电器自动化论文篇（1）

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)18-4407-02

随着我国经济的持续快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车尤其是小型家庭汽车已逐步进入千家万户。同时，汽车行业的电控化已成为当代社会的普遍现象，现代汽车的电控化、多媒体化和智能化使得人们对汽车的用途发生了变化，汽车不仅仅是人们的代步工具，同时也具有了娱乐等多种功能。

面对汽车的社会化普及和汽车电控化的出现，部分高校的汽车实训教学不只限于对汽车专业学生开设，同时也延伸到了面向全校各专业的学生开设不同内容的汽车电器实训教学。但目前教学的单一、枯燥等问题制约了汽车电器实训教学的发展。本文结合南昌航空大学自制汽车电器实训台在实践教学中的成功应用，主要探讨汽车电器实训教学模式的改革方向。

1 汽车电器实训课程特点

1.1 汽车电器实训教学的特点

汽车电器实训教学通常是理论教学之后的实践练习部分，汽车电器课程本身理论较抽象、线路繁杂众多，对各系统的总体感性认知和理论分析必须通过实践教学才能掌握。因此学生需要花大量的时间才能熟悉各电器系统、整车电路，并经过反复实践操作，才能领悟其中的原理。但对于非汽车专业学生学校不会安排大量时间让学生去实践，这就需要指导教师将理论有侧重点的浓缩讲解，并通过易于理解的实践形式去快速吸收相应知识。

1.2 汽车电器实训教学现状

目前，大部分汽车电器实训教学都为汽车专业学生开设的，只有少数学校在探索着面向全校各专业的学生开设不同内容的认知型的汽车电器实训教学。并且在汽车电器实训教学中全国相关院校都采用购置或自制实验台、示教板或教学车辆等形式进行，设备昂贵，同时，这种教学专业性太强，不适合普及性教育。

除了教学硬件各院校投入不同外，从事汽车电器实训教学的指导教师水平也参差不齐，这也制约了教学的发展。

2 汽车电器实训教学改革方向

针对汽车电器实训教学现状，南昌航空大学工程训练中心自2006年起结合学生认知性实训需求自行研制了汽车电器实训台，并结合硬件设施进行了一系列改革。

2.1 汽车电器实训教学硬件建设

自行研制的汽车电器实训台是以原理图的形式展示给学生，学生必须了解控制原理和看懂原理图方可进行正确连线。从实习学生掌握知识角度看，此实训台具有较强的实践性。

自制汽车电器实训台是以桑塔纳2000的汽车电器为模型，综合了点火开关、照明、信号、刮水/洗涤、电动后视镜、车门玻璃升降、电喇叭等电路的接线训练。电路的元器件以汽车电器规范的符号形式，展现在实训台的接线面板上，各元器件的引脚都引入到插座。在汽车电路中搭铁线(接地线或31号线)为蓄电池的负极，分布在汽车全身，所以，有些元器件只引出单脚插座，另一脚已经接在车身上。有些引脚的标志，就是根据我国制定的新《汽车电器接线柱标志》。

除实训台外教学中还配备了相应器件的实物，方便教师讲课过程中的示范和增加学生的兴趣。

2.2 汽车电器实训教学模式改革

大多汽车实训练习都是理论教学的补充和实践，但对于非汽车专业学生没有安排相应理论课，在实训中兼顾理论讲解，因此为了提高学生的学习兴趣和积极性，采取了一系列措施：

1) 汽车电器实训模块化教学

根据课程的要求和各专业学生侧重点不同，在实训中采用模块化教学方式，将汽车电器实训课程分为电源系统、起动系统、点火系统、照明系统、信号与仪表系统和辅助系统等六大模块。根据专业不同各模块讲解的侧重点各异，但对于认知性实训教学，该实训以电路连接训练作为主要内容，兼顾系统功能介绍和主要元器件介绍。

2) 采用电教化教学手段

枯燥、生硬的理论讲解后减少学生对实训的兴趣，为了能将理论讲解的更加形象生动和深入浅出，我校制作了多媒体课件并配备了多媒体设施，将难于理解的部分用图表或动画的形式向学生演示，通过视觉和听觉的双重作用提高学生学习兴趣。

3) 理论结合实物讲解

一味的讲解理论知识学生难于理解，因此，在理论讲解中配合实物，能够增加直观性，例如：讲到起动系统时，火花塞的工作原理尽管配合动画仿真讲解但是从工作过程讲解，学生并不了解实物的结构，此时，教师将实物展示给学生让其自己观察总结，加深了学生的印象也调动了学习的主动性。

4) 讲解、示范、总结相辅相成

教师的讲解是教学中老师传授知识的必要途径，但学生处于被动接受状态，通过老师示范讲解强调实习过程和实习内容，增加学生的自信，然后让学生动手操作，并且教师巡回指导、检查，学生操作结束老师对该项目进行总结，给学生更正时间，通过教-练-改-教的方式能提高实训效果，学生掌握的也更好。

5) 实训考核的科学性

实训考核的目的是检验学生的学习效果和对技能的掌握情况，科学合理的实训考核体系可以增加学生的学习兴趣。指导老师在巡回指导过程中观察学生的操作熟练程度、学习态度、纪律性、安全意识、节约意识等，并做相应记录，练习结束后老师规定题目对学生进行实训操作考核，并且分配考核指标准这项目所占比例，最后得出考核总成绩。

6) 加强实训教师队伍建设和实训教材建设

汽车电器实训教学具有很强的专业性，它要求实训指导老师不仅要传授基本的专业知识，还要讲解、示范、指导等操作过程，这就需要对教师实践操作能力的提高，教师不仅要具有相应职称还应具有职业资格证书，因此“双师型”实训教师队伍建设迫在眉睫。

3 结束语

汽车电器实训在非专业院校进行教学，是目前少数学校正在进行的改革，也是学生与时俱进更新实训内容的必要过程，本文结合南昌航空大学自制汽车电器实训台在学生实训中的改革进行探索，并取得一定的效果，但还有很多方面仍需进一步加强，比如在实训课之前面向全校学生开设相应理论选修课等，因此汽车电器实训教学的模式改革还需大家不断探索和实践。

参考文献：

[1] 徐长英,杨作文.汽车电器实训室建设的探索与实践[J].黑龙江科技信息,2009(27):35.

