电力电子技术实验报告
一、直流斩波电路的性能研究
一、实验目的
1．熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理。2．掌握这两种基本轿波电路的工作状态及波形情况。
二、实验项目
降压型（Buck）斩波电路性能研究。
三、实验原理 3.1 实验原理图
降压斩波电路
四、实验步骤及方法
1.熟悉各个模块的功能，检査控制电路和主电路的电源开关是否为关闭状态。2.按照实验原理图进行接线。
3.对 PWM 控制模块依次进行如下设置： a 调节“幅值调节”旋钮，向左旋转至最小。b“控制方式”开关拨为开环。c“载波频率”设置为 20K。d“输出模式”开关拨为模式 1。
4.打开底柜 24V 和 15V 电源，将 PWM 控制模块的开关拨为 ON，用示波器分别观察载波（三角波）和 PWM 信号的波形，记录其波形、频率和幅值。调节“幅 值调节”旋钮，观察 PWM 信号的变化情况。
5.斩波电路的输入直流电压 Ui 由底柜的可调直流源给出，观察 Ui 波形，记录其平均值。6.接通主电路和控制电路的电源。调节“幅值调节”旋钮，改变 PWM 波的占空 比，观测输出电压 U o 波形。分别记录几组 PWM 信号占空比α, U i、U o 的平均值。
五、实验结果
1.Vi=50V时，D=19.04%，输出电压波形如下图所示，由图知，Vo=8.8V，Vo理论值=Vi*D=9.52V。
2.Vi=40V时，D=66.94%，输出电压波形如下图所示，由图知，Vo=20V，Vo理论值=Vi*D=26.776V。
六、结果分析
将降压斩波电路中实际输出电压与理论分析结果逬行比较, 讨论产生差异的原因。
答：实际上斩波电路会由于输出端使用电容滤波，而造成输出电压与理论值不同。
实验二、三相交直交变频电路的性能研究
一、实验目的
1．熟悉三相交直交变頻电路的组成。
2.熟悉三相桥式 PWM 逆变电路中各元器件的作用、工作原理。
3.对三相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工怍情况及其波 形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二、实验电路
原理图
三、实验步骤
1.按图中电路接线，接线完成后进行检查。
2.先打开控制电路电源，暂不接通主电路的交流电源。
3.观察正弦波发生电路输出的正弦信号～U，～V，～W 波形，测试其频率可调范围。
4.观察载波（三角波）的波形，测出其频率，并观察正弦波与载波的对应关系。5.观察六路PWM信号（SPWM控制模块中的PWM1～PWM6），并分别观测施加于V1~V6的栅极与发射极间的驱动信号，判断驱动信号是否正常。在主电路不接通电源的情况下，对比 V1 和 V2 的驱动信号，观测同一相上、下两管驱动信号之间的互锁延迟时间。
6.接通主电路的交流电源。观察主电路的中整流后的直流电压 Ud 的波形，并测量其平均值。
四、实验结果
观察载波、调制波、中间直流Ud、输出电压Uan、Uab、ia的波形。
中间直流Ud
输出侧电压Vab
输出侧电压Van
载波
电流ia
五、结果分析
1.分析说明实验电路中的 PWM 控制是采用单极性方式还是双极性方式。答：实验电路中的PWM控制是采用双极性方式。
2.分析说明实验电路中的 PWM 控制是采用同歩调制还是异步调制。答：实验电路中的PWM控制是采用同步调制。
3.为使输出波形尽可能地接近正弦波，可以采取什么措施？
答：增大逆变器主电路的功率开关器件在其输出电压半周内的开关次数N。
实验三、三相全控桥整流电路分析
一、实验目的
1.熟悉三相全控桥整流电路组成。
2.熟悉电路中器件的工作原理及作用，并研究输出波形。
二、实验电路
三、实验步骤
在不同的导通角下，记录输出电压、晶闸管输出电压和电流的波形。
四、实验结果
1.00时导通，输出波形下图所示。
2.600时导通，输出波形下图所示。
《电力电子技术》是一门应用性很强的专业基础课程,它不仅用于一般工业,也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统、军用领域等,在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛应用,这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。但是,目前在部分普通高校的学生仍然不知道学的是什么,有什么用,该怎么用,学生的迷茫正是教育工作的失败之处,尤其是实验教学工作的失败。笔者针对这一问题,进行了多年的实验教学探索和改革,对《电力电子技术》课程实验教学方法和内容进行了专门的研究和尝试,现将其总结如下,供同行参考。
二、《电力电子技术》传统实验教学中存在的问题
1、对实验教学不够重视
受传统观念的影响,实验教学不被重视,认为实验只是起到对教材中的理论进行验证的作用,是理论教学的可有可无的附属物,正是因为存在这样的认识,从课时安排到授课要求,实验教学都低于理论教学,从教师到学生都忽视了实验这一重要的教学环节,学生也就放弃了这一实践的大好时机,以应付的心态去完成实验,甚至部分学生以抄袭的方式完成实验报告,自然实验的效果不够理想。
2、实验内容陈旧
电力电子技术的发展日新月异,但实验内容没有更新,以不变应万变。例如:目前,电力电子器件已经由半控型器件发展为全控型器件,而且全控型器件的应用日益广泛,但实验内容仍以半控型器件为主,甚至没有全控型器件的实验,这使得教学工作比工程实际滞后得多,对于学生能力的培养和将来的就业是很不利的。
3、以验证性实验为主
《电力电子技术》的实验类型有验证性、综合性、设计性三种,传统实验教学侧重于验证性实验,或全部是验证性实验,在实验内容上仅局限于对教材中部分理论的验证,不能很好地与实际应用相联系,在实验方法上基本是简单的模仿,学生始终处于被动地位,没有积极的思维和创新,也没有探索的目标和方向,学生的主观能动性没能很好地发挥出来,这不符合当今社会对应用型、创新型人才的要求。
