电子论文汇总十篇

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篇（1）

摘要：在科学技术快速进步的背景下，工业自动化水平取得了比较明显的提升，在机械制造方面表现的更加明显，基于各种因素的影响，微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此，本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用，希望能够为实际提供良好的借鉴意义，以供参考。

关键词：微电子；机电设备；工业；应用探讨

信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来，所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合，再综合应用于实际的综合技术，现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点：第一，直接控制机械工业生产过程；第二，机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试，进行测试结果的显示记录，在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标；第三，进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择，怎样设计硬件系统，怎样组织软件开发，怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的，也是值得探索的

课题。

1微电子控制机电设备系统的组成和原理

在某微电子控制机电系统当中，主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中，管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量，接着将数据信号向PLC当中传送，并且通过PLC进行分析和计算，将信号发送信号控制器，通过信号控制器来控制水泵运转，在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合，并且对变频器的输出频率进行确认，输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义，和系统的控制息息相关，在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化，主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算，可以有效的调节循环泵的频率，合理的分配能源，让工作的效率提高，起到节约资源的

作用。

2微电子控制机电设备在工业中的具体应用

1）可编程序控制器（PLC）的应用。从PLC的角度进行分析，其主要优势在于具有很强的控制能力，而且稳定性较高，机身体积相对较小，可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中，因为机电设备往往会占据一定的面积，如果想让其厂房中的占比较高，就一定要注意让厂房的空余面积加大，尽量让控制器的数量减少，让机电设备的数量增多，与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比，其他的控制系统可以节约资源，让工业生产的成本支出降低，让企业的经济效益增加，由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合，可以灵活方便的在厂房当中进行布设，让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化，对设备维护中耗费的人力物力进行控制，减少人力输出，可以将人力有效的分配到工业生产当中，让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间

进行连接，有效的监控工业生产，可以动态化的监控生产的全过程，确保在生产过程中，第一时间解决生产时产生的故障，避免由于机械故障而导致生产进度停滞，让设备的维护开支得到控制，PLC的计算速度很快，可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制，有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题，PLC还可以进行相关的升级，伴随当前经济快速发展，就算生产线当中的产品产生了变动，只需要正确的调整，控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。

相比于其他编程操作，PLC控制器在编程的过程中较为方便，员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧，在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单，可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作，由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言，就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解，当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。

2）变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类，手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为，经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比，PLC控制可节电，更好进行水泵磨损控制，在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。

第一，和传统正弦波控制技术相比，因变频器用到了电压空间矢量控制技术，先进性和独特性在性能上得到充分凸显，同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征，这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二，变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可输入多种模拟信号（如电流、电压、频率等效范围检测，转速追踪等）；并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三，因变频器全系列元件应用的是西门子产品，有极强的保护性能，可靠稳定，能很好的避免过流、短路、过压等问题，确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性，产品质量好，设定简单等使得其有更强的适用性。

3）电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候，保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中，应该采取边安装边测电的方式，这样更能使电流稳定，这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后，不要急着通电，应该先再次检查电路是否安装正确，查看是否有少安装或者多安装的情况。另外，测量一下接触元器件的连接点，这样可以发现一些接触不良的地方，若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用，在安装电路的时候，一定要小心谨慎，综合考虑多方面因素，不要遗漏一些小问题，有时一些小问题也可能出大错，保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路，查看电路有无正确安装，或存在设备多安装或少安装的现象，同时应认真检测每个接触元器件连接点，明确有无接触不良或短路现象，若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下：

第一，应认真查看明确电路整体状况，了解电路面板线有无准确连接，有无看似连接实际并未连接的线，或易短路的线；是否存在两条或多条线混淆的情况；此后，使用最小量程档的万用表对电路面板进行检查，查看开路处和闭路处有无正确开路与闭路，地线是否漏接，电源连线连接的安全性等，同时需测量电源有无短路现象。测量期间可直接进行元器件连接点测量，如此可明确有无以上情况的同时又弄清楚是否存在接触点不良现象。第二，电路调试过程的关键环节之一即硬件电路调试。调试期间务必要注意细小环节的把控，根据电路功能原理做好各个单元电路的调试，再作整体调试，后进行整个电路的调试。电路在工业生产里发挥的作用是相当大的，电路安装过程里务必要综合考量多方因素，认真谨慎，切不可遗漏或放过存在的小问题，确保电路稳定性得到保障。

3结束语

微电子控制机电设备的组成包括变频调速器、可程序控制器等，由于操作相对简便、效果好，在工业中发挥了不可忽视的作用。微电子控制机电设备在实践中不断完善，将理论与实践相互结合，明确各个方面的要点，有效提升生产效率，在工业领域发挥出最大化价值，推动社会进步和发展。推动电子设备的可持续发展也是当今社会经济发展所提出的必然要走的道路，顺应经济发展的趋势，才能不落后于其他国家的工业化改革。

微电子毕业论文范文模板(二)：关于现阶段国家示范性微电子学院建设的几点思考论文

[摘要]文章浅述了国家示范性微电子学院的建设背景及历程。借鉴示范性软件学院建设经验并结合现阶段浙江大学示范性微电子学院建设经验，从学科划分、考核体系、校企合作、平台建設和国家支持等方面进行思考和总结，阐述如何围绕“以人才培养为中心”和“产学协同育人”这两个核心问题，进行国家示范性微电子学院建设。

[关键词]示范性微电子学院；集成电路；人才培养；产学协同

[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）07-0001-04

回顾整个中国特色社会主义建设历程，作为高等教育中至关重要的一部分，工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中，我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院，再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出，中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中，2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”，发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上，结合现阶段示范性微电子学院的建设情况，对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。

一、示范性微电子学院成立背景

21世纪初，信息化在世界范围内开始普及，软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业，呈现出向发展中国家大规模转移的趋势，国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发，于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院，首批试点35所（后增加至37所），均由国家重点高校负责建设；2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后，各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所，对软件人才进行储备。从2001年至今，示范性软件学院经历了十多年的建设与发展，在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间，我国的软件产业获得了长足的发展，其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。

经过十多年的积累和追赶后，我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题，而且在部分领域超过了发达国家，并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来，国家开始效仿软件产业发展模式，对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来，在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下，从晋华、中兴到华为、大疆，以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻，发展变得刻不容缓。

