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第1篇

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，用電設(shè)備對(duì)電源的要求不斷提高，開關(guān)電源正逐步向著高效率、大功率密度、高可靠性、低電磁抗干擾、無噪聲、維修方便等方向發(fā)展。瞬時(shí)同步整流技術(shù)由于實(shí)現(xiàn)簡單，響應(yīng)速度快和具有自然限流等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛地應(yīng)用。

本文在分析DC-DC技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)之上，用Buck電路，運(yùn)用MAX767系列芯片研究一條簡潔的途徑實(shí)現(xiàn)DC-DC直流變換，即應(yīng)用同步整流技術(shù)控制方法，來實(shí)現(xiàn)變換器高效工作。該變換器主電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，可以實(shí)現(xiàn)輸入：DC4.5～5.5V，輸出DC5V/3.3A的設(shè)計(jì)。

分析其系統(tǒng)工作原理的過程，為該變換方法和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，通過同步整流技術(shù)的方法和應(yīng)用MOSFET管的設(shè)計(jì)，較理想的實(shí)現(xiàn)了DC-DC變換器的設(shè)計(jì)要求。

最后，運(yùn)用這些設(shè)計(jì)成功的設(shè)計(jì)出DC-DC直流變換器。

本文主要介紹Buck電路和MAX767系列DC設(shè)計(jì)，工作原理和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)的外特性和穩(wěn)定性作了分析。

關(guān)鍵詞：DC-DC直流變換;同步整流技術(shù);MOSFET管

Abstract

Withthedevelopmentoftheelectronictechnology,thehigherrequirementofPowerSupplyareraisedincludinghighefficiency,highpowerdensity,lowEMI,andrapiddynamicresponse.Ahysterics-bandinstantaneouscurrentcontrolPWMTechniqueispopularlyusedbecauseofitssimplicityofimplementation,fastcurrentcontrolresponse,andinherentpeakcurrentlimitingcapability.

Thedesignofthefoundationofupper，withbuckcircuit，handlemax767serieschiplookintoaslipofcompactavenuerealizedc-dcdirectcurrenttransform，namelyapplicationsynchronousrectificationtechnicalcontrolmeans，camerealizeconvectorhighlyactivewroughtofthetextatanalysesdc-dctechnologicaldevelopment.beone''''sturnconvectortrunkfeederstructuresimplicitycredibility，couldrealizeimport：DC4.5～5.5v，outputdc5V/3.3A

Boththatofanalyseshissystemprincipleofoperationcourse，forbeone''''sturntransformmethodandapplicationsupplyknowclearlyrationale，throughthemediumofsynchronousrectificationtechnicalmeansandapplicationMOSFETtabledesign，compareidealrealizeknowclearlydc-dcconvector''''designrequirement.

Atthelast，handlethesebedesignedforwrought''''thoughtoutdc-dcdcconverterto.

Thedesign，combineversussystemicexternalcharacteristicandstabilitydidknowclearlyanalysesofthebothtextmostlyintroducebuckcircuitandmax767seriesDCdesign，principleofoperationandmajorparameter.

keyword：dc-dcdirectcurrenttransformsynchronousrectificationtechnologymosfettube。

主電路的設(shè)計(jì)

電力電子技術(shù)是以電力為對(duì)象的電子技術(shù)，它在主要任務(wù)是對(duì)電能進(jìn)行控制和交換。現(xiàn)在電力電子技術(shù)已成為信息產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的重要接口、弱電與被控強(qiáng)電之間的橋梁。

從SCR、IGBT、SITH；從相控整流電路及周波變換電路到脈寬調(diào)制和高頻斬波電路，現(xiàn)代電力電子技術(shù)正逐漸向集成化、高頻化、全控化、電路弱電化、控制數(shù)字化和多功能化發(fā)展，本文所討論的充電機(jī)系統(tǒng)就是現(xiàn)代電子技術(shù)的產(chǎn)物。

