對(duì)整流橋進(jìn)行功率因數(shù)校正，但由于二極管整流電路的不可逆性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率流的雙向流動(dòng)。文獻(xiàn)[3]，[4]及[5]提到了幾種三電平PWM整流器，盡管實(shí)現(xiàn)了三電平，但開(kāi)關(guān)管上電壓應(yīng)力減少一半的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。三電平整流器盡管比兩電平整流器開(kāi)關(guān)數(shù)量多，控制復(fù)雜，但?具有兩電平整流器所不具備的特點(diǎn)：
1）電平數(shù)的增加使之具有更小的直流側(cè)電壓脈動(dòng)和更佳的動(dòng)態(tài)性能，在開(kāi)關(guān)頻率很低時(shí)，如300～500Hz就能滿足對(duì)電流諧波的要求；
2）電平數(shù)的增加也使電源側(cè)電流比兩電平中的電流更接近正弦，且隨著電平數(shù)的增加，正弦性越好，功率因數(shù)更高；
3）開(kāi)關(guān)的增加也有利于降低開(kāi)關(guān)管上的電壓壓應(yīng)力，提高裝置工作的穩(wěn)定性，適用于對(duì)電壓要求較高的場(chǎng)合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主電路如圖1所示，由8個(gè)開(kāi)關(guān)管V11～V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2，則每只開(kāi)關(guān)管將承擔(dān)直流側(cè)電壓的一半。
以左半橋臂為例，1態(tài)時(shí)，當(dāng)電流is為正值時(shí)，電流從A點(diǎn)流經(jīng)VD11及VD12到輸出端；當(dāng)is為負(fù)值時(shí)，電流從A點(diǎn)流經(jīng)V11及V12到輸出端，因此，無(wú)論is為何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理，在0態(tài)時(shí)，有uAG=0；在－1態(tài)時(shí)，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。
右半橋臂原理類似，因此A及B端電壓波形如圖2所示，從而在交流側(cè)電壓uAB上產(chǎn)生五個(gè)電平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。
每個(gè)半橋均有三種工作狀態(tài)，整個(gè)TL橋共有32=9個(gè)狀態(tài)。分別如下：
狀態(tài)0(1,1)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V31，V32開(kāi)通，變換器交流側(cè)電壓uAB等于0，電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)1(1,0)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V32，V41開(kāi)通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于ud/2，輸入端電感電壓等于us－u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us，或放電us<u1)，C2通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電。
狀態(tài)2(1,－1)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V41，V42開(kāi)通，輸入電壓uAB=ud，正向(或反向)電流對(duì)電容C1及C2充電(或放電)，由于輸入電感電壓反向，電流is逐漸減小。
狀態(tài)3(0,1)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V31，V32開(kāi)通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于－ud/2，輸入電感上電壓等于us＋u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。
狀態(tài)4(0,0)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V32，V41開(kāi)通，輸入端電壓為0，電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)5(0,－1)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V41，V42開(kāi)通，交流側(cè)電壓為ud/2，正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電)，電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)6(－1,1)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V31，V32開(kāi)通，uAB=－ud，正向(或反向)線電流對(duì)兩個(gè)電容C1及C2充電(或放電)，由于升壓電感電壓正向，線電流將逐漸增加。
狀態(tài)7(－1,0)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V32，V41開(kāi)通，交流側(cè)電壓電平為－ud/2，正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電)，電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)8(－1,－1)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V41，V42開(kāi)通，輸入端電壓為0，升壓電感電壓等于us，兩個(gè)電容C1及C2均通過(guò)負(fù)載電流放電。電流is根據(jù)電壓us的變化而增加(或減小)。
2硬件電路設(shè)計(jì)
從圖2可以看出，在輸入電壓頻率恒定的情況下，要在變換器交流側(cè)產(chǎn)生一個(gè)三電平電壓波形，輸入電壓一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)定義兩個(gè)操作范圍：區(qū)域1和區(qū)域2，如圖3所示。
在區(qū)域1，電壓大于－ud/2，并且小于ud/2，在電壓uAB上產(chǎn)生三個(gè)電平：－ud/2，0，ud/2。同理，在區(qū)域2，電壓絕對(duì)值大于ud/2，并小于直流側(cè)電壓ud，在電壓正半周期(或負(fù)半周期)上產(chǎn)生兩個(gè)電平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相應(yīng)電平的工作區(qū)域如表1所列。
表1相應(yīng)電平的工作區(qū)域
工作區(qū)域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高電平
ud/2
ud
－ud/2
低電平
－ud/2
ud/2
－ud
為方便控制，這里定義兩個(gè)控制變量SA及SB，其中
根據(jù)表1可以設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)關(guān)查詢表，如表2所列，將其存儲(chǔ)在DSP中，當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，便可根據(jù)輸入電壓、電流信號(hào)，從表中查詢所需采取的開(kāi)關(guān)策略。
表2查詢表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
－1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
－ud/2
1
1
1
1
－1
1
1
1
1
ud/2
－1
1
1
1
1
1
－ud
－1
1
1
1
1
－ud/2
－1
－1
1
1
1
1
整個(gè)控制系統(tǒng)以一片DSP為核心，控制框圖如圖4所示。