2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称《纲要》），指出“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式，为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题，示范性微电子学院应运而生。

二、示范性微电子学院的成立

《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施，指出“加大人才培养和引进力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后，国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。

2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》（以下简称《通知》），明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院，支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院，示范性微电子学院建设序幕自此开启。

三、示范性微电子学院定位及现状

《通知》指出：示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心，深入开展产学合作协同育人，加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出，“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求，“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。

自2015年第一批示范性微电子学院成立至今，各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同，有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设，有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行，有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期，不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索，或大刀阔斧，或小步慢跑。目前，各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。

与此同时，示范性微电子学院在建设的过程中，也都面临一些共性的难题，如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合，以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等，这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。

四、对示范性微电子学院建设的几点思考

当然，示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考，2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴，特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而，软件行业和集成电路行业相差较大，而且当今的时代背景和2000年也完全不同，如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院，需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学（以下简称“浙大”）示范性微电子学院建设的实践出发，分享一些经验与思考。

（一）学科划分与评估体系

学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题，关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系，不仅能加强微电子学院的独立性办学，也能更有效地促进微电子学院建设的展开。

1.设置微电子一级学科

人才作为第一资源以及集成电路产业的核心，微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制，现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人，而且缺口仍在扩大，可见，扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例，2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右，即使示范性微电子学院成立以后，新增了微电子本科专业，微电子学院每年本硕博招生也不足200人，以如此培养速度，根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的，这就涉及一级学科设置的问题。

目前，浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术，其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科，其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是：电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分，前者主要包括集成电路设计，后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。

此外，微电子一级学科问题，除了与扩大招生名额相关外，也和微电子学院的建设成败有关，因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题，以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时，由于学科划分的问题，就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”，学科资源配置之争。最终，2011年教育部将软件工程提升为一级学科，这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看，将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要，且宜早不宜迟。

2.修订学科评估体系

微电子学院建设要求以“人才培养为中心”，而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样，在进行微电子学院建设时，学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用，甚至因为分流限制了已有学科的建设，学校不仅不会支持微电子学院的建设，甚至可能还会限制其发展。因此，在现有学科评估体系下，示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心，只能“教学科研”兼顾，最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过，且仍未得到有效解决，这也是很多软件学院选择异地发展的原因，其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。

在现有学科评估体系下，即使能做到以“教学”为中心，也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化，重理论而轻实践，无论是“教学”还是“科研”，学生注重“卷面”，教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业，注重实践，产学协同，因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。

其实，2016年教育部提出新工科建设，其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革，如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系；对应用性学科，如新工科，则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多，做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性，上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点，实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。

（二）师生考核体系

示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”，在国家层面需要解决的是学科问题，具体到学校和学院操作时，就要考虑内部的考核与评价问题，其中主要涉及两个方面，一是教师的考核，二是学生的考核。

1.教师考核体系

以人才培养为中心，要求教师的工作重心应该是教学，因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别，比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性，所以在教学考核中，要突出工程实践的教学内容。另外，在引进师资时，可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师，形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局，这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。

为了保证公平性，调动教师的积极性，可以实行聘岗制和聘期制，不同岗位考核不一样、聘期不一样，如在浙江大学，对不同类别的教师设置有：教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等，其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。

2.学生考核体系

微电子学院要培养“工程型”人才，因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前，要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同，是要在工业生产的背景下，通过“做中学”和“基于项目学习”，进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境，两者有着本质的区别。

正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景，这就要求企业参与培养，这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得，这一点至关重要。也只有这样，学生毕业后进入企业才能立即上手，无须企业的再熏陶和培训。

浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先，针对低年级的本科生，加大培养方案中实验课程的比例和学分，以此来培养学生的“动手操作”能力。其次，对于高年级的本科生，则是通过到企业实习、参与导师企业课题（学业导师制）、科创实验（SRTP）、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后，到研究生阶段，通过企业、导师联合制定课题，学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主，这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密，互相促进，“如何引入企业参与到高校的人才培养”，从而达到“产学协同”。

校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨，具有一定的公益性，而企业以利益为根本，公益性只是其附带属性，只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合，使得“企业愿意参与，高校愿意放开”是困难所在。从需求来看，高校育人，企业用人，高校和企业合作的纽带在人——学生，解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。

从软件学院的经验看，多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式，想要长久有效就必须做到互惠互利，纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看，比较有效的手段之一是：通过导师与企业的横向合作为依托，以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”，企业提出技术需求和课题资金，学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目，将学校、学生、企业串联起来，形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外，不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业，面向企业培养人，甚至可以对重点企业进行定向培养，吸引企业深度参与学院建设。

校企合作不仅仅是学校和企业的问题，政府的作用也尤为重要，因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性，促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起，就是通过高校（实验室）、企业、政府三方的共同发力，成立“VLSI技术研究组合”，从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分，所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。

（四）硬件建设及平台共享

集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高，这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑，因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设，并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大，很难靠一己之力来进行建设，如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万，绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学，尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式，把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。

（五）国家和学校支持

篇（2）

煤矿井下供电系统的运行受到多种因素的影响，对煤矿安全生产造成不良影响。主要表现为：变压器的容量不足以及对备用电源的设计不满足规范。变压器容量不足的原因是在进行电气设计时，没有为供电系统留有充足余量，系统经过长时间的运行，处于超负荷状态，供电系统的母线长期处于发热状态且用电超载，降低了电气设备和电缆的使用年限。此外，由于电气设备短路、雷击、大型设备启动等原因，会造成电网电压波动，降低了供电系统的可靠性、稳定性和安全性。

1.2地面中性点直接接地的变压器向井下供电

在实际安全考察中发现，大多数煤矿企业没有按照规定安装使用接入井下电源或非直接接地变压器中性点，而是采用单个煤矿专用或多家煤矿共用接地中性点变压器连接供电系统，通过三芯电缆线与三相火线的连接接入井下，使用保护接地与工作接地结合的中性线与单根相线接入办公区域和生活区，以供生活用电。

