电路研究生论文

电路研究生论文

人类社会文明的进步,急迫需要社会工业化程度的加速。社会工业化发展的动力和加速度只能依赖电气工程自动化技术的迅速发展和进步。下面是我为大家整理的电气工程及其自动化论文，供大家参考。

摘 要：电气工程及其自动化专业是多学科相互交融的专业。电气工程(Electrical Engineering简称 EE) 是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。

关键词：电气工程及其自动化 专业 简介 发展

正是因为电气工程的发展，才有今天庞大的电力工业，人类才不可逆转地进入伟大的电气化时代。人类发展到任何时候也离不开能源，而能源是人类永恒的研究对象，而电能是利用最为方便的能源形式，以电能为研究对象的电气工程及其自动化专业有着十分强大的生命力。

一、专业内容介绍

电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科。电气工程及其自动化的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。电气工程及其自动化专业的基础性也决定了它具有很强的学科交叉和融合能力。

培养要求：该专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的“高素质、强能力、应用型”高级工程技术人才。学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和一定的专业知识。本专业主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。

主干学科：电气工程、计算机科学与技术、控制科学与工程。

主要课程：电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术(语言、软件基础、硬件基础、单片机等)、信号与系统、控制理论等。

电气工程一般分为电力系统和应用电子(也就是电力电子)。

二、专业发展前景

电气工程学科涉及工业、农业、交通运输、国防及人民生活等各领域，与电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、环境科学与工程、生物医学等学科交叉渗透，拓宽了电气工程学科的内涵与外延。随着科技的发展，电气工程的学科结构、研究领域、技术领域发生了很大变化。电气工程愈来愈多地应用信息技术、计算机技术、通信技术、电力电子技术和自动化技术，电气工程及其自动化专业内涵也发展演变为强电和弱电结合、电工技术和电子技术结合、软件和硬件结合、元件和系统结合。例如“电气工程”和“电子技术”以及“控制科学”交叉融合产生了“电力电子技术”; “电气工程”与“材料科学”的交叉融合产生了“超导电工技术”和“纳米电工技术”; “ 电气工程”与“机械工程”及“计算机学科” 的交叉融合产生了“机电一体化”新学科，已形成了以“机械”为主体、电气工程和计算机控制为技术核心、“机械+电气+计算机”的有机融合，“机电一体化”技术实际上就是电气自动化技术高度发展的一个阶段的必然产物，它是电气自动化领域中机械技术与电子技术有机结合的一种高新技术，也可以说隶属于“电气工程及其自动化”的专业范畴。随着科学技术的高速发展，电力成为国民经济中重要的生产资料及人民生活中必不可少的生活资料。当今，电气化水平的提高使得各种经济活动都离不开电(用油的交通工具除外)，我国电能占终端能源消费的比重已接近20%，高于世界平均水平。我国的电气化水平也决定了电力数据具有大范围的覆盖性。有专家表示，电力工业的发展方向是智能电力系统，或者是坚强智能电网或者是智能电网。智能电力系统是实现电力工业发展价值特征的最有效途径，也是现代电力工业的发展方向，发展智能电力系统能够确保更安全、更经济、更绿色、更和谐，同时智能电力系统是一个广义的坚强智能电网，能够有效地解除未来发展的挑战。

三、专业应用与就业方向

电气工程及其自动化的几个方向：

电力系统、电气技术、应用电子技术、高电压与绝缘技术、电机电器及其控制

1.电力系统方向

电力系统专业方向是电气工程及其自动化专业中最具有优势和特色的专业方向，为国家级一类特色专业的重要组成部分，主要培养从事高压电器设备设计、制造和运行维护等方面的高级工程技术人才。该专业方向依托电气工程一级博士学位授权学科和博士后科研流动站，覆盖了高电压与绝缘技术和电介质工程2个二级博士、硕士学位授权学科，电力系统为国家级重点学科。同时，该专业方向设置高电压绝缘技术和电气绝缘与电缆两个专业模块。

就业方向：可在电力设备制造行业从事高电压设备的设计、开发、生产和管理等工作，可在电力系统从事高压设备的运行维护方面的技术工作和管理工作，就业于电业局、供电局、发电厂，也可在科研院所从事教学和科研工作。

2.电气技术方向

电气技术是电气工程及其自动化专业的一个方向。该专业是重点专业，具有电气工程一级学位博士学位授予权，电气工程领域拥有博士后流动站，在高电压与绝缘技术、电机与电气和电力电子与电力信息处理学科具有工学硕士授予权。

就业方向：电气技术方向主要培养电气测量与控制技术方面的高级电气工程技术人才，从事电参量和磁参信息获取与处理技术研究工作，以及电气技术自动化控制领域的装置与系统的设计开发与应用研究工作。学位获得后，可在电气工程技术领域的企业、承担理论研究、技术开发、运行管理等技术工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