鎖相環(huán)電路產(chǎn)生一個(gè)與電源電壓同相位的單位正弦波形，ud的采樣信號(hào)通過(guò)低速電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，電流is的采樣信號(hào)通過(guò)高速電流內(nèi)環(huán)G1進(jìn)行調(diào)節(jié)，電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過(guò)兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，補(bǔ)償環(huán)G2用于補(bǔ)償兩只電容電壓的不平衡。
檢測(cè)的線電流命令is與參考電流is＊比較，產(chǎn)生的電流誤差信號(hào)送至電流內(nèi)環(huán)G1，以跟蹤電源電流變化，產(chǎn)生的線電流波形將與主電壓同相位。
3軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用兩個(gè)通用定時(shí)器GPT1及GPT2來(lái)產(chǎn)生周期性的CPU中斷，其中GPT1用于PWM信號(hào)產(chǎn)生、ADC采樣和高頻電流環(huán)控制(20kHz)，GPT2用于低頻電壓環(huán)的控制(10kHz)，兩者均采用連續(xù)升/降計(jì)數(shù)模式。低速電壓環(huán)的采樣時(shí)間為100μs，高速電流環(huán)采樣時(shí)間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產(chǎn)生中斷，GPT2則僅在下降沿產(chǎn)生中斷。
整個(gè)程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環(huán)計(jì)算模塊、電壓控制環(huán)計(jì)算模塊、PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。
4仿真結(jié)果及實(shí)驗(yàn)
仿真參數(shù)如下：輸入電壓us交流220V，50Hz，輸出功率1kW，開(kāi)關(guān)管GTO，開(kāi)關(guān)頻率500Hz。整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)下電源電壓us、電源電流is、交流側(cè)電壓uAB波形分別如圖6及圖7所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了設(shè)計(jì)的正確性，在采用GTO管、開(kāi)關(guān)頻率較低（500Hz）時(shí)，輸入側(cè)電流波形仍然非常接近正弦，裝置得到了接近1的功率因數(shù)，同時(shí)開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力減少了一半。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電路教學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)教學(xué)要求
“數(shù)字電子技術(shù)”是高職高專電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。它的任務(wù)是通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學(xué)生在數(shù)字電路方面具有一定的理論水平和實(shí)踐技能,它是《微機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》和《PLC原理與應(yīng)用》等主要專業(yè)課程必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)。該課程對(duì)于學(xué)好后繼專業(yè)課程以及提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力都有著極其重要的作用。
1立足于教學(xué)目標(biāo)，展開(kāi)教學(xué)
1.1知識(shí)目標(biāo)
熟悉布爾代數(shù)的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡(jiǎn)法；掌握數(shù)字電路中常用的基本單元電路和典型電路構(gòu)成、原理與應(yīng)用；掌握常用的中小規(guī)模集成電路功能。
1.2能力目標(biāo)
具有查閱集成電路器件手冊(cè)，合理選用集成電路器件的能力。對(duì)集成芯片，重點(diǎn)分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊(cè)、資料等，使學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中正確選擇和使用集成芯片。
具有識(shí)讀和分析一般典型應(yīng)用電路的能力。增強(qiáng)電路分析的內(nèi)容，弱化電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)數(shù)字電路教學(xué)往往注重電路設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)，好像只有電路設(shè)計(jì)的能力，才能代表水平，而電路分析代表技能，是低技術(shù)的。不過(guò)技能卻正符合了高職高專的教學(xué)目標(biāo)，所以在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重電路分析方法的教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析較復(fù)雜電路，能修改已有電路服務(wù)于自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
具有邏輯分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的方法。隨著數(shù)字技術(shù)的廣泛普及,數(shù)字化社會(huì)已經(jīng)到來(lái),大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字集成電路以其低功耗、高速度等特點(diǎn),應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此如何在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生扎實(shí)掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)理論和基本操作技能,培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,是教師在教學(xué)過(guò)程中需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。并使學(xué)生在傳統(tǒng)的數(shù)字電路邏輯分析、邏輯設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立起現(xiàn)代數(shù)字電路的應(yīng)用與設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代電子技術(shù)的新技術(shù)和新器件，在專業(yè)學(xué)習(xí)中適應(yīng)當(dāng)代硬件技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，為走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為拓寬就業(yè)市場(chǎng)尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標(biāo)
（1）樹(shù)立熱愛(ài)科學(xué)、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)。（2）具有一定的自學(xué)能力和獲取新知識(shí)、新技術(shù)的基本素質(zhì)。（3）提高邏輯思維能力、養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。
