電氣工程及其自動化的起源范文

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篇1

關鍵詞 電氣工程及其自動化 工程實踐能力 地方經濟發(fā)展

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.05.024

Exploration on the Development of Electrical Engineering and

Automation Specialty in Local University

JIA Qun

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Huai'nan Normal University， Huai'nan， Anhui 232038）

Abstract Local Application-oriented Institutions Oriented open electrical engineering and automation professional must serve the local economic development， to teaching as the center focus on expansion of the engineering practice ability of students， to meet the demand of the professional personnel from the local economy. In place of the normal universities， the transition to engineering and other aspects of the adjustment process， because of its engineering professional foundation is weak， professional accumulation time is short， local colleges and universities need to further integrate various resources， find out for their own development characteristics of students training objectives， requirements， quality requirements.

Key words Electrical Engineering and Automation； engineering practice ability； local economic development

電氣工程及其自動化專業(yè)是一門特色非常鮮明的應用型工程技術類專業(yè)。本專業(yè)主要是研究有關于電能的生產、輸送、應用、測量、轉換和控制等方面的內容。電氣工程及其自動化專業(yè)適用范圍廣，畢業(yè)生既可以從事于強電領域、又可以從事于弱電控制等領域，也可在國家電力生產行業(yè)、國家電網、火電、水電、風電、太陽能等綠色新能源領域工作，對于地方性本科院校在電氣工程及其自動化專業(yè)的發(fā)展上更應注重學生應用性能力的培養(yǎng)。

1 地方院校培養(yǎng)電氣工程及其自動化專業(yè)的定位

電氣工程及其自動化專業(yè)是一個歸并了多個電類專業(yè)的寬口徑專業(yè)，它以物理學、電子學、電工學、自動控制、計算機、測量技術等原理為基礎的一門綜合性技術科學。在電氣工程學科的歷史沿革中一直具有很強的實際應用背景，航天、航空、交通、電力、冶金、化工、電力、石油、食品、生產制造等行業(yè)的需求是自動化學科的誕生和發(fā)展的主要動力，可以說電氣工程專業(yè)的應用范圍已經涉及到社會生產和發(fā)展的各個方面，電氣工程學科必然能夠為實現國家戰(zhàn)略目標和國民經濟的跨越式發(fā)展發(fā)揮巨大的作用。①

隨著我國能源利用的結構性調整，未來我國在核能的利用和發(fā)展、高鐵電氣化線路的規(guī)劃和實施、廣大農村的電網改造工程、城鎮(zhèn)電網和變電站的優(yōu)化和升級工程、電動汽車及充電樁電網工程等，這些具有標桿性的國家大項目、大工程的建設和發(fā)展上，將對具有高素質、電氣技術過硬的電氣工程專業(yè)畢業(yè)生保持旺盛的專業(yè)需求。我校申辦電氣工程及其自動化專業(yè)主要考慮到學校所在城市是國家重要的煤炭、電力、化工、能源基地，需要電氣工程及其自動化專業(yè)及相關強電專業(yè)背景的人才，同時安徽省在近些年經濟快速發(fā)展過程中也需要大量的本專業(yè)人才來充實到工業(yè)生產的第一線，可以說電氣工程及其自動化專業(yè)應該和區(qū)域經濟社會發(fā)展需要有較強的吻合度。所以，在電氣工程及其自動化的專業(yè)建設上應需要厚實基礎，有效地進行專業(yè)積累，整合各方面的教學資源，專業(yè)特色的挖掘，找出適合自身發(fā)展的目標，而不能停留在模仿和學習別人，要在別人經驗基礎上找出適合自己發(fā)展的途徑，并立足于教學這條生命線，積極根據職場的定位需求，認真合理地找出本專業(yè)的定位。②③④

2 電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標分解

關于人才培養(yǎng)模式，教育部原副部長周遠清曾作過簡明扼要的闡述：所謂人才培養(yǎng)模式，實際上就是人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格和基本方式。

教育部《關于深化教學改革，培養(yǎng)適應21世紀需要的高質量人才的意見》也指出：人才培養(yǎng)模式是學校為學生構建知識、能力、素質結構，以及實現這種結構的方式。