基于上述分析,在实验过程中学生动脑筋思考较少,发现问题、提出问题较少,出现问题便手足无措,学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处,不能充分实现应用型人才的培养目标,因此实验教学改革势在必行。
三、以验证性实验为基础,增加综合性、设计性实验
1、协调验证性实验与综合性实验的关系
验证性实验是为了使学生巩固理论知识而开设的基础实验,实验内容单一,注重实验的结果而不是实验的过程,通过该类实验可以使教材上的基本理论得到充分的验证,加深学生对理论教学中各个知识点的理解,使学生对实验仪器的使用及注意事项有比较清楚的了解,同时也可以培养学生的基本操作、数据处理和计算技能。在此基础上开设综合性实验,每个综合性实验是由几个有一定内在联系的基础实验或知识点组成,选取有利于实践技能和创新精神培养的实验内容,在全部或部分验证性实验完成之后,适时安排综合性实验内容,以培养学生综合应用能力和创新能力。
综合性、设计性实验是指在学生具有一定基础知识和基本操作技能的基础上运用某一课程或多门课程的综合知识,对学生的综合实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。其目的在于锻炼学生对知识综合应用的能力,培养学生分析和解决复杂问题的能力,培养学生数据处理以及查阅中、外文资料的能力。因该类实验涉及的知识面广,操作复杂,一般需要的时间较长,而目前的实验学时数较为紧张,要解决这一问题,方法之一是在保证学生基本技能的基础上,精简基本验证性实验,变验证性为综合性、设计性实验,同时开放实验室,部分复杂的设计性实验,可以在课外时间完成。这样既能保证良好的教学效果,又能提高实验室的利用率。
2、多学科结合,增加综合性、设计性实验内容
电力电子技术的核心内容是电力变换,电力变换通常分为四大类,即交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流,任何一种电力变换方式都是根据负载的要求进行的,简单变流电路常用的负载有交流电动机或直流电动机,因此可以将《电力电子技术》与《电机拖动基础》相结合,开设综合性实验项目。例如:“直流电动机可逆调速系统设计”,该综合性实验项目专业实践性很强且与生产紧密联系,培养学生把专业理论知识综合运用于工程实践的能力,提高学生的综合素质水平。实践证明,学生对此有浓厚的兴趣,提出了多种设计方案,有桥式整流(逆变)电路,有直流斩波电路,还有二者的结合,在教师的指导下,学生广泛查阅资料,进行多种方案的理论分析和比较,最终确定一个设计方案,并通过了相关计算和实验调试。
电力电子技术还可以看成是弱电控制强电的技术,即电力变换电路的正常工作需要由信息电子电路来控制,因此该课程可以与《模拟电子》、《数字电子》等课程相结合,也可以与《单片机》或《可编程控制器》等课程相结合,增加综合性实验内容。例如:“基于单片机的三相全控桥整流电路设计”,就是利用单片机硬件和软件资源,设计一种触发脉冲产生的方法,满足三相全控桥整流电路的工作要求,实验教师提出实验要求,学生自己设计并进行实验调试。该实验内容将《单片机》和《电力电子技术》相结合,使学生能充分理解二者之间的关系以及单片机的应用。
另外,《电力电子技术》还可以与《工厂供电》相结合,开设“高压直流输电系统设计”的实验。通过这样多学科结合,增加综合性、设计性的实验项目,学生能充分理解《电力电子技术》、《单片机》、《电机拖动》、《工厂供电》等主干课程的应用,以及所学专业在社会生产中的作用,能将所学过的知识综合分析并有效利用,形成自己独到的设计方案,使学生认识到开发常用项目的一般过程,掌握强电电路设计的一般方法、过程及注意事项,培养学生解决实际问题的工作能力,提高其综合素质,为今后的设计或工作积累经验。
四、引入仿真技术,开设研究性实验
随着电子计算机技术的发展,计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻电子设计的领域,借助计算机仿真技术,可以弥补实验器材缺乏的不足,减少实验耗材,完成现有实验设备难以实现的复杂实验,缩短实验时间,更加完整地分析实验对象的系统性能指标,优化电路设计,具有高效、快速、直观、完整的优势。
根据当地工业生产对电力电子技术的应用现状,提出与实际生产相关的实用性科研课题,充分利用现有实验室条件,发挥计算机仿真技术的优势,教师与学生合作完成相关课题。在2005年上半年,笔者接到一个项目——“逆变弧焊电源的优化设计”,因为实验条件所限,无法进行实际调试,笔者和部分学生便借助PSpice仿真技术,通过反复实验、改进,最终顺利完成了该课题。在这个过程中,学生表现出极大的兴趣和高度的热情,主动进行各项工作,不但对学过的知识能融会贯通,还积极查阅资料,进行大量的参数计算、反复的实验或仿真验证,这既提高了现有实验设备的利用率,又实现了产学研的联合,还提高了学生对新型软件的应用能力和科研创新能力。
五、结束语
实验课是课堂教学的深化和延伸,是训练学生研究问题、解决问题的重要手段。通过对《电力电子技术》实验教学的改革,以培养学生的主动性、探索性学习精神为目标,精简基础性实验,增加综合性、设计性实验;以实验和科研为切入点,引入计算机仿真技术,构建理论教学与实验教学整合的完善的课程体系,使实验课程真正担负起培养学生动手和操作能力、综合组织知识能力、论证表述及交流能力、科技创新能力的任务,使学生的实践、创新等综合素质得以提高,以适应当今社会对应用型高级技术人才的要求。
参考文献
[1]王兆安，黄俊．电力电子技术[M]．北京：机械工业出版社．2003．2．
[2]李永平，董欣．PSpice电路优化程序设计[M]．北京：国防工业出版社．2004．6．
关键词：变压器;高压试验;方法
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0111-01
电力变压器高压试验是保障电力系统安全运行的必要措施，但是电力变压器高压试验的过程存在一定的风险性，所以在进行试验之前必须综合分析试验中所需要的条件、试验方法以及试验内容。在电力变压器高压试验过程中影响试验结果的因素也有很多，为了使试验结果精准和试验过程安全，在试验过程中要做好符合相关电力变压器试验的规范要求，同时对检验结果进行分析，确定该电力变压器的性能符不符合国家规定的相关运行指标，对其作出科学的判断。