總之，?？平虒W(xué)不同于本科教學(xué),?？平虒W(xué)注重于學(xué)生能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)過(guò)程中突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí),分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),以教學(xué)為主線，樹(shù)立能力培養(yǎng)目標(biāo)為重中之重的思想。
2選擇合適的教材，以教學(xué)要求分層、考核形式分類的方式評(píng)價(jià)教學(xué)
2.1教材的選擇
目前我校選擇的教材充分體現(xiàn)了高職高專教育的特點(diǎn)，以應(yīng)用為宗旨，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學(xué)，力爭(zhēng)做到“講，學(xué)，做”統(tǒng)一協(xié)調(diào)，重點(diǎn)和難點(diǎn)采取闡述與比喻相結(jié)合，例題與習(xí)題相結(jié)合，實(shí)例與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，針對(duì)數(shù)字電路課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加了與教材相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。
針對(duì)數(shù)字電路教學(xué)過(guò)程中存在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾，根據(jù)國(guó)家教委課程指導(dǎo)委員會(huì)的提議:EDA技術(shù)是電子技術(shù)類課程教學(xué)改革的重要方向。我校及時(shí)修訂課程大綱、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。把EDA技術(shù)和PLD器件納入教學(xué)計(jì)劃。將教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形五大模塊。
2.2教學(xué)要求分層
教學(xué)要求分為五個(gè)層次A．知道、了解。學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有感性的、初步的認(rèn)識(shí)或只要能識(shí)別它B．領(lǐng)會(huì)、理解。學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律、基本操作等有理性的認(rèn)識(shí)，即能自述、解釋和舉例說(shuō)明，并在教師的指導(dǎo)下能順利地完成基本操作C．掌握、運(yùn)用。學(xué)生在理解教學(xué)內(nèi)容后，通過(guò)練習(xí)，形成技能；運(yùn)用概念、方法、規(guī)則進(jìn)行常規(guī)運(yùn)算求解、論述和簡(jiǎn)單運(yùn)用、自主操作等D．熟練掌握、靈活運(yùn)用。學(xué)生能綜合運(yùn)用某個(gè)知識(shí)解決問(wèn)題，綜合運(yùn)用某項(xiàng)技能進(jìn)行熟練操作或小規(guī)模技術(shù)設(shè)計(jì)等，從而形成某種能力E．思想素質(zhì)的提高。如態(tài)度、意識(shí)、精神、毅力等的培養(yǎng)。
同時(shí)，采取了以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心的“四位一體”教學(xué)法,即旨在通過(guò)學(xué)生自學(xué)、討論、答辯、考查四個(gè)階段,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,徹底解決傳統(tǒng)教法中“滿堂灌”的現(xiàn)象。
2.3考核形式分類
考核形式分為五種：筆試：傳統(tǒng)的擬卷考試；操作：通過(guò)學(xué)生動(dòng)手操作來(lái)考核；答辯：教師出題或?qū)W生自擬題，經(jīng)一段時(shí)間的實(shí)踐，學(xué)生以報(bào)告形式完成答卷并根據(jù)需要答辯；社會(huì)化考核：參加由國(guó)家有權(quán)部門認(rèn)定的考試考核機(jī)構(gòu)或組織進(jìn)行的考試考核；社會(huì)評(píng)判：由社會(huì)評(píng)定結(jié)果如實(shí)習(xí)鑒定等。
通過(guò)多種考核形式達(dá)到綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的效果。
3采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合方式，運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
3.1傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合
教學(xué)課件是教材內(nèi)容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應(yīng)用內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象逼真的映像展示給學(xué)生。多媒體教學(xué)進(jìn)入課堂是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革,它是教學(xué)過(guò)程的一個(gè)有力工具,但決不能成為課堂教學(xué)的主宰,過(guò)于詳細(xì)的課件使學(xué)生上課注意力不集中,一些學(xué)生覺(jué)得課程內(nèi)容包含在課件中,便在課堂上不記筆記、注意力分散、交頭接耳、甚至逃課。可以想象,教學(xué)中教師盯著顯示器,學(xué)生盯著大屏幕,這樣的教學(xué)情景很難調(diào)動(dòng)教學(xué)氣氛、影響教師配以肢體語(yǔ)言等的熱情發(fā)揮,更談不上師生間的互動(dòng)。只有將多媒體教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái),相互補(bǔ)充,并在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術(shù)引入數(shù)字電路課程教學(xué),可以使教師在講述理論的同時(shí),利用EDA技術(shù)軟件進(jìn)行仿真、演示,使學(xué)生消除“抽象感”,增加學(xué)習(xí)的興趣。使課堂教學(xué)更生動(dòng)、直觀,使數(shù)字電路課程中一些基本理論和基本概念更加容易理解。
3.2運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
數(shù)字電路的授課可以結(jié)合生活中的應(yīng)用舉例,如目前多媒體PC機(jī)里的顯示卡、聲卡是用數(shù)電中的數(shù)——模(D/A)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)圖像顯示和聲音播放的;制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床,交通信號(hào)燈的轉(zhuǎn)向時(shí)間顯示,家電產(chǎn)品中的CD、VCD、DVD等也都應(yīng)用了數(shù)電技術(shù)。通過(guò)這些實(shí)例的介紹,可以使學(xué)生真正了解數(shù)字電路課程的重要性,從而能更加主動(dòng)的去掌握所學(xué)知識(shí)。