在電氣工程及其自動化本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂過程中，應遵循教育教學規(guī)律，更新教育教學觀念，正確處理理論與實踐、知識與能力等關系，注意協(xié)調統(tǒng)一；進一步優(yōu)化和整合課程結構體系。⑤⑥ （如表1所示）

3 適合我校電氣工程及其自動化專業(yè)特點的培養(yǎng)目標和要求

我校是一所地方性、應用型本科高校。學院在升本后這幾年的發(fā)展過程中，始終本著以“質量立校、人才強校、特色興校、依法治?！钡陌l(fā)展策略，不斷地進行改革和創(chuàng)新，并進一步統(tǒng)籌辦學規(guī)模與質量、統(tǒng)籌師范教育與非師范教育、統(tǒng)籌招生與就業(yè)、統(tǒng)籌辦學資源與辦學效益、統(tǒng)籌師資隊伍數量與結構，努力做到規(guī)模、結構、質量、效益的協(xié)調發(fā)展，初步形成具有特色的教學和科研發(fā)展工作的新局面。我院明年將面臨本科專業(yè)評估，這要求我們在抓教學質量的同時必須上規(guī)模，只有盡快創(chuàng)造條件進行規(guī)模建設，從而降低辦學成本，提高辦學效益，所以我們考慮整合現有的教學資源，融合其他相關的學科，構成互相交叉，共同發(fā)展的學科群，根據人才市場的需求來調控教學模式和培養(yǎng)方向的能力。

突出以教師為主導、學生為主體，加強實踐教學環(huán)節(jié)、創(chuàng)新實踐教學的內容，培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才為重點，深化教學體系改革，優(yōu)化課程教學體系及注重教學環(huán)節(jié)的實效，使電氣工程及其自動化專業(yè)的教育理念、教學內容、教學方法、教學手段、教學效果以及教學模式，能后適應本階段培養(yǎng)人才的需求，創(chuàng)造良好的教學情境與教學氛圍。貫徹好我校師范性、地方性、應用型的辦學定位，人才培養(yǎng)的強弱結合、強電為主。立足淮南，服務周邊，面向安徽，輻射全國，為本地區(qū)及安徽省內其他地區(qū)的電力行業(yè)、工礦企業(yè)、研發(fā)單位、科研院所、技術公司等輸送具有寬口徑、厚基礎、強能力、高素質，優(yōu)秀的應用型工程技術人才。

培養(yǎng)目標：本專業(yè)培養(yǎng)能夠掌握電力系統(tǒng)自動化、電機及其控制等工程技術領域基礎理論和基本知識，具有電氣工程師基本素養(yǎng)，能在電力工程、制造加工、化工生產等行業(yè)領域，從事設計制造、研制開發(fā)、試驗分析、系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、生產管理以及電子與計算機技術應用等方面工作的高素質應用型專門人才。

知識要求：掌握高等數學、線性代數、概率論與數理統(tǒng)計、大學物理等數理知識，掌握電路分析、模擬電子、數字電子等電子技術基礎知識；了解電氣工程領域的新技術、新方法，掌握電機學、電力系統(tǒng)分析、電力電子技術、自動控制原理、電力系統(tǒng)繼電保護等電氣工程專業(yè)知識。

能力要求：掌握電子技術、電工技術等方面的基本知識和實驗技能；具有一定的制圖繪圖能力、程序設計能力、電子設計能力。具備電力系統(tǒng)工程理論分析、設計能力和應用能力，具有較寬的知識面、較強的適應和發(fā)展能力，并具有自主學習的能力。

素質要求：具有強烈的社會責任感和主人翁意識，具有良好的環(huán)境保護意識和職業(yè)道德；養(yǎng)成良好的體育鍛煉和衛(wèi)生習慣，具有健全的心理和健康的體魄，達到國家規(guī)定的大學生體質測試標準要求；了解相近專業(yè)及基本的人文社科知識，具備較寬的知識面和一定的社會實踐能力；具有良好的從事實際工作的心理準備。

