开关电源的设计原理篇1

【关键词】机电设备；开关电源；设计

1.机电设备中开关电源的工作原理

1.1原理简介

在节电设备的开关电源中，开关元件主要是利用电子技术通过半导体等相关的元器件对开关的打开以及关闭进行控制，从而有效的保证电压能够稳定的输出。通过开关电源能够使得晶体管能够实现接通与关闭，晶体管导通的情况下，电压比较低，电流比较大；晶体管关闭时，电压比较高，电流比较小。半导体元件中电压与电流的成绩就是该元件的损耗量，所以说此类开关电源能够在损耗比较低的情况下能够提供多种直流电源。

在PWM工作的时候其首先是将输入电流的电压进行斩波，从而将其转换为与输入电压幅值相同的脉冲电压。对于机电设备开关电源的调节主要是通过脉冲的占空比进行控制的，通过PWM将其斩波为交流方波之后，就可以通过变压器等设备对幅值进行控制。想增加电压的组数，只需对变压器的绕组数目的增加就可以实现。通过整流滤波的作用，就能够获得我们所需要的直流电压。

在对机电设备开关电源的设计中，输入能够从母线出获取，这是对于变频器的特点进行分析得出的结论。在开关电源的设计中主要包括以下几个方面：输入电路、功率因数的校正以及转换、输出电路和频率振荡器等部分。

若想实现电能的转换主要是靠高频的电子开关实现的，根据数据分析可知若接通占空比的高地决定着负载电压的高地。

1.2UC3842的反激式原理简介

对开关电源的分类通常有反激式变换器以及正激式变换器两种，在本文中笔者将对反激式变压器进行着重讨论。反激式变换器主要指的是变压器的初级性与次级性时不同的，而正激式变换器则与之相反。

对于反激式变换器的工作原理介绍：在打开的时候，Q1为导通的状态，在LP的两侧对其加以电压U0，此时的电流就会呈线性增加的方式进行升高，反激式变换器则进行储能作用；反激式变换器的此时的电压为N0/N2与Vm以及D的乘积，在这个时候位于L5两侧的电压上方的为负电压，下方的为正电压，但是D0由于反偏的作用就会停止。在其关闭的时候，Q1处于关闭状态，此时其中的电流为0，但是在原边中的电压的极性则呈反向，相应的副边电压也会发生调换，这时候之前所储存在变压器中的磁能就会转变为电能进行释放。

对于单端的反激式变换器来说，在其开关导通的时候能够进行电能的储存，在将开关关闭的时候能够将之前所储存的电能进行释放，所以说高频变压器不仅具有变压、隔离的作用，同时还是一种能够进行能力储存的元件。

2.关于开关电源的设计细节

2.1所选用的器件介绍

通过UC3842能够产生PWM波形，能够对电流方式进行很好的控制。在这种电路中不但具有振荡器，而且具有能够为温度补偿提供参考等作用，若想有效的驱动MOSFET，就必须选用大电流图腾柱输出。

在UC3842中，首先要在其引脚的电路的1脚要求与定时电阻和电容之间进行连接，其作用是控制震荡频率；2脚与阻容元件之间进行连接，其主要作用就是对误差放大器的频率进行补偿；其3脚要与反馈电压的输入端之间进行连接，这样才能够实现其电压转向反响输入端的功能；与4脚进行连接的则是电流的检测输入端；；7脚的作用为基准的电压输出。

在TL431电路中的电压基准与齐纳管的运行为同种原理，利用外部电阻能够实现对其电压编程为40V，通常将其坎作为能够维持电压稳定的二极管，在其两端的输出电压主要是由它外部所连接的电阻所决定的。当TL431的输出电压提高的时候，就会使得其中的晶体管VT能够导通，其输出电压相应的就会降低。

由于在开关电源的输入端的电源大多都是从直流的母线中所取得的，在反激变换功率关断的时候就会使得电压出现顶峰，为了对电路进行保护就必须对其采取相应的措施以抑制。通过RCD能够有效的缓解存在于元器件两侧的过电压。通过RCD电路的设计，根据楞次定律的相关知识可以知道，当关断MOS的时候，能够在变压器的原边中形成一个非常高的瞬时电压，由此可见在设计选择MOS的时候要保证其能够承受的电压在实际电路输入电压的1.5倍以上。

2.2关于电路

在机电设备的开关电源的设计主要是为了实现对于功率开关管的控制以及IC的控制，其电源的供给主要是通过直流母线，之后再设计各种电压的开关电源。在本文中笔者将对10V的开关电源的设计过程进行阐述，向大家讲解机械设备的开关电源设计中的关键。

UC3842这种芯片能够很好的实现对电流控制的功能，这种芯片主要是通过对频率的调节从而实现对输出电压的有效控制。在其工作的状态中在滤波器的作用下，能够对开关的噪音以及谐波等进行滤除。交流电压之间形成一个能够抗串膜的干扰电路，主要就是为了能够对噪声实现其抑制的作用。

电路中的交流电源能够在经其处理之后进去到整流器之中，从而获得我们所需要的电压。也就是说通过滤波电容的输入将输入电压中所存在的一些干扰因素进行去除，从而得到一个稳定的输出电压。

对于启动电路中主要包括电阻以及电容，若想保证其在启动之后能够正常工作，首先要保证其功率能够达到2W，在电容中所存储的能量要保证能够满足开关电源启动时的需求，不能够低于150uF。

由于此电源开关中有很多电路输出，不能够单纯的对其中的某一路进行反馈，所以说要在电路中设计一个反馈线圈来进行对电压的反馈，由此实现对没路输出进行很好的控制。通过整流滤波的作用能够为人们提供一个相对较为稳定的电压反馈。

在通过UC3842对电路进行保护的时候，如果输入端出现短路的情况，就会导致过流的现象，从而导致漏极电流明显的提高，其中的电压也会有明显的提高。

如果引脚中的电压超过2V的时候，比较器中就会输出比高电平，这样就会使锁存器复位，输出也就会随之而关闭。在这种情况下芯片的引脚中是没有输出电压的，从而达到了保护电路的目的。如果电路中的电压太高，不能够很好的实现对占空比的调整，就会导致变压器中的电压升高，从而输出也会关闭。