培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,就要實(shí)施創(chuàng)新教育,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),改變以教師為主導(dǎo)的教育模式,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,使之成為引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐來(lái)獲取和應(yīng)用理論知識(shí)的主要渠道,在完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)大綱中安排智力競(jìng)賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在由簡(jiǎn)到繁的設(shè)計(jì)過(guò)程中了解設(shè)計(jì)工作的思路、方法，通過(guò)讓學(xué)生實(shí)際制作，使學(xué)生懂得如何進(jìn)行理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
4結(jié)語(yǔ)
總之，我們只有立足于教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教材，采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合方式，運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，才能搞好教學(xué)，才能為學(xué)生走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的研究中,最為主要的研究點(diǎn)在于:
(1)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性;
(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強(qiáng)化對(duì)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與研究。具體而言,主要在于以下幾點(diǎn)內(nèi)容:
1.1高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)
在高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)中,最主要的研究要點(diǎn)在于兩個(gè)方面:一是不同電路信號(hào)網(wǎng)傳輸信號(hào)的干擾情況;二是不同信號(hào)在電路信號(hào)網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說(shuō),在電路信號(hào)的完整性中,信號(hào)干擾是最為關(guān)鍵的因素,無(wú)論是對(duì)于干擾問(wèn)題,還是對(duì)于反射問(wèn)題,都是高速數(shù)字電路信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的研究要點(diǎn)。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過(guò)小(過(guò)大)都會(huì)對(duì)線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號(hào)干擾問(wèn)題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強(qiáng)調(diào),高速數(shù)字電路信號(hào)系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號(hào)質(zhì)量。
1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)
高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)于高速數(shù)字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應(yīng)用,以更好地確保設(shè)計(jì)的需求。但是,低壓元器件的應(yīng)用,帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題,即電源穩(wěn)定性受到一定的影響,造成電源設(shè)計(jì)問(wèn)題的出現(xiàn)。因此,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要對(duì)高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì)作充分的考慮。在電源設(shè)計(jì)中“,電源完整性”是主要的關(guān)鍵因素,是指電源波形的質(zhì)量。這一因素的影響主要表現(xiàn)為:
(1)瞬間電流產(chǎn)生過(guò)大,即在高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,線路器件極易產(chǎn)生過(guò)大的瞬間電流;
(2)信號(hào)回路阻抗變大,即在電路之中,過(guò)多的電感以至于回路阻抗變大,進(jìn)而產(chǎn)生一定影響。因此,在高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)中,最為理想的狀態(tài)的設(shè)計(jì)就是在高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來(lái),不僅不存在阻抗所帶來(lái)的損耗,而且確保了系統(tǒng)中各電位的恒定,當(dāng)然,在實(shí)際之中,理想狀態(tài)的設(shè)計(jì)是不存在,電源系統(tǒng)所形成的干擾噪聲,對(duì)高速數(shù)字電路系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大影響。于是乎,電路設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)電源的電阻及電感做充分的設(shè)計(jì)考慮,提高高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的有效性。
2結(jié)語(yǔ)
（一）教學(xué)改革基本思路
將EDA技術(shù)最新的科研成果融于課堂教學(xué)中，這也是數(shù)字電路教學(xué)革新最基本的思路，呈現(xiàn)課堂教學(xué)方式現(xiàn)代化，并構(gòu)建非常先進(jìn)的教學(xué)平臺(tái)以及現(xiàn)代化課堂教學(xué)環(huán)境。以現(xiàn)代化教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)，展開(kāi)課堂教學(xué)內(nèi)容以及方式的革新，構(gòu)建能提升學(xué)生創(chuàng)新精神與能力良好培養(yǎng)的課堂。數(shù)字電路課程理論性教學(xué)內(nèi)容是講關(guān)于集成度的，該標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件是中小規(guī)模集成電路。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)邏輯器件所設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)數(shù)字體系是使用自下向上的設(shè)計(jì)方式，總體所需的器件較多，并且其電路連接非常復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的可靠性也不高。用戶不能對(duì)相關(guān)器件功能進(jìn)行修改，這也就促使修改體系設(shè)計(jì)難度提升。
（二）教學(xué)內(nèi)容及方式的創(chuàng)新