电器自动化论文篇（2）

二电力系统工作经历对电气工程本科教学起到的积极作用

1教材选用目的更加明确教材是高校实施培养计划的重要介质

直接影响着教学质量和人才。高质量、合理化的教材是提高教学质量与水平、完成人才培养计划与目标的保证。作者在施教时参照自身的工作经验，选用更具有方向性与实践性的教材，提高毕业生与企业之间的契合度。智能电网、数字化电站是电力系统的发展趋势，其要求电网信息化、自动化程度更高。因为这一目的，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）被广泛应用到电力系统中，目前国内应用的PLC有西门子（SIEMENS）公司生产的S7系列、施耐德公司生产的Quantum等系列、三菱公司生产的FX3G系列等。随着日系PLC退出中国市场，西门子PLC被普遍应用于电力系统自动化控制。例如三峡电厂、葛洲坝电厂、溪洛渡电厂等大型水电站使用PLC对发电机组、辅助设备系统等设备进行控制。因此在向电气工程与自动化专业教授《电器与可编程控制器》这门课程时，应该选用以西门子PLC为基础讲述电厂及电网自动化控制的教材，教学内容更接近电力系统工作实践，使电气工程及自动化专业毕业生在走上工作岗位时具有更强的适应能力。

2培养学生更具有方向性现代电力企业对高校毕业生有着严格的职业要求

扎实的专业能力、较强的实践动手能力以及必要的公文写作能力是毕业生就职于电力企业所必须具有的素质。电力系统设备分为一次设备、二次设备两大类。就发电厂而言，从事电气一次设备的检修、维护及管理工作需要毕业生熟练掌握《发电厂电气主系统》、《电力系统继电保护》、《电机学》等专业课程的内容，熟悉电机、开关电器、载流导体、电抗器、补偿设备、避雷器、继电保护系统相关知识，这些是为适应发电厂工作而储备的理论知识。从事电气二次系统工作的毕业生则必须重点掌握《自动控制理论》、《电力系统继电保护》、《电子技术》、《电器与可编程控制器》的相应内容。因此拥有扎实、丰富的专业知识来服务电力企业，是电气工程及自动化专业的培养目标。实践动手能力在促使毕业生快速融入到企业生产工作中扮演着积极、重要的作用。发电厂电气设备维修工作需要毕业生有较强的电气二次配线、布线及PLC编程能力。发电厂中大量布置电气二次控制盘柜，实际的检修与维护工作需要高强度的控制回路布线与配线工作，电力系统高度自动化则需要毕业生具备基于PLC的自动化程序读写能力。公文写作能力是现代化大型企业对职工的基本要求。我国各级电力系统的运营、管理、维护已经实现了规范化、制度化、标准化。实际的工作中需要职工撰写大量的公文，例如对发电厂而言，每个月要写电厂运营报告、机组检修报告、技术改造方案等，特别是实行工作票制度后，每天都要写设备缺陷处理报告及巡检报告。这些工作要求职工具有一定的公文写作能力。对于毕业生而言，必要的公文写作能力在求职及就职中有着不可替代的优越性。

3将工作经验融入教学将宝贵的工作经历融于课堂教学

可极大地丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。作者讲述《电路》第十一章时，结合自己的工作经历深入浅出地讲述了变压器的原理、空载和短路实验，使学生更好地理解和掌握课堂内容。在讲述《电器与可编程控制器》时，以发电厂开停机控制流程、辅助设备自动化控制流程为例，将专业课程学习与电厂实际工作紧密结合起来，以培养更适合企业要求的应用型人才。

4将企业中应用的前沿技术带进课堂随着数字化电站、智能电网的建设

大型发电机组实现并网发电，状态检测技术投入使用，开始对1000KV特高压技术进行实验研究。电力系统的发展日新月异，设备更新速度非常快。电气工程自动化专业的教学应当将当前电力系统的先进技术、发展趋势带进课堂，在丰富教学内容的同时，增加学生对前沿技术的求知兴趣。笔者从事过175MW、770MW水电机组的自动化控制系统改造及维修工作，巨型水电厂厂用电系统运行及维护工作，水电机组状态检测与故障诊断系统的组建与维护工作。其中770MW发电机组自动化控制技术、巨型水电组状态检测与故障诊断技术都是当前电力系统的前沿技术。将这些知识带进课堂，有利于学生充分认识本专业的发展动向与趋势，积极地规划自己的职业发展方向。

电器自动化论文篇（3）

中图分类号：TP13-4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01

社会的进步科技的发展带动了自动化技术逐渐取代手工技术，当前工业社会生产活动中自动化技术已经大规模普及推广开来，而且自动化程度不断加深。随之自动控制理论随着数学、计算机等多学科的发展也取得很大的进步，并逐渐由传统的经典控制理论向现代控制理论发展，现代控制理论在精准度和过程控制方面的优势也使得电气自动化技术其过程更加复杂化，在自动化产品设计进入实际工程前要进行一系列的模拟仿真，以确保能够世纪工程需要。

1 电气自动化和仿真技术

1.1 电气自动化的发展和特点

电气自动化作为电气信息方向的一门新学科，因为和人们生产生活密切相关而迅速发展。经过长时期的发展，如今电气自动化已经作为高新技术产业的重要部分而发展较为成熟。电气自动化从一个电气开关开始到整个电气系统的控制部分都有其分布组成。它包括了对开关信号进行控制，对工程目的进行分析，对系统中各设备进行信息交流，对系统中反馈的信息做汇总并按人们预期设定的程序步骤进行智能化的逻辑分析并准确快速做出动作反映，已达到脱离人工而能自动运行的目的。如今，电气自动化技术广泛的应用于工业、农业、军事和交通运输中。在电气自动化中，控制理论是其重要的基础内容。自20世纪四五十年代开始，控制理论一直在不断的发展。经典控制理论的出现标志着控制理论的形成，自动化技术开始得以普及推广。之后随着各种自然学科和计算机技术的迅猛发展，在20世纪五六十年代依托于数列和计算机技术的状态空间法的出现标志着现代控制理论的形成。经典控制理论计算简单便于分析，能够很好的解决单变量定常系统的设计应用。而随着工业进程的发展，人们对自动化程度提出了更高的要求，工业中有关多变量事变系统的分析设计已经不能再用经典控制理论，现代控制理论的出现解决了这个问题，使得电气自动化技术向着系统更加复杂，控制更加精准的方向发展。

1.2 自动化中的仿真技术

随着工业进程的加快，工业工厂、交通管理、军事国防在进行自动化程度加深的同时也要求对控制过程进行实时监控或着远程监控。仿真技术是自动化控制过程中不可分割的一部分。它通过力控软件将可编程逻辑控制器（PLC）中采集的现场实时数据反映到人际交换界面上来，并用仿真模拟图像对生产过程进行监控。模拟仿真技术也可以在自动化设备投入运行前进行预先模拟运行，以便检查自动控制程序是否稳定，是否满足实际生产需要。