在电路短路的情况下，电流的突然增大所产生的热量就会使电阻值增大，实现断路的作用，经过技术解决之后，自恢复开关便能够恢复其阻抗值。

根据示波器的显示我们可以发现，在直流母线的上电过程中电压不够稳定，但是在芯片的调解下，能够有效地保证电压输出，由此可见其抗干扰的能力是非常强的，所以在一些比较复杂的环境中也能够正常的工作。

在机电设备开关电源的设计中要实现电源通道之间的相互隔离，只需在原基础之上加入一些新的元器件就能够达到我们的目的，投资不高，能够更好的对变频器进行利用。根据机电设备中开关电源的使用调查情况可以发现，此电路系统是非常安全的。

3.变压器的设计细节

3.1变压器参数

变压器的工作频率为50kHz，变压器的工作周期为30us，其工作效率η为0.87；变压器的电压为220v±50%，所以其范围为110v—330v，该变压器的输出功率为120w。

3.2变压器设计过程

在变压器的设计过程中首先要按照整流管的损耗选择合理的刺心，变压器的输入功率通过计算式计算为率P输入=P输出/η=120/0.87=138W。变压器的磁芯一般都是选用铁氧体的磁芯，主要原因是由于这种磁芯的电阻率比较高，而且价格比较便宜。

UC3842能够有效的对电流的峰值进行控制，在其正常运转的情况下，该芯片的占空比要小于0.6，在变压器的设计过程中占空比按照0.5进行计算，所以说在变压器的工作过程中开关管的导通时间为12.5微秒，变压器的输入电压为180v。

变压器工作过程中的磁通密度也非常重要，在其温度处于100摄氏度的时候其磁感应强度为400mT，将此时变压器的振幅折中计算，此时交变电流的磁通密度为0.238T。

对于边缘线的匝数的计算时，首先要掌握变压器中磁芯的有效面积，不同的变压器的型号可以找出其中的固定数值等方面进行计算。变压器的电源输出端与负载之间连接的时候通常都会使得电压降低，在变压器的设计中就要在设计基础之上对每个输出电路多设计出一匝，这样能够得到一个要高一些的电压，自后再由稳压器的转换得到我们所需要的电压。

4.结语

对于机电设备开关电源的设计具有非常高的要求，在对于开关电源的设计中只有很好的把握好其中的技术关键才能够保证设计成功。

由于机电设备经常性的开启和关闭，所以在设计开关电源的时候要保证能够在电磁干扰比较低的情况下为其提供稳定的电源，通过选取合理的电容值，避免波纹的出现对机电设备的供电产生影响。由于机电设备开关电源在性能方面比较优越，在未来的机电设备中的应用会变得越来越广泛，所以对于此类问题的研究还要不断的深入。

参考文献

[1]张帅，李俊刚，王兴.开关电源设计[J].科技资讯，2011，34.

开关电源的设计原理篇2

关键词：中水处理站；设备电源；改造

1系统简介

皖能合肥发电有限公司目前的中水处理站区域只有一路380V电源，取自#5机汽机MCCⅡ段，接入循环水加药总电源箱，另外在中水区域就地配置有一台15kVA隔离变箱，提供380V变220V电源，中水区域所有设备均由这两个电源箱供电。由于此区域设备的工作电源与检修照明电源交织在一起，单路电源不利于安全，加上#6机组设备投产又增加了部分设备，使各分路电源接入混乱，因此需对其进行改造，使工作电源与检修照明电源分开，保证该区域电源可靠。

2改造前系统状况

在进行改造设计前，先对目前中水处理站设备电源进行梳理如下：

2.1中水处理站设备现有电源布置：

（1）中水隔离变总电源容量15kVA；（含就地检修电源箱容量D100A；路灯照明箱容量25A）

（2）中水采样装置房间电源容量63A；（含热控采样柜电源25A，一台空调电源16A）

（3）二氧化氯装置电源20A；（含热控二氧化氯发生器程控电源10A及区域内小负荷）

（4）循环水加药间总电源160A；（含循环水卸盐酸、卸阻垢剂控制箱40A；循环水阻垢剂加药泵控制箱80A；循环水卸硫酸、增效计量泵控制箱16A）

2.2中水处理站现有设备及电源的统计（如表1所示）

3改造方案

3.1中水处理站电源改造总体方案

中水处理站区域设备电源设计2路380/220V供电（一用一备），电源分别取自#6机化水PCA段#4柜#4-1备用间隔（开关容量250A）、#6机化水PCB段#4柜#4-3备用间隔（开关容量250A）。电缆采用3*95+1*50mm2铜芯钢铠电缆。就地配置一面电源柜，布置2个进线电源开关，18个分路开关，将中水各处设备接入开关间隔，预留部分开关做备用；中水处理站检修照明电源拟从#5高厂变处检修动力箱电源开关上口并接；拆除原中水处理站取自#5机汽机MCCⅡ段的电源。改造后，中水处理站区域共三路电源，1路检修照明电源，2路设备工作电源。

3.2针对目前设备及电源分布，中水处理站新装就地电源柜配置及安装地点如下

3.2.1就地电源柜采用两路进线，安装2个进线开关（NSX-250A），配置18个分路开关（开关容量按统计负荷配置），预留几个备用电源开关。

3.2.2经过对中水区域设备布局的观察，考虑到如果就地柜在室内安装由于酸碱气体不流通容易导致柜体腐蚀，计划将就地电源柜安装在中水酸碱罐大棚内的西侧，将中水处理站所有运行设备电源接入该就地配电柜。

