時間:2022-09-16 20:20:55
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關鍵詞:數字信號處理器;三電平;PWM整流器;功率因數校正
引言
三電平(ThreeLevel,TL)整流器是一種可用于高壓大功率的PWM整流器,具有功率因數接近1,且開關電壓應力比兩電平減小一半的優點。文獻[1]及[2]提到一種三電平Boost電路,用于對整流橋進行功率因數校正,但由于二極管整流電路的不可逆性,無法實現功率流的雙向流動。文獻[3],[4]及[5]提到了幾種三電平PWM整流器,盡管實現了三電平,但開關管上電壓應力減少一半的優點沒有實現。三電平整流器盡管比兩電平整流器開關數量多,控制復雜,但?具有兩電平整流器所不具備的特點:
1)電平數的增加使之具有更小的直流側電壓脈動和更佳的動態性能,在開關頻率很低時,如300~500Hz就能滿足對電流諧波的要求;
2)電平數的增加也使電源側電流比兩電平中的電流更接近正弦,且隨著電平數的增加,正弦性越好,功率因數更高;
3)開關的增加也有利于降低開關管上的電壓壓應力,提高裝置工作的穩定性,適用于對電壓要求較高的場合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主電路如圖1所示,由8個開關管V11~V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2,則每只開關管將承擔直流側電壓的一半。
以左半橋臂為例,1態時,當電流is為正值時,電流從A點流經VD11及VD12到輸出端;當is為負值時,電流從A點流經V11及V12到輸出端,因此,無論is為何值,均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理,在0態時,有uAG=0;在-1態時,有uAG=uDG=-ud/2,D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。
右半橋臂原理類似,因此A及B端電壓波形如圖2所示,從而在交流側電壓uAB上產生五個電平:+ud,+ud/2,0,-ud/2,-ud。
每個半橋均有三種工作狀態,整個TL橋共有32=9個狀態。分別如下:
狀態0(1,1)開關管V11,V12,V31,V32開通,變換器交流側電壓uAB等于0,電容通過直流側負載放電,線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態1(1,0)開關管V11,V12,V32,V41開通,交流側輸入電壓uAB等于ud/2,輸入端電感電壓等于us-u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us,或放電us<u1),C2通過直流側負載放電。
狀態2(1,-1)開關管V11,V12,V41,V42開通,輸入電壓uAB=ud,正向(或反向)電流對電容C1及C2充電(或放電),由于輸入電感電壓反向,電流is逐漸減小。
狀態3(0,1)開關管V12,V21,V31,V32開通,交流側輸入電壓uAB等于-ud/2,輸入電感上電壓等于us+u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。
狀態4(0,0)開關管V12,V21,V32,V41開通,輸入端電壓為0,電容通過直流側負載放電,線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態5(0,-1)開關管V12,V21,V41,V42開通,交流側電壓為ud/2,正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電),電容C1通過負載電流放電。
狀態6(-1,1)開關管V21,V22,V31,V32開通,uAB=-ud,正向(或反向)線電流對兩個電容C1及C2充電(或放電),由于升壓電感電壓正向,線電流將逐漸增加。
狀態7(-1,0)開關管V21,V22,V32,V41開通,交流側電壓電平為-ud/2,正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電),電容C1通過負載電流放電。
狀態8(-1,-1)開關管V21,V22,V41,V42開通,輸入端電壓為0,升壓電感電壓等于us,兩個電容C1及C2均通過負載電流放電。電流is根據電壓us的變化而增加(或減小)。
2硬件電路設計
從圖2可以看出,在輸入電壓頻率恒定的情況下,要在變換器交流側產生一個三電平電壓波形,輸入電壓一個周期內應定義兩個操作范圍:區域1和區域2,如圖3所示。
在區域1,電壓大于-ud/2,并且小于ud/2,在電壓uAB上產生三個電平:-ud/2,0,ud/2。同理,在區域2,電壓絕對值大于ud/2,并小于直流側電壓ud,在電壓正半周期(或負半周期)上產生兩個電平:ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相應電平的工作區域如表1所列。
表1相應電平的工作區域
工作區域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高電平
ud/2
ud
-ud/2
低電平
-ud/2
ud/2
-ud
為方便控制,這里定義兩個控制變量SA及SB,其中
根據表1可以設計一個開關查詢表,如表2所列,將其存儲在DSP中,當進行實時控制時,便可根據輸入電壓、電流信號,從表中查詢所需采取的開關策略。
表2查詢表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
-1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
-ud/2
1
1
1
1
-1
1
1
1
1
ud/2
-1
1
1
1
1
1
-ud
-1
1
1
1
1
-ud/2
-1
-1
1
1
1
1
整個控制系統以一片DSP為核心,控制框圖如圖4所示。
鎖相環電路產生一個與電源電壓同相位的單位正弦波形,ud的采樣信號通過低速電壓外環調節器進行調節,電流is的采樣信號通過高速電流內環G1進行調節,電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過兩個PI調節器進行調節,補償環G2用于補償兩只電容電壓的不平衡。
檢測的線電流命令is與參考電流is*比較,產生的電流誤差信號送至電流內環G1,以跟蹤電源電流變化,產生的線電流波形將與主電壓同相位。
3軟件設計