2.1整流濾波電路

整流電路由三相整流橋、充電電阻R、短路開關(guān)S和濾波電容C1構(gòu)成。

當(dāng)電路加電時(shí)，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，電網(wǎng)通過整流橋和充電電阻R向電容C1充電。電阻限流作用，防止加電時(shí)產(chǎn)生沖擊電流。

當(dāng)電容充電結(jié)束后，開關(guān)S閉合，將限流電阻R短路，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。開關(guān)S的動(dòng)作是由控制電路中的軟啟動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)的。

由于整流濾波電路所使用的是不控制元件，對(duì)電網(wǎng)影響較少，同時(shí)，以軟啟動(dòng)過程所實(shí)現(xiàn)可防止潮涌電流的產(chǎn)生。

2.2主電路的選型

開關(guān)電源的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)眾多，其中正激式、反激式和半橋型適合小功率電源使用，全橋型適合大功率電源使用，其中正激電路又可以分單管正激和雙管正激等多種。電路形式的最終確定，需要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的具體情況來確定。

一般來說，功率很小的電源（1-100W），采用電路簡單、成本低的反激型電路較好；當(dāng)電源功率在100W以上且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短路頻繁時(shí)，則應(yīng)采用正激型電路；對(duì)于功率大于500W、工作條件較好的電源，則應(yīng)采用半橋或全橋電路較合理；如果對(duì)成本要求比較嚴(yán)，可以采用半橋電路；如果功率很大，則應(yīng)采用全橋電路；推挽電路通常用于輸入電壓比較低、功率較大的場(chǎng)合。充電機(jī)的核心部分是DC/DC功率變換電路。DC/DC變換器一般可分為自激式和他激式兩種。自激式變換電路輸出功率較小，頻率不易控制，只用于較小故在此只介紹他激式變換電路，在他激式變換電路中，開關(guān)管的控制信號(hào)是由可調(diào)頻率的震蕩器給出的。下面對(duì)它激式變換電路的組成部分分別加以說明。

目錄

摘要I

AbstractII

第一章緒論1

1.1PWM技術(shù)歷史和現(xiàn)狀1

1.2高頻軟開關(guān)逆變式充電機(jī)2

第二章主電路的設(shè)計(jì)3

2.1整流濾波電路3

2.2主電路的選型4

2.3軟開關(guān)技術(shù)的基本概念6

2.4軟開關(guān)技術(shù)的提出與發(fā)展7

2.5工作過程分析9

2.6全橋型電路的主電路元?dú)饧?shù)的確定12

2.7輸出濾波電路的設(shè)計(jì)16

第三章濾波電路和主電路的計(jì)算18

3.1濾波電感18

3.2濾波電容19

3.3開關(guān)器件的設(shè)計(jì)20

3.4主電路設(shè)計(jì)的具體計(jì)算22

3.5驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)27

第四章控制電路的設(shè)計(jì)及保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)31

4.1控制方案的確定31

4.2PWM信號(hào)的產(chǎn)生33

4.3移相及互鎖電路36

4.4開關(guān)信號(hào)的產(chǎn)生38

4.5恒流控制電路的設(shè)計(jì)39

4.6調(diào)節(jié)器電路的設(shè)計(jì)41

4.7保護(hù)電路設(shè)計(jì)42

第2篇

在學(xué)生愿意主動(dòng)來到課堂學(xué)習(xí)的前提下，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為重要。為了可以讓學(xué)生興趣盎然地參與到教學(xué)過程中來，教師在能講述知識(shí)的前提下，還要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，喚起學(xué)生的求知欲望。在這方面，教師可以結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，講述一些射頻集成電路在日常生活中的應(yīng)用。比如，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）總裁兼執(zhí)行長BrianToohey曾指出：“從物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、智能家居等市場(chǎng)都可以看出，半導(dǎo)體普遍出現(xiàn)在每一種產(chǎn)品類型中，而且正變得無處不在。”僅僅在我們每天使用的智能手機(jī)中就包含RF收發(fā)器、功率放大器、天線開關(guān)模塊、前端模塊、雙工器、濾波器及合成器等關(guān)鍵射頻元件。而且有報(bào)告指出，2011年這些射頻器件的市場(chǎng)規(guī)模為36億美元，預(yù)計(jì)2011~2015年的年復(fù)合增長率為5.6%，到2016年主要的射頻器件市場(chǎng)將達(dá)47億美元。此外，目前應(yīng)用比較廣泛的WiFi及物聯(lián)網(wǎng)都與射頻集成電路有著密切的關(guān)系。這些切實(shí)應(yīng)用由于與學(xué)生的生活以及將來的就業(yè)息息相關(guān)，因此，相關(guān)內(nèi)容的講述能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、如何讓學(xué)生成為課堂的主人