3.电机与电气方向

电机与电气学科在一体化电机的理论与技术方面，主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同步器等。在电机的电力电子驱动技术方面，研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略，变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面，研究了高环境电器可靠性理论与技术航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面，研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大的影响。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事电子领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

4.应用电子技术方向

应用电子技术方向是电气工程及其自动化专业的一个特色专业方向，特点是电气与电子兼备，电力电子与信息电子相融。培养从事电气工程、电子技术、电力电子技术、自动控制、信号变换与处理等方面工作的宽口径、复合型高级工程技术人才。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事应用电子技术领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

四、结束语

总之，随着我国经济的飞速发展，计算机科学与技术也在不断进步，通过计算机软硬件控制，实现电气化已成为现实。计算机模拟操作，更为现实电力系统运行状况提供了方便快捷的监视和判断功能。PC和 网络技术 已经在工商管理中得到普及。在电气自动化领域，基于PC的人机界面普遍被采用，并以其直观性、灵活性和易于集成等特点备受用户青睐。选择了电气工程及其自动化专业，就应该立志成为一位优秀的电气工程人才，让我国的电力工业不落后于国际先进水平，推动社会主义现代工业化进程。

摘 要：自动化技术在电气工程实践工作中的科学应用意义重大，能够为电力系统的安全、稳定运行提供坚实的保障基础，能够提高电网系统供电的稳定性，保证电网系统的供电质量，减少停电、断电等对社会生产、居民生活的影响。因此，作为新时期背景下的电气施工人员，在电气工程的过程中，应致力于自身专业技术水平的提升，且始终坚持实事求是的原则，结合工程实际，合理应用现代化的自动化技术，从而有效控制、监督、调节和管理整个电力系统的实际运行状态，确保电网运行的安全性，同时推动自动化技术在电力工程的广泛和深度应用，更好地发挥其积极作用，减少设备故障问题的发生，降低安全施工的发生概率，保证电网设备及电力工作人员的生命财产安全。

关键词：电气工程;自动化技术;应用;分析

自动化技术的科学应用，大大促进了电气工程的发展，因此加强电气工程中自动化技术的应用分析具有重要的现实意义。因而作为新时期背景下的电气施工人员，必须在电气工程中加强自动化技术的应用，着力提高电气工程的自动化水平，以此确保电气工程质量的有效提升。基于此，笔者结合自身工作实践，作出以下几点探究性的分析。

1 自动化技术在现代电气工程中的主要应用形式分析

1.1 电力调度自动化技术在电气工程中的应用分析

从应用角度上讲，在电力系统工程中，保证整个电网系统供、发电的安全性、经济性、优质性的基础前提实现整个电网调度的自动化。此外，电网调度自动化对电气工程的生产自动化、现代化管理也起着重要的支持作用。而目前，电力调度自动化技术在电气工程中的实践应用主要有调度主站系统、运动装置系统。根据该配置结构，电力调度自动化技术的在电气工程中的应用能够实现以下功能。

1.1.1 稳定、持续地监控电网系统的正常运行状态与相关动作

电力调度员在对电网的实际运行状态(比如周波指标、潮流指标、负荷指标、电压指标等)进行监控管理的同时，也可以让各电力设备在电力系统运行状态下的具体运行情况和相关工作指标(包括用电指标、用水指标等)全部得到完善、可靠的反映。而电力调度自动化技术的应用，不但可以保证上述的各项监控指标的取值满足规范要求，还可以保证电气工程的终端用户在电能、汽能及水等方面资源的需求得到满足。

1.1.2 保证电网系统开展调度工作的经济性、可靠性

电力调度自动化技术在电气工程的应用，可以在实现对电网运行系统的安全监督控制前提下，有效控制并合理降低电网运行过程中各种各样的能源损耗问题，同时满足现代化电气工程运行过程中的多发电、多供电等要求，确保电网调度运行的经济性和可靠性。

1.1.3 科学分析并有效处理电网运行状态下所发生的安全事故

实践表明，在电网运行过程中发生的运行事故或异常性运行问题，其发生的原因都十分复杂，而且大多数的运行安全事故的表现状态都是顺发行，因此，如果在实践过程中，不能科学判断并恰当处理这类电网运行事故，则会严重威胁到电力运行系统覆盖范围内的运行操作人员的生命安全与用电设备的安全。那么，从这个角度上讲，实现电力工程工作与电力调度自动化化技术的有效结合，为科学分析电网系统在不同运行状态下的运行安全性提供有利的保障，同时，还能提供对应的有效事故处理方式和电网监控策略，从而最大化地避免发生电网运行安全事故，对实现整个电网的安全运行具有重要的作用。

1.2 电气工程中发电厂自动化技术的运用分析

从目前的技术条件支持来讲，发电自动化技术的主要构成包括有动力机械自动控制、自动电压控制系统、自动发电量控制系统三方面。尤其在我国，根据发电厂的不同运行方式，一般都把国内现阶段的发电厂划分为以下两种类型：火电厂自动系统以及水电厂自动系统。但应重点注意的是，不管该发电方式是以水电为主，还是以火电为主，或者属于其他类型的发电方式，其在发电厂的自动化系统和技术运用时，都表现出不少的相似之处。具体可以分为两个方面：