系統采用兩個通用定時器GPT1及GPT2來產生周期性的CPU中斷,其中GPT1用于PWM信號產生、ADC采樣和高頻電流環控制(20kHz),GPT2用于低頻電壓環的控制(10kHz),兩者均采用連續升/降計數模式。低速電壓環的采樣時間為100μs,高速電流環采樣時間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR,EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產生中斷,GPT2則僅在下降沿產生中斷。
整個程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環計算模塊、電壓控制環計算模塊、PWM信號產生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。
4仿真結果及實驗
仿真參數如下:輸入電壓us交流220V,50Hz,輸出功率1kW,開關管GTO,開關頻率500Hz。整流狀態和逆變狀態下電源電壓us、電源電流is、交流側電壓uAB波形分別如圖6及圖7所示。實驗結果也證實了設計的正確性,在采用GTO管、開關頻率較低(500Hz)時,輸入側電流波形仍然非常接近正弦,裝置得到了接近1的功率因數,同時開關上的電壓應力減少了一半。
電子束爐按正常程序操作熔煉鉭金屬時,40KV高壓電源突然斷電,操作面板上出現報警顯示:“HvTransformerBUCHHOLZ”(高壓變壓器瓦斯繼電保護動作)。打開變壓器的放氣閥放氣,報警消失,此時變壓器能產生40kv直流電壓,但高壓既不能保持又不能帶負載,2到3分鐘后,同樣的報警信號再次出現,變壓器主回路電源斷開,停止工作。
2故障檢查
2.1變壓器的外部檢查
(1)檢查油枕內和充油套管內油面的高度,發現油位正常,封閉處無滲漏油現象;
(2)檢查變壓器的響聲,發現噪音稍大,但未有異常聲音出現;
(3)檢查變壓器的絕緣套管及瓷瓶,未發現有破損裂紋及放電燒傷痕跡;
(4)檢查一、二次母線,接頭接觸良好,不過熱,外殼接地良好;
(5)檢查呼吸器,氣路暢通,硅膠的顏色為淡紅色,吸潮未達到飽和。
2.2變壓器負荷檢查
(1)用鉗形電流表測量變壓器空載時一次繞組的三相空載電流,A相:IA=160.8A;B相:IB=55.8A;C相:IC=5.7A。
(2)故障發生時,用紅外線測溫儀測量變壓器外殼不同區域的溫度,溫度為55℃左右,一分鐘溫升超過5℃。
2.3氣相色譜分析檢查
采集變壓器本體油、瓦斯油、瓦斯氣進行氣相色譜分析檢查,結果見表1。
本體油瓦斯油瓦斯氣
氫11091710373350
氧211652119021345
一氧化碳21016528235
二氧化碳53011458570
甲烷309.53284.512659
乙烷38.5947.56592
乙烯535.511309.514516
乙炔380.339860.020725.0
總烴1264.019528.054492.0
表1油樣氣相色譜分析表
3故障現象及分析
變壓器的故障一般分為電路故障和磁路故障。常見的電路故障有線圈絕緣老化、受潮,材料質量及制造工藝不良,二次系統短路引起的故障等。磁路故障常見的有硅鋼片短路、穿芯螺絲與鐵芯間的絕緣損壞以及鐵芯接地不良引起的放電等。
3.1三相電流不平衡
當變壓器二次繞組開路,一次繞組施加額定頻率的額定電壓時,一次繞組中的電流稱空載電流I0。通常I0與額定電流IN的關系可表示為:
i0%=(I0/IN)*100=1-3%
該變壓器的額定電流為577A,空載電流I0應在5.77A到17.3A之間,而實測的一次繞組三相空載電流IA=160.8A,IB=55.8A,IC=5.7A。三相電流極大的不平衡,初步推斷為變壓器繞組局部發生匝間和層間短路,產生很大的短路電流。
3.2變壓器油溫不斷升高
油溫不斷升高可能由以下幾個方面引起:
(1)渦流使鐵芯長期過熱而引起硅鋼片間的絕緣破壞,鐵損增大,油溫升高;
(2)穿芯螺絲絕緣破壞后,與硅鋼片短接,有很大的電流通過,使螺絲發熱,油溫升高;
(3)繞組局部發生匝間和層間短路,二次線路上有大電阻短路等,也會使油溫升高。
3.3瓦斯繼電保護動作
瓦斯保護是變壓器的主要保護,它能監視變壓器內部發生的大部分故障。繼電保護動作的原因有以下幾個方面:
(1)濾油、加油和冷卻系統不嚴密,致使空氣進入變壓器;
(2)變壓器內部故障、短路,產生少量的氣體;
(3)保護裝置二次回路故障。
外部檢查未發現變壓器有異?,F象,應查明瓦斯繼電器中氣體的性質。從表1瓦斯氣體中氫、一氧化碳、甲烷等可燃氣體含量劇增,說明變壓器內部有故障。氣體顏色為灰色和黑色,有焦油味,則說明油因過熱分解或油內層發生過閃絡故障。
上述分析對變壓器內的潛伏性故障還不能作出正確的判斷,還需要結合氣相色譜法判斷:
從表1中可以看出氫、烴類含量急劇增加,而一氧化碳,二氧化碳含量增加也不大,這就表明了變壓器裸金屬方面及固體絕緣物(木質、紙、紙板)的過熱性故障不存在;甲烷,乙烷,乙烯氣體有所增加,而乙炔含量很高,這表明變壓器內出現過電弧放電,使油分解而產生乙烷、乙烯和乙炔,可能為繞組匝間和層間短路放電性故障導致。為更加明確故障點,需要對變壓器進行吊芯檢查。
4吊芯檢查與維修
拆開變壓器,用20噸吊車吊出變壓器芯部作如下檢查:
(1)用萬用表依次測量一、二次繞組每個線圈對地的絕緣情況,發現一次繞組U、V相線圈與地及鐵芯接通,其他線圈絕緣良好。
(2)用萬用表測量硅鋼片間、穿芯螺絲與鐵芯間的絕緣良好,鐵芯接地良好。
(3)檢查保護裝置二次回路,將保護開關、保護線路及整流阻容作檢查,全部良好。
通過檢查與分析,斷定變壓器故障為一次繞組U、V相線圈絕緣層損懷,匝間短路放電、油過熱分解使瓦斯繼電保護動作,斷開變壓器主回路電源。聯系變壓器生產廠家德國MUNK公司,定購兩組線圈,各種費用總計25萬元人民幣。更換兩組線圈后,由國內變壓器生產廠家對油進行過濾、干燥處理,對變壓器芯部作24小時的烘干處理。安裝調試后,變壓器恢復正常工作。
5結束語
通過上述分析,可以發現變壓器油樣氣相色譜分析報告中的氫、烴類含量急劇增加,乙炔含量很高,一次繞組空載電流不平衡,油溫不斷升高等現象。所有這些都說明變壓器內部出現了繞組匝間和層間短路的放電性故障。本文介紹的故障檢查與分析方法簡單、實用、成本低廉,為單位節約資金約20萬元,值得同行業用戶借鑒。
關鍵詞:TSA5526;頻率合成器;分頻器;電荷泵
1概述