3.2.3检修照明电源接入现中水处理站检修动力箱及照明箱。

3.3中水处理站电源改造施工步骤

3.3.1首先设备不停电安装就地电源柜，完成电源柜静态调试工作。

3.3.2从#6机化水PCA、B段分别施放两根3*95+1*50mm2铜芯钢铠电缆至就地电源柜，对电缆进行电气试验合格后送电。

3.3.3施放从#5高厂变处检修动力箱至中水处理站检修动力箱电缆，对电缆进行电气试验合格后送电。

3.3.4施放从就地电源柜至中水各处设备的分路电缆，完成调试工作。

3.3.5视设备运行情况，申请将中水区域所有各处设备电源接入就地电源柜，核对定值并送电。

3.3.6拆除不用的原中水各处电源电缆。

3.4中水处理站设备电源改造设备材质如表2

3.4.1电源柜部分（如表2所示）

3.4.2电缆部分

（1）电源改造所需材料（如表3所示）

（2）电缆路由

a.就地电源柜电源1、2电缆：自化水PC段开关室沿电缆沟、电缆竖井、电缆桥架至综合PC段西侧电缆沟，沿此电缆沟向南至#5机仓库北侧电缆沟，一直向东并下穿主马路至#5机厂房西侧电缆竖井，由此竖井进入#5机汽机房电缆桥架，沿#5机汽机房电缆桥架一直向东，至#5机工作段开关室下电缆桥架转向南，经电缆竖井进入#5机凝泵变频小室东侧电缆沟，沿此电缆沟一直向南并下穿主马路至#6机冷却塔西北侧电缆井，经预埋电缆管道至#6机冷却塔西侧电缆井，经电缆沟下穿中水处理站马路至中水处理站电缆沟，并沿此沟一直向南至中水处理站。全程约500米。b.中水处理站检修动力箱电源电缆：拟从#5高厂变处检修动力箱电源开关上口并一路电源电缆，经#5高厂变南侧电缆沟向东至#5机凝泵变频小室东侧电缆沟，沿此电缆沟一直向南并下穿主马路至#6机冷却塔西北侧电缆井，经预埋电缆管道至#6机冷却塔西侧电缆井，经电缆沟下穿中水处理站马路至中水处理站电缆沟，并沿此沟一直向南至中水处理站。全程约100米。c.示意图如图所示。

开关电源的设计原理篇3

关键词：电石生产；工艺流程；能源评审

1.电石企业能源评审的必要性

企业应识别出是否有正在使用的国家限制使用或淘汰的耗能设备，制定更新替换的方案，并按计划进行更换。如电石产品限制使用或淘汰的耗能设备：小型开放式/半开放式电石炉。

2.电石企业能源评审的过程

2.1确定能源变量所符合的具体情况

如电石企业在确定能源变量时应关注：回收炉气，炉气综合利用，炭素材料的水分、固定碳、挥发份粒度及灰份。

2.2考虑节能技术的使用情况

电石企业在识别改进能源绩效的机会时，要考虑节能技术的使用情况。如进一步推进大型密闭电石炉替代开放电石炉工艺及炉气回收、炉气综合利用、节能型炭素材料烘干、中空电极、余热回收等技术推广。

3.能源管理体系策划与能源评审示例

以某电石生产企业为例，重点对如何策划能源管理体系并实施能源评审进行示例。

3.1能源评审输入信息

3.1.1工艺流程

企业主要采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料（焦炭、无烟煤或石油焦）在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。单位产品综合能耗定义为用单位标准产量表示的综合能耗，即单位标准电石产量直接消耗的能耗量，以及分摊到该产品的辅助生产系统、附属生产系统的能耗量和损失量。产品综合能耗统计范围从焦碳等原材料和能源经计量进入电石生产开始，到电石成品计量入库的电石产品的整个生产过程。由生产系统工艺装置、辅助生产系统和附属生产系统设施3部分组成。具体生产流程如图卜2所示。

电石企业的主要生产过程是：原料加工―-配料一通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：GaO+3C―CaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。

3.1.2电石生产工序能耗

（1）原料准备工序能耗：包括石灰石煅烧、石灰破碎、筛分输运以及炭的干燥、破碎、筛分、输运等所消耗的以电能形式计量的能源。（2）电石生产工序能耗（单位产品电炉电耗）：用单位标准电石产量表示的生产过程中生成电石所消耗的电力，其中包括烧炉眼用电，但不包括动力电、照明用电和环保装置用电。（3）电石冷却破碎工序能耗：电石冷却、一次破碎、二次破碎、电石运等所消耗能源。

3.1.3电石产品综合能耗

（1）电力消耗包括电炉电、动力、照明用电和环保装置用电。（2）炭素原料包括焦炭、石油焦、无烟煤、电极糊和其它炭素还原剂等。数量从进入生产后第一道工序为计量点。（3）干燥焦炭耗燃料，热值和计算起点同上。如用电石生产的余热干燥焦炭时，其余热不计算燃料消耗。（4）电石生产系统中消耗的各种耗能工质：包括冷却水、氧气、氮气、压缩空气，其热值按规定的当量热值计算。（5）辅助生产系统消耗的能源：各辅助工序（包括电石生产界区内自石灰进厂到电石成品入库止）所消耗的能源（前项中计算过的不得重复统计）。（6）附属生产系统消耗的能源，包括电石生产界区内维修工段、化验室、控制室、库房及车间办公室等消耗的能源。辅助和附属生产系统的能源消耗量和损失量应全部分摊到产品中去，产品分摊辅助、附属能耗及能源损失量，采取按产值比例分摊。由于各种能源的热值不同，应折合为标准煤统一计算单位。企业外购的各种能源，其热值以该地区或该企业在报告期内实测的低位热值为准。综合能耗中应扣除向外输出的能源。电石产品综合能耗具体包括耗电量、耗炭量和耗石灰量3种：①单位产品综合电耗：单位标准电石产量总计消耗的电量，包括动力电、照明用电和环保装置用电等。②单位产品耗炭量：统计期内生产单位电石所消耗的炭量，其中炭量按焦炭、兰炭、煤炭用量填写。③单位产品耗石灰量：用单位标准电石产量表示的生产过程中生成电石所消耗的石灰量。

3.1.4资源综合利用指标

（1）电石炉废热利用率：电石炉废热利用率为电石生产过程中电石炉废热利用量与电石炉产生废热总量的比值。

（2）电石炉炉气利用率：电石炉炉气利用率为电石生产过程中炉气总使用量与电石炉气生产量的比值。

4.能源评审的实施

企业成立了由各专业部门组成的能源评审小组，利用工艺流程图、能流图、能源统计网络图、能效对标等工具，分析能源种类和使用现状，寻找节能机会。

4.1能源管理机制

企业为电热法电石生产企业，建立了文件化的能源管理体系，企业领导对能源管理工作高度重视，明确了能源管理的相关职责划分，主要生产工艺车间员工节能意识比较强。为保证节能降耗工作的落实，企业应建立健全比较完善的能耗计量和考核机制，制定《节能责任制》《能源管理办法》《用能统计分析管理办法》《测量设备管理办法》《能源消耗指标管理办法》等，并每月对企业的耗能情况进行统计分析。同时，为了提高相关人员节能降耗的积极性，企业需制定奖惩措施，对节能降耗有突出贡献的人员进行奖励，对浪费能源的行为进行处罚。