2 仿真技术在电气自动化中的应用

2.1 仿真技术在自动化钢铁厂中的应用

在大型钢铁厂中，从铁矿向高炉送料开始一直到钢铁成型，其过程大多是脱离人工的自动完成，这主要有现场的各种传感器（温度传感器、压力传感器、红外传感器、噪声传感器等），控制室的大型工控机（可编程逻辑器PLC），各种配套的逻辑开关，相关的变频器，变压器等电气设备组成。PLC作为整个自动化的核心部分，对整个自动化过程进行逻辑分析和控制，逻辑开关通过通断作为相应PLC控制动作的执行者，现场的各种传感器和行程开关作为信息来源，将现场的各种实时数据信息传输给PLC，相关电气设备作为运行的支持。在中央控制室中，通过人机交换界面可以将PLC中汇总的各种实时数据反馈到显示屏上，通过这些配套的力控软件可以以图像的形式对钢铁厂的各个生产车间和每个生产过程进程数据进行仿真，并可以在显示屏幕上直接对各个生产过程进行手动控制操作。也可将其上传至网络进行远程协助操作和监控。

2.2 仿真技术在大型汽车组装厂的应用

在大型汽车生产厂，各种零部件的组装是汽车生产厂商所进行的主要活动，一辆车往往需要上万个零部件，而不同的车型需要不同的零部件，即便是同一辆车型的不同配置也需要不同的零部件，如何在最短的时间内组装出最多的车而且正确无误一直生产厂商所关注的问题。电气自动化技术的出现很好的解决了这项问题，并大大提高了汽车的组装速度。在汽车总装车间，各种细小繁多的零件需要按不同的车型组装到一起，由于汽车厂商往往是根据客户的订单需求，同一批次的车型中往往是不同的配置同时进行，这就使现场的操作工单靠脑力无法按时保质保量的完成任务。通过自动控制技术和仿真技术可以有效的解决这个问题。在将汽车组装进行几个部分的分割之后，在各个部分上安装可编程控制器（PLC）作为自动控制器，并安装显示屏作为仿真显示器，将各部分的PLC通过工业以太网连接在CCR（中央控制室）的服务器上，通过IPMS系统通过前端的仿真控制端将各种车型数据导入服务器中，服务器再降不同的配置信息分配到相应的现场PLC中，PLC可以根据不同车型的配置信息将所需的零部件现实到屏幕上，或者制作零部件架并在加上安装拨码灯，使PLC直接控制对应零件拨码灯的亮灭，这样可以是操作工很快捷准确的选取各种零部件，减少了工作强度，增加工作效率。

3 结语

电气工程及其自动化的发展使得我国各行业的自动化进程不断加快，仿真技术作为自动化控制系统中的组成部分，能够很形象的反映出设备实时运行的情况，方便监控与管理。目前可编程控制器（PLC）作为行业经常采用的生产控制设备，与之相应的力控软件能够很好的模拟仿真系统的运行状况，他们已经被越来越广泛运用到社会的各行各业。

参考文献

[1] 肖金凤，朱荣辉，盛义发.电气工程及其自动化专业电机学教学改革研究[J].电力系统及其自动化学报，2003（6）.

[2] 王云岭，高建树.仿真技术在课堂教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2004（2）.

电器自动化论文篇（4）

 

0. 引言

DC-DC变换器有两种类型，为开关变换器和线性变换器。多年来，PWM型DC-DC开关变换器因具有灵活的负极性和多种拓扑结构升降压方式的特点以及工作效率高，操作简单，所以在工业控制上受到了人们的青睐和广泛的应用。但是开关变换器是一个强非线性动态系统，无论是基于线性反馈控制或是现有的PID等常规控制方法都无法对DC-DC开关变换器取得满意的效果。随着非线性控制理论和数字控制技术的不断发展和日趋完善，将非线性控制理论引入到DC-DC开关变换器的控制策略中，对提高变换器的鲁棒性，更快的动态响应以及对输入和输出电源和负载扰动的良好抑制能力有着理论和实际的意义。多年来电力电子学界的国内外专家学者一直在研究控制开关变换器的非线性控制策略，并取得了一定的成果[1]，其中由北京前沿科学研究所韩京清研究员首次提出的一种非线性鲁棒控制技术[2],也就是自抗扰技术，具有算法简单、系统响应快、适应范围广等特点，已引起国内外控制工程界专家学者的广泛关注和高度好评。国内很多高校和研究所正在大力研究它在军工和民用等诸多领域的应用。

本文介绍了自抗扰控制技术在PWM型DC-DC开关变换器中的应用。这种控制方法可以消除由于大信号或是小信号的输入电压和负载扰动而引起的输出电压的变化。最后以其中的Buck变换器的电路为例，并对电路进行了建模、仿真和实验。结果表明，该自抗扰策略具有很强的鲁棒性、动态响应快等优点。

1.自抗扰控制器

经典PID控制器是用参考输入和被控量的误差及其微分﹑积分的线性组合来产生控制信号的，然而在实际运用中，参考输入经常不可微，甚至不连续，而输出信号的测量又经常被噪声污染，因此误差信号按经典意义经常在不可微或其微分信号被噪音的导数淹没。在实际电路中，一般采用差分或是超前网络近似实现微分信号，该方法对噪音有很强大的放大作用，使微分信号失真而不能用，而“线性组合”常引起快速性和超调量之间的矛盾。自抗扰控制通过引入积分串联型跟踪微分器来提取合理的微分信号，并使用合适的非线性组合，以改进经典PID控制，提高自身的适应性和鲁棒性。自抗扰控制主要针对如下一类对象： y(n) = f (y , ,?, y (n- 1) , t) ，其中f为未知模型摄动及扰动的作用量。自抗扰控制器由跟踪—微分器（TD），扩张状态观测器（ESO），非线性状态误差的反馈控制率（NLSEF）构成，整个控制器仅需要系统的输入量和输出量作为信息来源。自抗扰控制器的实质是由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的，所以说扩张状态观测器是整个自抗扰控制的关键。以二阶受控对象为例 ,自抗扰控制器的结构如图1所示。非线性跟踪-微分器的参考输入产生2个输出和,其中为参考输入的跟踪信号,是根据对象能力与控制需要安排的光滑过渡过程 ,而跟踪的微分。科技论文。实际上是的“广义微分”，是一种“品质”很好的微分。TD除了跟踪参考输入信号，安排预期过程外，其主要作用还在于柔化的变化以减少控制过程中的超调量。扩张状态观测器由系统输出产生3个信号:、、,其中为的跟踪信号,为的微分信号,为对系统模型和外扰动的估计。科技论文。非线性组合器由偏差和微分偏差产生基本非线性控制量, 然后用补偿总扰动而产生最终控制量。