近年來(lái)，電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展飛速，隨著EDA技術(shù)的出現(xiàn)及不斷應(yīng)用，促使數(shù)字體系設(shè)計(jì)進(jìn)入新的階段。實(shí)際上基于標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件數(shù)字電路有著諸多缺陷，不過(guò)運(yùn)用其展開(kāi)相關(guān)教學(xué)也仍是有好處的，其能促使學(xué)生很好的了解掌握對(duì)應(yīng)基本原理及知識(shí)，教學(xué)者也能夠很好的向?qū)W生講解其組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的最原始電路，并合理的講述與其對(duì)應(yīng)的分析及設(shè)計(jì)方式。想要幫該專業(yè)學(xué)生打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)，還要掌握該學(xué)科的最新研究成果及發(fā)展趨勢(shì)，并合理的結(jié)合科研成果進(jìn)行課堂調(diào)整及教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，找尋可行性較高的實(shí)施方法以及教學(xué)方式。將各類分類元件及較小規(guī)模的集成電路內(nèi)容進(jìn)行合理精簡(jiǎn)，重點(diǎn)講述中規(guī)模的對(duì)應(yīng)集成電路和運(yùn)用，將EAD技術(shù)學(xué)習(xí)列為重點(diǎn)，并將其軟件融入課堂教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)仿真直接性概念演示、分析進(jìn)程及驗(yàn)證、設(shè)計(jì)結(jié)果，很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升教學(xué)效果。全方位的引進(jìn)多媒體教學(xué)，并將其與傳統(tǒng)方式合理有效的結(jié)合，呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的良好效果。
二、革新課堂教學(xué)理念并確立教學(xué)新目標(biāo)
（一）課堂教學(xué)新理念
古往今來(lái)，我國(guó)的傳統(tǒng)教學(xué)模式就是以教師為中心，課堂教學(xué)大多是理論性教學(xué)，內(nèi)容均是需要驗(yàn)證的。教師可以在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)步驟以及電路圖，學(xué)生們則是按部就班的驗(yàn)證其對(duì)應(yīng)結(jié)果，這樣根本激發(fā)不出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及積極性，致使其不能將所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用，不能全方位的分析及解決問(wèn)題。高等教育若是不能滿足學(xué)生的所有需求，就不能很好的發(fā)揮其自身創(chuàng)造力，這樣高等教育發(fā)展則會(huì)停滯。以教師為中心的教學(xué)模式不能長(zhǎng)此已久，需要全方位的模式革新，務(wù)必要將學(xué)生轉(zhuǎn)移至模式中心，扼制被動(dòng)式教學(xué)，呈現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)式學(xué)習(xí)的良好模式，構(gòu)建以學(xué)生為中心教師為主導(dǎo)，并著重于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。這樣充分的發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，提升高等教育的發(fā)展。
（二）課堂教學(xué)新目標(biāo)
應(yīng)不斷的強(qiáng)化基礎(chǔ)、拓展知識(shí)層面、持續(xù)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新能力、發(fā)展其個(gè)性，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行因材施教與分流培養(yǎng)，展開(kāi)啟發(fā)式創(chuàng)新及各類實(shí)驗(yàn)合理結(jié)合，軟硬件結(jié)合、課內(nèi)外結(jié)合、拓展實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，不斷培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化的各類設(shè)計(jì)工具，持續(xù)提升學(xué)生管理較大規(guī)模復(fù)雜體系的能力。教育創(chuàng)新的核心力量是教師，務(wù)必要在整體教學(xué)過(guò)程中不斷培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、思維以及能力，并很好的激發(fā)學(xué)生能夠提出問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題，培養(yǎng)這類內(nèi)在動(dòng)機(jī)的良好形成，促使學(xué)生學(xué)習(xí)自主性及創(chuàng)造性的形成，并運(yùn)用各類機(jī)會(huì)指導(dǎo)學(xué)生參與并實(shí)驗(yàn)，持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、處理問(wèn)題的能力。
三、運(yùn)用多樣教學(xué)方式
（一）啟發(fā)教學(xué)
問(wèn)題是學(xué)生思維開(kāi)啟的關(guān)鍵，教學(xué)者應(yīng)該通過(guò)對(duì)應(yīng)教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)來(lái)很好的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、分析以及處理，在尋找答案的過(guò)程中不斷提升學(xué)生綜合能力。啟發(fā)式教學(xué)對(duì)新課程的引入最有效，也是應(yīng)用最廣泛的。
（二）互動(dòng)教學(xué)
互動(dòng)教學(xué)有別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，該方式主要是突出師生之間的互動(dòng)和學(xué)生創(chuàng)造力的良好培養(yǎng)。從學(xué)生進(jìn)入高等教育之后，對(duì)應(yīng)的教學(xué)模式以及課程安排是不同于中學(xué)時(shí)期的，尤其是數(shù)字電路基礎(chǔ)課程，其授課時(shí)間以及間隔時(shí)間較長(zhǎng)。講課中教學(xué)者及學(xué)生互動(dòng)不到位，學(xué)生則會(huì)因?yàn)檎n程時(shí)間較長(zhǎng)從而出現(xiàn)怠學(xué)的心理，進(jìn)而忽略了較為重要的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，長(zhǎng)此已久學(xué)生就會(huì)因?yàn)閷W(xué)不會(huì)而出現(xiàn)厭學(xué)情況。所以教學(xué)者應(yīng)注重課堂之上與學(xué)生的互動(dòng)，要留有一定的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)思考、討論、分析以及總結(jié)，促使學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)揮。
（三）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法
數(shù)字電路基礎(chǔ)課程最關(guān)鍵的就是實(shí)踐，所以對(duì)于數(shù)字電路基礎(chǔ)課程教學(xué)來(lái)講任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是個(gè)很實(shí)用的方式，將各個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)巧妙的設(shè)計(jì)成不同類型的小任務(wù)，這樣學(xué)生就知道自己是帶著學(xué)習(xí)任務(wù)的，也知道自己要完成怎樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)者在設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)要保證任何一個(gè)任務(wù)都是包含著新舊知識(shí)以及技能的，進(jìn)而很好的將學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性激發(fā)，并保持著這樣積極的學(xué)習(xí)熱情。