4.2能源状况分析

4.2.1主要用能设备情况

企业重点能耗设备共计xx台，包括破碎机xx台、输送皮带xx条、各类电机xx台、电热窑炉xx座、环保设备xx台，已经在逐步开展设备能耗的监测工作。

4.2.2能源输入、输送分配及使用管理

该企业主要涉及的能源计量种类有电力、炭、石灰、自来水、电炉气体等，除电炉气体外其他全部由社会购入，企业建立了电计量网络图。企业的能源分配传输管线布局较为合理，供电线路由电仪车间进行维护，各车间维修人员负责对企业全部的管网进行维护，定期巡检，形成书面的管线维护、巡检制度。企业各车间充分实现了电的合理性利用，生产及冷却用水的循环使用，配备了能源计量器具，计量各车间的能源消耗总量。

4.2.3能源计量状况

电力企业在企业进厂母线安装电能表计量购电量，共安装电能表xx块，用于计量各主要用能工段和主要用能设备的用电量，电力部门计量企业用电量后增加一定的线损和变损后，作为企业的总购电量。自来水从自来水企业购得，在进厂主管道和主要用水工段安装水表xx块，计量自来水用量。为便于准确可靠的对能源进行计量，并为能源管理提供有效的测量数据。炭素原料由衡器计量后使用。企业计量管理实现三级管理，其中设备部设有计量管理人员，各分厂机动处设有计量管理人员（不包括检定、维护人员）2人，分厂各车间分别设有1名计量管理人员，负责计量全厂所用能源计量器具的管理工作，以及相关文件的编制整理工作。企业建立了专门的计量检定站，负责计量器具的检定、维修等。企业对计量器具的采购、验收、保管、使用、检定、维修及报废处理等方面的工作制定了相应的管理制度，并按照文件要求严格执行。企业严格按照GB17167《用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求，配备了相应的能源计量器具，截止目前已经配备各类能源计量器具总计xx块，配备率达XX.x%。其中进出用能设备配备率标准要求达到100%，实际100%。

4.2.4能源消耗定额管理

企业根据实际能耗情况，并参照同行业的先进能耗指标开展对标管理工作，制定能源消耗定额标准，编制管理办法，并定期分析实际消耗情况，分析消耗指标降低和升高的原因。企业制定了产品综合能耗数据的计算方法及依据，明确了企业主要产品能耗数据统计范围及计算标准，电石产品依据GB21257《电石单位产品能源消耗限额》计算，统计方法依据《电石生产技术经济核算规程（电热炉法）》。企业通过每月能耗统计、目标指标考核、绩效考核、每日的运行检查及不定期的综合大检查，确保能源管理体系的有效运行。

4.2.5能量平衡分析

企业主要涉及的能源计量种类有电力、炭素原料、石灰、水等。消耗方式分为工业生产消费和非工业生产消费，其中工业生产消费为生产线、厂区照明耗能，非工业生产消费为办公楼、食堂等耗能。通过采购量与监测量比对进行能量平衡分析。

4.3识别出影响重要能源使用的相关变量

电石生产主要耗能工序有：原料运输与破碎工序、原料预热工序、电炉冶炼工序、成品破碎分装工序等，主要能耗设施设备有窑炉、运输设备、破碎机、筛分设备、电石炉等（见图1-2）。企业从能源、原辅材料及中间产品质量参数，生产过程中影响能源使用的工艺参数、环境参数及其它相关因素，辅助生产系统和附属生产系统（含废物的处理）相关参数；反应热、余热余压、循环水等利用；副产品利用，识别出影响重要能源使用的相关变量。

4.4识别改进的机会

企业采用先进的节能技术、合理的工艺布局进行电热法电石生产，按照GB/T23331-2012《能源管理体系要求》中各要素的要求，提高了节能意识，建立了较为完善的能耗计量和考核机制，通过持续改进使企业的能源管理水平逐步提高。企业在以下几个方面加强管理：进一步完善能源管理体系职责的划分；分析能源使用和能源消耗的现状，识别改进能源绩效的机会，加强人员能力评价、培训有效性的确认；严格执行企业岗位操作规程；按照能源管理法律法规中的相关要求，进一步建立和完善能源管理规程、管理标准等制度，并切实得到贯彻实施；加强能源使用监视和测量工作，完善计量检测手段，实现不易拆检的计量设备的定期校验；完善用能设备的能效分析，合理匹配生产负荷；完善余热余压的回收利用。

4.5能源评审的输出

4.5.1能源绩效参数、能源基准、目标、指标

企业确定了单位产品综合能耗、单位产品耗电量、单位产品耗炭量、单位产品耗石灰量、电石炉废热利用率、电石炉炉气利用率作为能源绩效参数，并以上一年度的实际值做为能源基准，同时参考行业标杆值，建立了企业的能源目标和指标。在日常的能源管理过程中，企业将能源目标、指标分解至各生产车间，每月进行监测和考核。

开关电源的设计原理篇4

涉电学科主要本科专业均设在《目录》中工学门类下，涉及能源动力类、电气类、土木类、水利类、核工程类和农业工程类六个专业类。能源动力类下设“能源与动力工程”一种基本专业和“新能源科学与工程”一种特设专业；电气类下设“电气工程及其自动化”一种基本专业和“智能电网信息工程”及“电气工程与智能控制”两种特设专业；土木类、水利类、核工程类、农业工程类下设的涉电基本专业分别为“建筑电气与智能化”、“水利水电工程”、“核工程与核技术”、“农业电气化”（见下表）。

