電氣工程及其自動化技術畢業論文

　　隨著我國科學技術的不斷髮展,在電氣工程領域也取得了相當優異的成績,作為現代科技的主要學科之一,對電氣工程及其自動化的研究也顯得更加具有實際意義。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　範文一：電力工程中電氣自動化技術

　　【摘要】我國電氣自動化專業最早開設於50年代，一開始名稱為工業企業電氣自動化，後來雖然經歷了多次專業性的調整，但由於其專業面寬，適用性廣，所以到如今一直很受歡迎，據教育部門最新公佈的本科專業設定目錄中，它屬於工科電氣資訊類。本文中主要針對這類電氣自動化技術的一些發展趨勢進行探討。

　　【關鍵詞】電力工程;電氣自動化：自動化技術

　　1　全控型電力電子開關逐步取代半控型閘流體

　　50年代末出現的閘流體標誌著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用於直流和交流傳動控制系統。隨著交流變頻技術的興起，相繼出現了全控式器件一CTR、GTO、P―MOSEFT等。這是第二代電力電子器件。由於目前所能生產的電流/電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用範圍。

　　GTR的二次擊穿現象以及其安全工作區受各項引數影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較複雜，難以掌握。

　　GTO是一種用門極可關斷的高壓器件，它的主要缺點是關斷增益低，一般為4～5，這就需要一個十分龐大的關斷驅動電路，且它的通態壓降比普通閘流體高，約為Zv～4.5v，開通di/dt和關斷dv/dt也是限制GTO推廣運用的另一原因，前者約為500A/us，後者約為500V/us，這就需要一個龐大的吸收電路。

　　由於GIR、GTO等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進廠新一代具有高輸入阻抗的MOS結構電力半導體器件的一切。功率MOSFfff是一種電壓驅動器件，基本上不要求穩定的驅動電流，驅動電路只需要在器件開通時提供容性充電電流，而關斷時提供放電電流即可，因此驅動電路很簡單。它的開關時間很快，安全工作區十分穩定，但是P―MOSFET的通態電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給製造高壓P―MOSFET造成了很大困難。

　　IGBT是P―MOSFET工藝技術基礎上的產物，它兼有MOS―FET高輸入阻抗、高速特性和GTR大電流密度特性的混合器件。其開關速度比P―MOSFET低，但比GTR快;其通態電壓降與GTR相擬約為1.5V～3.5v，比P―MOSFET小得多，其關斷儲存時間和電流下降時間為別為0.2us―04us和0.2us～1.5us，因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩定的安個工作區，較高的效率，驅動電路簡單等優點。

　　MOS控制閘流體***MCT***是一種在它的單胞內集成了MOSFET的品閘管，利用MOS門來控制品閘管的開通和關斷，具有閘流體的低通態電壓降，但其工作電流密度遠高IGBT和GTR，在理論上可製成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開關頻率，且其關斷增益極高。

　　IGBT和MGT這一類複合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在器件的複合化的同時，模組即把變換器的雙臂、半橋乃至全橋組合在一起大規模生產的器件也已進入實用。在模組化和複合化思路的基礎上，其發展便是功率積體電路PIC***Powerl，IntegratcdCirrrrcute***，在PIC，不僅主迴路的器件，而且驅動電路、過壓過流保護、電流檢測甚至溫度自動控制等作用都整合到一起，形成一個整體，這可以算作第四代電力電子器件。

　　2　變換器電路從低頻向高頻方向發展

　　隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通閘流體時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代後，更多是採用PWM變換器了。採用PWM方式後，提高了功率因數，減少了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區的轉矩脈動問題。

　　但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發出噪聲。為了解決這個問題，一種方法是提高開關頻率，使之超過人耳能感受的範圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關斷，開關損耗很大。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。

　　3　交流調速控制理論日漸成熟

　　1971年，德國學者F，Blaschke發表論文闡明瞭交流電機磁場定向即向量控制的原理，為交流傳動高效能控制奠定了理論基礎。向量控制的基本思想是仿照直流電動機的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來，分別加以控制。這種解耦，實際上是把非同步電動機的物理模型設法等效地變換成類似於直流電動機的模式，這種等效變換是藉助於座標變換完成的。它需要檢測轉子磁鏈的方向，且其效能易受轉子引數，特別是轉子迴路時間常數的影響。加上向量旋轉變換的複雜性，使得實際的控制效果難於達到分析的結果。

