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1、电气工程发展概况报告班级：电气20151学号：姓名：余扬电气工程及其自动化学科自成立至今，已逾两个多世纪，电气工程学科的发展已日趋精细化。电气工程及其自动化的延伸学科包括：电力电子与电力传动、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电机与电器及其控制。电气工程（Electrical Engineering）是现代科技领域核心学科之一，传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴，如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平，因此，电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地
2、位。一、电气工程发展简史电力工业的建立至今已有一个多世纪的历史。今天，电与人们的生产、生活、科学技术研究和社会文明建设息息相关，对现代社会的各个方面已产生直接或间接的巨大作用和影响，已成为现代文明社会的重要物质基础。 1799年物理学家伏特发明第一个化学电池，人们开始获得连续的电流。1831年，法拉第发现电磁感应原理，并制成最早的发电机法拉第盘（Fradays Disk），奠定了发电机的理论基础。 1866年，西门子发明了自励磁发电机。 1870年，比利时的格拉姆（Gramme）制成往复式蒸汽发电机供工厂电弧灯用电。 1875年，巴黎北火车站建成世界第一个火电厂，用直流发电供附近照明。 187
3、9年，旧金山建成世界第一座商用发电厂，两台发电机供22盏电弧灯，收费$10/灯周。同年，先后在法国和美国装设了试验性电弧路灯。 1879年，爱迪生发明了白炽灯。 1881年第一座小型水电站建于英国。 1882年9月，爱迪生在美国纽约珍珠街建成世界上第一座正规的发电厂，装有6台蒸汽直流发电机，共662kW（900hp），通过110V地下电缆供电，最大送电距离1英里，供59家用户，1284盏白炽灯，收费25美分/kWh，装设了熔丝、开关、断路器和电表等。 1882法国人德普勒（Deprez）还在慕尼黑博览会上表演了电压15002000V直流发电机经57kmn线路驱动电动泵（最早的直流输电）。 18
4、84年英国制成第一台汽轮机。 1885年制成交流发电机和变压器，于1886年3月用以在马萨诸塞州的大巴林顿建立了第一个单相交流送电系统，电源侧升压至3000V，经1.2km到受端降压至500V。 1891年德国在劳芬电厂安装了第一台三相100kW交流发电机，通过第一条三相输电线路送电至法兰克福。 1893年芝加哥展示了第一台交流电动机。 1894年建成尼亚加拉大瀑布水电站。1896年采用三相交流输电送至35km外的布法罗。结束了1880年以来交直电优越性的争论。 1899年，加州柯尔盖特（Colgate）水电站至萨克拉门托（Sacramento）建成112km的40kV交流输电线。 1903年
5、，威斯汀豪斯电气公司装设了第一台5000kw汽轮发电机组，标志着通用汽轮发电机组的开始。 1904年，意大利在拉德瑞罗地热田首次实验成功552W地热发电装置。 1907年美国工程师爱德华 （Edward）和哈罗德（Harold）发明了悬式绝缘子。 1916年，美国建成第一条90km的132kV线路。 1920年时世界装机为3000万kW，其中美国占2000万kW。 1922年，在加州建成220kV线路。1923年投运。 1929年，美国制成第一台20kW汽轮机组。 1932年，苏联建成第聂伯水电站，单机6.2万kW。 1934年，美国建成432km的287kV线路。 二、电气工程发展前景近年来
6、的研究热点有： 电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各类问 电力大系统； 生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术； 气体放电及多相混合体放电问题； 气体放电及多相混合体放电问题； 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； 反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及其观察和测量技术； 电能质量的理论及其测量、控制； 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； 现代测量原理及传感技术； 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础； 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、控制 及规划的理论及其应用。此外电气工程技术还与以
7、下学科交叉应用于各个方面生命科学：生物医学电磁技术 磁共振成像技术电工高新技术：磁悬浮技术 磁流体发电技术 材料科学：超导材料 半导体材料 永磁材料电气工程信息化：信息获取与处理 信息传输 信息应用 信息系统安全 电气驱动与控制：“线控”汽车 线控” 全电舰船 多(全)电飞机 楼宇智能化：智能建筑供配电 智能建筑通讯 智能建筑防盗 综合布线系统 数字化：数字化测控 数字信号处理 数字仿真分析 数字电力系统 网络化：电力网络 信息通信网络 工业控制网络 三、 就业方向与前景本专业主要培养从事电气工程及其自动化专业方面的研究、设计、运行、实验、管理及开发等领域工作的高级技术人才。本专业毕业生具有较