1.3没有采用双回路供电系统

我国的规定要求矿井生产使用双回路供电系统，年产量在6万吨以下的煤矿可以使用单回路供电，但必须满足备用电源的要求。但是，一些矿井仍采取单回路供电，虽然有些煤矿单位配置了柴油或汽油发电机，也仅仅为了应付检查或停电时紧急照明。而且双回路供电系统发电机容量限制情况下保证关键电气设备即使停电也可正常运行，为矿井工作人员的安全撤离提供了机会，防止透水事故和通风机停转导致粉尘、瓦斯聚集。此外，矿井周围存在静电和电火花，如果静电接地不良，会造成放电火花甚至爆炸。接触器和继电器可能因质量不佳，在开合时无法分断电流也会形成电火花；电缆长期在外力或超负荷状态下工作，也可能产生电火花，从而引发短路，导致瓦斯爆炸。

1.4地面引入的供电线路没有设置相关保护装置

煤矿井下的规定要求供电线路、通讯线路、入井轨道、电机车架线在入井处必须安装防雷装置；井下使用的电器必须具备漏电、过流和接地等保护功能。井下电气设备还要满足防爆要求。但是检查时却发现有些煤矿并没有按照规定将保护措施做到位，仅仅是将架空线接入井口，再由电缆线引入井下或者直接接入变压器，如果遇到雷电袭击，雷电会沿着导线侵入井下工作面，引起瓦斯爆炸或人员伤亡，设备遭受雷击也会被严重损坏，存在巨大安全隐患。而且，煤矿井下工作环境较为潮湿，影响设备绝缘，漏电保护器能够避免因漏电造成引发爆炸或明火，减少井下安全事故。

2煤矿井下供电系统的运行方式

2.1煤矿井下双回路供电系统的运行方式

双回路供电系统包括分列和并列两种运行方式。分列运行指的是两条线路同时运行，两段母线间的联络开关断开。分列运行适用于拥有较大负荷的变电和配电所，具有电缆线路的电流小、压降小、线路距离长、停电面积小的优点；缺点是由于两个回路具有不同负荷，对其总配电开关的保护整定也有所不同，如果一个回路停电，另一个回路的总配电开关也要重新进行整定，不利于两回路之间快速切换。并列运行指的是当一条回路运行时，另一回路带电备用，两段母线的联络开关相连接。并列运行适用于拥有较小负荷的变电和配电所，优点是两个回路拥有相同负荷，其总配电开关具有相同的保护整定，切换迅速；缺点是通过电缆线路的电流较大、压降大、运行线路间的距离短，如果短路会造成大面积停电。

2.2煤矿井下供电系统的运行方式技术要求

我国颁布的煤矿生产的安全条例明确规定必须将双回路供电运行技术应用到井下采矿区域的配电所、变电所中，为供电系统安全稳定运行提供可靠的保障。同时，井下变电所向部分通风机供电时，应采取分列运行方式，保障通风系统的安全可靠运行。此外，综合考虑井下作业的机电设备的规格和负荷，制定科学的供电方案，提高矿区生产的安全性和效率，保证井下作业的高效稳定、节能经济。

3煤矿井下供电系统的优化措施

一方面，井下供电系统的电源经地面变电所通过两台主变压器设备接入井下作业面实施供电。位于地面的主变压器采用一台运行、一台备用的运行方式，利用双电源向井下所有电气、动力、照明设备提供安全稳定供电。井下变电所的馈电盘柜为通风系统、给排水系统经过双回路电源实施供电。根据机电设备的容量和功率，按照1140V、660V进行电压的优化设置，按照127V对通信、照明和其他电气设备实施供电，按照36V对交流控制回路进行供电。另一方面，对井下供电系统要采取积极有效的漏电保护措施，建立匹配完善的保护体系。所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置都应同井下主接地极连接成一个总接地网。严格要求井下电工按规范接线，确保电缆头密封，防止进入潮气引起漏电事故。对井下电缆悬挂到一定高度，防止出现“挤、压、砸、淋”等现象，减少漏电事故的发生。及时对馈电开关进行检漏保护试验和远方检漏试跳试验，确保漏电保护功能有效，及时切断漏电回路。

篇（3）

电力电子技术的发展历程可具体划分为三个时期，即整流器时代、逆变器时代和变频器时代。首先，整流器时期的电力电子技术发展主要表现为大规模的工业用电，它的用电来源主要是交流发电机，消费形式以直流电为主，比如有色金属的电解、内燃机车的牵引以及轧钢中的直流电等。硅整流器通过将直流电转化为工业用电而被广泛应用于配电和输电领域，这在六七十年代的中国随处可见。其次，逆变器时代的电力电子技术发展遭遇了严重的能源危机，其波及范围之广使得整流器的发展不再适应电能企业的使用需求，以交流电为主的逆变器时代应运而生。逆变器时代以晶闸管、晶体管以及晶闸管器件作为时展的主流，在高压直流输出的过程中实现了对动态功率的有效补偿。然而这时的使用范围还仅仅局限于中低频领域，使用过程中的效率较为偏低。再者，八十年代的变频器时代实现了大规模和超大规模集成电路的发展与应用，这不仅电子应用领域的显著创新，同时也为后期现代电力电子技术的发展提供了必要的技术借鉴。变频器时代还对电力的精细加工技术进行了完善，全控型功率器件的出现实现了电力电子技术的高频化发展，使得现代电力电子技术转化成为一种可能。功率半导体市场逐渐被变频器件取代，这一革新不仅提升了变频调速的使用频率，在小型轻量化技术装备方面也有了显著进步。

1.2当前电力电子技术的应用领域

电力电子技术的发展核心控制体系在于电能器件的有效转换，作为一种现代技术，电力电子技术的主要功能不仅包括了逆变、整流、变频等基本方面，除此以外还涉及到斩波和智能开关等方面的内容。通过对电网工频电能的转化来达到不同的使用目的，以此适应现代化生产对电力电子技术的使用需求。具体应用方面，其应用领域主要包括了三大方面：其一，在变频器作用下对微电子技术及控制技术进行有效整合，将固有不变的交流电转变为可换可调的可变式交流电，以此达到无级调速的目的，这对电能资源的节约显然极为有利。其二，在开关电源和供电电源方面现代电力电子技术也有着自身的使用功能，类似变频电源、焊接电源、充电电源、照明电源等都为现代化电力系统的完善提供了切实可行的技术指导。其三，一些发电系统或是交流输电技术也体现出现代电力电子技术的应用意义，水力发电、风力发电、配电与用电系统的完善等都和电子系统的应用之间有着密切联系。