下面，就将国内高校涉电学科主要本科专业概况依据收集到的有关资料，逐一进行介绍。涉及到相关高校的名单部分一般以学校的自然地理布局依次罗列，排名不分先后。

能源与动力工程

专业解读

在1998年版的《普通高等学校本科专业目录》中，能源动力类下设专业为“热能与动力工程”。《普通高等学校本科专业目录（2012年）》颁布后，各高校在招生专业名称上进行了调整，即将原来“热能与动力工程”专业改为“能源与动力工程”专业。

本专业是国家重点发展领域之一，发展前景广阔。本专业的目标是培养既掌握热能与动力工程专业的基础理论知识、计算技能，又具备从事相关领域工作所需要的经济管理知识和能力，能够从事电力行业相关领域的科学技术应用、研究、开发和管理的高级人才。目前热能与动力工程专业已经从面向传统火力发电，拓展出一些新的专业方向。现本专业的专业方向包括：热能动力、集控运行、燃气轮机及其联合循环、核能发电、风力发电等。

主要课程

本专业的主要课程有：力学、工程热力学、工程流体力学、传热学、汽轮机原理、锅炉原理、热力发电厂、泵与风机、自动控制理论、工程图学、机械设计基础、电工技术基础、电子技术基础以及各专业方向的专业课。

就业方向

本专业学生毕业后就业面广，适应能力强。就业方向：⑴大型现代化电力企业从事生产、经营和管理工作；⑵各级政府部门及事业单位从事能源、动力方面的节能、规划、建设、运营、咨询和监管等工作；⑶科研院所、大专院校从事能源与动力相关领域的研究与开发、教学、管理等工作。主要就业单位有：电力公司、电力设计院、电力规划院、电力科学研究院、电力建设部门、电力工程公司、大中专院校和研究院（所）、咨询与技术服务类公司、火力发电厂、大型核电站、燃气-蒸汽联合循环电厂、风力发电厂等。

开设院校

目前开设“能源与动力工程”专业的高校共有188所，其中“985工程”高校23所，“211工程”高校29所。

“985工程”高校：北京航空航天大学、北京理工大学、东北大学、同济大学、中国农业大学、天津大学、大连理工大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、东南大学、山东大学、湖南大学、华南理工大学、重庆大学、电子科技大学、西北工业大学、中国科学技术大学、华中科技大学、中南大学、中山大学、四川大学、西北农林科技大学。

“211工程”高校：北京交通大学、北京工业大学、北京科技大学、华北电力大学、华北电力大学（保定）、太原理工大学、哈尔滨工程大学、华东理工大学、苏州大学、南京航空航天大学、河海大学、河北工业大学、大连海事大学、南京理工大学、中国矿业大学（徐州）、合肥工业大学、中国石油大学（华东）、武汉理工大学、贵州大学、长安大学、南京师范大学、南昌大学、郑州大学、西南交通大学、大学、青海大学、新疆大学、中国石油大学（北京）、哈尔滨工业大学（威海）。

新能源科学与工程

专业解读

“新能源科学与工程”为2011年教育部批准设置的本科专业，2012年将原有的风能与动力工程和新能源科学与工程合并统一改为“新能源科学与工程”，为能源动力类下的特设专业。本培养在风能、太阳能、地热、生物质能等新能源领域从事相关工程技术领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的跨学科复合型高级工程技术人才，和具有较强工程实践和创新能力的专门人才，以满足国家战略性新兴产业发展对新能源领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。

主要课程

本专业课程组除了高等数学、大学物理等工程技术基础课群外，还有风能与动力工程、流体力学、传热学、能源系统工程、可再生能源及其利用、风力发电原理等专业平台课群；光伏材料与太阳能电池、风力发电场等专业选修课群等。

就业方向

本专业根据能源类型的不同为划分为不同的方向，主要有生物质能方向（生物质发电与生物燃料等新能源设备及系统的设计、开发、集成、制造以及新工艺的应用技术等），风力发电方向（风力发电机组与风电场的设计、制造、建设、运行、试验研究、项目投资与管理）、太阳能光伏发电方向（面向太阳能电池设计、制造，光伏电站设计、运行与控制）等等。在就业方向上，生物质能方向主要在大型现代化电力及能源企业、新能源发电设备制造企业、能源与环保企业从事设计、生产、经营和管理工作，在各级政府部门及事业单位从事新能源电力、节能等方面的规划、建设、运营、咨询和监管等工作以及在与新能源相关的科研、教学等企事业单位工作；风力发电方向可在电网公司、五大发电公司、能源企业、研究所、设计院、风力发电设备制造企业、风电场等单位从事风电场的规划、设计、施工、运行与维护，风电机组设计、制造与研究，风力发电技术项目开发等风能与动力工程专业的技术咨询与管理工作以及在其他相关领域从事专门技术工作。太阳能光伏发电方向可在研究所、设计院、大型电力企业、太阳能发电设备制造企业及太阳能电站等单位从事太阳能发电系统设计、规划、制造、施工及运行管理，太阳能发电系统集成产业的技术与管理，太阳能发电技术项目开发等相关的技术与管理工作。

开设院校

据不完全统计，目前开设本专业的高校约有30所，其中“985工程”高校3所，“211工程”高校8所。

“985工程”高校：东北大学、浙江大学、西安交通大学。

“211工程”高校：河海大学、华北电力大学、贵州大学、新疆大学、东北农业大学、南京理工大学。

电气工程及其自动化

专业解读

“电气工程及其自动化”专业主要包括电力系统及其自动化、继电保护与自动远动技术、电力电子技术、城市供用电技术、高电压及信息技术、电力市场6个专业方向。主要培养具备电气工程理论基础，掌握电力系统技术知识及应用能力，熟悉电力工业的科学技术与发展，能够从事电气工程及其自动化领域相关的生产制造、工程设计、系统运行、系统分析、技术开发、教育科研、经济管理等方面工作的特色鲜明的复合型高级工程技术人才。

主要课程

本专业的主要课程有：高等数学、工程数学、大学英语、大学物理、计算机语言及应用、信号与系统、电子技术基础、自动控制理论、电路、电机学、电磁场、电力系统分析、电力电子技术、发电厂电气部分、高电压技术、继电保护等。