1 电力变压器高压试验的条件及方法
1.1 电力变压器高压试验的基本条件
在进行电力变压器高压试验时，应合理控制其试验条件，严格控制试验室周边环境，保证试验过程规范、安全，其高压试验条件为：
①选择合理的试验温度，其最高温度不能超出40 ℃，最低温度不能低于-20 ℃。
②试验的最适宜温度多是在25～30 ℃，相对湿度不能高于85%以上。
③严格控制试验环境，控制影响电力变压器绝缘性能的化学性积尘、污垢、气体等因素，试验过程中由于化学积尘、污垢以及气体等因素会导致变压器绝缘性能降低。
④为保障试验的安全性，在电力变压器试验过程中要提供足够的分压电阻。因此，应该在高压回路中串联限流电阻，禁止在超出试验规定的高压状态下进行电力变压器断合操作，以防随着电压升高对变压器造成损坏。
⑤在电力变压器高压试验中，要严格按照有关标准控制试验内容，确保整个试验过程设备保持良好的散热性。
1.2 电力变压器高压试验的方法
①在进行电力变压器高压试验时，应依据电力变压器所提供的接线原理图连接引线，做好电力变压器及控制箱接地工作，保证其接地安全性与可靠性。
②在正式进行电力变压器高压试验之前，应安排工作人员进行各部分接线状况检查，保证其接触状态良好，检查控制箱调压器，保证调压器处于“0”位上。
③接通试验电源，当电源绿色指示灯亮起后按下启动按钮，在红色指示灯亮起后，等待升压作业;以顺时针方向为准，工作人员均匀旋转控制箱中调压器手柄，缓慢升压，在升压过程中应密切观察仪表指示变化情况。
④在电力变压器高压试验内容进行试验过程中，试验人员需要慢慢地控制调调压器并且认真观察仪表的变化。
⑤在完成高压试验后，要将电压调整到零位，之后要及时按下停止按钮，并将电源切断，拆开试验连接引线。
2 电力变压器高压试验内容
为了充分验证电力变压器运行性能是否稳定，确保高压试验结果准确性、真实性，应按照相关操作规范进行合理的试验内容，同时要保证试验过程科学。目前我国的电力变压器高压试验主要包括以下内容：绝缘电阻测量、泄漏电流测量、局部放电试验、变压比测量以及介质耗损因素测试几方面。
2.1 绝缘电阻测量
绝缘电阻测量属于电力变压器高压试验的重要内容也是最为简单方便的预防性试验项目。通过进行电力变压器绝缘电阻测量试验，测量出变压器绝缘性能、热老化程度以及受潮程度等。变压器绝缘吸收比与温度变化之间的关系十分紧密，如选择110 kV高压侧电压、容量为31 500 kVA电力变压器进行绝缘电阻测量作业，当环境温度度为35 ℃时，干燥绝缘吸收比在达到极限后会出现下降，受潮绝缘吸收比则会出现不规则变化。所以，在进行变压器绝缘电阻力测量作业时，需要提供一个适宜的试验环境，保证测量出来的数据准确真实。
2.2 泄漏电流测量
泄漏电流测量需要在试验前做好准备，例如要提前了解仪器的使用方法和对于仪器操作过程中的规范等，才能保证试过程安全，测量结果准确。泄漏电流测量是通过测量仪器设备来实现的，试验时使用带有显示数据的仪表对泄漏电流进行测量，并且把电压控制在不高于2.5 kV的条件下。另外，由于测量仪器的额定电压低于电力变压器额定工作的电压，会出现测量泄漏电流结果不精准的情况，对此笔者通过试验操作，认为可以采用加直流电压的试验方法，从而获得更加比较精准的结果。在试验过程中一旦出现变压器的泄漏电流比低压情况下高的现象，则说明电力变压器的高压绝缘电阻小于低压绝缘电阻，即高压变压器的绝缘性能不符合要求，需要进行维修更换，否则对试验安全性和准确性都带来不利影响。
2.3 局部放电试验
该测量方法有两种：
①局部放电测量法，这种方法是选择工频耐压为预激磁电压，通过降低变压器局部放电试验电压来实现测量变压器局部的放电电压，整个试验过程要控制在10～15 min内。
②利用预激磁电压来实现降低变压器局部放电试验电压测量，这个过程为1～1.5 h，这种方法可以测量出变压器长期工作电压下是否能够在局部放电，反映出电力变压器能否安全稳定地运行。
2.4 变压比测量
变压比测量有许多方式，但是一般采取电压表法或变压比电桥法进行电力变压器变压比测量。其中变压比电桥法应用效果较为优良，测量结果不会由于电压的不稳定出现偏差，与其他测量方法相比，变压比电桥法的测量精度较高，安全性突出。
2.5 介质损耗因数测量
介质损耗因数测量的主要是通过测试出介质损耗因数的大小，反映出变压器的绝缘性能。介质损耗因数测量是电力变压器高压试验中的检验内容之一，能反映变压器的工作状态。在变压器正常运行的情况下，介质损耗因数会讲变压器介质的损耗程度有效地呈现出来，为试验人员提供介质损耗因数分析变压器整体的绝缘情况。
3 电力变压器高压试验的必要安全措施
电力变压器高压试验是在高压下进行的，这就要求试验人员要对安全问题非常重视，如果人体与高电压设备距离小于一定的安全距离就会发生出点，引发人身伤亡事故。由于错误连接试验电路或错加试验电压也会导致试验设备损坏。为了避免意外发生，试验人员一定要高度重视安全问题，做好以下安全技术措施：
①在做高压实验前，要充分做好准备防止意外事情的发生，拟定好试验方案。试验过程中要严格按照《电力安全工作规程》等相关的法律法规来办事，严禁超出国家的规定范围。在高压实验之前要拉好防护网，引线四周，还要在网上写上“高压危险远离此处”等文字，以此警示外来人员。还要安排人员来监管高压重地，严禁非工作人员入内。
②进行高压实验工作必须要有两人甚至两人以上共同配合，才能开始作业。并且选择其中有经验的人作为带头工作者和整个试验的安全负责人。为确保试验能安全有序地进行，在实验前要进行合理的分工，明确具体的注意事项，一旦出现对实验地点和环境不熟悉，以及实验标准不明确或对工作不明确，都不能开展工作。
③高压实验的接线员一般是由资历比较浅的员工负责，之后由总负责人全面检查、检查接线是不是安全无误，安全措施是不是恰当，检查完成后要把所有人撤离到安全防护网之外，然后发出各就位的号令，方可视为检查完毕。
4 结 语
电力变压器高压试验安全第一，要求试验人员要高度重视试验过程的安全，同时要确保试验结果的准确，要达到这个要求必须合理控制高压试验条件，严格按照规范要求进行试验，这样才能顺利地得到精准的试验数据。
参考文献：
[1] 宗晓丹.电力变压器高压试验探讨[J].科技与企业，2014，（5）.