8、宽厚的技术理论基础和比较坚实的专业基础知识，具有较强的电气工程基本技能和较好的电气工程实践训练，具有较强的创新能力，具备一定适用市场经济的科学研究、科技开发和组织管理能力。毕业生可到各类发电厂、电力系统供电部门、电力勘测设计研究单位、电力管理等部门就业，即电业局、设计院、工程局。专业基础课有：PLC编程，工程力学、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自控理论等。主要专业课有：电力系统分析、电力系统继电保护、现代电气传动控制技术、计算机控制技术等。电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术(语言、软件基础、硬件基础、单片机等)、信号与系统、控制理
9、论等。专业实验：电机与控制实验、电气工程系统实验、电力电子实验等。就业前景：主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。电气自动化在工厂里应用比较广泛,可以这么说,电气自动化是工厂里唯一缺少不了的东西,是工厂里的支柱啊!你要是对电气自动化比较精通,用人单位立刻要你,不管是什么单位,最好是电子厂,因为电子厂天天用到自动化,编程,设计。如果你对工作待遇条件要求很看重。最好的是电业局。福利好，待遇高。然后是设计院，工作相对比较轻松。最艰苦的是工程局。因为要随着工程地点到处跑。但是工资也不低。而且还可以向自动化、
10、电子等方向转行。高电压与绝缘技术概念报告班级：电气20151学号：姓名：余扬一、 高电压与绝缘技术发展1752年，富兰克林进行了风筝引电实验1895-1896年，W.K伦琴发现X射线1911年，E.卢瑟福根据离子轰击金箔引起散射而提出原子模型时也应用了高压技术1931年，范德格拉夫发明高压静电起点机就世界范围而言，输电电压等级经历了交流6、10、20、35、60、110、150、220KV的高压，287、330、400、500、735-765KV的超高压，直至1150KV的特高压。与此同时，高压直流输电技术也得到了快速发展，20世纪60年代以来，为了适应大城市电力负荷增长的需要，以及克服城市架
11、空输电线路走廊用电的困难，地下高压输电发展迅速；同时，为了减少变电占地面积和保护城市环境，气体绝缘金属封闭组合电器得到越来越广泛的应用。由于我国国土辽阔，能源分布不均，动力资源和一些负荷中心相距遥远，“西电东送”和“北电南送”必然成为我国21世纪的送电格局，因此我国必将成为世界上少数几个发展1000KV及以上特高压输电技术的国家。二、 高电压工程的主要问题1） 绝缘问题1. 绝缘材料的分类与性能2. 绝缘技术的发展3. 电气设备的绝缘2） 试验问题1.液体和固体介质的绝缘强度2.电气设备绝缘实验3.高压电试验设备3） 过电压保护问题过电压指峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。在
12、工程上，它指一切可能对设备造成损害的危险电压。由于过电压本身的不确定性和技术实现上的困难，不可能将过电压能量完全消除或阻止，这时需要增强设备抵抗剩余能量威胁的方法。这些方法有：提高设备的工作电压范围、提高设备的绝缘强度以及设计和实施完善的等电位连接与接地网络等。4） 绝缘配合（中心问题）电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘水平的原则、方法和规定。研究绝缘配合的目的在于综合考虑电工设施可能承受的作用电压，过电压防护装置的效用，以及设备的绝缘材料和绝缘结构对各种作用电压的耐受特性等因素，并且考虑经济上的合理性以确定输电线路和电工设备的绝缘水平。5） 电磁环境问题为防止各种电磁场对人体健康的影响
13、、对通信和电子设备的干扰，以及对易燃易爆设施的危害而采取的抑制和防护措施。电力在社会生产和人类生活中的广泛应用和电子及通信技术的发展，导致电磁场、电磁波弥漫在人类的生存环境中，形成现代社会所特有的电磁污染。三、 高电压技术在其它邻域中的应用1）高电压技术在环保及生物领域中的应用1、建立了高电压环保技术研究新方向，研究采用高电压技术进行废水和废气处理、空气过滤等。在等离子体放电催化室内空气净化技术研究方面，研究的等离子体放电催化空气净化器具有创新性和新颖性：等离子体放电本身能产生紫外光，催化纳米材料产生电子空穴对，空穴与水分子反应生成羟基自由基，依靠羟基自由基的强氧化性降解VOCs和灭菌消毒；且
14、等离子体放电不仅产生紫外光，还能产生高能粒子2、形成了高电压材料及生物处理技术研究方向，主要应用高压放电技术处理材料和生物(如果蔬、粮食等)，以及生物杀菌等2）高电压技术在环境保护的应用1脱硫脱硝，该法的基本原理是利用等离子体活化产生的强氧化的自由基,并在氨气的参与下,将烟气中的SO2和NOX转化为硝酸铵、硫酸铵和其复盐的固体微粒。2汽车尾气治理，利用低温等离子体臭氧发生器将空气中的氧转化为臭氧,然后进入燃烧室便分解为负氧离子,使火焰膨胀,促进燃烧,从而提高了反应速率3粉尘、飘尘的净化，通过非均匀放电(电晕放电)产生的非平衡等离子体,其中的电子和离子在梯度场的作用下和废气中的颗粒物相互碰撞并附