2. Buck开关变换器的建模

PWM型DC-DC开关变换器是一非线性和不连续的系统，这使得对它建模成为一个十分困难的问题。从目前的研究情况来看，借助现代控制论的系统建模方法，对电力电子拓扑网络建模是一条有效途径。从微分几何的角度来考虑这个问题，本文以Buck开关变换器为研究对象，其电路拓扑如图2所示。

图 2 Buck电路拓扑结构

为简单起见，假定开关是理想的和同时认为状态转换是瞬间完成，本文仅研究电感电流连续工作的状态(CCM)下运行的buck变换器，即输出电感T的电流在整个开关管S关断周期中都存在。从以上的图中的拓扑电路中，可以分别写出Buck变换器导通和关断2个阶段的状态方程。在1个开关周期内利用状态空间平均法对Buck电路建模可以得到1个关于输出电压和开关频率的非线性状态方程。PWM控制中的占空比与自抗扰控制中的控制量是等价的。描述DC-DC开关变换器的微分方程一般可设为：

S导通时的状态方程为：

+ (1)

S关断时的状态方程为：

+ (2)

对式(1)和式(2)用时间平均得到Buck变换器的状态平均方程如下：

+ (3)

在式(3)中,代表输出电压,D代表占空比;代表电感电流;代表输入电压。科技论文。当然在实际的系统中，对Buck变换器建模时，还应该考虑器件的寄生元件，包括电感电阻和电容电阻等。在式(3)中并没有这些寄生参数，如电容寄生电阻和电感寄生电阻等，可以把他们看成是系统的内扰，同时将电源和电压的波动看成是系统的外扰。自抗扰控制的优势就是不用考虑内外扰的影响，利用由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的。

3.自抗扰控制器数字仿真

为了验证自抗扰控制器的可行性，采用MATLAB中的Simulink对上述的控制方法进行仿真。电路仿真的参数设定为:L=270mH;C=10uF;额定负载R=5;额定输入电压为8V;参考输出电压为4V，其仿真结果表明，自抗扰控制策略对电源输入和负载电流干扰具有很强的抑制能力，动态响应快；虽然输入电压和负载变化时的输出电压有波动，但是很微小，并且能在极短的时间内恢复。

4. 结论

本文应用自抗扰控制器,实现了PWM型DC-DC开关变换器对输入电压和负载变化具有良好的抑制能力，即输出电压只同给定参考输出有关。具有较强的鲁棒性，而且可以克服高频抖振现象，总谐波失真小，是一种可行的适应性好的非线性控制方案。

参考文献

[1] 林维明，黄是鹏.PWMDC-DC开关变换器非线性闭环控制策略的研究[J].中国电机工程学报，2001，（3）:19-22.

电器自动化论文篇（5）

 

0. 引言

DC-DC变换器有两种类型，为开关变换器和线性变换器。多年来，PWM型DC-DC开关变换器因具有灵活的负极性和多种拓扑结构升降压方式的特点以及工作效率高，操作简单，所以在工业控制上受到了人们的青睐和广泛的应用。但是开关变换器是一个强非线性动态系统，无论是基于线性反馈控制或是现有的PID等常规控制方法都无法对DC-DC开关变换器取得满意的效果。随着非线性控制理论和数字控制技术的不断发展和日趋完善，将非线性控制理论引入到DC-DC开关变换器的控制策略中，对提高变换器的鲁棒性，更快的动态响应以及对输入和输出电源和负载扰动的良好抑制能力有着理论和实际的意义。多年来电力电子学界的国内外专家学者一直在研究控制开关变换器的非线性控制策略，并取得了一定的成果[1]，其中由北京前沿科学研究所韩京清研究员首次提出的一种非线性鲁棒控制技术[2],也就是自抗扰技术，具有算法简单、系统响应快、适应范围广等特点，已引起国内外控制工程界专家学者的广泛关注和高度好评。国内很多高校和研究所正在大力研究它在军工和民用等诸多领域的应用。

本文介绍了自抗扰控制技术在PWM型DC-DC开关变换器中的应用。这种控制方法可以消除由于大信号或是小信号的输入电压和负载扰动而引起的输出电压的变化。最后以其中的Buck变换器的电路为例，并对电路进行了建模、仿真和实验。结果表明，该自抗扰策略具有很强的鲁棒性、动态响应快等优点。

1.自抗扰控制器

经典PID控制器是用参考输入和被控量的误差及其微分﹑积分的线性组合来产生控制信号的，然而在实际运用中，参考输入经常不可微，甚至不连续，而输出信号的测量又经常被噪声污染，因此误差信号按经典意义经常在不可微或其微分信号被噪音的导数淹没。在实际电路中，一般采用差分或是超前网络近似实现微分信号，该方法对噪音有很强大的放大作用，使微分信号失真而不能用，而“线性组合”常引起快速性和超调量之间的矛盾。自抗扰控制通过引入积分串联型跟踪微分器来提取合理的微分信号，并使用合适的非线性组合，以改进经典PID控制，提高自身的适应性和鲁棒性。自抗扰控制主要针对如下一类对象： y(n) = f (y , ,?, y (n- 1) , t) ，其中f为未知模型摄动及扰动的作用量。自抗扰控制器由跟踪—微分器（TD），扩张状态观测器（ESO），非线性状态误差的反馈控制率（NLSEF）构成，整个控制器仅需要系统的输入量和输出量作为信息来源。自抗扰控制器的实质是由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的，所以说扩张状态观测器是整个自抗扰控制的关键。以二阶受控对象为例 ,自抗扰控制器的结构如图1所示。非线性跟踪-微分器的参考输入产生2个输出和,其中为参考输入的跟踪信号,是根据对象能力与控制需要安排的光滑过渡过程 ,而跟踪的微分。科技论文。实际上是的“广义微分”，是一种“品质”很好的微分。TD除了跟踪参考输入信号，安排预期过程外，其主要作用还在于柔化的变化以减少控制过程中的超调量。扩张状态观测器由系统输出产生3个信号:、、,其中为的跟踪信号,为的微分信号,为对系统模型和外扰动的估计。科技论文。非线性组合器由偏差和微分偏差产生基本非线性控制量, 然后用补偿总扰动而产生最终控制量。