4 以教學為中心的具體措施和初步成效

（1）實驗裝置潛能的挖掘：隨著學校政策傾斜和支持力度加大，應該說近兩年來電氣工程及其自動化專業(yè)實驗室建設發(fā)展速度很快，購置了很多大型、重型設備，但同時由于實驗裝置本身具有一定的復雜性，且教師人數偏少，所以今后隨著教學任務的開展，我們教研室的主要工作就是要深入挖掘實驗裝置的潛能，合理安排教學資源，構思好設計性、綜合性實驗項目等。

（2）教師的應用能力水平需要進一步提高：教師要注重學習、注重知識的更新、注重理論聯(lián)系實際、做好“雙師型”方向的發(fā)展，結合好這兩年新建的實驗裝置，充分發(fā)揮實驗裝置的效能及實驗項目的延伸。

（3）課程之間內容上的關聯(lián)性需要深入梳理。專業(yè)課程之間在內容上往往會有很多的相關性、關聯(lián)性，由于任課教師在授課環(huán)節(jié)上基本上是獨立進行的，且根據自身的知識結構在授課內容可能有一定的隨意性，這可能會造成學生在上不同的課程時會感覺到有些內容是不同教師重復講過的內容，這將造成教學效果的下降。所以，針對這一問題應積極開展教學內容、教材內容的梳理，同時規(guī)范各門專業(yè)課程內容合理的教學范圍，以此規(guī)避教學內容上的重疊。

我校電氣工程專業(yè)雖起步遲，但通過多年來不斷的工作付出和卓有成效的努力，逐步建立起較為完善的立體化教學體系，并在學校的政策支持下不斷地進行實驗室硬件建設，形成了具有發(fā)電廠電氣控制仿真系統(tǒng)、供配電控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)分析平臺、電工技術實訓平臺等較為完備的電氣工程方向實驗實訓教學框架體系，在此基礎上本專業(yè)學生在西門子、飛思卡爾等全國知名工程類賽事上獲得了較優(yōu)異的（下轉第104頁）（上接第48頁）成績。

4 結語

總之，做好一個專業(yè)需要投入較大精力，地方院?？赡芨P注生源和招生數量，往往在資源配置上由于專業(yè)較多很難集中有效的教學力量來切實有效地應用到電氣工程專業(yè)發(fā)展和建設中。專業(yè)方向要有所調整和分析，要緊隨國家能源政策的步伐，在課程的開設上力圖符合時展的脈搏。

基金資助：淮南師范學院2014年校級教研項目（編號：2014hsjyxm03）基金資助

注釋

① 巫付專，王曉雷，付邦勝.電氣專業(yè)應用型人才培養(yǎng)方案的構建[J].中國電力教育，2010（6）：46-47.

② 趙麗華.電氣工程及其自動化專業(yè)水電特色實踐教學體系探索[J].科教導刊，2014（10）.

③ 艾欣，劉寶柱.華北電力大學電氣工程及其自動化專業(yè)的建設及發(fā)展[C].第四屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集：92-95.

④ 宋起超，楊春光，喬爽，王希鳳.應用型本科院校電氣工程及其自動化專業(yè)多元化實踐教學模式的構建[J].中國冶金教育，2010（2）：12-15.

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關鍵詞：電氣工程；自動化；意義；發(fā)展難題；解決措施

1電氣工程及自動化的發(fā)展過程

電氣工程及其自動化作為我國近代工業(yè)發(fā)展的促進劑，是伴隨著我國工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。在改革開放以后，中國大力發(fā)展工業(yè)，以求獲得快速的經濟發(fā)展，提高國民的生活水平，在不斷發(fā)展前進的過程中，電氣工程及其自動化經歷過三個主要的發(fā)展階段，其內容如下：（1）第一階段：隨著機械工程和物理學的發(fā)展，科學工作者便考慮到將二者結合起來，尋求一種能夠為電器制造也服務的科學，于是便誕生了電氣工程。（2）第二階段：隨著微波和無線通訊技術的興起和發(fā)展，科學工作者又將這一學科的優(yōu)勢有機結合到電氣工程上面，通過微波和無線通訊技術對機械的控制，來使機器完成生產工作并滿足生產要求，這便將電氣工程及其自動化帶進了機電一體化的時代。（3）第三階段：隨著計算機和信息技術的發(fā)展和應用，它的優(yōu)勢也被利用到電氣工程及其自動化中來，于是便出現了通過計算機編程并遠程控制機器完成生產工作的新一代機電一體化工業(yè)生產流程。