2现代电力电子技术的发展趋势探讨

2.1电力电子技术的发展趋势

电子电子技术归根结底是对电源技术的研究，电源技术不仅是电力电子技术研究的核心，一定程度上开光电源技术的发展也预示着现代电力电子技术今后的发展走向。从发展趋势来看，现代电力电子技术的发展趋势可概括为以下几方面特点：第一，现代电力电子技术的集成化与模块化特征。这一特征主要表现在现代电力电子技术的功率器件和电源单元两个方面，从微小器件组成来实现电子器件的智能化辨别与使用。这样的模块功率不仅有效控制了器件的体积，在设计与制造方面也形成了显著的模块化特征。电力电子技术的模块化发展其核心目的旨在降低器件的电应力，从安全性与可靠性角度提升电力系统的使用性能。第二，现代电力电子技术的高频化特征。从理论分析及实践验证的双重角度不难看出，无论是变压器的电感还是电容体积在供电频率方面都呈现出一定的反比例趋势，因此体积的减小必然会导致电子技术的高频化呈现。从这个角度来看，全控型电子器件的问世已然标志着现代电子与电力技术率先实现了自身的高频化转换。第三，现代电力电子技术的全控化与数字化特征。全控化电力电子技术的革新突破了原有电力电子器件在使用功能方面的限制，降低了关断换流电路可能造成的危险，从根本上保障了电力系统在使用过程中的安全性。数字化特征则主要表现在现代电力电子技术的高频斩波以及谐振变换等方面，从弱电领域拓展了电力电子技术的发展渠道，提前实现了控制技术的集成化。第四，现代电力电子技术的绿色化特征。这里的绿色化特征既包括了环境污染问题的控制，又涉及到必要的电网污染源问题，是当前电力电子技术在发展过程中亟需解决的重要问题。发电容量的控制从根本上减少了发电对环境造成的污染，与此相关的污染过滤器或是电能补偿系统等都是当前电力电子技术向绿色化迈进的有力证据。具体的电力电子技术应用方面，则主要表现为四大革新趋势：其一，太阳能发电技术的应用。太阳能发电技术为普通家庭提供了足够的电能使用空间，成为了可再生资源的有效传播途径之一。其二，燃料电池发电技术。燃料电池的发电装置主要是将其中的化学能转化为可使用的电能，节能省电，鲜少产生环境污染问题。其三，交流输电技术的应用。作为一种新型电力系统出现的交流输电技术实现了对电网资源重新分配与利用，保障了电力系统的稳定性。其四，现代电力电子技术中的储存与质量控制技术。储存技术的使用在于提升电力系统本身的电力储备功能，而质量控制技术则在于从供电质量角度提高电力产品的使用效率。

2.2现代电力电子技术的应用展望

关于现代电力电子技术的应用展望，可从如下几方面得以体现：第一，从节能性角度提升电机系统的使用性能，可从专用电机的设计或是控制设备的完善等方面来提升整体电力系统的使用效率；第二，中高压直流输电系统的运用也是今后电力电子技术发展的必然趋势，这一系统本身就具备了低污染和低能耗的特点；第三，当前社会发展进程中充电站网络的构建或是电动车辆的普及已经逐渐成为现代电力电子技术发展进程中积极完善与改革的内容，以电动汽车为代表的环保电力问题逐渐成为一个时代课题。至于当前城市建设过程中充电网络的配备问题基本尚处于起步阶段，无论是实际应用领域还是理论构建领域都还存在许多值得研究和讨论的问题，但无疑其发展空间是极为广阔的；第四，关于电力系统中电能储备装置的设置与超导线的使用也将成为电力电子技术亟需解决的问题之一，从根本上解决电能储备问题势必将对电力系统的持续发展产生积极而深远的影响。然而面对电能储备过程中存在的诸多问题，电力系统设计者需要从控制技术与存储技术的双重层面来体现储能装置的有效性，对于其中可能存在的不合理问题提出切实有效的解决或改进对策。

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2.电子节气门控制系统

驱动模块完整的电子节气门控制系统包括驱动模块、节气门总成、加速踏板位置传感器、驱动电机控制器等。而电子节气门控制的关键是控制节气门驱动电机的运动。驱动模块用于提供适当的控制电压驱动节气门伺服电机，使电机输出需求的转矩，以驱动节气门达到要求的开度位置。对于小型直流电机调压调速系统，有两种常用方案：

（1）采用一个12V直流电源及一个可变电阻控制驱动电机电压；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脉宽调制直流可调电源和H桥式晶闸管电路控制电机电压。

2.1直流电源驱动方式

此驱动方式的设计很简单,只需要与电机串连一个可变电阻即可。改变可变电阻的阻值可以调节电机绕组电流，以控制电机的输出扭矩。这种方式通过控制滑动电阻的阻值，而改变流过电机的电流，从而达到控制电机扭矩的目的。一电动机转矩系数电机转矩与电流成正比，变化，驱动电机输出转矩相应变化，从而实现对电机的控制。该方案虽然原理简单，但由于采用了可变电阻，对可变电阻的阻值控制成为问题，使问题更加复杂化。另外，从功率分配的角度考虑，在控制电机的过程中，变阻器会消耗很大一部分功率，仅有部分的能量用于驱动电机的工作：当电机电阻等于可变电阻时，只有一半的能量被电机利用，另一半能量被可变电阻消耗，大部分功率用于产生热量，效率和散热性问题严重。因此，这种控制方式只用于微小功率直流电动机的驱动。更重要的一点是节气门根据不同的工况需要实现节气门既能正转又能快速反转，即电机电流的方向需正反方向的变化，该方案显然无法实现这一要求。