15、着在这些粒子上,使之成为荷电粒子,进而被集尘极所收集。4污水处理3）高电压技术在其它邻域中的应用电火花加工，等离子隐身，电磁炮，微波弹，等离子推进四、 高电压与绝缘技术的主要内容“高电压与绝缘技术”学科其主要研究方向为：电力系统过电压与绝缘配合，电力系统接地技术，电力设备绝缘技术与绝缘材料，气体放电理论及其应用，电力设备在线监测与状态维修，高电压新技术（脉冲功率技术，等离子体应用等等）。主要内容包括高电压绝缘技术中的静电场，电气击穿的理论分析和空气间隙绝缘，气体中的沿面放电和高压绝缘子，绝缘配合，六氟化硫气体绝缘，液体、固体电介质的电气性能，电力电容器和电力电缆绝缘，高压套管和高压互感器绝缘，
16、变压器和高压电机绝缘，绝缘试验。发电厂与变电站概况报告班级：电气20151学号：姓名：余扬一、发电厂概况1）能源与电力发电厂或发电站是指将自然界中的一次能源转化为电能（二次能源)的工厂。按利用能源的类别不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂及太阳能发电厂、地热能发电厂、风力发电厂、潮汐能发电厂等。2） 火力发电厂火电厂（thermal power plant）一般指火力发电厂、热电厂等。它是利用煤、石油、天然气等固体、液体燃料燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能的工厂。按燃料的类别可分为燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。火电厂是电能生产的重要组成部分。火电厂的燃料构成决定于国
17、家资源情况和能源政策。按功能又可分为发电厂和热电厂。发电厂只生产并供给用户以电能；而热电厂除生产并供给用户电能外，还供应热能。按服务规模可分为区域性火电厂、地方性火电厂以及流动性列车电站。区域性电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地，如大型煤矿附近。又称坑口电厂。其电能通过长距离的输电线路供给用户。地方性电厂多建在负荷中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户。火电厂还按蒸汽压力分为低压电厂（蒸汽初压力约为0.121.5兆帕（MPa）、中压电厂(24MPa）、高压电厂（610MPa）、超高压电厂（1214MPa） 、亚临压力电厂（ 1618MPa ）和超临界压力电厂（22.6MPa
18、）。在全世界范围内，火电厂的装机容量约占总装机容量的70 ，发电量约占总发电量的80 ，1989年，中国火电厂的装机容量占总装机容量的74.27，发电量占总发电量的79.7，预计到2000年仍会保持相近的比例。3） 水力发电厂水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合於家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。水力发电依其开发功能及运转型式可分为
19、惯常水力发电与抽蓄水力发电两种。按取水方式不同分为径流式、坝后式、河床式发电厂和抽水蓄能电厂。4）核能发电厂核能发电 英文：nuclear electric power generation 利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。5）新
20、能源发电厂新能源( NE）：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。根据经济社会可持续发展的需要，人们迫切呼唤建立以清洁、可再生能源为主的能源结构逐渐取代以污染严重、资源有限的化石能源为主的能源结构。二、 变电站概况1）变电站变电站，改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，小的称为变电所。变电站大于变电所。变电所：一般是电压等级在
21、110KV以下的降压变电站；变电站：包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。2）变电站的分类变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5KV、50HZ）；1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、66KV、35KV、10KV、6.3KV等电压等级的变电站；10KV变电所；箱式变电站。3） 变电站的发展1、自动化：变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信
22、技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。2、智能化：智能化变电站是数字化变电站的升级和发展。在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对变电站自动化技术进
23、行充实以实现变电站智能化功能。智能化变电站的设计和建设，必须在智能电网的背景下进行，要满足中国智能电网建设和发展的要求，体现中国智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的特征。电机与电器概况报告班级：电气20151学号：姓名：余扬一、 电机的作用与发展）电机的作用：把电能转换成机械能。简介：电动机（Motor）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）