就业方向

本专业学生毕业后主要在电力公司、电力设计院、电力规划院、电力建设部门、电力科研开发部门、发电厂以及与电力生产密切相关的设备制造企业从事相关的工作。

开设院校

目前开设本专业的高校约有480所，其中“985工程”高校24所，“211工程”高校39所。

“985工程”高校：清华大学、北京理工大学、天津大学、东北大学、北京航空航天大学、中国农业大学、大连理工大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、复旦大学、上海交通大学、东南大学、浙江大学、同济大学、厦门大学、山东大学、湖南大学、华中科技大学、中南大学、华南理工大学、重庆大学、电子科技大学、西北工业大学、西安工业大学。

“211工程”高校：北京林业大学、河北工业大学、太原理工大学、辽宁大学、北方工业大学、华北电力大学、华北电力大学（保定）、大连海事大学、东北师范大学、东北林业大学、东华大学、南京理工大学、江南大学、南京师范大学、哈尔滨工程大学、东北农业大学、华东理工大学、上海大学、南京航空航天大学、河海大学、安徽大学、福州大学、南昌大学、合肥工业大学、中国石油大学（华东）、郑州大学、暨南大学、广西大学、西南交通大学、贵州大学、大学、武汉理工大学、海南大学、长安大学、青海大学、西安电子科技大学、新疆大学、石河子大学、中国地质大学（北京）。

智能电网信息工程

专业解读

“智能电网信息工程”是国家发展战略新兴产业和进行国家智能电网建设的急需专业，为电气类下的特设专业。培养具有扎实的专业理论和专业技能，具备较强的综合素质和一定的创新精神，掌握信息采集和处理的基本理论和电力系统通信技术，掌握电力系统生产、运行的规律和特点，并对智能电网体系结构和关键技术有一定认识，可以在信息化、自动化、互动化的电力系统领域从事研究、开发、设计、制造、运行维护与管理等工作的复合型高级工程技术人才。

主要课程

本专业的主要课程有：高等数学、大学物理、计算机语言及应用、信号与系统、电子技术基础、自动控制理论、电路、电机学、电磁场、电力系统分析、电力电子技术、智能电网技术、通信原理、物联网、无线传感网络、传感器与检测、单片机原理、嵌入式系统等。

就业方向

本专业学生毕业后主要在电网公司、发电公司、科研设计、高等院校、相关行业或部门从事设计、开发、生产运行与管理、科学研究、技术支持等工作。

开设院校

目前开设本专业的高校主要有：

华北电力大学、重庆邮电大学、青岛科技大学、南京工程学院、南京邮电大学、南京理工大学、广东技术师范学院、长春工程学院等。

电气工程与智能控制

专业解读

“电气工程与智能控制”专业主要培养能够在工业企业运动控制、过程控制、供电技术、检测与自动化仪表、信息处理等领域从事系统分析、系统设计、系统运行维护、科技开发等方面工作的具有创新精神和良好的英语沟通能力的复合型工程技术人才。

主要课程

本专业的主要课程有：电路与电子技术、机械设计基础、微机原理及接口、电机与拖动基础、自动控制理论、传感器与检测技术、设备信息管理系统、智能化控制系统、液压与气动等。

就业方向

本专业学生毕业后，主要从事现代企业特别是外企的生产和管理的自动控制、电气设备的系统控制和运行维护等方面的工作，也可从事科研工作。

开设院校

目前开设本专业的高校主要有：

上海海事大学、辽宁工程技术大学、中北大学等。

建筑电气与智能化

专业解读

“建筑电气与智能化”属于工学大类，土建类。随着信息化技术的发展，国民经济对数字化城市、绿色与智能建筑的要求越来越高，各行各业用信息技术来改造传统产业是大势所趋，而建筑智能化是与信息技术紧密结合的朝阳产业，社会对“建筑电气与智能化”专业人才的需求量会越来越大。

本专业主要学习电工技术、控制理论等基础理论，学习计算机网络与综合布线、楼宇自动化及建筑电气的理论和技术，学生受到现代电气自动化工程师的基本训练，具有进行楼宇自动化系统和建筑电气系统的设计、运行、实验研究的基本能力。

主要课程

主要课程有：电气控制与可编程、建筑制图与识图、电工基础、电子技术基础、应用电机技术、电气CAD、制冷与空调技术、楼宇给排水、楼宇综合自动化、电梯技术等。实践课程内容包括：认识实习、电工实习、生产实习、毕业实习、课程设计、毕业设计等。

就业方向

本专业学生毕业后主要在各类企事业单位、科研、设计、施工等部门从事建筑电气与智能化领域的研究、设计、生产和开发、运行、管理、维修等工作。如：⑴建筑电气专业强弱电设计、施工、监理；⑵智能建筑系统的开发、安装、调试和维护；⑶建筑设备的研发、安装、调试、维护；⑷电子设备的研究、开发与维护；⑸计算机控制系统与工业控制系统的软硬件研发。

开设院校

目前开设本专业的高校有28所：

北京建筑工程学院、沈阳建筑大学、南京工业大学、盐城工学院、杭州电子科技大学、青岛理工大学、郑州轻工业学院、湖南文理学院、西安建筑科技大学、安徽建筑工业学院、浙江科技学院、扬州大学、南京工程学院、长春工程学院、重庆大学城市科技学院、吉林建筑工程学院城建学院、广西大学行健文理学院、南京师范大学泰州学院、河北建筑工程学院、吉林建筑工程学院、南通大学、苏州科技学院、华东交通大学、山东建筑大学、湘潭大学、广东技术师范学院、天津城市建设学院、金陵科技学院、华北科技学院、三江学院、北京联合大学、河南城建学院、广东技术师范学院天河学院、安徽建筑工业学院城市建设学院、成都理工大学工程技术学院、扬州大学广陵学院。

水利水电工程

专业解读

水电是我国的主要能源之一，随着国民经济的高速发展，水利水电事业也在突飞猛进，具有广阔的前景。水利水电工程专业主要培养既掌握水利水电工程建设所必需的基本理论和基本知识、又具备水利水电工程的专业知识和能力，培养能够从事水利水电领域的规划、设计、施工、科研、管理、教育等工作的高级人才。