[2] 何雨峰.基于电力变压器高压试验问题的分析[J].低碳世界，2013，（16）.
电力系统及其自动化实验报告5
一、实验目的
通过参观冯教授的实验室，了解列车运行的时序与牵引传动的原理及其仿真平台系统的组成，对牵引传动系统形成整体认识。
二、实验内容
1.列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台系统的组成
列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台如图1所示，以“列车运行”与“牵引传动”为核心，基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。
图1系统的组成
2.HLA技术的认识与各子系统的介绍
HLA（高层体系结构，High Level Architecture）是由美国国防部提出的新型分布式仿真框架。通过提供通用的、相对独立的运行支撑框架（RTI，Run Time Infrastructure），将应用层与其底层支撑环境功能分离，隐蔽各自的实现细节。使用户不需要关注底层通信的细节，只专注于专业方面的应用开发。
电力系统及其自动化实验
图2HLA平台
1)系统数据流图
系统各子节点之间的数据交互如图3所示，总控台负责发送仿真控制指令、管理系统时间推进、监控子系统的仿真运行状态，司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元（CCU）、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统和制动系统等作为车载运行子系统，与牵引供电系统及地面信号系统进行交互。
图3 2)总控台
总控台软件如图4所示，主要负责列车运行综合仿真平台的仿真过程控制，发送仿真同步并开始、仿真结束等指令，监控各个子系统与RTI的连接状态，并在仿真运行过程中向各个子系统发送仿真系统时间校对信号。
电力系统及其自动化实验
图4总控台
3)车载CCU 车载CCU(中央控制单元)如图5所示，负责整车级逻辑控制、牵引/制动力分配，状态数据/故障数据的采集处理和记录等工作，是高速列车的中枢神经。因而，针对CCU的功能细致分析，研究CCU的工作机制，数据/指令接口，设计相应的仿真模块，在对列车开展实验室环境下的仿真研究中有着重要意义。
车载CCU接收司机操纵指令（或ATO指令）、ATP指令，通过逻辑控制进行对列车牵引和制动指令的分配，保证列车的安全运行。
图5车载CCU
电力系统及其自动化实验
图6车载CCU逻辑控制部分仿真图
CCU诊断单元主要包括故障数据采集和分析模块、故障警报模块、故障记录模块以及故障处理措施模块。通过接收外部监测的信息，该单元能够实现故障的实时分析、预警，提供解决方案，是列车故障诊断系统中不可或缺的重要部分。
4)司控台
高速动车组司机控制台如图7所示，是司机室的重要组成部分，是用于人工驾驶时的列车操纵器。司机通过点击相应按钮与改变相关手柄级位，向综合仿真系统的其他子部（如CCU）发送驾驶指令。
图7司控台
电力系统及其自动化实验
5)制动系统
制动系统仿真软件模拟动车组的各级制动效果，并提供与综合仿真平台其他子系统额信息和指令交互接口。
制动系统接收司控台制动手柄级位或ATP/ATO装置发出的制动指令，通过制动控制计算，与牵引传动系统交互再生制动指令和反馈信息，确定列车各项制动参数。
6)牵引供电系统
牵引供电系统分别与综合仿真平台中的总控台、传动系统与车线耦合解算三大子系统产生数据交互。总控台向本模块发布仿真启动、暂停与终止指令；传动系统与车线耦合解算模块向本模块发布线路中运行列车的车型、车次、需求功率、位置、时间与速度；本模块综合以上信息对列车供电电压与实际发挥功率进行解算，并反馈给传动系统子模块。
图8牵引供电系统
7)牵引传动系统
在分布式仿真系统中，牵引传动系统在牵引工况时实现从受电弓获得电能，最后转化为牵引电机的机械能；再生制动工况时，实现牵引电机机械能转换为电能，经牵引变流器变换，输出电能质量合格的电能，回馈牵引供电网。
电力系统及其自动化实验
图9牵引传动系统
8)地面信号系统
地面设备主要功能是为列车的安全行驶提供数据支持和调度运行指令。车站列控中心负责控制轨道电路编码、信号机显示、有源应答器报文的存储和调用以及相邻车站列控中心之间的安全信息传输等。车站联锁根据列车进路信息，控制信号机、道岔等站内信号设备，使之具有一定的制约关系，确保列车在站内的行车安全。轨道电路负责检查列车是否完全进入轨道区段以及区段的空闲/占用情况，并不间断向列车传输前方空闲闭塞分区数量等信息。应答器向列车发送前方线路参数、限速及定位等数据。
9)车载ATP 车载ATP，即自动列车防护。主要接收来自地面信号系统的轨道电路信息、应答器信息。车载ATP根据地面应答器发送的信息实时绘制出前方两个应答器范围内的紧急制动曲线，最大常用制动曲线，和报警曲线。车载ATP将从列车解算模块接收到的车速信息与列车的防护曲线进行比较，如果列车速度超过W曲线，列车会发出警告，提示司机注意车速；若列车速度超过SBI曲线，会触发列车最大常用制动；若列车速度超过EBI曲线，则会触发列车紧急制动，迫使列车制动停车。
10)车载DMI、MMI 司机控制台人机交互界面(DMI)如图10(左一)，是列车在运行过程中司机实时监视列车运行各项指标的重要接口。司机根据DMI所显示的各项机车参数，并结合实际情况，向正在运行中的列车下达各项控制指令。
电力系统及其自动化实验
列车人机交互界面(MMI)如图10(右一，右二)，是司机监视和控制列车空调、车门等各种部件状态的重要接口，司机可以实时获取列车当前网压、网流、列车工况等信息。
图10车载DMI、MMI
11)三维视景及其驱动程序
三维视景可实现列车实时运行环境的模拟，给司机以真实驾驶体验，是列车运行模拟系统不可或缺的重要组成部分。三维视景主要负责接收来自列车解算模块的列车位置和速度信息，以动态的视景形式展现出来。