（四）類比教學(xué)
數(shù)字電路基礎(chǔ)課程會(huì)有比較抽象的知識(shí)概念，學(xué)生們要是沒(méi)有對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)基礎(chǔ)以及空間想象力，這就在一定程度上影響了學(xué)生的深入理解。所以教學(xué)者應(yīng)運(yùn)用適應(yīng)的教學(xué)方式來(lái)輔助學(xué)生強(qiáng)化基礎(chǔ)性概念理解，這樣來(lái)講類比法則是非常有效的一種教學(xué)方式，其是將學(xué)生要學(xué)習(xí)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)及平常生活巧妙的聯(lián)系，學(xué)生則可以通過(guò)對(duì)比及比較發(fā)現(xiàn)相應(yīng)概念的內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而很好的激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。
四、結(jié)語(yǔ)
1.1 信號(hào)線間距離的影響
計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域一次新的突破，對(duì)計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展有著極大的作用。但是，在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)中卻存在一定的問(wèn)題。例如，信號(hào)線間距離對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的影響，一般情況下，信號(hào)線間的距離會(huì)隨著印刷版電路密集度的增大而變化，越來(lái)越狹小，而在這個(gè)過(guò)程中，也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)之間的電磁耦合增大，這樣就不會(huì)對(duì)其進(jìn)行忽略處理，會(huì)引發(fā)信號(hào)間的串?dāng)_現(xiàn)象，而且隨著時(shí)間的推移會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
1.2 阻抗不匹配的問(wèn)題
阻抗是信號(hào)傳輸線上的關(guān)鍵因素，而在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，卻存在信號(hào)傳輸位置上的阻抗不相匹配的現(xiàn)象，這樣極易引發(fā)反射噪聲，而反射噪聲將會(huì)對(duì)信號(hào)造成一定的破壞，使得信號(hào)的完整性受到極高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)是電子技術(shù)行業(yè)發(fā)展的重要結(jié)晶，通過(guò)多個(gè)電子元件組成，更是將電子技術(shù)發(fā)揮的淋漓盡致，而且，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的應(yīng)用也極為廣泛。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)卻受到一些因素的影響，例如，信號(hào)線間距離的影響、阻抗不匹配的問(wèn)題、電源平面間電阻和電感的影響等，都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響，要提升計(jì)算機(jī)高速數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用效率，必須解決這些影響因素，對(duì)此，本文主要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究。摘要大的影響。
1.3 電源平面間電阻和電感的影響
計(jì)算機(jī)高速數(shù)字化電路設(shè)計(jì)技術(shù)是根據(jù)實(shí)際的情況，利用先進(jìn)的電子技術(shù)設(shè)計(jì)而成，在諸多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，由于電源平面間存在電阻和電感，使得大量電路輸出同時(shí)動(dòng)作時(shí)，就會(huì)使整個(gè)電路產(chǎn)生較大的瞬態(tài)電流，這將會(huì)對(duì)極端級(jí)高速數(shù)字電路地線以及電源線上的電壓造成極大的影響，甚至?xí)a(chǎn)生波動(dòng)的現(xiàn)象。
2計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的研究分析
2.1 合理設(shè)計(jì)，確保計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性
通過(guò)以上的分析得知，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)中，由于受到阻抗不匹配的影響，對(duì)電路信號(hào)的完整性也造成一定的影響，因此，要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，確保計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性。主要分為兩方面研究，一方面是對(duì)不同電路之間電路信號(hào)網(wǎng)的傳輸信號(hào)干擾情況進(jìn)行研究，也就是以上所提到的反射和干擾的問(wèn)題，而另一方面，要對(duì)不同信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)電路信號(hào)網(wǎng)產(chǎn)生的干擾情況進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到阻抗不相匹配的因素而影響到電路信號(hào)的傳輸效率，而且，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路運(yùn)行的過(guò)程中，阻抗很難控制，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)阻抗過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象，都會(huì)對(duì)電路信號(hào)傳播的波形產(chǎn)生一定的干擾，從而對(duì)計(jì)算機(jī)高速電路傳輸信號(hào)的完整性產(chǎn)生直接的影響。為了避免這類情況的發(fā)生，要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)展開(kāi)研究，從正常理論來(lái)看，高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)難以使電路與臨街阻抗的狀態(tài)相互符合，可以對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，保持系統(tǒng)處于過(guò)阻抗?fàn)顟B(tài)，這樣就能保證計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)不會(huì)受到阻抗不等的狀態(tài)而影響到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信息傳輸?shù)耐暾浴?/p>
2.2 對(duì)高速數(shù)字電路電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)