2.2PWM电源驱动方式

PWM脉宽调制是近年来广泛应用于直流电动机转速调节系统中的一种调整直流电源电压的方法。脉宽调制，其含义是将连续变化的控制电压u变换为脉冲幅值与频率固定、脉冲宽度与u瞬时值相关的脉冲电压。通过对脉冲宽度的控制，即：占空比的控制，实现对直流电机电枢电压的控制，从而控制电机的转速。可控开关S以一定的时间间隔重复地接通和断开,当S接通时,供电电源Us通过开关S施加到电机两端,向电机提供能量,电机绕组储能;当开关S断开时,中断了供电电源Us向电机提供能量,在开关S接通期间电枢电感所储存的能量通过续流二极管VD使电机电流继续流通。控制电路由恒频率发生器、脉冲宽度调制电路、脉冲分配电路、基极驱动电路组成。当控制信号电压ui增加时,经与恒频率波形发生器UD比较，产生一个宽度与ui成比例的调制脉冲电压，经脉冲变换分配使基极驱动电路激励主电路大功率晶体管的正向导通时间增加，则电机两端的平均电压增加，电机转速上升至控制信号电压ui所要求的数值。

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二、基于MATLAB/Simulink的课程设计

“电力电子技术”这门课是电气工程与自动化专业的基础学科之一，课程有几个特点：教学理论性强、波形变化分析复杂、课程教学枯燥，学生理解困难；系统模块化特点鲜明、模型参数化明显，实验项目相对独立；项目设计综合性强、技术应用广，实际开发的案例比较成熟[3]。教师在分析电子器件的特性和电子电路的工作原理时，需要观察波形图的变化来阐明工作过程。传统的教学方式中，由于电子电路变换器部分的电路拓扑形式多种多样，如果仅是手绘波形或者多媒体展示波形，教师讲解起来费时费精力，学生也不能清楚的掌握分析波形图变化的原因。所以在多媒体教学中引入仿真教学是必要的环节，通过仿真电路，学生可以把变换器的工作原理和物理波形结合在一起理解，使抽象的电路明了简洁，仿真还可以分析更加复杂的电路并且对电路进行改进和创新。在课程设计中利用MATLAB/Simulink软件可以有效地构建出与实际相符合的案例，教师在教学中通过仿真实例可以轻松解决波形抽象原理复杂的问题。Simulink非常适合于电力电子系统及电力拖动控制系统的仿真，并且具有其他一些软件所没有的特点，仿真系统完全是由用户利用系统提供的基本模块来构建的，系统的各个参数和仿真参数也可以由用户自行修改，并且用户可以对仿真结果进行多种分析和输出，教师可以直观展示各种参数变化对电路图波形的影响，学生改变器件参数值，可以自己对比分析不同参数设计下的仿真结果。这种交互性非常适合于高校相关课程的教学科研，学生通过这种交互性加强对理论知识的理解和掌握，也可以用来完成实验和作业[4]。以风力发电课程设计为例，教师首先要分析电路的组成和工作原理，指导学生利用仿真平台搭建数学模型，然后一步一步建立各部分电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。学生需将案例进行模块化分解，就每个模块结合基础理论知识进行分析和研究，并进行实际动手调试，寻找各个模块之间的联系纽带，将所有模块有机结合起来，完成对典型案例的研究[2]。

三、风力发电课程设计案例

电力电子技术在解决能源与环境的问题上做出了相当大的贡献。风能作为一种绿色能源，风力发电的过程就是机械能转换为电能的过程，其中风力发电机及其控制系统负责将机械能转换为输送电网的电能，这一部分是整个系统的核心，所以说风力发电的核心技术是电力电子技术，其能量转换部件和控制电路都包含有电力电子器件。由于中小功率风电系统中电机侧一般为不控整流，并且永磁同步发电机一般都为低转速电机，在低风速下发出的电压有限，不能满足并网逆变的条件，需要对其进行升压，因此，中小功率风电系统中常见的拓扑结构为不控整流器+升压斩波器+网侧逆变器。风力机将风能转换为机械能，带动永磁同步发电机转动，发出的三相不定频交流电通过二极管不控整流器整流为电压不定的直流，然后经过升压斩波器的作用，将直流电压抬升至可以进行网侧逆变的数值，并且通过网侧变流器的控制，使直流侧电容保持恒压。网侧变流器将直流电逆变为与电网电压同频同相的三相交流电馈入电网[5]。课程设计案例中利用MATLAB工具，对永磁同步风力发电系统及并网控制系统进行仿真研究。所研究的仿真系统由永磁同步风力发电机、不可控整流器、升压斩波、DC-AC并网逆变器部分组成。学生可以把该风力发电仿真模型分成同步发电机仿真模块、斩波变流器仿真模块和逆变仿真模块，就每个模块运用理论知识进行仿真，最后将各模块结合起来达到整个案例体系的研究。永磁同步发电机额定参数：电压700V，功率2750kW，电流2270A，功率因数0.95，速度16rpm，频率16Hz，极对数2p＝120，电阻R＝5.97m-Ohm，电感Ld=Lq=1.0757mH。风力发电课程设计案例系统仿真框图如下图所示：1.同步发电机仿真永磁同步发电机仿真主要是依据实际系统参数，研究在一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性。仿真模型如图2所示，仿真结果如图3和4所示。仿真论证了实际电机参数下所达到的额定输出电压、电流值及输出的正弦特性、频率特性。2.斩波变流器仿真升压斩波变流器仿真主要是研究升压斩波部分的变压调节功能。仿真模型如图5所示。升压斩波电路的输入设定为一定电压信号输入，通过占空比控制，输出稳定的期望输出电压，仿真结果如图6所示。系统仿真表明：调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制。3.逆变器仿真并网逆变器仿真主要是研究并网逆变部分输出调节特性，在给定输入直流电压，带三相负载的逆变器离网运行特性。仿真模型如图7所示，仿真波形如图8所示。仿真结果表明：逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形，经部分滤波后为50Hz正弦波电压，在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此课程设计案例根据现场实际运行的2.5MW直驱永磁同步风力发电机系统参数，对并网控制系统各个模块进行了仿真研究，得出一定速度驱动下带三相电阻负载的永磁同步发电机发电输出特性，仿真论证了电机参数下输出电压、电流的正弦特性、频率特性；升压斩波部分的仿真表明调节控制脉冲的占空比可以实现输出电压幅值的跟踪控制；并网逆变部分的离网仿真表明逆变器输出电压为50Hz基波主频分量的脉冲调制波形，经部分滤波后为50Hz正弦波电压，在一定滤波和电阻负载下电流为正弦波。此案例的仿真结果达到预期的效果，为学生实际应用能力的提升得到良好的体现。