视景驱动程序的功能可以分为三个部分，第一部分的作用是驱动程序接收HLA平台的计算结果，如列车速度、列车位置等信息，第二部分的作用是处理从HLA平台接收到的数据，第三部分的作用是将处理后的数据通过UDP网络通信的方式发送给视景，驱动视景往前推进。
3.高速动车组故障诊断系统简介
高速动车组诊断是指对现实情况与理想情况偏差的判定。高速动车组诊断过程图11所示：
图11牵引传动系统
故障诊断系统主要包含： 1)诊断事件
当发生故障时，引发一个诊断事件。诊断事件从故障产生原因来看，可分为如下三类：技术缺陷,操作失误,操作记录。
2)诊断文件系统
诊断文件系统是记录高速动车组故障信息及故障处理方案的知识管理系统，电力系统及其自动化实验
借助于该系统可以实现高速动车组的诊断数据评估和输出目标定位。
三、心得体会
通过这次参观学习实验，对列车运行与牵引传动系统有了一个整体认识。王青云老师的细心讲解，我获益匪浅。
首先，通过对整个系统的了解，我知道该仿真平台是基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。虽然对里面的具体实现还是不太明白，但已经建立了一个完整的列车牵引传动系统概念模型。同时，老师的耐心讲解在很大程度上让我了解到系统的作用，解决了我的一些认识误差，如牵引系统与传动系统的区别等。
最后，在实验平台的接触中，我看到了仿真运行的各种有趣之处。王老师给我们运行了程序，我觉得像在玩游戏似的，在看的同时我会想这究竟是怎么做到的，让我产生对这仿真的兴趣，在以后的学习中会更多地思考要怎么样才能发现问题、解决问题，激发了我学习的热情。
由于实验室设备大多为用电设备，因而由于操作不慎可能导致人身安全与设备安全受到损害。为了保证实验工作的顺利展开，为师生创造一个良好的、安全的实验环境，在本实验室操作者都必须遵守以下的安全操作规程：
一、不准穿拖鞋进入实验室，注意保持实验室的清洁卫生；
二、严格的按照仪器操作规程，正确操作仪器；
三、仪器不准频繁开、关电源开关，一次关机后应等3分钟才能再开机；
四、实验室内不准使用明火，就座后不得随意来回走动，以免触碰电源、电缆等；
五、禁止带电安装实验线路，实验电路接线完成后，需要通电时，必须告知实验指导老师，只有得到允许后，方能通电；实验通电调试时，若发现仪器设备出现故障或异常情况（如：有异味、冒烟等）时，应立即关闭电源开关，拨掉电源插头，并及时向实验指导教师报告。遇到此类情况，实验者不得擅自处理、禁止擅自更换仪器，否则后果自负；
六、实验完毕，必须关闭设备的电源、关好门窗、整理好仪器设备，并打扫卫生，得到指导老师的同意后，方能离开；
七、实验者还必须服从实验室工作人员的管理和安排及《实验室管理制度》中有关安全操作的规定；
电力电子与电力传动实训报告
项目名称：
项目负责人： 项目成员：
负责老师： 郭育华 卢国涛 指导老师：
2012年 01月 日
实训题目。。。。。。
项目成绩：
评阅人：
指导老师：
年 月 日
项目负责人：姓名（签名）
项目成员： 姓名（签名）
项目成员： 姓名（签名）
电力电子与电力传动时训报告
学号
学号
学号
摘要
本项目完成。。。那些工作。。。。，得到什么结果。（描术项目的内容，做的工作和得到结果。）
实训题目。。。。。。
目 录（３号黑体）
１、项目技术目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ ２、项目主电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
２.１.整流电路
２.１.１.整流桥 ２.１.２.滤波电容。
２.２.。。。２.３.。。
３、项目的控制电路设计
说明：
１、目录到３级，２、字体和间距：１级４号宋体加黑，２级和３级小４，行间距１．５倍，）
电力电子与电力传动时训报告
实训题目。。。。。。
１、项目技术目标（１级题目：４号宋体加黑）
本项目是。。（内容：小４宋体，间距１.５倍）。。。。
（本章主要对项目的技术目标，技术指标（输入电压范围、频率、输出功率、范围、精度等）、所采用的技术等相关问题进行全面的介绍）
１.１指标（２级题目，４号宋体加黑）
从两个方面。。。。（内容：小４宋体，间距１.５倍）１.１.１电压（２级题目，小４号宋体加黑）
。。。。
１.２
２、项目的主电路设计
（本章对项目的主电路设计方案、工作原理和参数选择进行全面介绍）
２.１.。。。２.２.。。。２.３.。。。。。。。。
３、项目控制电路设计
（本章对项目的控制电路方案、工作原理和参数选择进行全面介绍）
３.１.。。３.２.。。。。。４、系统仿真
（仿真的目标在于验证让电路和控制电路的正确性，仿真平台介绍、项目的主电路和控制电路系统仿真模型建立、系统仿真：对静态性能、动态性能、纹波电压、纹波电流、负载调整率、输入电压调整率等与项目相关的技术指标。）
电力电子与电力传动时训报告
实训题目。。。。。。
４.１.。。４.２.。。４.３。。。５、实验分析
（实验平台介绍（采用模块、图片）实验过程描述、各种指标测量结果波形、出现的问题及解决方法等）
５.１．．． ５.２．．．
６ 结论、问题和体会
（通过上述过程是否达到目标，有那些结论、还存在那些问题上、有何体会）
６.１.。６.２..。６.３.。
说明：
１、各章的格式见第一章写标所标注
２、内容按每章要求，可以根据自己理解调整
３、内容中有公式按每章来标，如第一章公式1，1-1，４、内容中的图按章来标，如第一章图2，标上图1-2，图标采用楷体五号加黑 ５、内容中的表按章来标，如第一章表3，标上图1-3，表标采用楷体五号加黑 ６、要求文字通顺，图表清楚。７、目录可采用自动生成
关键词：Matlab/simulink,电力电子技术实验,仿真
1 传统实验教学存在的问题分析