電源是計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的重要組成元件，通過(guò)以上的分析得知，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，由于受到電源平面間電阻和電感的影響，使得電源運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓的故障，也就是電源的波形質(zhì)量受到影響，嚴(yán)重影響到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路運(yùn)行的可靠性。從理論上來(lái)看，如果高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，電源系統(tǒng)中不存在阻抗的話是電路設(shè)計(jì)最理想的狀態(tài)，這樣整個(gè)信號(hào)的回路也不會(huì)存在阻抗耗損的問(wèn)題，系統(tǒng)中的各個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位就會(huì)保持恒定的狀態(tài)。但是，在實(shí)際中卻不會(huì)存在這種理想狀態(tài)，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，就必須要考慮到電源的電阻和電感因素，而要減少電源面的電阻和電感對(duì)電源系統(tǒng)的影響，就必須對(duì)其采取降低的處理措施。從當(dāng)今計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)電源材質(zhì)的分析了解到，電路系統(tǒng)中大多數(shù)都是采用大面積銅質(zhì)材料，如果結(jié)合電源系統(tǒng)要求來(lái)分析的話，這些材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路電源的標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中勢(shì)必會(huì)受到一定的影響，對(duì)此，要將所有影響因素進(jìn)行綜合性的考慮和研究，可以采用樓電容應(yīng)用到電路中，這樣可以有效的避免或降低電源面電阻和電感對(duì)系統(tǒng)的影響，從而有效的提高計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
3總結(jié)
全橋逆變器采用的是絕緣柵雙極晶體管，控制方式為有限雙極性控制[4]，如圖2所示。全橋逆變器的工作原理為：接通任一橋臂的兩個(gè)絕緣柵雙極晶體管，如IGBT1和IGBT3，接通時(shí)間ton，其值為DTs/2，（D為占空比，Ts為交替接通周期）。另一橋臂的晶體管IGBT2和IGBT4依次接通Ts/2。除IGBT1與IGBT4同時(shí)接通或IGBT2與IGBT3同時(shí)接通外，高頻變壓器的一次電壓和輸出電壓均為零。受負(fù)載電感的影響，負(fù)載處在一個(gè)交替接通周期內(nèi)可以形成穩(wěn)定的恒定電流。脈寬調(diào)制脈沖的寬度和負(fù)載的性質(zhì)共同決定了負(fù)載電流的大小。在晶體管IGBT2和IGBT4的脈寬調(diào)制波形設(shè)置一個(gè)死區(qū)時(shí)間，以防所有開(kāi)關(guān)管同時(shí)接通而產(chǎn)生短路。輸出電流的調(diào)節(jié)通過(guò)IGBT1和IGBT3驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬調(diào)節(jié)。
2數(shù)字脈寬調(diào)制
作為逆變電路的核心，輸入信號(hào)經(jīng)脈寬調(diào)制器與給定值比較后，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄕ伎毡鹊拿}沖信號(hào)輸出并驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而對(duì)整個(gè)逆變電源的輸出進(jìn)行調(diào)整和控制。數(shù)字信號(hào)處理器中自帶有脈寬調(diào)制模塊，該模塊中具有8個(gè)I/O引腳，組成編號(hào)為PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L、PWM3H/PWM3L、PWM4H/PWM4L的4個(gè)高/低端引腳對(duì)，并分別由4個(gè)占空比發(fā)生器控制。I/O引腳對(duì)低端與高端的狀態(tài)在負(fù)載互補(bǔ)時(shí)恰好相反。脈寬調(diào)制模塊具有4種工作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)有限雙極性控制。數(shù)字脈寬調(diào)制流程如圖3所示，其工作模式由脈寬調(diào)制時(shí)基控制寄存器設(shè)定。引腳對(duì)PWM1H/PWM1L設(shè)置為遞增/遞減模式時(shí)，可以控制全橋逆變器中的晶體管IGBT2和IGBT4；引腳對(duì)PWM2H/PWM2L設(shè)置為雙更新模式時(shí)，可以控制全橋逆變器中的晶體管IGBT1和IGBT3。無(wú)論何種工作模式，脈寬調(diào)制的定時(shí)周期均通過(guò)控制寄存器實(shí)現(xiàn)。IGBT2和IGBT4的占空比由占空比寄存器1設(shè)定，并在有限雙極性控制模式下設(shè)置為1；IGBT1和IGBT3的占空比由占空比寄存器2設(shè)定，并在有限雙極性控制模式下不斷更新，其更新數(shù)據(jù)由PI控制模塊根據(jù)反饋電流或電壓計(jì)算得到。脈寬調(diào)制時(shí)基控制寄存器的值在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中不斷增加，并不斷與占空比寄存器的值進(jìn)行比較，直至兩者相等時(shí)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，并通過(guò)設(shè)置置位比較控制寄存器將輸出信號(hào)分為低有效和高有效。通過(guò)設(shè)置脈寬調(diào)制模塊自帶死區(qū)時(shí)間發(fā)生器的控制位，可以為PWM1H/PWM1L的死區(qū)時(shí)間設(shè)置插入位置和大小。2.3PI調(diào)節(jié)對(duì)于對(duì)象為慣性環(huán)節(jié)或滯后環(huán)節(jié)的連續(xù)控制系統(tǒng)，理想的控制方法是比例+積分（PI）控制，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定后不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差。由于高頻逆變電源的對(duì)象為二階慣性環(huán)節(jié)，因此適于采用增量式PI控制[5]。在由數(shù)字信號(hào)處理器控制的逆變電路中，采用軟件得到的高頻方波信號(hào)具有精準(zhǔn)的占空比和頻率，如圖4所示。圖中Ig和If分別為基準(zhǔn)電流和實(shí)測(cè)電流，e為兩者的差值，即電流偏差，Ig為數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生的方波電流。PI調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制對(duì)象分別為脈寬調(diào)制模塊和全橋逆變電路。即將電流偏差e輸入PI控制器，由脈寬調(diào)制模塊輸出脈沖信號(hào)，以調(diào)節(jié)逆變電路的交替接通，進(jìn)而控制電流。
3實(shí)驗(yàn)研究
自本世紀(jì)五十年代未第一只晶閘管問(wèn)世以來(lái)，電力電子技術(shù)開(kāi)始登上電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)，以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組和靜止離子變流器進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的變流器，這標(biāo)志著電力電子的誕生。進(jìn)入70年代晶閘管開(kāi)始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關(guān)斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展?，F(xiàn)在能源短缺已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)主要問(wèn)題。如何找到一種節(jié)能元件能夠節(jié)能，成為首選。電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù),使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。本文通過(guò)介紹電子鎮(zhèn)流器在節(jié)能電路中的工作原理和智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用。從而達(dá)到了節(jié)能的目的。