2電氣工程及自動化的發(fā)展意義

電氣工程及其自動化的發(fā)展過程是一個不斷吸納并融合全球最新科技的過程，電氣工程及其自動化的可以應用到各行各業(yè)，無論是一個斷路器的設計，還是整架航空航天器的研究，都少不了電氣工程及其自動化的身影。電氣工程及其自動化的發(fā)展，使得機械制造業(yè)的生產車間空間得到節(jié)省，也減少了車間內人力物力的配置，很多機械產品的加工不再需要工人來動用原始的手工勞動，而可以通過電腦終端的直接控制，這樣，一個會控制電腦終端程序的工人便抵得上好幾個人力工，實現了人力資源的有效節(jié)約。機電一體化的運用更是可以使生產車間完成流水線的全部生產任務，包括生產零件，組裝，包裝，流動，檢測等整個制造流程，極大地提高了生產效率。

3電氣工程及自動化的發(fā)展難題

盡管電氣工程及其自動化的發(fā)展隨著工業(yè)的發(fā)展一起很迅速，但是到了新的發(fā)展階段以來，電氣工程及其自動化的發(fā)展也遇到了很多難以克服的困難：（1）電氣工程應用的能耗問題。所謂的能耗問題是指來源于電氣工程設施的建造和安裝所造成的能量損耗，當然，要想實現機電一體化控制，建造和安裝布置控制設備是必需的，因而這部分能源消耗是無法避免的，為了降低成本，便只能從降低能耗方面著手；在電氣工程及其自動化系統(tǒng)的建造和安裝過程中，需要考慮到光照和溫度調節(jié)方面的問題，同時也還要考慮到系統(tǒng)耗電與廠用耗電的關系，電網的布置等問題，在諸多環(huán)節(jié)的能耗問題實在值得關注。（2）電氣工程應用的質量管理問題。在實際操作中中，有很多工廠為了完成機電一體化控制，但又考慮到成本的節(jié)約，放低了對電氣工程及其自動化系統(tǒng)的施工質量要求，使得建造標準低于國家規(guī)范，這樣做會導致低了機電一體化系統(tǒng)所生產的產品質量降低，更可能使得整個系統(tǒng)運行故障頻出，發(fā)生災難性的事故。（3）數據傳輸的不方便問題。電氣工程及其自動化的控制系統(tǒng)主要是應用計算機對于所編應用程序的控制，但是從目前的發(fā)展狀況來看，電氣工程及其自動化仍然處在一個多學科的綜合體的尷尬狀態(tài)，還沒有脫離出來成為一個獨立的學科，因而很多應用編程及其有效接收設備并沒有國家標準來統(tǒng)一，在商業(yè)化的運行中，廠家只能購買某生產商的一中機型來進行控制運用，而不能完成不通機型之間的信息傳遞，這對商業(yè)化的運行和發(fā)展造成一定的阻礙。（4）電力控制系統(tǒng)的完善效率對工程進度的制約問題。電氣工程及其自動化系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，用來對機械系統(tǒng)進行控制，然而要想完成整個系統(tǒng)的運行，便得結合實際的機械操作流程編寫相應的程序通過計算機控制來實現。因此對于同一工程，由于編寫程序不通，電氣工程及其自動化控制的效率就會有所高低，這也會進一步影響工業(yè)生產的效率，從而影響到經濟的發(fā)展速度。