电力电子技术是一门技术基础课, 具有很强的实践性, 其实验在教学中占据着十分重要的位置, 而在实验教学中一般是利用双踪示波器配合电力电子试验台对某些电路的波形进行分析, 这样的实验方法很直观, 但也存在一些弊端:
(1) 由于实验条件的限制, 实验的开出率受到一定的影响, 且在实际操作中, 实验设备的老化等也会使得实验结果不准确甚至出现异常情况。
(2) 由于电力电子技术实验正常使用的都是380/220 V电源, 让学生直接接触实验具有一定的危险性。
Matlab软件学生只需要学习图形界面的使用和熟悉模块库的内容, 就可以很方便地进行仿真实验, 因此, 在传统硬件电路实验的基础上, 将Matlab仿真引入到电力电子技术实验教学中能够解决上述弊端, 并且具有控制功能强大、方便快捷的优势。
2 Ma tla b/S imulink仿真环境
Matlab/Simulink是一个图形编辑环境, 利用Simulink元件库可以建立电力电子技术原理模型并进行参数计算, 进入电力系统元件库的方法有2种。
2.1利用指令窗口 (Comma nd Windows) 直接启动
启动Matlab, 在指令窗口中键入powerlib单击回车, 则Matlab软件中弹出电力系统元件对话框 (powerlib) , 如图1所示。建立电力电子模型所需元器件一目了然。
2.2利用开始 (S ta rt) 导航区启动
启动Matlab, 单击开始按钮, 选择仿真 (Simulink) 命令, 再选择电力系统仿真命令 (Sim Power System) , 在弹出的对话框中选择电力系统元件库 (Block Library) 命令即可出现如图1所示的电力系统元件库图。
3 单相半控桥整流电路仿真
下面以单相半控桥整流电路为例, 简单介绍Matlab/Simulink在电力电子技术实验教学中的应用。
(1) 建立一个新的模型窗口, 命名为dxbkq。
(2) 在Simpower system工具箱的电力电子模块 (Power Electronics) 组中选择2个detailed Thyristor, 并对其进行参数设置, Ron=0.001, Lon=0, Uf=0.8, Ic=0, Rs=10, Cs=4.7e-6。
(3) 在Simpower system工具箱的电力电子模块 (Power Electronics) 组中选择2个diode, 并对其进行参数设置, Ron=0.001, Lon=0, Uf=0.8, Ic=0, Rs=10, Cs=4.7e-6。
(4) 在Simpower system工具箱的电源模块 (Electrical Sources) 组选择电压源模块AC Voltage Source, 参数设置为幅值50 V, 初相位0, 频率50 Hz。
(5) 在Simpower system工具箱的元件模块选择1个串联的RLC模块, 参数设置:电阻性负载R=1, L=0, C=inf;电感性负载R=25, L=0.01, C=inf。
(6) 在Simpower system工具箱的测量模块中选择电压和电流测量装置用于测量负载电压和电流。
(7) 在标准Simulink工具箱的Sources模块中选择2个脉冲发生器模型, 参数设置为脉冲幅值为10 V, 周期为0.02 s, 脉宽占整个周期的30%, 相位延迟分别为 (1/50) × (60/360) =1/300 s (控制角为60°) 、0.01+1/300 s (控制角为180°+60°) 。
(8) 在标准Simulink工具箱的输出模块组中选择示波器, 并将轴数设置为6, 可得到6通道示波器。
(9) 根据单相半控桥整流电路原理进行线路连接, 如图2所示。
(10) 进行仿真设置, 打开仿真窗口, 选择ode23tb算法, 相对误差为1e-3, 仿真开始时间为0, 结束时间为0.08 s, 仿真结果如图3、图4所示。
4 结语
本文主要讲述了利用Matlab/Simulink进行单相半控桥整流电路的仿真模型的建立, 仿真结果与理论分析基本相同, 直接修改部分负载参数就可以改变电路的负载特性, 避免了传统实验方法中器件接线复杂且参数不易改动的缺点, 与传统的实验相比, 具有安全、简单、方便、直观的优点。
参考文献
[1]郝万新.电力电子技术[M].化学工业出版社, 2008.63～65
［关键词］低压载波通信实验教学路灯控制系统
［中图分类号］G642.423［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）10-0054-02引言
随着电子技术、计算机技术、通信和网络技术的发展，电子与控制类大学工科专业课知识交叉更为广泛。如何使学生在学科内容多、课程内容广而深的条件下获取更多知识并具有较好的实践与动手能力是目前多数高校亟待解决的问题。开放式的综合实验平台通常涉及多门专业课知识，能够使学生将所学知识在实验平台中进行验证性学习和研究。
电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式，低压电力线载波通信是指利用现有低压配电线380V/220V用户线，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术。
一、低压电力载波通信实验教学内容设计
电力线载波通信不同于无线通信和以太网通信，具有通信距离短、时变性大、非对称性和半双工通信的特点。由于电力线是以传输电能为主要目的，在作为通信传输媒介时，低压电力线具有负载多、噪声干扰强、信道衰减大、信道延时长、通信环境恶劣等特点，这些都制约了电力线信道传输距离和通信的可靠性。因此，在实际的低压电力载波通信网络应用中，需要使用信息中继、网络拓扑控制和路由管理等技术来延长通信距离并提高通信的可靠性。为此，低压电力载波通信的综合实验平台将涉及多门专业课程，实验目标要求学生能够自己设计不同控制方案，实现载波通信可靠组网与通信，从而引导和促使学生从多方面、多角度、系统的、综合性地应用理论知识解决实际问题。