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù),綠色照明,電子鎮(zhèn)流器,
目錄
摘要
目錄
第1章前言
第2章電子鎮(zhèn)流器的工作原理
2.1、高頻交流電子鎮(zhèn)流
2.2、常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進(jìn)
2.2.1單級(jí)半橋諧振式
2.2.2雙級(jí)諧振式高頻交流電子鎮(zhèn)流器
2.2.3無(wú)源功率因數(shù)校正
2.2.4常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器調(diào)光
2.3、單級(jí)高性能、高功率因數(shù)高頻交流電子鎮(zhèn)流器
2.3.1高功率因數(shù)、低電磁幅射、具有寬調(diào)光范圍的電子鎮(zhèn)流器
2.3.2一種改進(jìn)電荷泵功率因數(shù)校正（CPPFC）的電子鎮(zhèn)流器
2.3.3一種用于緊湊型熒光燈的新型自激E類電子鎮(zhèn)流器
2.3.4一種改進(jìn)單級(jí)電子鎮(zhèn)流器起動(dòng)特性的新方法
2.3.5采用反激推挽集成變換器的電子鎮(zhèn)流器
2.3.6基于單級(jí)高功率因數(shù)的電子鎮(zhèn)流器
2.3.7一種新型單級(jí)恒功率高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器
2.3.8基于反激變換器的單級(jí)高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器
第3章智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用
3.1實(shí)現(xiàn)照明控制智能化
3.3可觀的節(jié)能效果
3.4提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用
3.5智能照明控制系統(tǒng)的重要性
3.6智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
第4章結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
第1章前言
目前，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展速度很快，但是電力供應(yīng)不足和用電效率低的狀況依然比較嚴(yán)峻，這在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)將繼續(xù)存在。推行終端節(jié)電技術(shù)節(jié)約電能，是改善電力負(fù)荷緊張狀況的主要途徑。我國(guó)照明用電量約占總發(fā)電量的10%左右，且以低效照明為主，是終端節(jié)電的主要對(duì)象之一。照明用電大都屬于峰時(shí)用電，因此，照明節(jié)電具有節(jié)約電量和緩和高峰用電的雙重作用。同時(shí)，我國(guó)用電浪費(fèi)和電耗高的問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重，是造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不高和污染環(huán)境的主要因素，如1995年全國(guó)電廠二氧化硫的排放量占全國(guó)總排放量的1/3，所以照明節(jié)電對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)環(huán)境也具有重要意義。
民用熒光燈(日光燈)交流電子鎮(zhèn)流器在20世紀(jì)的70年代就開(kāi)始了研究，到80年代就有許多企業(yè)投入了生產(chǎn)，但其質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性在當(dāng)時(shí)確實(shí)令人生畏。到90年代，隨著國(guó)外用于電子鎮(zhèn)流器的專用功率開(kāi)關(guān)器件和控制集成電路(IC)新器件的不斷出現(xiàn)，我國(guó)引進(jìn)了如APFC技術(shù)。這才使得日光燈電子鎮(zhèn)流器質(zhì)量可靠性和穩(wěn)定性有了技術(shù)上的突破。目前在日光燈中，電子鎮(zhèn)流器幾乎全部取代了電感鎮(zhèn)流器。同時(shí)，電子鎮(zhèn)流器光效高、功耗低、重量輕、無(wú)噪聲、無(wú)頻閃和提高熒光燈使用壽命等優(yōu)點(diǎn)更顯突出?！叭展鉄粝驴磿?shū)會(huì)影響視力”已成為過(guò)時(shí)的常識(shí)。
綠色照明產(chǎn)業(yè)在世界的興起使得電子鎮(zhèn)流器倍受青睞。相關(guān)企業(yè)都看準(zhǔn)了電子鎮(zhèn)流器中蘊(yùn)藏著的巨大商機(jī)。在民用熒光燈的交流電子鎮(zhèn)流器取得突破性進(jìn)展的同時(shí)，一些企業(yè)對(duì)我國(guó)道路上的高壓鈉燈所潛藏的節(jié)能潛力大為關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，若將全國(guó)高壓氣體放電燈都換上電子鎮(zhèn)流器，全國(guó)全年可節(jié)電246億千瓦時(shí)，可解決目前全國(guó)1/3的電力缺口。第2章電子鎮(zhèn)流器的工作原理
2.1高頻交流電子鎮(zhèn)流
由于氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、鹵素?zé)?、金鹵燈等）是一種負(fù)阻性電光源(特性曲線如圖1所示)要使其正常穩(wěn)定工作，需加一個(gè)限流裝置。這個(gè)限流裝置叫做鎮(zhèn)流器。目前氣體放電燈使用的鎮(zhèn)流器有兩種：（1）電感式鎮(zhèn)流器；（2）高頻交流電子鎮(zhèn)流器。由于電感式鎮(zhèn)流器工作在市電頻率，體積大、笨重，還需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料，散熱困難、效率低、有頻閃，所以現(xiàn)在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮(zhèn)流方法，而高頻交流電子鎮(zhèn)流器就是一種有效方法。
電子鎮(zhèn)流器采用高頻開(kāi)關(guān)變換電子線路的方法實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有無(wú)頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調(diào)光，不使用大量銅材和硅鋼材料的特點(diǎn)，所以自20世紀(jì)70年代以來(lái)，高頻交流電子鎮(zhèn)流器一問(wèn)世，由于它的體積小、發(fā)光效率高、無(wú)頻閃效應(yīng)，適應(yīng)供電電壓范圍寬、節(jié)能的一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了用戶的歡迎。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上照明用電占了世界上產(chǎn)生的總電量的1/4，如僅將現(xiàn)用的200億只燈泡中的50億只換成節(jié)能的電子鎮(zhèn)流燈泡，就可節(jié)省200GW的電能，從而少建幾十個(gè)電站。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器節(jié)能和巨大的市場(chǎng)潛力，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，各種氣體放電照明燈廣泛采用高頻電子鎮(zhèn)流器，形成一個(gè)“綠色照明”的新興產(chǎn)業(yè)。