頻率合成技術是近代無線電技術發展中的一門新技術,也是現代通信系統中的關鍵技術之一,它通常利用一塊晶體或少量晶體組成標準頻率源,然后通過合成方法產生各種所需的頻率信號。這些頻率信號與標準頻率源具有相同的頻率穩定度和準確度。使用該技術構成的電路在通信設備中稱為頻率合成器。頻率合成器的種類很多,目前普遍采用的是數字式頻率合成器。數字式頻率合成器由晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器和VCO等組成,晶體振蕩器輸出的頻率信號經固定分頻器后得到標準頻率,而VCO輸出的頻率信號經可變分頻器分頻后得到實際頻率信號,兩信號在鑒相器中經相位比較產生的環路鎖定控制電壓將通過濾波器加到VCO上,以對實際頻率信號進行控制和校正,直到環路鎖定。當所需信號頻率較高時,該電路的設計、制作和調試難度較大,通常只能依靠專業廠家來完成,不僅成本高,而且生產周期長。TSA5526芯片是Philips公司推出的通用數字頻率合成集成電路,它將晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器等電路集成在一塊芯片上,其主要特性參數如下:
輸入射頻信號的頻率為:64~1300MHz;
輸入射頻信號的電平為:-28~3dBm;
輸出誤差調整電壓為:4.5~33V;
具有鎖定檢測功能;
內置可編程的15bit分頻器;
通過程序控制可在512、640和1024中選擇基準信號分頻比,在外接4MHz晶振時,則可獲得3.90625kHz、6.25kHz和7.8125kHz的頻率精度;
可選擇I2C總線和3總線進行數據傳輸;
采用單電源供電,電源電壓為4.5~5.5V。
2引腳功能
TSA5526有SSOP16和SO16兩種封裝,引腳排列如圖1所示,各引腳功能見表1所列。
表1TSA5526的引腳功能
引腳名稱功能應用說明
1RF射頻信號RF輸入通常接本振輸出
2VEE地
3VCC1電源電壓1芯片電源,接+5V
4VCC2電源電壓2開關控制電源,通常接+12V
5BS4電子開關BS4輸出PNP三極管OC輸出
6BS3電子開關BS3輸出PNP三極管OC輸出
7BS2電子開關BS2輸出PNP三極管OC輸出
8VS1電子開關BS1輸出PNP三極管OC輸出
9CP環路濾波器外接RC濾波網絡
10Vtune誤差控制電壓輸出通過上拉電阻輸出直流電壓并加到VCO
11SW總線選擇開關接地時選擇I2C總線方式;懸空時選擇3總線方式
12LOCK/ADC鎖定標志/ADC輸入3總線方式時為鎖定標志,低電平有效;I2C總線方式時5為電平ADC輸入端
13SCL串行時鐘下降沿時將SDA輸出的數據鎖存
14SDA串行數據在3總線方式時,18bit、19bit和27bit三種數據可供選擇
15CE片選信號高電平有效
16XTAL基準振蕩輸入通常外接4MHz晶體
表2寫狀態數據格式
字節MSB數據字節LSB
地址字節(ADB)11000MA1MA0
分頻字節(DI1)0N14N13N12N11N10N9N8
分頻字節2(DB2)N7N6N5N4N3N2N1N0
控制字節(CB)1CPT2T1T0RSARSB0S
電子開字節(BB)空空空空BS4BS3BS2BS1
3內部結構和工作原理
TSA5526的內部結構框圖如圖2所示,它包括射頻信號處理單元、基準信號處理單元、相位比較和輸出單元以及接口控制單元等四部分。射頻信號處理單元對輸入的射頻小信號進行放大和8分頻,再送到15bit可編程分頻器,分頻比的大小可根據輸入射頻信號的頻率來確定?;鶞市盘柼幚韱卧械幕鶞收袷幤魍ㄟ^外接晶體產生基準信號,同時經基準分頻器產生基準信號?;鶞史诸l器通過編程可選512、640和1024三種分頻比。經過分頻處理后的兩路信號同時加到數字式相位比較器,然后經電荷泵、放大器和驅動三極管后得到誤差控制電壓輸出。接口控制單元用于實現微處理器與該器件的通信,它一方面接收微處理器送來的數據并在內部處理以形成各種控制指令;另一方面將本器件的狀態送往微處理器。通過SW端信號的不同連接,可選擇兩種串行通信方式:I2C總線方式和3總線方式。
圖2
3.1I2C總線方式
a.寫狀態R/W=0
在寫狀態時,對TSA5526編程需要四個數據字節,并應在地址字節傳輸后將數據字節送入芯片。當地址字節第一字節傳輸后,I2C總線的收發會使地址字節和數據字節連在一起,并在一個傳輸過程中傳輸完畢。如果地址字節后的第一個數據字節為分頻字節或控制字節,則芯片將被部分編程。表2是其數據字節定義。表中,MA1和MA0是可編程地址位,用于控制加到片選端的電壓。N14~N0為可編程分頻比,其分頻比為:
N=N14×214+N13×213+…+N1×2+N0
CP為控制電荷泵電流大小位,CP為0,對應電流為60μA,CP為1時,電流為280μA缺省值。T2~T0代表測試位。RSA和RSB為基準分頻比選擇位。0S為可調放大器控制位,0S位為0時,可調放大器接通缺省值,0S位為1時斷開。BS4~BS1是PNP電子開關控制位,其對應關系是:當BSn為0時,電子開關n接通;當BSn為1時,電子開關n斷開。
表3讀狀態數據格式
字節MSB數據字節LSB
地址字節11000MA1MA2R/W=1
狀態字節PORFLACPS11A2A1A0
表43總線方式數據格式
數據形式D0D3D4D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26
18位BS4BS1N13N0
19位BS4BS1N14N1N0
27位BS4BS1N14N1N0-CPT2T1T0RSARSB0S
b.讀狀態R/W=1
表3所列為讀狀態數據格式。當輔助地址位被識別之后,將自動產生一個響應脈沖到SDA線上。SDA線上的數據在SCL時鐘信號為高電平時有效,數據字節在SDA線上產生應答信號之后從器件中讀出;如果沒有主應答信號產生,傳輸過程就會結束,此時芯片將釋放數據線從而使微控制器產生終止條件。當上電時,POR標志被置為1,當檢測到數據結束標志時,POR標志被復位讀周期的結束。FL為進入鎖存標志,用于表示何時循環建立起來。通過對FL置1或清零可對循環進行控制。ACPS為自動充電電流轉換標志,當自動充電電流轉換打開且循環鎖定時,此標志為0,此時充電電流被強制為低。在其它條件下,ACPS為邏輯1。在I2C總線狀態下,內置的A/D轉換器可將自動頻率微調模擬電平轉換成數字量并送往微控制器。
3.23總線方式
在3總線方式下,該器件接收的數據有18位、19位和27位三種,參見表4。在該方式下,當片選引腳CE由低電平變為高電平時,SCL引腳輸入時鐘脈沖的下降沿會將SDA引腳上的數據送入數據寄存器,數據的前四位用來控制電子開關的通斷,在第五個時鐘脈沖的上升沿,這四位數據被送入內部電子開關控制寄存器。如果傳輸的是18或19位數據字,那么,在片選線上電平由高向低轉換時,頻率位將被送入頻率寄存器。在上電復位狀態下,電荷泵電流為280μA,調諧電壓輸出被關斷;而在標準模式下,當ACPS標志為高電位時,測試位T2~T0被置為001,此時將禁止TSA5526輸出。當傳輸的是27位數據字時,在時鐘脈沖的第20個上升沿到來時,頻率位將被送入頻率寄存器,而控制位則在片選引腳CE從高電平向低電平轉換時送入控制寄存器。在這種方式下,基準分頻比由RSA和RSB位確定,測試位(T2、T1、T0)、電荷泵控制位CP、分頻比選擇位(RSA、RSB)以及0S位只能進行27位的傳輸。圖3所示是3總線方式時的時序圖。