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2微电子技术在煤矿化工产业上的应用准备

2.1规范制度，端正思想

人们知道，一个良好的组织机构，除具备较好的运行机制和管理制度之外，还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此，微电子技术在煤矿机械的应用过程中，很需要一个合适的技术管理结构，以便于明确各个技术人员的职权问题，保证个人任务到位，避免权力交叉和责任推诿的现象发生，这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外，工作人员不但要对微电子技术知识有一定的了解，尽可能全面地掌握综合煤矿机械管理的内容与方法，还要对煤矿生产安全制度和相关法规有着全面的认识，思想上时刻保持着“安全第一”的意识，保证将微电子技术安全意识渗透到工作的每一个层面，最终提升机械作业人员的工作责任心与使命感。

2.2加强微电子技术产品的设备管理

加强设备巡视管理是建筑工程监控的重点，预防设备异常的发生是机械运行管理的主要内容。为了保障煤矿机械施工的安全性与使用性，应该建立完善的设备定检制度，机电一体化产品设备需要进行定期的检测，对于一些使用频率高的机械设备，更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态，保证其正常的运行和及时的维护。

2.3提高微电子技术机械监控的技术管理

由于煤矿化工产业存在很大程度上的特殊性，而作为贯彻于机械监控整个流程的重要要素，技术管理在其中的作用不容小觑。因此，加强机械设备的绝缘监督工作，利用声波检测、光谱分析等监督手段，及时地发现并排除故障无疑势在必行。微电子技术工作一旦脱离了技术的支持，就难以称作是有效的监控工作。当煤矿化工产业发生异常情况时，及时采取跟踪测温，利用图谱库进行分析对比，并提出检测修改的建议，以此来加强设备的有效运行。

3基于微电子技术的煤矿化工产业监控系统

3.1智能监控模式的自动化控制和管理

由上述内容可知，在统一模式下的信息系统中，微电子技术对煤矿井下监控子系统的控制管理内容，可以通过4个步骤来得以实现，即自动检查、自动寻的、自动求解和自动执行。其具体自动控制管理框架，可用图1所示来进行加以描述。这当中的“被控制管理的电网子系统”既能够是一个系统层子系统，也可以是电网元件或厂/站层子系统。对于一个系统层子系统而言，其功能就是通过利用各级调度控制中心的管理权限，对智能网络在煤矿井下电网监控系统的安全性、合理性、经济性进行尽可能全面的分析，并对系统的所有目的状态实施检查和监视，实现对智能监控子系统所有状态的智能化监控。图1中的监控子系统表明，如果被监测的煤矿井下状态与目标限定数值不一致，那么智能监控系统就会自动启动相关的任务处理，对限定以外的突发时间进行控制并做状态输出，同时作用在该子系统所包含的元件上，进而对该子系统的输出状态实施调控，最终将它调回正常运行状态。

3.2监测技术的应用

作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容，信息的获得无疑至关重要，而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言，通过煤矿安全生产现有的客观资料，人们可以初步确定远程监控的初始方案，进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容，开展反馈分析等工作，修正初步方案与施工网络计划，以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此，监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素，监测技术在远程监控中的应用能够很好地解决此类问题，它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态，利用监控数据对流量方案进行整改，并指导开采质量作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给建筑的安全管理提供信息，将事故突发率降至最低，保证了煤矿安全生产的稳定性。此外，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的环保能源。通过太阳能光伏技术，可以很好地将太阳能转换为电能，并广泛应用在远程视频监控系统当中，太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点，对煤矿地点的自然环境等因素进行分析，确定了系统设计相关参数，优化了供电系统的相关参数，对煤矿领域的网络视频监控起到了一定的作用。

3.3视频流管理服务端口设计

视频流管理服务器是IP视频监控系统的精神内容，具体视频采集预览实现过程如图2所示。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭安全生产信息化的作用，可以为远程计算机提供很多实用服务。视频流管理服务器与空间数据库建立连接，可提供大量查询服务，例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络视频监控系统组成部分中视频流管理缓存服务器模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用，数据库交互即可免去，同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说，视频流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和视频存储的功能，可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。应该说明的是，视频流管理服务端口设计的研制尚在初步阶段，要想为煤矿系统数据提供一个良好的信息传输平台，尚还任重道远。

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（2）激发兴趣，调动学生学习的积极性。光有组织是不够的，我们必须让更多的学生自愿自觉参与，并持之以恒地开展活动。兴趣是最好的动力，只有具有浓厚的兴趣，才会使人产生强烈的求知欲望并积极参与，才能真正提高学生能力。我们可以通过很多方式来提高学生学习兴趣。比如通过电子创新协会把新成员和老成员形成一对，有能力的老成员手把手地教新成员如何理解电子组件，学习如何使用仪器来检测坏的电路板，进行简单的设备故障诊断和维修。找的都是些比较简单，能一学就会的项目。获得收获的新成员很快就能消除对电子技术的畏惧感，增加了学好专业知识技能的信心。然后，增加难度，让学生学习一些常见的电子产品原理，维修一些小家电，如吹风机，电磁炉，收音机，空气净化器，热水器等，让学生能够在日常生活中发挥专业的能力，进而体会到的成就感。此外，根据学生在协会中显示的专业知识和技能水平，也作为选拔进入各种技能比赛的参考。由于参赛是对学生技能和能力进一步提高很好的一个平台，也是招聘单位看重的内容。学生为了能够参赛就得更加努力，这样也提升他们的学习动力。

（3）培养骨干，以带动其他学生。在第二课堂中，学生自己应该发挥主导作用，教师不应该是课堂的主体。从第一课堂观察学生选择对象，到第二课堂有意识地培养一批组织能力强技能水平高的学生骨干显得非常重要。通过骨干引领学习可能达到比老师讲授更好的效果。