为了使低压电力载波通信过程及组网的结果容易观察，我校工业物联网与网络化控制教育部重点实验室的研究人员选择以基于载波通信技术的路灯控制系统为实验背景。学生首先初步了解低压电力载波通信技术的基本原理，通过实验平台实现对路灯的点对点控制，最后通过组网技术实现对多个路灯的组网控制。在整个实验环节中，学生首先通过平台对低压电力载波通信技术的工作原理进行直观了解，使学生回顾已学的基础课程所涉及的基础知识。通过实验平台实现对路灯组网控制，使学生深入理解和掌握网络控制技术所涉及的网络拓扑与路由控制技术。最后，由学生自己设计相应控制方案实现对路灯不同控制，一方面引导学生对低压电力载波通信技术的深入理解，同时也培养和提高学生嵌入式软件编程的能力。
该实验教学以基于载波通信技术的路灯控制系统为实践载体。此路灯控制系统由PC机、集中器和路灯控制终端三部分组成。PC机模拟控制中心，用于发送控制指令和显示控制结果；集中器是作为PC机与路灯控制终端通信的纽带，一方面与PC机进行信息交互，接收PC机的控制指令并反馈控制结果，另一方面接收来自路灯控制终端运行状况信息并实现对其直接控制；路灯控制终端接收集中器发送来的控制信息，进行路灯开关操作。整个教学实验以最终稳定控制路灯为目的，通过学习现有技术方案，设计改进技术方案，编程实现整个过程培养学生动手操作能力，发现问题解决问题的能力，让学生在理论知识的引导下，通过理论指导实践，通过实践加深对理论知识的学习与思考。这种实践教学模式与创新型教育CDIO的理念不谋而合。低压载波通信路灯控制系统教学平台示意图如图1所示。
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图1低压载波通信路灯控制系统实验教学平台示意图
学生在整个实验教学过程中，在理解和掌握载波通信技术和现有通信路由知识的基础上，实现对低压电力载波通信路由进行优化改进，争取能够提出自己的想法并进行实现。针对图1所示的低压电力载波通信实验教学平台，学生可以了解载波信号的耦合机制，学习通信协议的制定方法和通信路由的控制原理以及学习和提供嵌入式编程技能等，进而可以根据学生自己的理解和掌握的专业知识，提出新的控制方案。
二、低压电力载波实验教学方法和目标
低压电力线载波通信实验教学由于涉及专业知识面广，因此实验教学周期较长。为达到预期教学效果，实验指导老师在教学实验过程中，可使学生实施按阶段进行学习和实验，并实时进行阶段性控制，以确保每个阶段学生能够达到预期目标。由于是开放性实验教学，各个小组控制方案不同，指导老师可以根据不同小组分别进行宏观指导，及时地组织学生查找问题、分析问题和解决问题。在学生实验过程中，针对不同阶段，其教学方法和教学目标有所不同。首先，通过向学生介绍电力载波通信基础知识，通过验证性实验，加深学生对理论知识的理解，使其初步掌握低压电力线载波通信技术的技术特点并进行简单应用。其次，由于整个低压载波通信过程设计知识点较多，注重培养学生发现问题和解决问题的能力，进而激发学生自主学习和勇于创新的能力。最后，培养学生团队协作和协调沟通的能力。
三、实验的组织和实施
低压电力线载波通信实验通常采用开放模式。学生在掌握电力线载波通信技术的基本原理和了解现有通信组网、路由控制技术后，可以通过PC机、集中器进行简单的点对点控制进行验证性实验。当进行路灯控制终端组网控制时，学生在进行组网验证实验或自行设计控制方案时，基本都以小组为单位完成相应任务，因此指导老师需要对学生进行设备连接方式和注意事项的介绍和指导，针对方案的具体实现、运行调试，由小组自行完成。
由于实验平台连接路灯控制终端数目较多，因此要顺利完成整个实验，学生以小组为单位进行实验，其小组人数在3-5人左右比较合理，这样一方面使学生能够分工明确，同时也能使大家在实验过程遇到问题便于讨论和解决问题。整个实验过程历时3-4周时间，前两个阶段设计为一周时间，组网教学与实验阶段为1-2周时间，最后一周提交实验总结报告。
（一）第一阶段：初步认识低压电力线载波通信
此阶段学生首先需要在老师的指导下对整个通信平台有直观印象，让学生实际动手操作，通过控制路灯的单点开关、组网控制来实际体验载波信号在电力线上的传输效果。经过此阶段实验，学生将对低压电力线载波通信技术有了进一步的认识，并熟悉整个实验平台，为下一步实际动手调试做好基础准备。
（二）第二阶段：实现点对点通信，即实现对单个路灯的稳定可靠控制
此阶段要求学生在学习现有控制策略后，以小组为单位讨论单点控制方案，制定通信协议，并进行代码实现和调试，最终达到对单个路灯的稳定控制和实时监视。一个典型控制过程为：获取目的节点ID→PC机发出开关灯指令→集中器根据通信协议封装数据帧并发送→路灯节点根据指令进行开关灯动作→路灯节点反馈控制状态→集中器反馈控制状态→PC机显示控制状态。
（三）第三阶段：实现对多个路灯的组网控制
实验平台提供8个路灯节点，每个路灯间隔10m，要求学生实现对8个路灯节点可靠快速的控制。控制过程中需要考虑数据的中继、数据冲突、实时性等问题。此过程分为三个步骤：学习现有通信路由方式、对现有通信路由方式进行优化改进、提出自己的通信路由方式并实现。针对能力较高的小组可以提出实现对三相路灯控制的要求。
四、结语
通过该实验教学平台，学生能够对低压电力线载波通信技术进行深入的理解，并能直观了解到低压电力线载波通信技术的优势及面临的问题，进而培养学生懂得如何将课堂上所学到的专业知识应用于实践，并且通过动手实验培养学生发现和解决问题的能力，为以后的学习和解决实际工程应用问题打下良好的基础。
［参考文献］
［1］郑家茂.对大学实验教学若干问题的厘析［J］.实验室研究与探索,2007,（10）.
［2］吴邵芬.实践以学生为中心,提升本科教学质量［J］.中国高等教育,2012,（15）.