主要课程

本专业的主要课程有：工程力学、结构力学、水力学、土力学、计算机应用、工程地质、工程测量学、工程水文及水利计算、水利工程经济学、建筑材料、钢筋混凝土结构、钢结构、水工建筑物、水利水电工程施工、水电站建筑物、建设项目评估和管理等。

就业方向

本专业学生毕业后在水利、水电领域的规划院、勘测设计院、工程局、水电开发公司、工程单位及相关企业从事水利水电规划、设计、施工、监理等工作；在有关部委、省、市的水利水电管理部门、电力集团公司、流域机构、水电站、水库等从事水利水电管理工作；在高等学校、科研院所从事水利水电方面的科研、教学等工作；也可在土木建筑及其他行业从事相关工作。

开设院校

目前开设本专业的高校共78所，其中“985工程”高校8所，“211工程”高校17所。

“985工程”高校：清华大学、大连理工大学、山东大学、武汉大学、天津大学、华中科技大学、华南理工大学、西北农林科技大学。

“211工程”高校：华北电力大学、太原理工大学、福州大学、中国农业大学、东北农业大学、河海大学、合肥工业大学、南昌大学、郑州大学、广西大学、西南交通大学、四川农业大学、贵州大学、大学、宁夏大学、石河子大学、青海大学。

核工程与核技术

专业解读

“核工程与核技术”专业是根据我国核电事业广阔发展前景和对人才的巨大需求而设置的新专业。其目标是培养核电设计、制造、运行、维护和管理等方面的高级技术人才。

主要课程

本专业的主要专业课程有：热工基础、计算机应用、工程力学、机械设计基础、电工学、检测技术、热工过程自动化、计算机控制、可靠性工程、汽轮机原理及运行、核反应堆物理分析、核反应堆热工分析、核反应堆控制和仪表、核电厂辐射测量与防护、核反应堆安全分析、核电厂系统与运行等。

就业方向

本专业学生毕业后能胜任核电厂的运行、维护和管理工作，也能胜任核电工程项目的设计、科研和管理工作及其它能源动力领域的专门技术工作。主要有：⑴核电厂的运行、维护和管理及技术支持工作；⑵核电设备制造企业的技术开发工作；⑶核工程设计院和研究院的设计和科研工作；⑷核电工程公司的技术咨询与管理工作。主要就业单位有：五大电力集团公司、中国广东核电集团公司、中国核工业集团公司、核电工程建设公司、核电设备制造企业、核工程设计院、核工程与核技术研究院所等。

开设院校

目前开设本专业的高校共28所，其中“985工程”高校11所，“211”院校2所。

“985工程”高校：清华大学、上海交通大学、中国科学技术大学、武汉大学、华南理工大学、重庆大学、东南大学、华中科技大学、中山大学、四川大学、西安交通大学。

“211工程”高校：华北电力大学、哈尔滨工程大学。

农业电气化

专业解读

“农业电气化”专业学生主要具备电力、电子与控制工程方面的基本理论，电子计算机应用技术和企业经营管理方面的基本知识，农村（地方）电力系统及农用电气工程和自动化技术有关的工程设计、科研开发及实验调试方面的基本能力。

主要课程

本专业的主要课程有：电路学、电机学、自动控制理论、电子学、计算机技术、电力工程、供电技术、用电技术、电网规划、配电网自动化、高电压技术、电力电子技术、电气控制技术、计算机网络与控制技术、电力经营管理等。

就业方向

本专业学生毕业后主要在地方电力系统和大型企业供电系统从事有关的科研、设计、建设、运行、供电及用电管理等方面的技术工作。

开设院校

开关电源的设计原理篇5

【关键词】整车电气原理设计；电源分配设计；接地分配设计；回路匹配设计；压接点设计

【Abstract】Theschematicisusedtoindicatethevehicleelectricalsystemofthevehiclewiringharnesstoeachelectricalpowerandsignaltransmissionconnectionbetweencircuits.Vehicleelectricalschematicdesign，allrelatedtothevehicle’selectricalfunctionstoachieve，isanimportantbasisfortheanalysisofelectricalcircuits，troubleshootelectricalfaults.

【Keywords】Vehicleelectricalschematicdesign；Powerdistributiondesign；Grounddistributiondesign；Matchingcircuitdesign；Splicesdesign

0引言

整车电气原理，是整车电气系统的核心，它表明了整车线束系统为实现各用电器的功能，一方面通过导线将电源及用电器连接构成回路，为用电器传导电流，另一方面通过导线回路实现相连接的用电器之间的信号传递，从而使各电器件能够按照操作者的意图正常工作。整车电气原理设计是否合理，直接关系到汽车电器件能否正常工作以及全车的安全性、可靠性、经济性和舒适性，它是整车开发过程中的一个重要环节。

整车电气原理设计的主要内容包括电源分配设计、接地分配设计、回路匹配设计、INLINE的选型以及回路压接点设计。

1整车电气原理的设计输入文件

整车电气原理的设计输入阶段，应获得以下文件：①整车配置表；②各电器子系统信息，包括子系统工作原理图、接口定义及负载特性等；③各电器件在汽车上的布置信息。

2整车电气原理设计

2.1电源分配设计

电源分配主要是基于整车各用器的工作原理，在满足各子系统工作原理的前提下，确定采用何种方式给用电器供电，同时对线路保护进行设计。

整车电源类型大致可分为以下三种：①蓄电池直接供电系统（常电或30电）；②点火开关控制的供电系统（IG电或15电）；③发动机起动时卸掉负载的电源（ACC电）。根据车型的电气系统组成情况，给与合理的电源分配。

电源分配设计一般要遵循以下原则：①所有电源回路都需要进行回路保护；②考虑负载的重要等级以及行车安全，对于重要的安全件，需要单独的熔断器来保护，如近光灯回路；③考虑不同系统的功能关联性和失效模式，减少不同系统和功能之间的相互影响；④区分负载类型是扰动负载还是稳态负载；⑤就近原则，靠近负载的实际安装位置分配电源。