（4）建立产品意识，深化实践内容。建立产品意识，这是对学生在实践方面提出的更高要求。每完成一个项目设计，就要求学生思考，如果把自己的设计或创意转化为产品，这要经过几个哪几个方面。其中哪些部分由社会力量来完成，哪些方面应该通过学生自己完成。我们鼓励学生主动去了解当地的工业环境和就业岗位，当地工业的技术水平，也使学生了解还有哪些相关学科和基本技能要学习掌握。这样做是使学生在第二课堂上所学的知识向更高层次发展的需要。总之，开展第二课堂的建设，你应该先建立一个组织为学生提供一个场所，它是让这个活动可以进一步，持久的继续进行的前提，而框架搭建后，教师主要作用是起到启发、引导，学生根据自己的情况，主动安排活动的内容和时间，充分调动学生的积极性和创造性。

2第二课堂具体实施过程和效果

（1）组织建立对电子技术有浓厚兴趣的电子创新协会，选拔一批不错的大一新生，利用课余及晚自修时间，制作项目，每周三下午老师辅导，请专业老师，授课内容主要学51单片机编程和项目设计。以模拟大学生电子设计大赛的形式分组。每组3~4个人，1个人负责编程，一个人负责电路设计，一个人负责文档，这样能锻炼他们的默契度和团队合作能力。同上一样选拔一批不错的新生，分几个小组。每个小组3~4人。做项目不提供项目相关的任何资料。每组发一个题目在一定的期限内完成上交实物可以上网查资料。另外，可以每组选一个组长（主要分配组内工作和知识点整理）。电子创新协会以“要做事先做人，注重培养学生自主学习能力”为基本理念，以“普及电子知识，开展科技活动，激发创新思维，提高综合素质，实现零距离就业”为宗旨，以“培养一专多能的技术应用型创新人才”为目标，采用“自学为主、指导为辅”，把“要我学”转变为“我要学”的学习方式，全力促进成员高素质、高能力的成才。通过电子创新协会组织的活动，我们可以培养学生电子创新能力，通过协会活动方式的第二课堂为学生专业创新与实践能力的培养提供平台。

（2）在专业教学过程中，利用第二课堂，召集五六位基础较好且学有余力的学生，给他们提供有关资料，并为他们解答了一些难点问题之后，把一部分第一课堂的讲课的任务交给他们。如在《电子电路分析与实践》课程的电源电路、放大电路、振荡电路等中挑几个扩展内容的实训任务让学生讲解，每个任务由一位同学担任主讲。由学生给自己的同学讲课，其效果有些比老师讲课的还好。这种讲课方式的学生事后都深有体会，一些人表示通过准备为同学准备讲一次课所获得知识进比听课多多了。通过这种活动，一批第二课堂的骨干队伍便自然形成了。受到锻炼的学生大大提高了专业学习的兴趣，平时都去注意了解电子信息技术领域新的动态，主动地收集在课内外实践活动中的心得与经验。从这些事实可以表明，第一课堂中让老师和学生十分头疼的专业基本概念、基本定律和基本理论的理解和应用，通过第二课堂可以很好的解决，同时也培养了学生的团结协作能力和兴趣爱好，进而主动学习的要求和能力不断提升。

（3）针对生活中某一电子产品的功能要求让学生完成一个具有同样功能完整的，可销售的，有经济效益的产品。让学生在第二课堂中体会到完成一项产品开发到成品销售需要做哪些工作，需要哪些知识技能。学生通过第二课堂的时间去做调查研究，他们可以发现做一个真正的产品并产生效益，不仅要学习专业的电子电路基础知识，还要学习供应链管理理论，也要掌握电子CAD，基本的网页制作，图片处理等技能，连平时应用电子专业教学计划中不可能涉及的机械和模具知识技能等也显得非常重要。通过这些实际的调查了解，学生知道了针对专业涉及岗位能力的要求，也有了目标和动力，自主学习的学风很快形成了。

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2．汽车电子商务项目教学的前期准备工作

2．1准备项目。

汽车电子商务作为目前比较前瞻的行业，目前发展比较快，也是创新创业的一个领域，但是整体发展仍属于探索阶段，目前只是取得了一些阶段性的成果，整体行业的发展还有很大的空间。针对行业的发展现状和趋势，汽车电子商务作为潜力发展行业，学生了解现状，分析发展方向，掌握未来行业趋势，对于拓宽学生就业，创新创业打下坚实的铺垫。汽车电子商务项目教学主要从解决企业工作过程的实际工作岗位任务入手，按“提出任务－相关知识－任务实施－任务评估－学习拓展”五个环节实施项目教学。在教学过程中体现教师引导、学生训练为主的现代应用型教育教学理念(自主合作式项目教学)，使每一个学生都参与其中，主人翁的姿态去学习，提高了学生学习的积极性，培养学生专业能力的同时，全过程渗透职业核心能力训练。并对问题解决的方法进行潜移默化，培养学生的工程工作能力。

2．2设计项目。

设计结合实际、知识点涵盖面广的优秀项目是项目教学法实施是否彻底的关键。项目教学的设计是将典型的实际工作任务教学化处理的过程，典型的项目来源于行业的实际发展。教师选择好项目后，要把教学内容潜移默化到项目中，设计一个可操作性强的项目。这样，学生在完成相应的项目学习过程中，通过具体实施行业的典型工作任务，了解行业最新发展动态和发展方向，学习与工作情境相关的理论知识，对行业形成深入的认识和了解，了解行业发展的最新业态和未来发展的方向和趋势。根据汽车服务工程专业培养的目标，该项目教学主要选取汽车销售和汽车后市场领域为主要行业研究领域，包括三大项目:汽车电子商务平台，汽车电子商务网站建设和汽车销售和后市场领域的发展。

3．项目教学的具体实施

3．1项目任务的分解。

通过讲解项目的情景，分析项目的任务，将项目分成多个任务进行讲解，并把每个任务的学习目标和能力目标进行详细的阐述，通过任务情境的描述，引入每个任务的知识点，教师通过案例驱动式知识点的讲解，使学生对任务的实施，有足够的知识储备，并且，任务情境已经给出任务目标，学生带着任务去学习，有的放矢，效果非常好。

3．2项目的实施。

学生以小组的形式，进行任务的分析，学习小组要求男女搭配和能力强弱搭配，这样，使每一个学生都能参与其中。小组成员选出负责人，全体成员进行任务的讨论，制定任务实施计划和分工合作。