表5AT89C51內RAM中20H、21H、22H、23H的定義
字節地址D7D6D5D4D3D2D1D0
20HBS4BS3BS2BS1N14N13N12N11
21HN10N9N8N7N6N5N4N3
22HN2N1N011000
23H01000000
4應用
TSA5526在某航空電子設備檢查儀中的應用電路如圖4所示,圖中,單片機與TSA5526采用3總線方式進行通信。P1.0與SCL引腳相連,用于串行時鐘輸出。P1.1與SDA引腳相連,用于串行數據輸出。P1.2與CE引腳相連以進行片選控制;電子開關BS1~BS4用于通過VCO產生4種不同頻率信號,VCO的輸出將通過C6送到TSA5526的RF引腳,并經分頻后與基準信號進行相位比較。Vtune輸出的誤差控制電壓經電阻R3、電容C5加到VCO。R1、C4的數值可用于決定微調的快慢。當頻率鎖定后,LOCK引腳將變為低電平,并將該電平通過AT89C51的P1.3引腳送入單片機進行檢測。本電路采用27位數據格式,發送的數據存放在單片機AT89C51中RAM的20H、21H、22H、23H四個單元中,各位定義見表5所列。其具體程序清單如下:
Rfegadj:CLRP1.0
SETBP1.2
MOVR0,#08H
Fregadj1:MOVA,20H
CLRC
RRCA
MOVP1.1,C
SETBP1.0
NOP
CLRP1.0
DJNZR0,Fregadj1
MOVR0#08H
Fregadj2:MOVA,21H
CLRC
RRCA
MOVP1.1,C
SETBP1.0
NOP
CLRP1.0
DJNZR0,Fregadj2
MOVR0,#08H
Fregadj3:MOVA,22H
CLRC
RRCA
MOVP1.1,C
SETBP1.0
NOP
CLRP1.0
DJNZR0,Fregadj3
MOVR0,#03H
Fregadj4:MOVA,23H
CLRC
RRCA
MOVP1.1,C
SETBP1.0
NOP
CLRP1.0
關鍵詞:電網;高壓輸電線路;絕緣子;選型
Abstract:Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis,thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed,thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.
Keywords:powernetwork;high_voltagetransmissionline;insulator;typeselection
近幾年江蘇電網發展迅速,截至2001年底,全省投運的500kV線路3174km、500kV變電站11座。線路使用的絕緣子種類繁多,目前輸電線路使用的絕緣子按型式主要分為盤式絕緣子和長棒型絕緣子。下面介紹這2種絕緣子的特點。
1盤式絕緣子的特點
盤式絕緣子按材質可分為盤式瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子。
1.1盤式瓷絕緣子
盤式瓷絕緣子是最早用在線路上的絕緣子,已有一百多年的歷史。它具有良好的絕緣性能、抗氣候變化的性能、耐熱性和組裝靈活等優點,被廣泛用于各種電壓等級的線路。盤式瓷絕緣子是屬于可擊穿型的,它是采用水泥將物理、化學性能各異的瓷件與金屬件膠裝而構成的,在長期經受電場、機械負荷和大自然的陽光、風、雨、雪、霧等的作用,會逐步劣化,對電網的安全運行帶來威脅。特別是含有劣化絕緣子的絕緣子串發生閃絡(由于雷擊或污閃等原因)時,可能會使劣化的絕緣子頭部瞬間發熱爆炸,造成導線落地的事故。華東電網在1996年底的大污閃事故中,500kV系統有11條線路因霧閃發生72次跳閘。其中,3條線路因零值絕緣子爆炸造成導線落地;2條線路多串絕緣子結構中有1串因零值絕緣子爆炸斷串。
2000年9月22日,江蘇省220kV溧陽變電站220kV旁母、正母瓷瓶發生因大量低值絕緣子的存在而導致的掉串事故。所以劣化絕緣子的檢測工作非常重要,前系統停電是較難的,即使線路停電,也無足夠的時間和人力進行全線絕緣子的檢測工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區域的原因,向來是絕緣在線檢測的一個難點。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測,這些方法易于檢測零值絕緣子,測試方法簡單,但準確性較低,對低值絕緣子,特別是1串中存在多片低值的情況下,則很難作出正確的判斷。瓷絕緣子的老化率隨其運行時間的延長而逐年上升。
1.2鋼化玻璃絕緣子
鋼化玻璃絕緣子具有較好的機電性能,其抗拉強度、耐電擊穿性能、耐振動疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱沖擊性能等都優于瓷絕緣子。且與瓷絕緣子不同,玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我淘汰能力,這樣就很容易被發現,無需對其進行絕緣測試。自爆率通常在前3年較高,這與瓷絕緣子相反。數十年的運行和試驗數據證明,鋼化玻璃絕緣子具有長期穩定的機電性能和較長的使用壽命。防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離,只有在傘裙下表面增加數個深棱來實現(由于工藝的原因,無法像瓷絕緣子通過雙傘或三傘增加爬距)。當用于粉塵污染較嚴重的地區,因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、清掃不便,下表面結垢嚴重,造成耐污閃能力大大降低。從江蘇電網運行情況來看,鐘罩深棱型絕緣子(包括瓷的和玻璃的)不適合江蘇地區這種以粉塵污染為主、污染較重的地區使用,如果使用,應充分考慮其爬電距離的有效利用系數。1999-2002年,江蘇省500kV線路污閃跳閘中,只有7%(一次跳閘)是瓷雙傘絕緣子,其余都是玻璃絕緣子。這里針對的是懸垂串絕緣子,全省尚未發生過耐張串絕緣子的污閃跳閘。
2長棒型絕緣子的特點
長棒型絕緣子按材質可分為合成絕緣子和長棒瓷絕緣子。
2.1合成絕緣子