24、。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。） 电能的生产、传输、分配） 驱动各种生产机械与设备） 作为各种控制系统和自动化、智能化装置的重要元件）电机的发展1820年丹麦物理学家奥斯特(HansChristianOersted,1777-1851)发现了电流磁效应。随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律。1821年9月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动。1822年，法国的阿拉戈盖吕萨克发明电磁铁，即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。1825年，斯特企(W.sturgeon)用16圈导线制成
25、了第一块电磁铁。1829年，美因电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。1826年德因G.S欧姐提出电路实验定律一一欧姐定律。1831年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机-法拉第圆盘发电机。1832年，法国A.H.皮克西在巴黎公开了一台永久磁铁型旋转式交流发电机。1834年，德国的雅可比成了一种简单的装置:在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁，通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮411转动。1845年，英国的惠斯通(G.Wheatstone)
26、用电磁铁代替A久磁铁，井取得了专利权。1854年，月麦的赫尔特发明了自激式电机1857年，英国的惠斯通发明自激电磁铁型发电机1860年，意大利的L奇诺蒂(A.PacinoHi)发明了齿状电枢1865年，意大利物理学家帕其努梯发明了环状发电机电枢。1866年西门子的创始人维尔纳.冯.西门子(WmonSiemens制成直流白激、并激式发电机。制成了一架大功率直流电机。1867年在巴黎世界博览会上展出第一批样机。1870年格拉姆(Z.T.Gromme,1826-1901)将T形电枢绕组改为环形电枢绕组，发明了直流发电机，在设计上，直流发电机和电动机很相似。1873年，德因的西门子公司研究发电机的工程
27、师阿特涅。他发明了与古拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机二、 电机的分类与结构1）按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。1直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。2其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。2.）按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机
28、和磁滞同步电动机。2异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。3.）按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。4.）按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。1驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型
29、机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。2控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。5）按转子的结构可划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。6.）按运转速度可划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。三、 电机的应用领域）电力工业电力工业中的发电
30、机汽轮发电机：汽轮发电机用于火力发电厂与核电厂，是同步电机的一种。由于原动机（汽轮机）转速很高，一般为3000Rmin，因此汽轮发电机的转子细又长，以减小线速度。水轮发电机：水轮发电机用于水力发电厂，也是同步电机中的一种。由于原动机（水轮机）转速较低，一般为几百转每分钟一下，因此水轮发电机的转子粗而短。风力发电机：风力发电-前景广阔，清洁环保的发电方式。风能是最廉价最清洁最有开发价值的新能源、近几十年来，我国中国政府加快了风电的开发，还引进国外生产的技术先进的大型风力组，促进我国风电事业的发展。但是同时，风力发电也有其弊端：风力发电将阻滞大气层对流，破坏中国的季风性自然气候，若大规模开发，我们