2. Buck开关变换器的建模

PWM型DC-DC开关变换器是一非线性和不连续的系统，这使得对它建模成为一个十分困难的问题。从目前的研究情况来看，借助现代控制论的系统建模方法，对电力电子拓扑网络建模是一条有效途径。从微分几何的角度来考虑这个问题，本文以Buck开关变换器为研究对象，其电路拓扑如图2所示。

图 2 Buck电路拓扑结构

为简单起见，假定开关是理想的和同时认为状态转换是瞬间完成，本文仅研究电感电流连续工作的状态(CCM)下运行的buck变换器，即输出电感T的电流在整个开关管S关断周期中都存在。从以上的图中的拓扑电路中，可以分别写出Buck变换器导通和关断2个阶段的状态方程。在1个开关周期内利用状态空间平均法对Buck电路建模可以得到1个关于输出电压和开关频率的非线性状态方程。PWM控制中的占空比与自抗扰控制中的控制量是等价的。描述DC-DC开关变换器的微分方程一般可设为：

S导通时的状态方程为：

+ (1)

S关断时的状态方程为：

+ (2)

对式(1)和式(2)用时间平均得到Buck变换器的状态平均方程如下：

+ (3)

在式(3)中,代表输出电压,D代表占空比;代表电感电流;代表输入电压。科技论文。当然在实际的系统中，对Buck变换器建模时，还应该考虑器件的寄生元件，包括电感电阻和电容电阻等。在式(3)中并没有这些寄生参数，如电容寄生电阻和电感寄生电阻等，可以把他们看成是系统的内扰，同时将电源和电压的波动看成是系统的外扰。自抗扰控制的优势就是不用考虑内外扰的影响，利用由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的。

3.自抗扰控制器数字仿真

为了验证自抗扰控制器的可行性，采用MATLAB中的Simulink对上述的控制方法进行仿真。电路仿真的参数设定为:L=270mH;C=10uF;额定负载R=5;额定输入电压为8V;参考输出电压为4V，其仿真结果表明，自抗扰控制策略对电源输入和负载电流干扰具有很强的抑制能力，动态响应快；虽然输入电压和负载变化时的输出电压有波动，但是很微小，并且能在极短的时间内恢复。

4. 结论

本文应用自抗扰控制器,实现了PWM型DC-DC开关变换器对输入电压和负载变化具有良好的抑制能力，即输出电压只同给定参考输出有关。具有较强的鲁棒性，而且可以克服高频抖振现象，总谐波失真小，是一种可行的适应性好的非线性控制方案。

参考文献

[1] 林维明，黄是鹏.PWMDC-DC开关变换器非线性闭环控制策略的研究[J].中国电机工程学报，2001，（3）:19-22.

电器自动化论文篇（6）

Abstract: Electrical automation control is to enhance the production, circulation, exchange, distribution and other key ring, realize the automation, is equal to the reduction of human capital investment, and improve the operational efficiency. With the development of information technology, many new methods and technology into engineering, product of stage, the automatic control of the new challenges, promote the theory of intelligent control technology application in the control of complex system, to solve with traditional methods can not solve the problem.

Key words: artificial intelligence; electrical engineering; automation

中图分类号：V242 文献标识码： 文章编号

引言：社会的进步和人类的长寿要求生产力更加发达,要求人类的经济生活更加智能化,以节省宝贵的人类时间去做其它有益的事情。电气自动化控制领域的革新需要人工智能的大力支持,而人工智能在自动化控制方面的优势在这个领域也确实能够得到极大的发挥。促进自动化控制的发展进步,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能指的是人类制作的机器所表达出来的智能,体现了自动化的特征。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。

一、人工智能应用理论分析

人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。

当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。

二、智能化技术应用优势

在电气自动化控制中应用到智能化技术，主要是以智能化控制器的形式，这种智能化控制器较过去的控制器相比的确具有不少优势，下面我们就对其进行详细的分析。

1.无需控制模型

过去的控制器在进行自动化控制时，往往会因为控制对象的动态方程比较复杂而无法精确到位地掌握，这会使得该对象模型的设计过程中会出现较多不可预估、不可测量的客观因素，比如一些参数的变化。无法掌握这些因素，也就不能设计出精准的模型，自动化控制工作的实际效率也会下降。而智能化控制器并不需要对控制对象模型进行设计，这就可以从根本上避免一些不确定因素的产生，提高自动化控制的精密系数。

2.方便调整控制

智能化控制器还有另一个大好处，就是可以随时根据下降时间、响应时间以及鲁棒性的变化来调节控制程度，从而有效提高自身工作性能，为自动化控制提供最基础的保障。无论是在什么样的情况下，智能化控制器的调节控制与过去的控制器相比具有更方便调节的优势，更适合投入实际使用。还有一点好处，就是智能化控制器在进行调节控制时完全只需要根据相关数据的变化来自行调节，即使没有专门的技术人员在旁边也可以，同样远程调节控制也是可行的，充分体现了电气工程自动化控制的无人操作性要求，对行业未来发展的重要性不言而喻。

3.一致性很强

智能化控制器的一致性很强，这表现在它对不同数据的处理上，及时输入完全陌生的数据也可以收到很高的估计，完美达到自动化控制的相关要求。不同的控制对象的效果也是不同的，虽然在对有些控制对象实施控制时智能化控制器暂时没有采取行动，其控制效果也是非常优秀的，但这并不是绝对的，可能在换了控制对象的时候就无法收到预期的效果了。所以我们技术人员在设计阶段还是不能松懈，要认真落实具体化原则，即在面对不同的对象时一定要根据其具体情况详细分析，不能因为马虎就降低了控制要求。一旦出现智能化控制器使用效果不佳的情况，不能盲目否定智能化技术，一定要从每个工程环节详细排查、认真分析，因为上述人为因素会给自动化控制结果带来很大的误差，影响试验的准确性。

三、人工智能技术的应用

随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。

1．优化设计

电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。

2. 故障诊断

电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。

变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。

3. 智能控制

人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法，因而它的应用实例最多。

四、结束语

综上所述，本文主要介绍了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用情况。只有加强电气工程的智能化程度，才是最终保证行业持续稳定发展的根本手段。