［3］陈凤,郑文刚,申长军，等.低压电力线载通信技术及应用［J］.电力系统保护与控制,2009,（22）.
［4］顾学雍.联结理论与实践的CDIO—清华大学创新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究,2009,（1）.
［责任编辑：左芸］
一、加强标准设备管理，确保量值传递的准确性。
我们常说计量表计是电力企业经营活动中的“秤杆子”，那末标准计量设备则是校准“秤杆子”的工具，对电力企业具有非同一般的重要性。我局共有标准设备3套，为保证这些设备稳定健康运行，我主持建立了标准计量设备台帐，明确专人管理，定期送检，避免超期服役。对性能不太稳定的便携式单相表校验台，我们每年送到生产厂家维护一次，不定期与其它标准做比对，出现问题及时解决，以免造成严重后果。几年来我们都会送检标准设备3套，由于工作到位、措施得力，送检合格率达100%，今年的县级计量所授权考核时受到市质量技术监督局电研所领导的好评。
二、搞好表计管理，维护供用电双方的合法权益。
电能计量装置是计量供电部门销售电能也即计量用户使用电能多少的设备，是供用电双方电贸易结算的法律依据，其计量结果是否可靠、准确、真实,直接关系到双方贸易结算是否公平、公正、合理，直接关系到双方的经济利益，因此对计费电能计量装置尤其是对大用户进行技术改造以提升其计量性能是关系供用电双方的大事，是非常重要和必要的，特别是在市场经济条件下，由于计量装置安装、管理不规范导致不法用户大量偷用电能，严重损害供电企业利益，所以供电部门对计量装置的改造更显得紧迫和求真务实。通过营业性普查，我们建立了表计台帐，将计量表计纳入规范化管理。我们确定了电表校验工作流程，由专人对台帐实行动态管理，以保证台帐与实际相一致。表计在校验前先核对台帐，登记工作记录，校验中由微机自动记录误差资料，校验后由专人更改表计台帐；若需换表则出据《计量装置更换记录》，并根据实际情况出据《计量装置退补电量报告书》。这样做的后果，有效的遏制了个别人通过电表做文章、为个人谋私利的不良行为。为保证电表校验质量，我们实行电表校验终身负责制，电表只要被确定为人为调整不合格误差，不论时间多久，都要追究校验人的责任，决不姑息。2005年，我们共校验电表1000000块，电流互感器3896块，超出计划任务67.5%，为全局降损节能提供了技术支持。
三、狠抓母线平衡管理，消除线损管理的盲区。
一般说，线损由高压线损和低压线损构成，这两级线损均有严格的考核制度，受到普遍的重视；介于高低压线损之间的母线平衡则很容易被忽略。而实际上，母线平衡是不允许被忽略的，如我局2005年全年完成供电量8000万KWH，若全局母线平衡率由0.5%上升到1%，全局全年择要多损失电量0.8万KWH。母线平衡率的高低，主要取决于计量装置的准确性。为保证站内计量装置的准确性，2005年7月份，我们将站内计量电表部分更换为多功能电子表，并按照计量规程的规定每季度现场校验一次，确保表计稳定运行。通过此项工作，母线平衡率大大降低，新村、金江两站平衡率由原来的1.5%以上降到0.5%以内，效果尤为明显。为及时准确了解站内平衡情况，我们设专人每天都关注各站的平衡情况并每周核算一次，只要发现某个站连续两天平衡率超过0.5%，便立即赶赴现场查找原因；对各站上报的计量故障，我们保证在12小时内人员到位，以最快的速度解决问题。2005年，我们共换表46块，现场校验146块次，处理站内计量故障3起，确保全局全年母线平衡率在0.5%以内。为完成供电量指针，确保经济效益，更换电子表的工作我们凌晨即出发，尽量在用电低谷期工作，首开我局“零点工程”先河。
四、重视现场管理，全力配合降损工作。
现场管理包括定位、验收及多种形式的现场调查等方面的工作。每一次下现场校验电表或换高、低压计量装置及装置内的一些表计我都会
认真负责，不能局限于做记录，而要真正参与进去，该把关的严格把关。2002年9月份，在对金江一私人铁矿厂315KVA变压器增容工程进行验收时，我们仔细检查接线，发现了厂家的计量接线错误，防止了一起严重计量事故的发生。
对其他现场工作，无论是用电普查、还是重点调查某些线路、台区，还是调查公用配变的负荷情况，我都坚持实事求是、力争将真实的第一手资料调查清楚，为领导的决策提供可靠的依据。此外，我还将现场调查作为自己深入基层、接触第一线的难得机会，通过现场调查，为供电所的同志们解决实际问题，同时也丰富自己的阅历，补充缺少的知识。2005年，我们共调查线路30条，台区8个，纠正错误接线11处。
五、优化无功配置，为降损工作提供技术保障。
无功管理是线损管理中的一个重要环节，对于无功管理，我不满足于供电所报几张表、填几个数字，而是全身心的投入到这项工作中去。我一方面深入实际、多次下到各个供电所等地，从改正无功表接线入手，帮助供电所人员测量用户的无功状况、为用户确定无功补偿方案、检察无功补偿效果；另一方面查阅相关数据、了解无功补偿最新动态，不断补充自己的头脑，为我局无功补偿工作寻求切实可行的工作方法。通过不懈努力，供电所的同志们及不少用电户对该项工作的认识不断提高，去年共增无功补偿量近10000Kvar。
六、完成的其它工作。
几年来，我除完成以上几项工作外，99年还参与了全县的农网改造工作，全县的表计校验工作。
七、今后的工作思路
总结过去的工作，本人在业务知识、管理方法、处理问题、专业知识、业务能力等各个方面都有很多缺点和不足，认真分析自己、总结自己、反省自己，从以下几个方面锲而不舍、虚心进取的开展工作。
1、加强业务知识的学习，继续参加函授学习扩展知识面，为申报高级专业技术职务作准备，打下坚实的基础；
2、提高管理能力，努力学习管理知识，学习先进的管理经验，从而结合自己来提高自身的管理艺术才能；
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