“以教師為中心”“以灌輸為主要形式”的傳統(tǒng)教學(xué)方式已經(jīng)無法適應(yīng)新時(shí)代的需求。如果教師僅根據(jù)教材對(duì)內(nèi)容進(jìn)行枯燥的講解，無法抓住學(xué)生的注意力，學(xué)生很容易溜號(hào)，影響課堂教學(xué)質(zhì)量。因此可以通過引進(jìn)研究型教學(xué)模式、師生互動(dòng)來活躍課堂氣氛。所謂“研究型教學(xué)模式”即將教師由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，將學(xué)生由被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)。如何使學(xué)生成為課堂的主人，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)是課堂教學(xué)的有效手段，教師可以通過創(chuàng)設(shè)開放的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)探求知識(shí)的過程，使學(xué)生圍繞某類主體調(diào)查搜索、加工、處理應(yīng)用相關(guān)信息，回答或解決現(xiàn)實(shí)問題。比如，以射頻技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用為開放課題，學(xué)生通過查資料，分析整理，更深刻體會(huì)了射頻技術(shù)在智能家居、交通物流、兒童防盜等方面的應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)把“自我”融入到課程中，敢于承擔(dān)責(zé)任，善于解決問題。

三、讓學(xué)生走上講臺(tái)

學(xué)生是課堂的主人，因此，可以改變以往教師在講臺(tái)上講、學(xué)生坐在下面聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式。讓學(xué)生走上講臺(tái)可以將傳統(tǒng)的講授方式轉(zhuǎn)換為專題研討的教學(xué)模式。教師可以提前布置專題內(nèi)容，如射頻器件模型、射頻電路設(shè)計(jì)、射頻技術(shù)發(fā)展、射頻技術(shù)的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢(shì)等。有個(gè)專題內(nèi)容作為核心，學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下通過檢索資料，組織分析資料，最終走上講臺(tái)向老師和其他學(xué)生講述相關(guān)的內(nèi)容。通過幾年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這樣可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性、同時(shí)也能使學(xué)生對(duì)相關(guān)的問題發(fā)表各自的觀點(diǎn)，形成對(duì)問題各抒己見、取長補(bǔ)短的研討學(xué)習(xí)方式，大大拓寬學(xué)生的知識(shí)面以及綜合表述能力。

四、通過實(shí)踐教學(xué)加深理解理論教學(xué)內(nèi)容

理論教學(xué)是掌握一門技術(shù)的基礎(chǔ)，但實(shí)踐教學(xué)也是必不可少的。學(xué)生在掌握一定的基礎(chǔ)理論的同時(shí)，須要通過設(shè)計(jì)實(shí)踐來強(qiáng)化鞏固。實(shí)踐教學(xué)的引入，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深入理解，洞悉細(xì)節(jié)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及科研能力。因此，教師可以通過設(shè)置幾個(gè)開放的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容來讓學(xué)生主動(dòng)研究探索。在本課程的教學(xué)中，本人已經(jīng)有計(jì)劃地進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，例如，在實(shí)踐教學(xué)中，曾經(jīng)給學(xué)生布置了“用于GPS的低噪放電路設(shè)計(jì)”的實(shí)踐設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生須要深入理解多方面知識(shí)，比如明確GPS的頻段、確定低噪放的電路結(jié)構(gòu)，并有效評(píng)估電路性能等。為了課程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，學(xué)生須要進(jìn)行查閱分析資料、軟件安裝、軟件學(xué)習(xí)、電路設(shè)計(jì)、課程論文撰寫等幾個(gè)環(huán)節(jié)的分析設(shè)計(jì)工作，并最終在實(shí)踐中系統(tǒng)深刻地理解掌握課程的理論內(nèi)容，為以后的工作及深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目