　　4　通用變頻器開始大量投入實用

　　一般把系列化、批量化、佔市場量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從產品來看，第一代是普通功能型U/F控制型，多采用16位CPU，第二代為高功能型U/F型，採用32位DSP或雙16位CPU進行控制，採用了磁通補償器、轉差補償器和電流限制拄制器，具有挖土機和“無跳閘”能力，也稱為“無跳閘變頻器”。這類變頻器!目前佔市場份額最大。第三代為高動態效能向量控制型。它採用全數字控制，可通過軟體實現引數自動設定，實現變結構控制和自適應控制，可選擇u/F頻率開環控制、無速度感測器向量控制和有速度感測器向量控制，實現了閉環控制的自優化。從技術發展看，雖然電力半導體器件有GTO、GTI、IGBT，但以後兩種為主，尤以IGBT為發展趨勢：變頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAs***Reliability，Availability，Serviceability***功能也由於採用微控制器控制動技術而得以提高。

　　範文二：試論電氣工程中自動化技術

　　摘要：本文就電氣自動化技術在電氣工程中的設計理念、電氣自動化技術在電氣工程中的融合及應用以及電氣工程中電氣自動化的發展及應用趨勢三個方面進行了簡要分析。

　　關鍵詞：電氣自動化;電氣工程中;應用

　　中圖分類號：TU885文獻標識碼： A

　　一、電氣工程以及電氣自動化的概念

　　1、電氣工程中的自動化涉及電力電子技術，計算機技術，電機電器技術資訊與網路控制技術，機電一體化技術等諸多領域，其主要特點是強弱電結合，機電結合，軟硬體結合。電氣工程及其自動化技術主要以控制理論、電力網理論為基礎，以電力電子技術、計算機技術則為其主要技術手段，同時也包含了系統分析、系統設計、系統開發以及系統管理與決策等研究領域。

　　2、電力網理論主要是基於電力系統出發。電力網主要分為輸電網和配電網，其中輸電網是電力網的主幹網，大型電力網結構通常以電壓等級為分層標準。電力系統是由發電、變電、輸電、配電、用電等裝置和相應的輔助系統，按規定的技術和經濟要求組成的一個同一系統。發電、變電、輸電、配電、用電等裝置稱為電力主裝置，也稱為一次裝置，由主裝置構成的系統稱為主系統，也稱為一次系統;測量、監視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通訊，以及各種自動化系統等用於保證主系統安全、穩定、正常執行的裝置稱為二次裝置，二次裝置構成的系統稱為輔助系統，也稱為二次系統。它主要任務是安全、可靠、優質、經濟地實現生產、輸送以及分配電能，滿足國民經濟和人民生活

　　二、電氣自動化技術在電氣工程中的設計理念

　　1、遠端監控技術運用

　　遠端監控系統主要是通過一個電腦終端對所有其他地方的裝置進行控制的技術，通過設定遠端監控系統能夠使電氣工程大量減少電纜成本支出、材料購買以及人工安裝費用等方面支出，使電氣工程實現少投入高產出的高效益生產模式。 同時，電氣工程中使用遠端監控系統能夠脫離空間的限制，靈活的執行。 但是，遠端監控在通訊量大且訊號較差的地方會影響其監控功能。 因此針對有些電氣工程規模和通訊量都比較大等特點，遠端監控技術則無法在這些電氣工程中使用，只能夠在通訊量相對比較小且訊號好的小規模的監控系統中使用。

　　2、集中式監控技術應用

　　集中式監控技術在電氣工程中得到廣泛使用的原因在於該系統具有設計比較容易、操作比較簡單且日常維護方便都比較容易等特點。 在電氣工程中能夠更加容易的滿足工程的需要，不需要投入太多其他裝置，大幅度減少成本支出。 集中式就是在一個系統中對全部專案執行進行處理。 由於之間的單獨散亂的監控需要用到多個處理器， 需要的電纜數量也比較多，這就造成成本投資的增加，加上多種電纜攪合在一起，會造成系統引入安全性和可靠性低現象。 同時，電氣工程中的斷路器以及隔離刀閘均在使用硬接線，而這種硬接線由於其質地比較硬在連線時其緊密度比較弱，因此，常出現連線點連線失靈的問題， 直接影響整個電氣工程的所有裝置在一段時間內無法執行，短時間的暫停執行直接造成整體的極大損失。 因此，通過選擇集中式監控技術，實行統一監控，不但使電氣工程處於一種有序執行的模式，還減少工程的投入。

　　3、現場匯流排監控技術應用

　　現場匯流排監控技術是當前電氣工程使用最為廣泛且有效性最高的一項技術。 它的主要工作原理是根據電氣工程實際的不同間隔採取相對應的措施，其監控具有較好的針對性。 現場匯流排監控技術能夠適量的減少隔離裝置以及端子櫃等的使用，能夠減少電氣工程的大量裝置成本投入。 加上這種技術擁有遠端監控技術的特點， 所有電氣工程裝置均是採取現場安裝，選擇最直接最省電纜的方式，並且是以通訊方式來連線監控裝置完成全部監控過程，這種模式能夠大量節約成本資金，增加電氣工程的效益。 同時，由於裝置之間主要是通過通訊網路訊號裝置相互連線，其獨立性和靈活性相對比較強，一個裝置出現故障不會波及全部裝置，提整個電氣工程的安全性和可靠性。