电源分配设计的步骤如下：首先，根据整车蓄电池、起动机、发电机的相关参数，以及子系统负载信息，进行电源类型的分配，以及保险丝、继电器的种类及个数确定。然后，结合车内空间、可扩展性、成本、平台化等因素，对电器盒进行选型并确定其个数。一般车型主要有前舱电器盒和仪表板电器盒，外加蓄电池处的前端保险丝盒，有的车型可能会增加后行李箱电器盒。最后，根据就近原则及负载布置信息，进行电器盒内的负载电源分配。如前舱电器盒主要对前舱的电器件进行供电，仪表板电器盒主要对驾驶舱内的电器件进行供电。

2.2接地分配设计

在整车电路中，一般会使用导线与车身、发动机或变速箱连接在一起，这样可以车身、发动机、变速箱实现共地。这种实现接地的做法，称为“搭铁”。

为避免接地导线过长，造成不必要的电压降，一般采用就近接地。另外，接地分配也需要考虑到以下三种接地要求：①发动机ECU、ABS/ESP、EPS、SRS等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设备干扰，所以这些件需要单独接地。尤其对于安全气囊系统SRS，其接地点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好设计两个及两个以上接地点。其目的是其中一个接地失效，系统可通过另一接地点搭铁，确保系统安全工作。②音箱系统为避免电磁干扰，也要单独接地；弱信号传感器的接地最好独立，接地点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。③有些电器件必须共用接地点，以防止不同接地点之间的电位差影响到电器件之间功能的正常实现。

其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用接地点。蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降。为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁。

2.3回路匹配设计

回路匹配设计，主要是根据负载信息，设定熔断器的型号和容量，从而确定匹配的回路线径。

2.3.1负载信息确认

根据收集到的整车子系统信息，确认负载类型、负载电流特性曲线。负载类型、负载电流特性曲线如下图1所示：

2.3.2设定熔断器的型号和容量

熔断器的作用是保护导线，其类型分为快熔型熔断器和慢熔型熔断器。小电流负载和短时间脉冲电流负载，一般选择快熔型熔断器，大电流负载和锁电流负载一般选择慢熔型熔断器。

熔断器的容量设定主要遵循以下原则：一般来说，熔断器负荷电流不超过熔断器额定电流的70%。同时，还要考虑以下因素。①快熔型熔断器容量：需要考虑负载额定电流值、负载类型、环境温度影响、继电器盒类型、暂态电流波形；②慢熔型熔断器容量：需要考虑和区分连续负载、间歇性负载、特殊负载。

2.3.3确定回路线径

根据已确定的熔断器来选择与之匹配的回路线径。此过程要综合考虑回路所在的环境温度、回路导线的容许温度、通电时回路导线的温升以及成捆线束容许电流的折减系数。总的原则是要求发生短路时熔断器的熔断时间短于导线发烟时间。如图2，橙色线代表熔断器的熔断时间，粉色线代表导线的发烟时间，回路导线与熔断器的匹配判定左图是可取的，右图则是不可取的。

2.4INLINE选型

INLINE即线对线连接器。INLINE的选型，需要考虑以下三点：第一，INLINE的端子线径压接范围要与所接回路的线径匹配；第二，INLINE连接器的孔位数要满足所接回路的总数；第三，回路走向要与INLINE所在车上的安装位置匹配，一般采用就近原则。特殊回路如安全气囊系统回路对端子镀层有特殊要求，一般不与其他回路共接同一INLINE。

2.5回路压接点设计

整车电气原理回路的压接点设计，需要遵循以下三点：第一，单边回路数最多不超过7根，总回路数最多不超过12根；第二，压接的所有回路中，最小回路线径与总回路线径之比必须大于或等于5%；第三，各回路之间的线径匹配须满足导线的压接工艺要求。

3整车电气原理设计校核验证

整车电气原理需与子系统信息作进一步的校核，并通过以下相关试验进行验证其设计的合理性：①过载试验；②堵转试验；③短路保护试验；④整车配电工作电流测试；⑤供电及接地回路电压降测试；⑥熔断器熔断情况下的功能故障测试；⑦接地不良情况下的功能故障测试；⑧整车搭载耐久试验。

4结束语

整车电气原理，是整车电气系统的核心。整车电气原理设计得合理，才能保证汽车各用电器能按照操作者的意图来实现其功能，也才能保证汽车的安全性、可靠性、经济性以及舒适性。

【参考文献】

[1]李元胜.汽车电路系统设计与Multisim仿真[D].青岛大学，2014.

[2]吴建刚.目前汽车电路存在的问题与对策[J].汽车电器，2007.

开关电源的设计原理篇6

关键词：PWM；OP227Y；开关电源;高频变压器

DesignofPulsewitchPowerupplyBasedonOP227Y

ZANGYuanmin,UWanqiang

(CollegeofElectricalandInformationEngineering,XuchangUniversity,Xuchang,461000,China)[J12/3]

Abstract：ApulseswitchpowersupplybasedonOP227Yisintroducedinthepaper,afteranalsingitsworkingprinciple,thewholestructureofswitchpowersupplyisalsodesigned,themaindesigncontentconsistsofthehighfrequencytrans[CD2]former,themaincircuitandthecontrolcircuit,thentheworkingprincipleandthemainactionofeachfunctionmoduleofOP227Yareintroducedinthepaper,finallythewholecircuitofsystemisdesigned

Keywords：PWM;OP227Y;switchpowersupply;highfrequencytransformer[J12/3]

脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，它的电压或电流波形为脉冲状。其实质上是一种通断的直流电源，其基本工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电（或流入能量），能量经过储存、压缩形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成脉冲电源。

随着开关电源的发展,电源的小型化、模块化、智能化越来越受到人们的关注。各种电源控制芯片如雨后春笋纷纷涌现，美国电源集成（PI）公司相继推出OP系列芯片，这些芯片集脉冲信号控制电路和功率开关器件MOEF于一体，具有高集成度、最简电路、最佳性能指标等特点，能组成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。所以，本文设计基于OP227Y芯片控制的开关电源。

1总体结构

本文设计的脉冲开关电源总体结构如图1所示。

由图1可知，输入220V交流电流，先由4个二极管的全桥整流，然后通过OP227Y开关和高频变压器变压，再经过二次整流、电容滤波和电感平波，输出10W的直流电。高频变压器二次侧有3个绕组，2路输出功率，另一路为反馈回路提供电源。反馈回路从输出端进行电压取样，通过光耦来控制脉冲控制开关的通断，调节输出功率。