4提高電氣工程及自動化的方式

電氣工程及其自動化主要分為兩個部分，一是電氣工程，另一便是自動化控制；因此提高電氣工程及其自動化便要從兩方面著手，通過實現電氣工程和自動化控制的有機的、高效的結合來更快更好地發(fā)展電氣工程及其自動化。（1）從電氣工程方面：從上文問題分析可知，電氣工程主要存在的問題是能源消耗問題和施工質量管理問題。解決這類問題有效的措施便是企業(yè)和政府一起協(xié)商制定嚴格規(guī)范的電氣工程施工管理標準，并且一切有關電氣工程的施工要嚴格按照該標準執(zhí)行，違者必究；施工單位在實際施工的過程中，不要照搬一般的施工流程，而要根據實際的施工地點的環(huán)境、地理位置等因素，綜合考慮擬定合適的施工方案后再施工。并且施工過程中嚴禁偷工減料、以次充好，要嚴格按照標準選擇適應的材料，施工完成后要有專門的系統(tǒng)管理和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)控檢修。（2）從自動化控制方面：自動化控制的問題主要是數據傳輸接口不統(tǒng)一，控制程序控制效率有高低。為了解決這個難題，企業(yè)的程序設計人員應不斷優(yōu)化反饋設計，完成精簡有效的高質量程序編寫；然后將最優(yōu)質的程序在企業(yè)內或者行內推廣，從而使整個企業(yè)或者行業(yè)的自動化控制水平提高，要想設計出優(yōu)質的程序，設計者需要考慮客戶的需求和工程的運行流程，通過精簡和優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率。另外，政府也應該在行業(yè)內制定相應的通用的程序接口，能夠讓優(yōu)秀的程序設計在整個行業(yè)內流通，從而帶動整個行業(yè)的信息傳遞和競爭提高。

作者:朱益成 單位:河海大學文天學院

參考文獻：

[1]侯曉燕.電氣工程及自動化工作原理[M].科技出版社,2009.

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教育部直屬、省部共建的普通高等學校，是首批進入國家“211工程”和“985工程”建設的重點大學之一。長期的辦學過程中培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才，曾被英國著名學者李約瑟譽為“東方劍橋”。

王牌專業(yè)：統(tǒng)計學、漢語言文學、土木工程

招辦電話：0571-87951006

大學

大學是自治區(qū)唯一一所綜合性大學，在高寒缺氧的特殊環(huán)境中，從最初的帳篷學校到現代化的大學校園，從單一的師范專業(yè)設置到學科門類齊全的綜合性大學，2009年12月，大學成為“211工程”重點建設大學。

王牌專業(yè)：計算機科學與技術、廣播電視工程、電子信息工程

招辦電話：0891-6331646

安徽大學

國家“211工程”重點建設高校，安徽省屬重點綜合性大學。學?，F有普通本科教育14個學院， 66個專業(yè)，涉及哲學、經濟學、工學等8個學科門類，建校83年，已成為安徽省培養(yǎng)高層次人才的重要基地之一。

王牌專業(yè)：英語、法學、電子信息工程

招辦電話0551-3861777

廣西大學

教育部和廣西壯族自治區(qū)共建高校，國家“211工程”重點建設學校?，F設哲學、經濟學等9大學科門類，利用地處中國東盟自由貿易區(qū)中心地帶、毗鄰東南亞的地緣優(yōu)勢，對東南亞國家的影響不斷增強。

王牌專業(yè)：土木工程、建筑學、農學

招辦電話：0771-3232999

黑龍江大學

黑龍江大學的前身是1941年成立的中國人民抗日軍政大學第三分校俄文隊，目前其學科門類齊全、綜合優(yōu)勢明顯，校內設有31個教學院部，擁有涵蓋文、理的10個學科門類本科專業(yè)79個。

王牌專業(yè)：俄語、法學、哲學

招辦電話：0451-86608661

遼寧大學

遼寧大學已經走過半個多世紀的發(fā)展歷程，是一所擁有文、史、哲等多學科的綜合性大學，也是遼寧省唯一的一所綜合性大學。學校設有20個學院，62個本科專業(yè)，人文社會科學學科整體實力較強。

王牌專業(yè)：經濟學、金融學、法學

招辦電話：024-62202299

湖南大學

湖南大學起源于宋朝四大著名書院之一岳麓書院，現直屬教育部，是國家“211工程”、“985工程”重點建設高校。學校已形成化學工程、土木工程等科技集團力量，人文社會科學研究也呈現出良好發(fā)展勢頭。