合成絕緣子具有質量小、強度高、耐污性能好、維護工作量小等諸多優點。硅橡膠合成絕緣子表面具有憎水性,且附著在傘裙表面的污染層也具有憎水性(即硅橡膠的憎水性遷移),這大大提高了合成絕緣子的抗污能力。從國內的使用情況來看,歷次的大面積污閃事故中,合成絕緣子都表現出優異的抗污閃能力,在外絕緣水平偏低和污染較重的情況下,合成絕緣子是個較好的選擇對象。國外合成絕緣子的研制和掛網較早,使用范圍很廣泛,已取得成功的運行經驗。國內合成絕緣子生產廠家經過數代產品的改進,生產技術水平大大提高,主絕緣成型技術已達到國際先進水平。合成絕緣子端頭的連接型式是多種型式并存,但逐步趨向國際先進的探傷監控下的壓接式,其結構簡單、美觀,產品質量的人為分散性得到控制。合成絕緣子的長期機械可靠性主要依靠:芯棒的質量和截面尺寸、金屬端部附件特性以及附件與芯棒的連接質量。傘套為芯棒提供保護,并提供必要的爬電距離,要求它有長期的憎水性、較好的抗氣候變化的性能、較高的撕裂強度等,常采用一些試驗(如5000h加速老化試驗),可檢驗傘套的長期性能。為改善端部電場分布,降低無線電干擾程度,提高電暈起始電壓等原因,500kV合成絕緣子兩端都裝有均壓環,但均壓環的存在降低了放電距離。
從合成絕緣子運行中發生的事故、故障情況來看,大部分是雷擊閃絡,這可通過增加干弧距離來解決。其次是不明原因的閃絡,不明原因的閃絡是指閃絡發生在系統無任何過電壓的情況下,且發生閃絡后的絕緣子送到試驗室檢驗時,各項試驗結果均合格。目前對不明原因的閃絡問題尚無統一的認識,有的認為是絕緣子由于污濕原因,其憎水性會暫時消失;也有的認為是鳥糞引起的。從事故后果的嚴重性來看,最嚴重的是合成絕緣子的脆斷問題,從20世紀70年代開始,有些合成絕緣子就發生了脆斷事故。這種現象是由環氧樹脂玻璃纖維芯棒的玻璃纖維受酸蝕引起的,一般在暴露于酸性環境中的玻璃纖維芯棒承受機械負載時發生的。華東電網在1998年發生了2例典型的500kV合成絕緣子脆斷事故。一起是1998年3月,上海500kV渡南5101線發現1支合成絕緣子折斷,該絕緣子是進口產品,運行時間僅4年多。該產品芯棒的硅橡膠護套厚度僅1.5mm(通常為3~5mm),引起折斷的原因是護套厚度太薄,在運行中出現破損,水分滲入至芯棒,最終導致芯棒酸蝕脆斷。另一起是1998年8月,浙江500kV蘭窯5404線1支國產合成絕緣子發生斷裂,原因是該絕緣子金具端頭連接密封結構為第一代型,密封層較薄,水氣沿著金具與護套間的縫隙滲入芯棒后,形成酸性環境,芯棒在此酸性環境和應力的作用下發生脆斷。制造廠和運行部門從多起脆斷事故的經驗教訓中,已認識到傘裙護套與金具之間可靠密封的重要性。
2.2長棒瓷絕緣子
一般情況下,長棒型瓷絕緣子串110kV為1節,220kV為2節,500kV為3節,每節都帶有均壓環和招弧角。絕緣體由氧化鋁高強度瓷制作。江蘇省1997年在500kV斗渡線無錫段率先采用了德國CERAM公司的瓷棒絕緣子,98串用在直線塔兩邊相。運行一段時間后,測量所得鹽密較低。鹽密的測量結果見表1。
表1鹽密測量結果
絕緣子投運時間測量時間測量部位鹽密
型式(mg/cm2)
瓷棒1997年12月1998年11月A相上串第2個傘0.0081
A相上串第8個傘0.0098
A相上串第16個傘0.0124
1999年11月C相下串第2個傘0.0061
C相下串第8個傘0.0065
C相下串第16個傘0.0069
2000年3月A相下串第2個傘0.0105
A相下串第8個傘0.0105
A相下串第16個傘0.0184
500kV瓷棒絕緣子由3節組成,每節之間均有均壓環和招弧角,與同樣棒型的合成絕緣子相比,在相同的結構高度下,空氣間隙縮短。如某合成絕緣子供貨商提供的產品結構長度4450mm、干弧距離4135mm、負極性50%雷電沖擊閃絡電壓為2540kV;而某瓷棒絕緣子廠商提品的連接長度4452mm、干弧距離4030mm、負極性50%雷電沖擊閃絡電壓為1950kV。因此,要達到一般合成絕緣子所要求的雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓,則瓷棒絕緣子的結構高度將大于合成絕緣子的,這就要求桿塔尺寸應選大一點,對于多雷區線路,作為懸垂串使用時,存在一定的局限性。
使用長棒瓷絕緣子時,需在運輸和安裝過程別小心。瓷件大而笨,在運輸和安裝時,有碰撞和損壞的危險。另外,如果制造過程中內部產生細微的缺陷,在運行中,熱-機械應力的長期作用會降低絕緣子的機械強度,且巡線時對長棒瓷絕緣子串的觀察和檢測還不能發現故障絕緣子,這樣會導致瓷件意外折斷和導線落地。
3對江蘇電網輸電線路絕緣子選型的建議
(1)懸垂串絕緣子應選用防污型盤式瓷絕緣子或長棒型絕緣子。我國盤懸式瓷絕緣子的生產廠家多、產量大,但不同廠家的產品質量差異很大。輸電線路的絕緣子選型時,應對不同廠家生產的瓷絕緣子的運行情況進行詳細調查了解,選用高品質的瓷絕緣子。同時,對運行中的瓷絕緣子應加強檢測,及時更換劣化絕緣子,確保電網安全運行。除耐張串可選用普通型的外,傘型的應選用雙傘或三傘,而鐘罩深棱型絕緣子不宜使用。
(2)瓷棒絕緣子的機械強度直接與瓷件有關,由于運輸、安裝過程中造成的損壞,或運行中外界偶然的撞擊,或制造過程中形成的內部缺陷(要求產品有嚴格的質量檢查、優良的制造工藝),可能會在運行中意外折斷,所以瓷棒絕緣子應選擇質量好的產品,并加強檢驗工作,小心運輸、安裝。
(3)鋼化玻璃絕緣子具有零值自爆的優點,可節省大量的運行維護費用。由于鐘罩深棱型絕緣子的固有缺陷以及江蘇省的運行經驗證明,這種型式的絕緣子不適合以粉塵污染為主、污染較重的地區使用,如果使用,應充分考慮其爬電距離的有效利用系數。普通型的玻璃絕緣子可在耐張串使用。
(4)合成絕緣子具有維護工作量小、質量小、耐污性能好等優點,這是瓷、鋼化玻璃絕緣子不可相比的。目前在我國大氣污染嚴重、輸電線路外絕緣水平普遍偏低、塔頭尺寸也限制了調爬的選擇性的情況下,合成絕緣子應是污染嚴重地區的選擇對象。但是,合成絕緣子運行時間短,運行經驗尚嫌不足。對500kV合成絕緣子應慎重選擇制造廠家及技術參數,積極研究考核其各項性能、壽命的技術指標及試驗方法,對在線運行的合成絕緣子應加強監測。
(5)絕緣子爬電比距的配置應符合本地區審定后最新版污區圖的要求,并應參照JB/T5895-91《污穢條件下絕緣子的使用導則》的要求,充分考慮其爬電距離的有效性和運行經驗,絕緣子的污閃放電特性與結構造型及自然積污量有關。爬電距離有效利用系數應反映放電發展時爬電距離長度利用的有效性,又能反映絕緣子在運行條件下的積污性能。因此,在相同條件下和在相同的積污時間內,爬電距離有效利用系數應由被試絕緣子與基準絕緣子的污閃電壓梯度相比較來確定,在絕緣子選型時應充分考慮。
參考文獻:
[1]龔堅剛.長棒型絕緣子在超高壓輸電線路中的應用前景[J].浙江電力,2000,(5).