　　三、電氣自動化技術在電氣工程中的融合及應用

　　1、在電氣工程管理中的應用

　　電氣自動化技術在工程管理中的應用是高新技術的充分體現，其應用過程中更加註重程式設計的除錯，以儀表工程管理為例，應用電氣自動化技術後，其工作重心已由原來的溫度、流量、壓力及液位儀表顯示等的管理逐步轉向到了藉助於集散 DCS及集中 PLC控制系統的自動化管理方式上來，藉助於自動化管理及控制系統同現場變送器的相互配合，實現了對上百個流量、溫度及壓力等資料的採集、監測、輸出控制及處理等功能，且確保了管理及控制的精度和穩定性，並大幅度降低了維護量及投資額。從工程管理方面而言，管理過程中應對施工資料、系統程式、隨機檔案以及除錯和校驗記錄等環節給予足夠的重視，因此，電氣自動化技術的應用實現了從開工、安裝、除錯、護航、培訓、交接一直到售後環節微機管理程式的提供，這種微機化管理方式有效遏制了工程施工過程中可能出現的弄虛作假及敷衍了事等情況。

　　2、在電網排程中的應用

　　對於電網排程而言，電氣自動化技術的應用實現了電網排程自動化系統的形成，其主要包括了電網排程列印裝置、工作站、中心伺服器、大屏顯示器以及網路等，其通過電氣系統專屬區域網絡實現了電網排程過程的自動化，並實現了發電廠、下級排程中心及變電站終端之間的有效的連線。由此可知，電氣自動化技術的應用能夠對電氣系統的執行狀態進行實時性的評估，並以所累計資料為依據對電力負荷進行有效的預測，以此為基礎對經濟進行排程，並實現發電控制過程的自動化，電氣系統應對資料進行實時性採集、處理及監控，並在獲取資料支援的狀況下進行電網執行及安全狀況的有效把握，儘可能使其適應現代化市場運營的實際需求。

　　3、在化工生產單位電廠分散測控系統中的應用

　　對於化工生產單位電廠分散測控系統而言，其實際應用時常採用的是分層分佈的結構，具體包括了乙太網、工作站、資料高速通訊網以及過程控制單元等。其中，過程控制單元可直接在生產過程進行應用，並可對裝置執行狀態及其相關引數進行實時性的顯示、列印及訊號的輸出，並由此進行執行機構的驅動，實現整個生產過程的檢測、聯鎖性保護及其控制。對於工作站而言，其主要包括了工程師及執行員兩種工作站，主要負責提供人機介面。由過程控制單元向執行員工作站進行資訊的傳送，同時接受由工作站傳送來的指令。工程師工作站主要負責為工程師進行設定、診斷及維護方式的提供。

　　四、電氣工程中電氣自動化的發展及應用趨勢

　　1、一次裝置的智慧化發展

　　通常而言，一次裝置同二次裝置安裝地點間相距可達幾十米甚至可達幾百米之遠，其二者間的連線常藉助於大電流對電纜及強訊號電力電纜的控制而實現的。而一次裝置的智慧化同此狀況有著較大程度的不同，對一次裝置結構進行設計時，常需要藉助於二次裝置的功能時間來實現，因此實現了控制電纜及電力訊號電纜量的大幅度節約。

　　2、一次裝置線上監測的實現

　　對於諸如發電機、短路器及變壓器等的一次裝置而言，常需對其中某個重要引數進行無間斷檢測，因此，要求既要能夠對裝置線上執行狀態進行監視，還要可以預測其中某些引數的重要變化趨勢，以便對裝置發生故障的可能性進行判斷，以便延長其保養週期，為裝置的狀態檢修提供保障。

　　結束語

　　綜上所述，電氣與自動化技術的作用體現在它面向整個工業領域，是連線傳統與現代工業的紐帶，是把現代管理技術、資訊科技轉化為現實生產力的關鍵性手段。提高生產效率與生產質量在現代化生產中，強調符合技術的應用，提升電氣工程與自動化工作人員的實踐能力，在以工程為背景的前提下，把理論和實際相聯絡，對知識加深掌控，清楚認知學有所用。電氣自動化作為當今最富有開發前景、最充滿活力和最富有生機的綜合性學科與眾多高新技術的合成，應用非常廣泛，幾乎應用到當前國民經濟中的各個相關領域。

　　參考文獻

　　[1]孫琥.科學發展觀旗幟下的工業電氣自動化發展[J].矽谷,2009.

　　[2]劉海龍.淺談電氣自動化的現狀與發展方向[J].黑龍江科技資訊,2010.