王牌專業(yè)：土木工程、車輛工程、電氣工程與自動化

招辦電話：0731-8823560

四川大學

四川大學地處“天府之國”的成都市區(qū)，是國家“211工程”和“985工程”重點建設的大學，也是國家布局在中國西部的高水平研究型綜合大學。學校設30個學科型學院，學科覆蓋了文、理、工等11個門類，已朝中國一流的研究型綜合大學目標邁進。

王牌專業(yè)：口腔醫(yī)學、漢語言文學、臨床醫(yī)學

招辦電話：028-86080605

天津大學

天津大學是教育部直屬國家重點大學，也是中國第一所現代大學，在百余年辦學過程中，逐步形成了以工為主，理工結合，管理、經濟、文學、哲學、教育學等學科綜合發(fā)展的學科布局。

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【關鍵詞】諧波;有源電力濾波器;應用

一、諧波研究背景

當代世界電力工業(yè)中，幾乎都采用交流供電方式。在理想情況下，電源以單一且固定頻率（50HZ或60Hz）向電網提供正弦變化的電壓。電網可以視為一個線性系統(tǒng)，系統(tǒng)中各個點的電壓，電流會和電源有相同頻率的正弦變化，這些電氣量只存在幅值和相位的不同。但隨著電力電子技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負荷快速增加，實際系統(tǒng)已經不能近似為理想系統(tǒng)，直接的表現形式就是電壓、電流出現了波形的周期性畸變。從頻域分析的角度就是說，這些電壓，電流的波形之中不僅包含了與電源相同頻率的基波正弦分量，還有一系列頻率是基波頻率整數倍的高頻正弦分量。這些高頻分量統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)諧波，當電力系統(tǒng)中諧波含量過高時，也可以說存在較重的諧波污染時，電網的安全性和可靠性將會受到威脅，而傳統(tǒng)的理論或方法（如正弦電路向量分析法等）也無法應用。因此，電力諧波已經成為世界各國政府，科學界廣泛關注的問題，諧波的研究是很有意義的。

二、諧波產生原因與危害

隨著我國改革開放的不斷深化，現代電力電子變換技術產品等非線性負載的普及應用，一方面是科技發(fā)展的表現，另一方面卻對電網產生了諸如諧波含量和無功功率增高的不利影響，這使得電網污染成為日益突出的嚴重問題，因此需要“實施綠色電力電子、打造綠色電網”，就必須首先解決電網污染的這個難題。根據相關的電路知識，負載的電流與加在兩端的電壓不呈線性關系，從而形成了非正弦的電流，這些非正弦的電流中就包含有諧波，所以可以得出結論：非線性負載是產生諧波的根本原因。關于電網中諧波的來源，可以概括為以下三個方面：

（一）由于發(fā)電源質量問題從而產生諧波，這是因為在制作發(fā)電機內部的三相繞組時，幾乎不可能做到絕對對稱，同樣發(fā)電機內部的鐵心也不會絕對的均勻一致。

（二）輸電網以及配電網中由于電力變壓器的存在，會不可避免的產生諧波。

（三）由用電設備所產生的諧波，這些用電設備主要是指非線性負載。

電力系統(tǒng)中的諧波會造成許多危害和負面影響，這些危害以及負面影響可以概括為以下幾個方面：

（一）電網中各個元件由于諧波產生了附加損耗，降低了輸電，用電效率。

（二）諧波會對繼電保護裝置，自動控制裝置等形成干擾甚至造成誤動。

（三）諧波可能會在電網局部引起串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，諧波電流將放大幾倍甚至幾十倍，嚴重威脅電氣設備安全并誘發(fā)事故。