關鍵詞:無線發射FSK射頻發射器nRF902
1概述
nRF902是一個單片發射器芯片,工作頻率范圍為862~870MHz的ISM頻帶。該發射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩定的頻率合成器,因此,頻率漂移很低,完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過外接電阻進行編程。電源電壓范圍為2.4~3.6V,輸出功率為10dBm,電流消耗僅9mA。待機模式時的電源電流僅為10nA。采用FSK調制時的數據速率為50kbits/s。因此,該芯片適合于報警器、自動讀表、家庭自動化、遙控、無線數字通訊應用。
2引腳功能和結構原理
nRF902采用SIOC-8封裝,各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調節/時鐘模式/ASK調制器字輸入
3XO8基準時鐘輸出(時鐘頻率1/8)
4VDD電源電壓(+3V)
5DIN數字數據輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端(0V)
圖1所示是nRF902的內部結構,從圖中可以看出:該芯片內含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等電路。
通過nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號輸出到天線,該引腳同時必須通過直流通道連接到電源VDD,電源VDD可通過射頻扼流圈或者環路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負載阻抗為200~700Ω。如果需要10dBm的輸出功率,則應使用400Ω的負載阻抗。
調制可以通過牽引晶振的電容來完成。要達到規定的頻偏,晶振的特性應滿足:并聯諧振頻率fp應等于發射中心頻率除以64,并聯等效電容Co應小于7pF,晶振等效串聯電阻ESR應小于60Ω,全部負載電容,包括印制板電容CL均應小于10pF。由于頻率調制是通過牽引晶振的負載(內部的變容二極管)完成的,而外接電阻R4將改變變容二極管的電壓,因此,改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對可輸出功率進行調節。nRF902的工作模式可通過表2所列方法進行設置。
表2nPF902的工作模式設置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式(睡眠模式)GND---
時鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數據VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數據
在FSK模式時,調制數據將從DIN端輸入,這是nRF902的標準工作模式。
ASK調制可通過控制REXT端來實現。當R2連接到VDD時,芯片發射載波。當R2連接到地時,芯片內部的功率放大器關斷。這兩個狀態可用ASK系統中的邏輯“1”和邏輯“0”來表示。在ASK模式,DIN端必須連接到VDD。
時鐘模式可應用于外接微控制器的情況,nRF902可以給微控制器提供時鐘。它可在XO8端輸出基準時鐘,XO8端輸出的時鐘信號頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz,則XO8輸出的時鐘信號頻率為1.695MHz。
在低功耗模式(睡眠模式),芯片的電流消耗僅10nA。在沒有數據發射時,芯片可工作在低功耗模式以延長電池的使用時間。電路從低功耗模式轉換到發射模式需要5ms的時間,從時鐘模式轉換到發射模式需要50μs的時間。
圖2nRF902的應用電路
關鍵詞:項目驅動;習情境;工學結合
作者簡介:趙俊英(1981-),女,滿族,河北保定人,天津電子信息職業技術學院電子技術系,講師。(天津 300350)
中圖分類號:G712?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)34-0095-02
在高職高專電子、通信類教學中,“數字電路分析與實踐”課程作為專業基礎課,是后繼專業骨干課程的基礎,其教學的效果直接關系到學生對后繼課程的學習興趣及學習能力。[1]建設該課程的精品課程,是推進高職電子技術及通信類人才培養的重要手段和必要環節。
一、課程設計思路
在課程建設中,將理論和實踐相融合,將學生所學知識轉化為技能,將技能用于實踐,注重培養學生把技能應用于實踐的能力。本課程的設計思路如下:
1.以培養學生職業能力和職業素養為原則構建教學內容
本課程融“教、學、做”三者于一體,采用“項目驅動”教學方法,構建模塊化、組合型、進階式訓練體系。將綜合能力分解成若干項小的基本能力,選擇能涵蓋基本能力要素的訓練項目實施基本能力訓練。通過模塊項目訓練,建立對電子電路的整體概念,從而全面掌握電子電路的分析能力,以此提高電子電路應用能力和創新能力。
2.產品調研,選取學習情境載體,設計工作任務
該課程共設計了5個學習情境,每個學習情境都圍繞著真實的實際產品展開,每個情境由若干個任務組成,每個任務都按資訊—決策—計劃—實施—檢查—評估六大步驟實施教學。體現了課程的教學目標與社會需求相一致,教學情境與企業工作相一致,教學內容與企業工作任務相一致。學習內容從“單個到系統”,從“典型到一般”,從“簡單到復雜”。技術復雜程度和學習難度逐漸增加,學生自主完成工作的程度逐漸增加,符合學習和技能的培養規律。
3.課程總體框架
“教學相長”是我們長期以來追求的目標,課程要有可持續發展性也是我們追尋的原則,所有這一切都需要學生有學習興趣、積極性做前提。同樣的設計題目可能有不同的實現方案,使用不同的數字電路芯片,設計不同的電路參數,但最終都會實現同樣的功能。這樣不僅充分發揮了學生學習的積極性、主動性,同時也加深了學生對基礎知識的理解,為后繼的專業課程學習打好堅實基礎。
二、教學內容
1.根據項目和企業需要,分析工作任務,制定課程內容