电器自动化论文篇（7）

分析新的高级维修电工鉴定考核大纲，我们可以发现，其相对中级维修电工增加了电力半导体、特种电机、自动控制原理、微机原理、可编程控制器（PLC）、变频器、数字机床控制系统、电梯控制系统及部分新的机械知识。这些新增的知识都是最近几年迅速发展并且已经得到广泛应用的技术，满足和适应了当前企业维修电工的实际需要，代表了我们今后维修电工培养的方向。

从新增的知识看，主要集中在先进控制技术方面，这些知识技能具有以下特点：属于新技术；更新速度快，每月可能都有新的技术得到应用；多学科综合应用，每种产品/系统、技能都可能涉及多种新技术；电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论等得到了广泛应用。

二、高级维修电工知识技能结构分析

虽然高级维修电工新增知识给我们带来了挑战，迫使我们补课――进行多种先进控制技术学习，但是高级维修电工新增知识并非杂乱无章。它是电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论的结合和应用：

第一，可编程控制器（PLC）的核心是微机控制技术，就是运用微机加上电路设计制造的一个简单易用的、用户可二次编程开发的电器产品。而数控系统、电梯控制系统则是以可编程控制器为核心实现的、适用相应场合的控制系统。

第二，变频器的核心也是微机控制技术，就是运用微机+电力半导体器件+脉宽调制控制理论设计制造的一个简单易用的调速电器。此外，数控系统中的伺服控制器同样是用微机+电力半导体器件+脉宽调制控制+闭环控制理论设计制造的一个简单易用的调速控制电器，与变频器知识是相通的，一些厂家的部分变频器就具有伺服控制器的一些功能。可以说，新的调速产品、调速系统，与变频器、伺服控制器一样，都是电力电子技术的具体应用。

第三，高级维修电工新增知识中的变频器、伺服控制器、可编程控制器、调速系统等都需要开环、闭环控制理论的指导，如果没有自动控制理论的指导，不仅设计不出，而且面对变频器五十个以上、伺服控制器一百五十个以上的产品参数将无从下手，面对数控系统、电梯控制系统更是无所适从。

此外，电机原理也是电机控制系统的基础。

因此，高级维修电工新增知识的理论基础就是电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学。具体关系可以用图1表示。

三、高级维修电工知识技能的学习

正确认识了高级维修电工新增知识的理论基础和相互关系，有助于我们对高级维修电工新增知识技能的学习和把握。

在高级维修电工教学中必须强化电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学基础知识的地位，但是以上课程理论知识普遍较难学，因此除了采用一体化教学外，还应积极地探索有效的教学教法，如多媒体教学和行为导向法等。

要注重电力电子技术、微机控制技术、自动控制理论、电机学课程的综合应用， 变频器、伺服控制器、可编程控制器、调速系统等均是以上技术的综合应用，为了理解他们，我们在学习这些基础课程时，一定要偏重于以上技术的联系和综合应用，把握基本概念、典型电路，主要掌握问题是如何提出的、如何解决的、又是如何应用的，不能割裂地讲述单科知识。

从图1看出PLC是控制器中的代表、变频器是调速中的代表，因此，在高级维修电工教学中必须强化PLC、变频器原理的学习，强化PLC、变频器典型电路的技能的训练。相信，只要PLC、变频器学透，就不难理解其他先进控制技术和系统。

电器自动化论文篇（8）

关键词 配电自动化 ；主站；终端；故障；馈线自动化；

中图分类号： TM6文献标识码： A

1引言

目前国内中压配电网主要指10 kV电压等级，10 kV线路由于数量多、分布面广、运行环境复杂，尤其是架空裸导线受气候等因素影响较大，经常发生单相接地故障或短路以及断线故障，中断对电力用户的供电，直接影响用户的生产和生活。

随着经济发展以及人民生活水平的提高，电力用户对供电可靠性的要求越来越高，10kV中压电网的可靠运行是电网可靠性考核的重要指标。据统计，因电网故障而导致的停电占整个停电时间的80%以上，其中由于线路故障而导致的停电达到60%以上，由于配电网分布面广，情况复杂，配电网故障占有较大比重。在配电网故障处理中，查找故障的时间占整个故障处理时间的70%～90%，由于线路的互联以及电源布点较多，配电线路呈现网状结构，而不是原来的单辐射拓扑结构。在发生故障后采用人工巡线方式，存在故障区段定位困难、抢修流程不科学等问题，不仅耗费大量的人力物力，而且还延长了停电时间，影响供电可靠性。

因此，选择一种切实可行的配电网自动化系统对配电网运行管理非常重要。

2配电网故障定位系统

配电网故障定位系统是通过安装故障指示器或故障短信报警装置，在配电线路发生故障时，相关人员通过人工巡视或根据上报的故障短信息，确定故障区域，该系统仅仅在故障时起作用。

配电网故障定位系统的基本模式的组成如图1所示（图中圆圈表示故障指示器，它仅具有在流过故障电流时反转变色的功能，它本身不具备远方数据通信功能，但可与 数据转发装置配合使用）

线路发生故障时，故障路径上的故障指示器翻牌动作变色，而其余故障指示器不变色，从而可以判断出故障发生区域。

如果是配置了带通信故障指示器，可以将故障信息通过数据转发装置上报到主站，根据这些信息可以判断出故障发生的区域。并以短信的方式发送给运检人员。

与不带通信模式相比，扩展模式不必到现场巡示就可确定故障区域，大大提高了抢修速率。

3分布式智能馈线自动化

分布式智能馈线自动化不需要主站，通过自动化开关设备相互配合或采用“面保护”等措施，在配电线路发生故障时，实现故障区域自动判断和隔离，并自动恢复受故障影响的健全区域供电的系统。

分布式智能馈线自动化一般分为两种典型模式，即基于自动化开关设备相互配合馈线自动化模式和“面保护”模式。有4种典型的基于配网自动化开关设备相互配合馈线自动化模式：即重合器和重合器配合模式、重合器和电压-时间型分段器配合模式、重合器和过流脉冲计数型分段器配合模式和“合闸速断”模式。

“面保护”模式是一种发生在故障时通过相邻开关的智能控制器间的相互通信实现开关配合，跳开故障区域周围的开关，实现故障隔离并确保健全区域正常供电的技术。

图2

以图2所示的配电网为例论述故障的处理过程（图中的矩形框表示开关、其中红色代表合闸、绿色代表分闸，每台开关分别和相应的面保护终端设备（FTU）相连，下面的数字为其编号）