（四）電氣測量儀表會因諧波產生計量誤差，給供電部門和用戶造成直接經濟損失。

三、波抑制與無功補償裝置

想要解決電網諧波污染的問題，主要的解決方案可以從兩個方面入手：一是減少諧波的產生，另一個方法是安裝諧波補償裝置用來補償諧波，此方法對于各種諧波源都是適用的，哪里有消耗就在哪里產生補償，這個淺顯易懂的道理可以視作無功功率補償方法的基本原理，常用的無功補償裝置主要有以下四類：同步調相機、開關投切固定電容、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器。一方面，一種設備或者裝置會產生出諧波，那么很有可能它也會消耗無功功率;另一方面，在抑制諧波的同時往往也可以起到補償無功的作用，因此將無功補償與諧波抑制的研究結合起來，在現階段看來是十分有必要的。諧波是原本正弦的信號發(fā)生了畸變，無功功率使得同相位的電壓與電流出現了相位差，這些現象在物理學中都可以視作為波形問題，可以用綜合補償的方法來處理電力系統(tǒng)中的諧波和無功功率問題，有源電力濾波器就是一種同時集合了諧波抑制和無功補償功能的新型裝置。

四、有源電力濾波器的起源、發(fā)展

APF的基本思想最早可以追溯 1969 年Bird和Marsh發(fā)表的論文，文中完整地提出具有功率處理能力的有源電力濾波器的概念，這可看作是APF基本思想的萌芽。首次完整地描述APF工作的基本原理的學者是H.Sasaki和T. Machida。1976年美國西屋公司的L.Gyuig正式提出了APF的方案，他所說的APF是采用大功率晶體管PWM逆變器結構，其基本原理就是通過逆變產生與諧波電流等值反向的電流，并注入電網，從而達到濾除諧波，凈化電網的目的。

上世紀八十年代末，并聯(lián)型APF、混合型APF、串聯(lián)混合型APF等多種拓撲結構的有源電力濾波器相繼出現。上世紀九十年代中期至本世紀初，自適應、神經網絡、滑模控制、重復控制、遺傳算法等現代智能控制方法得到了長足地發(fā)展。近幾年來，研究APF技術逐漸成為熱點，美日等國已經有許多大容量APF相繼投入到工業(yè)應用中，在諧波抑制以及無功補償方面都取得良好的效果。

五、APF的原理及分類

并聯(lián)型的APF主要由電流檢測電路以及電流補償電路兩大部分組成，將電路負載電流中的諧波分量以及無功電流分量檢測出來是電流檢測電路的任務，電流補償電路通過對逆變電路進行控制，使其產生與諧波電流以及無功電流反向的補償電流，從而實現補償電路中由非線性負載所引起負載電流中的諧波分量和無功電流分量的目的。按照接入電網的方式， 有源電力濾波器又可以分為并聯(lián)型有源電力濾波器、串聯(lián)型有源電力濾波器和混合型有源電力濾波器。并聯(lián)型有源電力濾波器結構是最簡單、最基本的APF，主電路由逆變器構成，它與電網電壓構成并聯(lián)關系，通過向電網中注入與檢測所得諧波大小相等、相位相差1800 的電流信號，將電網中的諧波抵消，實現將非線性負載所產生的諧波濾除，達到凈化電網的目的。并聯(lián)型APF思路清晰，容易實現，因此應用最多。串聯(lián)型有源電力濾波器用于補償電壓諧波。串聯(lián)型APF以串入電網的方式向電網中注入諧波電壓信號，實現將電網電壓變?yōu)闃藴收也ā５趯嶋H應用中，安裝、維護相對復雜，費用較高。

混合型有源電力濾波器，它是將串聯(lián)型、并聯(lián)型APF混合起來使用，混合型有源電力濾波器不僅包括串、并聯(lián)的混合，還包括有源電力濾波器與無源濾波器的混合，混合型APF 的諧波補償能力是最強的，但是從結構上可以很容易知道，混合型APF需要大量的電力電子器件，安裝、使用和維護都非常復雜，使用很不方便，尤其是成本太高，性價比很低，因此使用并不廣泛。諧波污染問題向電網供電質量提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，本文對電網中存在的諧波以及無功功率的起因、危害、治理措施進行了較為詳細地闡述，最后找到了可以同時實現諧波治理和無功功率補償的功能的辦法，那就是應用APF，因此，APF有著廣泛的應用空間。

參考文獻

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