第3篇

關(guān)鍵詞：輸配電系統(tǒng)規(guī)劃；遺傳算法；最短路算法；啟發(fā)式方法

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對(duì)獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級(jí)系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級(jí)綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級(jí)電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識(shí)的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對(duì)于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級(jí)中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對(duì)于多電壓等級(jí)系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級(jí)的電氣量折算到某一選定的電壓等級(jí)上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點(diǎn)入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測(cè)和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀。現(xiàn)在，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會(huì)逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會(huì)與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級(jí)，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級(jí)，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會(huì)導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對(duì)于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫妫瑹o功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。

4、基于知識(shí)的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會(huì)有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）。可見隨問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級(jí)層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對(duì)于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對(duì)于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對(duì)于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對(duì)這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。

（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級(jí)折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對(duì)有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]余貽鑫，段剛（YuYixin，DuanGang）。基于最短路算法和遺傳算法的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)（Shortestpatyalgoithmandgeneticalgorithmbaseddistributionsystemreconfiguration）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（ProceedingsoftheCSEE），2000，20（9）：44-49.

第4篇

設(shè)備安裝

1)總配電柜掛墻安裝底邊距地1．2m，配電箱為嵌墻暗裝，安裝高度為底邊距地面1．4m。2)除注明外，開關(guān)底邊距地1．3m、插座底邊距地0．3m暗裝。開關(guān)選用蹺板開關(guān)，插座均采用安全型插座。

導(dǎo)線選擇及敷設(shè)

1)室外電源進(jìn)線由上一級(jí)配電開關(guān)確定校驗(yàn)后再行最終確定。2)進(jìn)線選用YJV22-1kV鎧裝銅芯電力電纜，應(yīng)急照明支線選用ZR-BV-500V銅芯阻燃導(dǎo)線;照明支線選用BV-500V聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線。干線、分干線沿橋架或穿SC鋼管暗敷設(shè);支線均穿SC管沿墻及樓板暗敷設(shè)，保護(hù)層厚度不小于15mm。3)消防配電線路敷設(shè)具體要求可參見《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)條文。

照明系統(tǒng)

1)光源:一般場(chǎng)所選用T8三基色熒光燈管配節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器或緊湊型三基色節(jié)能燈。2)在走廊、主要出入口等處設(shè)置疏散照明。安全出口燈、疏散指示燈，以及應(yīng)急照明燈采用帶蓄電池的燈具，應(yīng)急照明供電時(shí)間應(yīng)保證不低于30min。應(yīng)急照明燈具應(yīng)帶不燃型保護(hù)罩。應(yīng)符合GB13495和GB17945國家標(biāo)準(zhǔn)。3)照明配電裝置的線路，增設(shè)一根PE保護(hù)接地線。4)開關(guān)、插座和照明燈具靠近可燃物時(shí)，應(yīng)采取防火保護(hù)措施。其他類型燈具防火保護(hù)措施可參見《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)條文。

節(jié)能措施

1)光源:燈具均選用三基色燈具高效節(jié)能型，熒光燈燈管為節(jié)能型三基色T8燈管。采用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，燈頭補(bǔ)償功率因數(shù)應(yīng)大于0．9。熒光燈燈具效率應(yīng)滿足GB50034-20043．3．2-1表要求。照明燈具選擇鎮(zhèn)流器應(yīng)符合GB50034-20043．3．5表要求。2)照度要求:門廳100lx，走道50lx，宿舍100lx，圖書閱覽室300lx，活動(dòng)室100lx。3)照明功率密度最大值要求:門廳6W/m2，走道4W/m2，宿舍7W/m2。圖書閱覽室11W/m2，活動(dòng)室7W/m2。