分段开关处的FTU具有速断保护功能，当速断保护启动后，FTU 立刻向其上游相邻FTU 发送分闸闭锁报文、向其下游相邻FTU发送分闸报文；若速断保护启动且延时时间已到，或收到分闸报文，并且没有收到分闸闭锁报文，则FTU控制相应的开关分闸；若收到分闸闭锁报文，则FTU无论什么情况也不使开关分闸。联络开关处的FTU在开关一侧失压并且未收到分闸报文的情况下，经过一段时间延时后合闸，若收到分闸报文，则即使一侧失压后延时时间到也不合闸。

假设故障发生在开关B和H之间，则B检测到故障电流而启动速断保护。同时，B向与其上游相邻的A发出分闸闭锁报文、向与其下游相邻的H发出分闸报文；A向与其下游相邻的B发出分闸报文。B和H随即立刻驱动相应的开关分闸，A因收到分闸闭锁报文而维持相应的开关处于合闸状态这样最终隔离了故障区段，恢复了受故障影响的健全区段供电。

基于自动化开关设备相互配合馈线自动化模式和“面保护”模式都可以进一步扩展，建设主站和通信网络，实现主站与终端设备（包括重合器、电压时间型分段器、过流脉冲记数型分段器、“合闸速断”控制单元和“面保护”终端设备）间的通信，并具有遥信、遥测和遥控等功能。

4基于主站的配网自动化系统

本系统是由终端设备和主站计算机系统，并借助通信手段组成。在配电网正常运行时，实时监视配电网的运行情况并进行远方控制（遥控）；在配电网发生故障时，自动判断故障区域并通过遥控隔离故障区域和恢复受故障影响的健全区域供电的系统。

主站配电自动化系统的监控对象主要包括：中压馈线开关、中压开闭所、配电网进线和重要配电变压器等。

第一层为现场设备层，主要为馈线终端单元（FTU）、配变终端单元（TTU）和远动终端单元（RTU）等构成，这些设备统称为配电自动化终端设备。在柱上开关处安装馈线终端单元（FTU），完成对柱上开关的监控。

第二层为配电自动化主站，应采用统一平台、统一数据处理模块和数据服务模块，建立并维护数据库；人机界面模块包括：SCADA 模块、地理信息模块和高级应用模块，用来将数据处理模块和数据服务模块加工后的数据以较好的方式展现给用户，并处理用户的输入操作命令；通过数据软总线建立数据处理模块和数据服务模块与人机界面模块间的联系。具有较高的性能价格比。

5结束语

本文对配网自动化的几种模式做了介绍与分析。配电网自动化系统的建设，应根据负荷密集程度、负荷重要性、经济发达程度、发展趋势、售电收入等，科学地选择恰当的模式。

参考文献：

1、林功平；配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J]；电力系统自动化；2001年07期

2、苏胜新，熊伍泉,吴福保,李延满,李天阳;农村配电自动化建设模式[J];电力系统自动化;2002年21期

3、林功平,奚国富,徐石民;农电系统县级城市配电自动化模式[J];电力系统自动化;2004年24期

4、魏永胜;;配电自动化系统构造模型分析——集SCADA、馈线自动化、配电管理自动化功能于一体[J];山西煤炭管理干部学院学报;2008年01期

5、何泽泉;国内配电自动化系统应用[J];广东输电与变电技术;2003年03期

6、关长余;配电网馈线自动化方案的比较分析与应用研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

电器自动化论文篇（9）

1 引言

随着电子技术的发展，电子技术的使用也越来越广泛，在一些对精确度有要求的电路上，增益的控制是必不可少的。另外，随着工业的发展，在工业生产上，对生产的控制也离不开增益。自动增益系统在电子技术和工业行业迅速发展，在这种环境下，专门的自动控制增益系统也开始出现。实现自动增益的方法有很多种，在本文中，我们采用当先最流行的可编程控制器对增益进行控制。采用可编程器件来自动控制放大电路的电阻阻值，达到控制信号放大的目的，从而模拟实际增益的自动控制。

2 自动增益控制的实现方案

本文的自动增益控制系统是由四个部分组成的：滤波电路、放大器电路、 ad转换电路和cpld控制电路。

首先把输入信号（模拟信号）经过运算放大电路进行放大，然后在经过a/d转换电路转换成数字信号，将转化后的数字信号输入到可编程控制器件，可编程控制器件内部有专门设定的数字比较程序，将当前的输入信号值和理论值进行匹配比较。如果输入信号值比理论值大，就说明输入信号不符合理论输入的范围，需要减小输入信号的大小。可编程器件通过内部的程序经过spi接口电路控制电位器，减小阻值，从而将输入信号变小。反之，若是输入信号和理论值相比偏小，就通过可编程控制器控制电位器电阻，是输入信号变大，已达到理论输入值的范围。

2.1 系统的放大电路模块

放大器电路部分由运算放大器和电阻组成。采用op37和ad5263外加电阻r11、r9构成了最基本的放大电路，其中ad5263是数字电位器，其值得大小可以由可编程控制器控制，不同的值对应着不同的放大倍数。由于ad5236有很多不同的型号，不同的型号具有不同的阻值范围，本系统中选用的是阻值在0-20k的ad5236器件。放大模块中好包含控制端口spi用来接受可编程控制器的控制信号。

2.2 自动增益系统的a/d转换模块

本模块的作用是输入信号（模拟信号）经过放大后，把放大后的模拟信号转换成数字信号，因为在可编程控制器中只能处理数字信号，所以必须把输入信号数字化。具体的电路图如图2.0所示，其中模块的核心是ad9221，ad9221是一个12为的模数转换器件。其中，clk引脚控制着转换的速度，otr为范围溢出输出端，vrf为参考电平2.5v的输出端。整个电路的功能就是把-2.5v-+2.5v的输入电压信息转换成0-5v的电压信号。

2.3 自动增益系统的核心模块——cpld可编程控制部分

可编程控制器的种类非常繁多，比较常用的有intel的c51和altera公司的epm1270。本系统选用的是epm1270，整个系统的控制程序采用vhdl语言实现，主要包括采样程序、比较程序、增益控制程序、spi接口程序等等。其中比较重要的是clk的设计，由于整个系统采用一个时钟源，可编程控制器和a/d转换器的时钟频率又不一样，所以在主程序中一定要计算好每个器件的时钟频率，保证各个模块正常衔接。

2.4 自动增益系统的溢出处理

本系统使用了a/d转换模块，a/d转化器的参考电压和输入电压都有一定的范围，超出了这个范围就属于无效输入，为了保证系统的稳定性必须考虑到有无效输入的存在。在本程序中，如果输入电压高于5v，otr引脚会有溢出输出信号，同时，转化后的数据的最高位为“1”。同理，当输入电压小于0v时，otr引脚也会有溢出信号，转化后的数据的最高位为“0”。为了以后的程序方便比较，本程序将5v的溢出转换数据设置为0xff，将0v的溢出转换数据设置为0x00。

3 结束语

本文提出了一种简单的增益自动控制方法，大大简化了之前的控制电路，具有使用方便，安装方便，实用性强的特点，为以后的大范围推广做好了铺垫。

参考文献

[1]潘松，黄继业.eda技术实用教程[m].北京：科学出版社，2005.