31、将生活在一个没有风的世界中。）工业生产部门与建筑业工业生产部门主要应用电动机作为动力。在机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、抽油机、起重机、传送带、生产线等设备上，大量使用中、小功率的感应电动机。这是因为感应电动机简单可靠、维修成本低。感应电动机大约占所有电气负荷功率的60%。一个现代机器人的运行控制需要用到多台电动机，有的机器人的关节部分直接采用球形电动机，可以方便的实现万向运动。在高层建筑中，电梯、滚梯是靠电动机牵引的，宾馆的自动门、旋转门也是电动机驱动的，而建筑的供暖、供水、通风也需要水泵、鼓风机等，这些设备也是电动机驱动的。）交通运输1电力机车与城市轨道交通现代内燃机车绝大多数也是由电
32、动机驱动的，城市轨道交通系统则是无一例外的使用了电牵引。机车电传动实质上就是牵引电动机变速传动技术，用直流电动机或交流电动机均能实现。普通列车只有机车是有动力的（动力集中）的，而高速列车的牵引功率大，动力集中在机车上已经完全不能满足，所以一般需要动车组（动力分散）方式，即部分或全部车厢转向架也有牵引电动机作为动力。2内燃机车内燃机车虽然装有柴油机，但柴油机并不直接驱动车轮，二十通过电传动或液体传动带动车轮转动。由于液体传动结构和控制比较复杂，目前国内外的内燃机车都采用电传动方式。电传动内燃机的柴油机用来驱动一台发电机，把生产的电力传给电动机，再带动牵引齿轮，是机车的车轮转动电力电子技术概况报告
33、班级：电气20151学号：姓名：余扬一、 电力电子技术的作用电力电子是国民经济和国家安全领域的重要支撑技术。它是工业化和信息化融合的重要手段，它将各种能源高效率地变换成为高质量的电能，将电子信息技术和传统产业相融合的有效技术途径。同时，还是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段，在执行当前国家节能减排、发展新能源、实现低碳经济的基本国策中起着重要的作用二、 电力电子技术的特点）弱电控制强电的学科交叉技术）传送能量的模拟数字模拟转换技术）多学科知识的综合设计技术三、 电力电子技术的研究内容电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）
34、对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。1）电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上）。像IGBT，电力MOSFET等；2）电力电子电路利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。因为电路中
35、无旋转元、部件，故又称静止式变流电路，以区别于传统的由电动机和发电机组成的变流电路的旋转式变流电路。像AC/DC，DC/DC，AC/AC，DC/AC等；它的用途也比较广，主要是开关电源，变频器，电机驱动电路四、 电力电子技术的应用领域）在新能源和电力系统中的应用电力系统是电力电子技术应用中最重要和最有潜力的市场领域，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程都得到了广泛而重要的应用。从用电角度来说，要利用电力电子技术进行节能技术改造，提高用电效率；从发、输配电角度来说，必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。）在轨道交通和电动汽车中的应用电力电子技术在轨道交通牵引系统中的应用
36、主要分为三个方面：主传动系统、辅助传动系统、控制与辅助系统中的稳压电源。在电力电子技术的带动下，电传动系统由直流传动走向现代交流传动。电力电子器件容量和性能的提高、封装形式的改进，以及功能单元的模块化设计技术促进了传动系统装置的简约化，促进牵引电传动系统、辅助系统和控制与辅助电流稳压电源的发展。）工业电机节能应用电动机作为电能最大的消费载体，具有很大的节电潜力。我国“十五”和“十一五”计划都将电机系统节能列为节能的重点项目。而随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制。）在消费类电子中的应用电力电
37、子技术在消费类电子中的应用主要集中于各类家电中电机的驱动、感应加热、照明驱动和各类个人电子用品电源管理，家用电器依托变频技术，主要瞄准高功能和省电。）在国防军工中的应用电力电子技术及电力电子装置已日益广泛地应用和渗透到能源、环境、制造业、交通运输业中，特别是与国家安全和国防有关的先进能源技术、激光技术、空天技术、高档数控机床与基础制造技术等许多重要领域，电力电子技术是关系到上述领域中的核心技术所在。电力电子在现代化国防中得到越来越广泛的应用，所有现代国防装备的特种供电电源、电力驱动、推进、控制等均涉及到电力电子核心技术。五、 电力传动概况利用电动机将电能变为机械能，以驱动机器工作的传动。电力传
38、动由电动机、传输机械能的传动机构和控制电动机运转的电气控制装置组成。电力传动可以分为交流电动机传动和直流电动机传动。电力传动所需的电能易于传输和集中生产，它本身又便于远距离自动控制。电动机的功率范围比较宽，从数瓦到1万千瓦以上，它已成为现代工业的主要动力机。自动化与智能控制技术报告班级：电气20151学号：姓名：余扬一、 自动化技术自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。）是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，