避雷、接地系統(tǒng)及安全防范措施

1公寓樓避雷

1)此項(xiàng)公寓樓工程避雷級(jí)別按三類設(shè)計(jì)。公寓樓的避雷設(shè)施應(yīng)能滿足阻止直擊雷和雷電波的侵入，在地下1層總配電箱旁設(shè)總等電位箱。2)接閃器:在公寓樓屋頂避雷接閃器為10的鍍鋅圓鋼;避雷帶在檐口頂板明敷或在屋面明敷;網(wǎng)格公寓樓應(yīng)小于20m×20m或者24m×16m，采用鍍鋅圓鋼作避雷帶支架，支架間距為1m，高為0．1m。避雷帶與做引下線的柱內(nèi)主筋應(yīng)可靠焊接，所有外露焊接部分應(yīng)做防腐。3)接地極與引下線的施工做法按相關(guān)圖集及規(guī)范要求設(shè)計(jì)，這里不再詳述。

2接地系統(tǒng)及安全措施

1)本公寓樓的各接地系統(tǒng)的接地共同采用同一的接地極，接地電阻要求應(yīng)小于1Ω，實(shí)測(cè)電阻不滿足要求時(shí)，要增加人工接地極。2)在公寓樓的地下室設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)，要求MEB箱應(yīng)與各類金屬管道及強(qiáng)，弱電進(jìn)線管以及避雷引下線和基礎(chǔ)接地極等做必要聯(lián)結(jié)。3)公寓樓的接地形式為TN-C-S系統(tǒng)，電源線在入樓處做重復(fù)接地。4)引至進(jìn)線柜PE母排的MEB線采用BV-1×16銅線，穿PC25管沿墻、地板暗敷設(shè)，其余MEB線采用40×4鍍鋅扁鋼沿地下室底板暗敷設(shè)，預(yù)埋件與基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)連接，做法參見國標(biāo)02D501-2。5)水平與豎向敷設(shè)的金屬管道及橋架兩端就近與接地干線相連。6)過電壓保護(hù):在總電源配電柜內(nèi)設(shè)置第一級(jí)電涌保護(hù)器(SPD)。7)綜合布線引入端等處設(shè)過電壓保護(hù)裝置。8)接地支線必須獨(dú)立和接地干線相互聯(lián)結(jié)。9)帶有淋浴設(shè)施的廁所應(yīng)設(shè)局部等電位聯(lián)結(jié)，并在廁所內(nèi)引兩根大于16鋼筋到LEB箱，應(yīng)將廁所的金屬管件做聯(lián)結(jié)，局部等電位箱暗裝底距地0．3m。

綜合布線系統(tǒng)

1)由室外引來的數(shù)據(jù)網(wǎng)線(大對(duì)數(shù)電纜)至1層的弱電總箱，再由配線柜配線給各層的用戶。機(jī)房設(shè)備由電信部門設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)僅負(fù)責(zé)總配線架以下的配線系統(tǒng)。2)本公寓樓網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)計(jì)為非屏蔽綜合布線系統(tǒng)，出橋架后穿鍍鋅鋼管暗敷。網(wǎng)絡(luò)的垂直干線選擇光纖，水平一般可以選用超5類電纜。3)語音與數(shù)據(jù)插座，可用RJ45超五類型插座。

第5篇

近年來，我國電子技術(shù)獲得突飛猛進(jìn)發(fā)展，新型元器件和集成電路得以廣泛應(yīng)用，電集成化與復(fù)雜化顯然已成為新時(shí)期電路設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。為更好滿足當(dāng)代電路設(shè)計(jì)需求，利用電子線路CAD技術(shù)取代傳統(tǒng)的手工操作很有必要。在電子線路CAD技術(shù)的輔助下，電路設(shè)計(jì)的精密度將獲得可靠保障。電子線路CAD技術(shù)的應(yīng)用，其實(shí)是電路設(shè)計(jì)者在電路設(shè)計(jì)理論上具有可行性的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)繪圖、設(shè)計(jì)軟件等工具，完成實(shí)際的設(shè)計(jì)工具。在電子線路CAD技術(shù)的幫助下，電路設(shè)計(jì)工作的效率與質(zhì)量均將得以顯著提升。目前，電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容：