[2]谭会生，瞿逐春.eda 技术综合应用实例与分析[m].西安：西安电子科技大学

电器自动化论文篇（10）

 

节能工作是支持国民经济迅速发展的重要一环，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2～3 倍，节能工作潜力很大。对于建筑电气而言，合理的选用设备，合理确定供电电压等级以及采用新材料、新技术等手段都能够较好的实现建筑电气的节能降耗。

一、用电负荷计算

用电负荷计算方法宜按下列原则选取；在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计阶段及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅建筑，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。

二、供配电系统的节能设计

（一）节能型变压器

减少变压器的有功损耗,按下式计算

ΔPb =Po +β2 ×Pk；

式中ΔPb：变压器的有功损耗（kW）；Po：变压器的空载损耗（kW）；Pk ：变压器的有载损耗（kW）；β：变压器的负载率（0≤β≤1）。

Po 又称铁损，由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺，故变压器应选用节能型的，如S9 、SL9 型油浸变压器或SC9 型干式变压器。Pk是变压器的线损，与流过绕组的电流的平方成正比。当Po =β2 ×Pk时变压器的效率最高。一般变压器的经济运行负荷率在50 % -70 %时，有功、无功损耗电量最少，运行效率最高，但在实际运行中，负荷率是随时间而变化的，故设计中不按变压器的最佳负荷率来选择，而应略高于变压器的最佳负荷率，一般为75 % ~ 90 %。

（二）减少线路的电能损耗

一个工程的线路全长动辄万米以上,所以线路上的总有功损耗是相当可观的, 减少线路上的能耗应引起设计重视，可从以下几方面入手：

(1) 选用电导率较小的材质作导线，铜芯最佳。

(2) 配电室或配电箱应位于负荷中心，减少单回路导线长度，以减少回路上的电压降，进而减少来回线路上的电能损失。

(3) 适当增大导线截面，对于比较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面的基础上，应再加一级导线截面，以延长导线的使用寿命，减少线路的损耗，也提高了供电质量，并为负荷的发展留有余地。

根据设计经验，住宅单元进户线截面的选择经常取决于住宅面积，如表所示：

住宅面积/m2 单元用电kW/户 电度表/A 进户线截面mm2

60 3-5 5(20)A 4

60-120 5-8 10(40)A 6

120-200 8-10 15(60)A 10

（三）提高配电系统的功率因数

系统中的用电设备如电动机、变压器、气体放电灯中的整流器都有电感，会产生滞后的无功，这就需要从系统中引入超前的无功相抵消。这部分超前的无功从系统经高低压线路传输到用电设备，也产生了损耗。这些损耗的降耗措施如下：

(1) 提高设备本身的功率因数，减少对超前无功的需求；可采用功率因数超前运行的同步电动机，电感整流器的气体放电灯加装电容器等措施。

(2)采用电容补偿，产生超前无功。且无功补偿装置应就地安装，以减少线路上的无功传输。，负荷。

三、电气照明系统的节能设计

（一）确定合理的照明指标

照明节能应能提高整个照明系统的效率，而不是在损失照明质量的情况下片面地强调节能。照明设计应从照度、照明均匀度、眩光值、光色、能效指标等来综合地评价。在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据国家标准结合照明要求的档次高低来选择。档次要求高的可提高一级，档次要求低的可降低一级。

（二）采用高效节能光源

采用光效高、光色好、显色性高的光源代替白炽灯。灯具悬挂较高场所的一般照明，宜用金卤灯、高压钠灯；灯具悬挂较低场所的一般照明，宜采用荧光灯。

（三）选择节电的照明电器配件

选择节能型的灯具电器配件（如镇流器）。，负荷。以往广泛应用的直管荧光灯电感镇流器，其自身功耗为光源功率的20%左右，而节能型电感镇流器电能损耗率<10%，更节能的电子镇流器，电能损耗率只有3~5%。在量大面广的照明设计中，采用节能电子镇流器，节能的效果就非常明显。

（四）选择合理的灯具控制方案

建筑物室内照明应尽量利用自然采光，对可以利用自然光的这部分区域的照明，可以采用灯光调节装置，根据照度变化进行灯光自动调节。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，采用调电压调光，以达到节能的目的。

面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控，面积较大的房间采用多灯一控的方式，但每个开关控制的灯数不宜太多，也应考虑适当数量的单控灯。室外宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。

（五）加强照明用电的管理

加强照明用电管理是照明节能的另一个重要方面。，负荷。主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主。实行经济责任制，将节电纳入考核内容，促进职工树立节电意识，对照明灯做到合理控制，养成随手关灯的习惯。这些措施都能有效地降低照明用电量。

四、建筑电气设备的节能

（一）空调系统

其主要包括： ①冷冻水与冷却水系统的优化控制； ②热交换系统温差与流量的优化控制； ③变风量系统等控制技术。

（二）电梯

包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等) 、停层计划及群控策略。

（三）电动机节能

建筑电气中的电动机可采用变频调速器，可在负载下降时，自动调节转速，使其与负载的变化相适应，提高电机在轻载时的效率。

另一种方式是采用软起动器，软起动器是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。因电压连续可调，故而起动平稳。也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信号控制可控硅导通角，以使速度随负载变化而变化。，负荷。

五、利用太阳能等清洁能源

光伏发电技术是民用建筑中应用较多的节能措施。，负荷。太阳能光伏发电系统目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉、太阳能照明灯具等。，负荷。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将得到更为广泛的应用。

六、结论：无论是供电系统或用电设备, 建筑电气节能的潜力巨大。合理计算建筑的用电负荷，正确设计变配电系统，推广节能型用电设备，运用新技术，再配以科学的管理，是实现建筑电气节能降耗的有效措施。

参考文献

1.李宏毅,金晶编建筑工程电气节能[M],中国电力出版社,2004:30-52

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