3．3项目实施和评价。

每个小组根据每次项目任务的不同给出行业调查报告或者网页成果展示，在项目实施的过程中，教师全程给与指导和监督，确保每个成员参与其中。项目评价方式多样化，包括师生评价、学生评价、小组评价等多种方式。各组项目负责人通过PPT汇报片向全班介绍本组任务实施的成果。通过制作PPT汇报片还可以提高学生职业整体素质和组织展示能力。同时，其他组的学生和指导教师也可提出问题，让小组成员解释项目的相关内容。通过提问或被提问，学生对所做的内容加深了理解和巩固。教师可以对提问的学生或回答比较好的学生进行加分。教师根据各项目组完成过程的具体情况，表扬优秀的大方，指出改进的方向，另外还要对学生的职业素质进行指点，包括汇报片制作、语言表达能力、回答问题的能力、组织协调能力、总结能力等。

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2“一纵三横”的模块化教学

“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。

3以案例为载体，推进模块化教学设计

针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。

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作业效率的定义是工程机械在单位时间内的作业量。提高作业效率往往会降低节能性。因此要比较节能性要在相同的作业效率下比较，这样的结果才是可信的。由以上分析可知，节能不只是取决于功率传递的效率和功率供求两方的动态匹配，还决定于不同功率流之间的有效配合，作业效率高低也会影响节能效果。

1.2以柴油机为例的工程机械功率流控制现状

从能量转换的定义上分析，工程机械的工作过程是不同能量形式相互转换、传递和对外输出功率的过程。想要分析工程机械的节能效果就要分析其功率流。对于使用柴油机当做动力源的工程机械，输出的动力最终来自储存在柴油中的化学能。柴油机将柴油的化学能转换为机械能，以转速和转矩的形式表达出来。这是柴油机的基本能量转换过程。目前采用的柴油机节能方法是全程调速或电控喷油等控制技术，这些技术能够有效地改善柴油机工作性能，降低油耗。采用液压泵吸取柴油机的机械能并将其转变为液压能，以流量和压力的形式表现出来，一般采用恒定功率控制、压力切断、正流量控制等控制策略改善泵的工作性能。柴油机是能量的供方，而液压泵是能量的需方，实际工作中对柴油机和液压泵使用转速感应控制或功率极限载荷控制等方法，以改变二者联合工作时的高能耗现状。而液压泵与液压阀是流量的供求双方，其中液压泵供给流量而液压阀需求流量。具体工作过程是液压阀吸取液压泵输出的液压能，然后液压系统的压力和流量等被调节至合理值进而输送给相应的执行机构。这个过程中大多使用变化流量控制方法以协调运转多执行机构，有些情况也会使用LUDV技术从而减少并联回路中负载变化对流量分配的影响。在这个系统中，液压阀直接由操作者控制。因此，液压泵和液压阀是流量的供方和需方的关系。为了协调这种供需关系，大多使用负流量控制策略或负荷传感控制策略。液压阀输出液压进而被油缸或发动机吸收，并向外输出机械能，机械能以力和位移或转速和转矩的形式表现。这些机械能中的一部分或全部对外界载荷做功，执行机构对外载荷的有效做功组成了有效功率。这就是柴油机工作过程中的功率流过程分析。由此可见，现在的元件效率控制技术、子系统功率控制技术和部件功率控制技术不能协调整机进行节能分析，只能在自己工作范围内达到局部最优值。

2工程机械全局节能控制系统

2.1全局节能控制系统

全局节能对于加强机械工作性能，降低能耗具有重要意义。为了建立广义节能定义下的全局节能控制系统，要将整机和外界负载作为研究对象，并将节能目标设定为传统节能控制技术、多执行机构的协同控制以及作业效率，达到最优节能效果。为了方便对节能效果进行定量分析，可以定义全局节能指标如下:全局节能指标=对外有效功/(油耗×作业时间)=有效功率/油耗从以上定义式可以看出，全局节能指标指的是单位时间单位油耗的工况下机械对外输出的有效功。这个定义考虑了传统节能控制技术、多执行机构的协同控制以及作业效率三个方面的内容，能够全面地评价工程机械能耗特性。全局节能目标的实现可以划分为三个小目标，即协同作业目标，作业效率目标以及传统节能目标。每个小目标还可以再往下细化为系统目标，部件目标和元件目标，对工程机械里面每个部件的协同作业情况，作业效率情况和能耗情况进行实时的控制，从而达到实现全局节能的效果。

2.2全电控系统电子节能控制技术

传统的节能控制已经能够达到局部最优，因此要想取得更大的节能成果只能突破传统节能控制技术，可以从以下三个方面实现:①改变固定参数功率匹配方法，实现不同工况下的动态功率匹配;②使用作业模式识别技术，即在不同作业模式的动态功率分配系统;③以操控人员的操作意图为出发点，建立不同操作模式的作业效率管理系统。以上目标的实现可以通过全电控节能控制技术和分布式节能控制技术来改善传统节能控制效果。

2.2.1全电控节能控制技术

全电控节能控制技术的实现使用电控喷油柴油机和电比例液压泵、电比例控制阀、电比例液压发动机。在全电控的能量传递条件下能够达到硬件功能的最小化的效果，增加硬件的通用化程度，达到更深入的感知和更全面的智能控制效果。因为电控系统中的控制功能和专用功能是由系统软件实现的，所以在机械工作过程中根据实时工况和操作意图在线调节控制参数，实现参数匹配柔性化，以获取更好的、全面的、广泛的节能效果。

2.2.2分布式节能控制技术

全电控节能控制技术虽然能够实现对整机节能的控制，但是控制程序需要处理液压系统的实时压力信号，要求控制系统有很高的响应速度，目前技术水平仍然难以满足对压力信号实时处理的要求。为加快对机器运转数据处理速度，可以开发基于总线的液压泵控制器、液压阀控制器和发动机控制器，也就是说每个控制器都连接了高速总线，加快处理速度。发动机控制器根据发动机的实时工况数据和用户操作意图改变发动机喷油多少，并将处理数据输送到总线，同时从总线上收取其他控制器的控制命令;液压泵控制器和液压阀控制器也执行类似的操作。基于总线的分布式控制系统可以有效地增加控制信息的运算和传送速度，满足全电控节能控制系统对数据处理速度的要求。