1.2.1 电气工程中关于水电厂自动化技术的应用分析

在目前的技术条件下，为确保整个电气工程应用质量的稳定、可靠、充分发挥，往往要求水电厂自动化技术在实际应用时必须具备含有水轮发电机组系统、水轮机装置、调速器装置等在内的模块。鉴于自动化系统不同运行模式之间的差异性，水电厂自动化系统主要分为梯级综合自动化模式、单机模式、全长自动化模式、公用设备模式等类型。从实际应用方向讲，在电气工程中结合应用水电厂自动化系统及其对应技术的方式，能够显著提升水电厂在正常应用状态下的合法经济性，增加水电厂的经济效益，并为供电质量提供了坚实的保障作用。

1.2.2 电气工程中关于火电厂自动化技术的应用分析

火电厂自动化技术在电气工程的应用同样具有明显的综合性特征。火电厂自动化技术的主要构成包括有机炉主控系统、发电机自动控制系统、汽轮机控制系统、锅炉控制系统等方面，通过计算机的实时监视和有效数据的全面共享方式，科学保障了电气工程应用的可靠性。而从实际应用角度看，火电厂自动化技术不仅具有信息与数据综合处理功能，而且还具有自动保护运行设备功能、自动检测运行状态功能、综合管理功能、运行控制功能等。

2 电气工程中自动化技术的发展方向分析

2.1 管控一体化技术的应用

从理论角度上讲，电气工程中的管控一体化技术是指重点针对电气工程的不同通讯环节，通过自动化技术的科学应用，充分发挥相关信息数据的整合性、集成性优势。而集成控制系统在和信息管理系统进行彼此融合的过程中，能够用一种集成的综合方式把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络完整表现出来。

2.2 状态检修技术的应用

从应用视角上讲，电力工程中的状态检修技术可以定位为：通过设备资产管理系统在电气工程中的应用方式，重点发挥其在故障诊断、状态监视方向的综合功能，并提供状态检修设备在正常运行时的状态信息和数据，并有机结合该部分数据有效预测电气工程对应设备的实际运行状态、潜在的安全隐患或故障因素。根据这种方式，还可以实现由传统的故障检修模式向状态检修新模式的转变。从电气工程的实践应用角度讲，状态检修技术在电气工程实践工作过程中的科学应用，不仅可以有效提高其对应的电气设备的安全性、稳定性，而且有效克服了传统的定期故障检修模式存在的遗漏性问题和缺陷，为电力系统的安全运行提供了有力的保障。

3 结束语

综上所述，随着科学技术的进步发展，我国在自动化技术方面也取得了较好的成绩，尤其在电气工程中，自动化技术的应用日益广泛。基于此，本文的主要研究对象为电气工程，主要分析了电气工程中的电力调度自动化技术、发电厂自动化技术的应用，并提出了自动化技术在电气工程中应用发展方向，旨在加强与同行的沟通交流，提高电气工程中自动化技术的应用水平，促进我国电气事业的快速发展。

参考文献

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[3]钟家洪.电气自动化在电气工程中的应用分析[J].科技风，2012(09).

[4]冯巧玲，和萍.电气工程及自动化专业培养目标及 方法 探讨[A].第五届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(2)[C].2008年.

[5]张勇敢.浅谈电气工程的质量控制与施工安全[J].科教新报( 教育 科研)，2011年11期.

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硕士生的论文题目多是从实际的工程问题而来。可能是一个数据采集加控制系统，伴随着EMC的问题。而这些问题的解决往往有软件算法来完成。
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电子式多功能电能表的设计与实现

本文阐述了电子式多功能电能表的设计方法、硬件设计的技术关键和软件设计流程。并以NEC的uPD78F0338单片机为例,实现了一款具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表
电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。

多功能电能表的总体结构和硬件设计

多功能表总体结构
电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测,计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。

高性能主控制器单元
主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。

串口复用通信单元
通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

高精度电量计量模块
计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904,电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片,可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等,可以单独计量每一相的用电信息,符合IEC521/1036标准,可达到1级交流电能表的精度要求,各数据寄存器具有24位精度,可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。

其中,CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据,IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样,IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。

时钟日历模块
时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器,简化外围电路,并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器,可选择24或12小时显示模式,时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整,并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出,以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。
其中,SCK、Sin、Sout与主处理器接口,用于发送控制指令或者传输日期时间数据,本系统日历时钟模块采用电池作后备电源,以确保在停电状态下,日期时间的准确无误。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计
多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点
系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。
内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。
红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。
因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图
多功能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等,其流程图如图5所示。
日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能,包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等,其流程图如图6所示。