“電子電路分析與實踐”課程是一門理論性、實踐性、基礎性和應用性都很強的學科,根據市場對人才的專業需求和征求企業對課程內容、課程目標的意見分析,通過與企業專家研討,并結合工業與信息化部和人力資源與社會保障部無線電調試技師職業資格的取證,以電子電路分析與設計流程為主線,提煉出了典型的工作任務。
2.以項目為載體實現課程內容綜合化,具有很強的針對性和適用性
教學內容選擇真實產品作為學習載體,這些產品必須包含職業崗位能力培養所需的全部知識,按照學生的認知規律、職業能力培養規律和產品的選擇,從簡單到復雜、從單一到綜合,逐步培養學生的職業能力和自主學習能力。[2]本課程設置的教學情境如圖1所示。
3.實踐教學貫穿于整個教學活動中
本課程的實踐性教學主要分為以下幾個層次:任務模塊實訓、情境教學實踐、開放性課題、學期項目、專業實習和頂崗實習。教學內容上包括了學習基礎(驗證)—提高(綜合、設計)—創新研究(研究、應用開發)各個階段,體現了循序漸進的教學過程。其中,既有課內內容,也有課外內容;既有指定性實訓項目,也有學生自選的實訓項目。同時結合學生專業社團活動,引導和指導部分學生進行項目的研發和研究,使得實踐貫穿于整個教學過程,也貫穿于學生在校學習的整個過程。具體的實踐環節如下:
(1)實訓課。實訓課是指隨課堂教學的實踐課程,包括任務模塊實訓和情境教學實踐。每個實訓模塊均設有項目參考程序、必須完成的內容和選做的內容,選做部分是為學有余力和感興趣的學生設計的,這樣設計的目的是對具有不同能力的學生提出不同的要求,使每個學生都能學有收獲,學有所長。
(2)學期項目。學期項目是指學生每學期依據所學知識,在教師指導下,以小組團隊為單位,做一相關課題,課題可以是論文,也可以是具體項目,隨著學生知識的增長,項目要求和難度不斷增加,最終要完成完整的電子電路。
在“數字電路分析與實踐”課程開設時,學生已經具備了一定的分析能力和設計能力,同時,學期項目的實施也鞏固了該課程所要求的模電、電路基礎知識。教師也可以提供給學生參考項目,由學生選題,學有余力的學生可以利用VHDL編程語言在PFGA或CPLD上實現電路設計。
(3)專業實習。為了提高學生的動手能力和鞏固教學成果,在無線電裝接和無線電調試實習中,分別安排了電子電路的裝接和模塊擴展的實習內容。通過課程實習,使學生初步建立正確的設計思想,學會獲取信息的方法,并培養分析問題和解決實際問題的能力。在無線電調試實習中擴展模塊的題目由教師指定或學生自主選題,題目要兼顧基礎性、知識性、前沿性、實用性、可操作性等。并將該部分內容納入無線電調試中級職業資格證書的考核內容。
(4)頂崗實習。頂崗實習的主要目的是培養學生吃苦耐勞、團結協作的精神,培養學生理論結合實踐的能力,進一步增強學生的學習能力、分析解決問題的能力和應用能力,為學生以后更好的走向社會奠定堅實的基礎。許多校內外頂崗實習課題是關于電子產品分析與開發的,這也更加突出了該課程在整個教學中的重要地位。
三、教學方法與手段
本課程的教學模式為“教、學、做、練、鑒”立體化教學模式。教學過程中,堅持“教、學、做一體化”,教師是工作過程的主導,學生是工作過程的主體。因此,學是首要因素。以項目為載體的情境化教學設計引導學生以做中學、學中做的方式在完成典型工作任務的過程中自主地完成學習過程。
考慮高職教育本身的教育規律以及學生的學習基礎,任何單一的教學方法都難以達到好的教學效果,為此,本課程以工學結合為切入點,在教學過程中采取了以工作過程為導向的學習過程,綜合運用基于工作過程的項目引導教學法、任務驅動法、案例分析法、分組討論法、角色扮演法等教學方法開展教學。各種教學方法交錯使用,互相融合。
1.啟發式教學法
教學中注意啟發式,[3]杜絕注入式。授課時應注意與學生進行交流:學生跟著教師的思路走(循序漸進,接受知識),教師跟著學生的表情走(察言觀色,掌握學生聽懂、接受的程度)。啟發引導以教師為導向,鍛煉學生獨立思考問題、解決問題的能力。這是一種較高級的學習方法,能夠讓學生擺脫被動式學習,啟發學生自主創新的精神,這也正是教育改革所要達到的真正目的。
2.項目驅動教學法
以工作任務單和計劃、實施、評價工作單為引導,通過學習完成工作所需的知識,來完成工作任務,教學任務由師生共同完成。教學地點由傳統的先課堂后實驗室的模式改為課堂、實驗、實訓室一體化模式,學習過程在仿真的工廠實訓環境中進行,學生可以在學習、實驗、實訓中將知識轉化為技能,實現與企業崗位的零過渡。
3.項目小組教學法
將學生4~5人分為一組,部分教學內容采用學生分組討論、互相評判,以小組為單位進行課程的講授,其他學生進行補充的教學方式。引導學生積極思考、樂于實踐。在課外開放實訓室,小組共同討論、解決問題,提出方案并共同完成項目。要求學生不斷學習、自我完善,構建學習型項目小組團隊。
4.學生自主學習
課堂上,在保證基本教學內容完成的基礎上,鼓勵學生自己擬訂方案、方法,自創項目,經指導教師認可后獨立完成,培養學生獨立的工作能力和創新意識。
5.師生互動
課堂教學、課堂討論、課后練習、開放性課題、實驗、實訓教學有機結合,互為補充。對帶有普遍性的難題及時設立適當的習題課予以講解,不積累問題。并采用課堂交流(提問、討論)、課間交流、答疑、質疑、作業、輔導學生進行電子制作、電子郵件網上交流、QQ流、電話交流等多種方式與學生交流。
四、師資隊伍建設
在本課程建設中,打造一支老中青結合、理論與實踐結合的教師隊伍是必要的、關鍵的。對教師的要求要滿足以下幾個方面:
(1)主講教師師德好,學術造詣高,教學能力強,教學經驗豐富,教學特色鮮明。
(2)所有理論教師均同時兼任理論課程和實踐課程的教學工作。
(3)課題組一半以上教師都有過企業工作經歷。
(4)課題組教師均要達到本科學歷,其中,研究生學歷要達到50%以上。
在實際的課程建設中,師資隊伍要不斷完善,教師應具有緊迫感,不斷更新知識,不斷探索行之有效的教學方法。
五、總結
本文對高職高?!皵底蛛娐贩治雠c實踐”課程設置、教學內容、教學方法與手段以及師資隊伍建設等方面進行了探討。結合實際項目,加強實踐環節,寓教于樂,提高學生的學習興趣,是本課程改革值得探索的方向。
參考文獻:
[1]曹雙蘭,吳翠娟.高職高?!皵底蛛娮蛹夹g”課程教學改革初探[J].中國電力教育,2011,(13):60.