39、经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。二、 智能控制技术智能控制技术(ICT:Intelligent Control Technology)是控制理论发展的新阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。指在无人干预的情况下能自主
40、地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。 控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。三、 自动化与智能控制的几个重要领域）模糊控制利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。）神经网络控制即基于神经网络控制或简称神经控制，是指在控制系统中采用神经网络这一工具对难以精确描述的复杂的非线性对象进行建模，或充当控制器，或优化计算，或进行推理，或故障诊断等，亦即同时兼有上述某些功能的适应组合，将这样的系统统称为神经网络的控制系统，将这种控制方式称为神经网
41、络控制。）遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。）专家控制系统主要指的是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。四、 智能控制的应用领域）智能家电是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功
42、能。）智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。1）智能电网就是电网的智能化（智电电力），也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的
43、接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。）智能交通是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。电力系统及自动化技术概况报告班级：电气20151学号：姓名：余扬一、 电力系统简介电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对
44、电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。二、 电力网电力网是（Electric Network）电力系统的一部分，由变电所和各种电压的线路组成。以变换电压（变电）输送和分配电能为主要功能，是协调电力生产、分配、输送和消费的重要基础设施。是由联接各发电厂、变电站及电力用户的输、变、配电线路组成的系统。三、 电力应用）照明）电加热将电能转变成热能以加热物体。是电能利用的一种形式。与一般燃料加热相比,电加热可获得较高温度(如电弧加热,温度可达3000以上)，易于实现温度的自动控制和远距离控制，可按需要使被加热物体保持一定的温度分布。电加热能在被加热物体内
45、部直接生热，因而热效率高，升温速度快，并可根据加热的工艺要求，实现整体均匀加热或局部加热（包括表面加热），容易实现真空加热和控制气氛加热。在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的洁净，不污染环境。因此，电加热广泛用于生产、科研和试验等领域中。特别是在单晶和晶体管的制造、机械零件和表面淬火、铁合金的熔炼和人造石墨的制造等方面，都采用电加热方式。）电力拖动以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。又称电机传动。）电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成，也可利用高压静电放电来实现（如氧通过无声放电管转变为臭氧），二者统称电化学，后者
46、为电化学的一个分支，称放电化学。四、 电力新技术和发展趋势）电力发展与环境保护）新能源发电技术）电储存技术）灵活交流输电技术与用户电力灵活交流输电系统，即是装有电力电子控制器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。）大电网并联）现代能量管理系统包括：数据采集和监控系统(SCADA系统)，自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC)，电力系统状态估计(State Estimator)，安全分析(Security Analysis)，调度员模拟培训系统(DTS)。）分布式发电系统指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组(一般低于30MW)，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济
47、运行，或者同时满足这两个方面的要求。这些小的机组包括燃料电池，小型燃气轮机，小型光伏发电，小型风光互补发电，或燃气轮机与燃料电池的混合装置。）微电网是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。是智能电网的重要组成部分。）智能电网就是电网的智能化（智电电力），也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。