電子信息技術的迅猛發展,使得從事電子工程方向的人員要掌握更多、更新的專業知識。為了適應這種變化,高校如何在有限的總課時內將最核心、最有用的知識傳授給學生,單純靠增加新的專業課程是不能夠解決問題的。因此,本文依據海口經濟學院電子信息工程專業的教學現狀,構建相應課程群體系,并進行實踐探討。
1 課程群的專業內涵
課程群是指內容聯系緊密、內在邏輯性強、屬于同一培養范疇的一類課程,課程群作為一種新的教學管理體系,打破了課程內容的歸屬性,弱化課程的獨立性,強化課程之間的親和性,使它們在一個更高的層面上連貫起來[1]。
2 電子信息工程專業課程群建設目標
從企業崗位需求的角度,結合民辦本科院校以培養應用型、創新型人才為主的指導思想,研究??诮洕鷮W院電子信息工程專業的課程群建設,提出相應具體的改革措施。
課程群建設依據以下幾點原則:
1) 明確課程群建設目標,合理進行課程內容的實施與分配,注重實踐技能的培養,強化內容的融合、關聯和交叉;
2)加強實踐類課程群的建設,注重培養學生實踐技能和綜合素質;
3)從企業需求的人才和專業發展出發,設計更符合社會需要的課程群。
3 我校電子信息專業課程群建設
3.1 理論課程群的改革
通過將課程群里的課程內容進行分解和融合,在整體上進行優化,實現對教學資源的統一協調。因此學生培養計劃、教學大綱應根據調整后的要求進行重新編寫。
3.1.1 電子技術類課程群
電子技術類課程群的知識結構是以電路分析為基礎,要求學生掌握常用的電路元件,熟悉常見的電路模型,能夠熟練應用電路分析的基本方法分析基本電路。對基本、實用的模擬電路與數字電路進行分析和設計,使學生掌握電子電路的基本工作原理和分析與設計方法 [2] 。我校把《電路分析》《模擬電子技術》《數字邏輯電路》三門課程合并成一門《電路與電子技術》,分成2個學期教授,在數字電子技術課程中引入 EDA 的內容,將EDA和 數字電路有機地結合起來。課程中各門課程中的內容進行融合,精簡課時。比如不再講授一階電路的沖擊響應、拉普拉斯變換,加強講解一階電路時域和頻域特性,以及穩態和瞬態特性。模擬部分不再講授數字部分 “門電路”和“A/D、D/A 變換”等內容。
3.1.2 信號處理類課程群
信號處理類課程群中的各門課程在教學安排上時間前后連接,在內容方面相承前啟后,逐步深入?!缎盘柵c系統》是信號處理、分析的基礎,是《數字信號處理》重要的先導課程,內容包括連續時間信號和離散時間信號,以及線性時不變系統的基本理論和分析方法;《數字信號處理》 則是在《信號與系統》的基礎上學習DFT(離散傅里葉變換)、FFT (快速傅里葉變換)、FIR和 IIR(數字濾波器)設計等數字信號處理的方法,是《DSP 原理與應用》的先修課程[3]?!禗SP 原理與應用》可以編程實現《數字信號處理》的基本理論,主要涉及 DSP的軟硬件設計、應用系統的開發方法。
例如在《信號與系統》課程中包含離散時間信號的時域分析和變換,那么在數字信號處理課程中就可以適當刪減。如果在《信號與系統》課程中講過了Z變換,那么在《數字信號處理》中可以簡單復習,而加強濾波器設計內容的講解,同時在《數字信號處理》課程中對信號處理基本理論也是簡單回顧,不再花課時講解。重點介紹在實際應用中的使用,減少復雜公式的推導,以理解概念、定性分析為主,突出MATLAB軟件仿真和DSP硬件的實現。
3.2 課程群實踐教學環節的改革
實驗教學內容需要與理論教學內容緊密結合,更需要盡可能地鍛煉學生分析問題、解決問題的思維和能力。因此,在開設基礎實驗的基礎上,增加綜合設計環節,對學生開放實驗室,激發學生進行自主學習。在課程群課程體系和教學內容改革的基礎上,構建層次實踐教學新體系。
3.3 課程資源的網絡化建設
“網絡化時代的到來必然會引起教學的變革,變革的趨勢是學生自主學習將加強,學生對教師的依賴將降低” [4]。因此,課程群建設要為學生留有自主的學習空間,進行教學資源網絡化建設。每類課程群所涉及的課程教學大綱、進度表、教案、課件、授課錄像等教學資源逐步實現上網。部分課程已經建立網上試題庫、試卷庫,進行教考分離,建立網絡交互型高校電子信息類虛擬實驗平臺,教師與學生能夠在網上互動答疑。課程群建設最大限度地實現了教學資源的共享化。
3.4 課程群的教學團隊建設
課程群教師隊伍由“課程負責人 + 骨干教師 + 任課教師”組成,在課程群背景下,應以科學發展觀作為教學指導來建立教學團隊與教學骨干,我們的教學團隊是以雙師型為主的“工程型”教學團隊,多人有企業工作的經歷。通過教學骨干培養對教學資源進行高效開發,并對教學內容及方法進行改革,以此促進教學團隊間的教學研討及經驗交流。
注重以老帶新,采用多種多樣的師資培養模式,形成老、中、青相結合的教學科研隊伍,比如選派青年教師到企業掛職鍛煉,學習新知識、掌握新技術,掛職結束后進行嚴格的答辯。教學骨干每年都有機會到國內外做訪問學者和到重點院校進修。組織專業教師參加學術會議、專業技能培訓等活動,以提高科研與學術水平。鼓勵教師參加國家、省、市級科研項目的申報,以科研促進教師教學水平的提高。
以教師在科學研究方面的相關科研成果作為確立教學團隊中教學骨干的激勵機制,有??诮洕鷮W院科研資助與教學科研獎勵辦法,比如針對省級期刊、核心期刊、檢索期刊的論文有不同程度的資金獎勵。并進行科研工作量按學時計量的方式對教師進行獎勵和督促。