1.1電路圖的設(shè)計(jì)。作為電子設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完善、功能全面的電路圖很有必要，這是確保電子設(shè)計(jì)最終產(chǎn)物能夠正常使用的根本保障。在電子設(shè)計(jì)者進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)工作時(shí)，完全可以借助Protel工具，實(shí)現(xiàn)原理圖的輸入。Protel蘊(yùn)藏著資源豐富的電子器件庫，在Protel的輔助下，設(shè)計(jì)者在繪圖期間能夠結(jié)合設(shè)計(jì)需求，靈活使用各類電子器件，大大簡化了設(shè)計(jì)的工作量，同時(shí)提高了電路原理圖的精密度。譬如，使用者繪制完成元器件后，可以根據(jù)自己的想象，將其放在任何一個(gè)位置，僅需通過拖動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)，無需進(jìn)行其他調(diào)整參數(shù)等操作。

1.2模擬數(shù)據(jù)。電子線路CAD技術(shù)還能起到模擬數(shù)據(jù)的作用，以便設(shè)計(jì)者根據(jù)模擬電路運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)電路設(shè)計(jì)有無異常。同時(shí)，可結(jié)合模擬數(shù)據(jù)，對(duì)電路進(jìn)行更深層次的分析。Protel軟件本身自帶多種模擬功能，設(shè)計(jì)者可通過模擬功能的運(yùn)用，對(duì)電子設(shè)計(jì)在通電情況下的溫度、瞬態(tài)、靈敏度等情況有一個(gè)初步的了解，以確保該電路的功能是否達(dá)到預(yù)期效果。另外，還可利用數(shù)據(jù)模擬，了解電路各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，以便設(shè)計(jì)者及時(shí)察覺線路異常，并盡快采取措施進(jìn)行調(diào)整。

1.3設(shè)計(jì)PCB板。利用Protel軟件，將電路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行布線，最終形成的電路板即為PCB板。PCB板的設(shè)計(jì)，離不開電路原理圖的導(dǎo)入，而電路原理圖的導(dǎo)入工作，勢(shì)必需要借助Protel軟件的數(shù)據(jù)模擬功能。同時(shí)，為確保PCB板的設(shè)計(jì)達(dá)到理想效果，電路原理圖與PCB板中的各類元器件的電氣特點(diǎn)務(wù)必要保持一致。只有這樣，設(shè)計(jì)者才能借助Prote軟件的布線功能完成布線工作，并在后期，通過人工調(diào)整的方式，進(jìn)一步改善布線工作的效果，使電路布線更加精確、整潔。

2運(yùn)用電子線路CAD技術(shù)提高電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)質(zhì)量的有效建議

電子線路CAD課程是一門理論與實(shí)際結(jié)合性很強(qiáng)，具有一定實(shí)踐性的新興課程，是當(dāng)代電子信息技術(shù)專業(yè)的核心課程之一。電子線路CAD課程的主要目的，是幫助鍛煉學(xué)生PCB板的設(shè)計(jì)能力，能夠結(jié)合設(shè)計(jì)需要，完成各種類型的PCB板布局與布線。作為電子信息技術(shù)專業(yè)的高職學(xué)生，務(wù)必要掌握：CAD軟件的應(yīng)用能力、原理圖繪制能力、原理圖元件制作能力。PCB板設(shè)計(jì)能力、新元件封裝制作能力、單面PCB板設(shè)計(jì)與編輯。雙面PCB板設(shè)計(jì)與編輯，并了解一定的有關(guān)多層PCB板設(shè)計(jì)與編輯以及電子線路仿真知識(shí)。結(jié)合電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況來看，為能有效完成電子線路設(shè)計(jì)工作，全面落實(shí)電子線路CAD技術(shù)的教學(xué)很有必要。然而，從目前教學(xué)工作開展情況來看，在高職電子設(shè)計(jì)課程的教學(xué)工作中，電子線路CAD技術(shù)的應(yīng)用并沒有達(dá)到理想效果。學(xué)生在對(duì)電子線路CAD技術(shù)始終無法真正掌握電子線路CAD技術(shù)，也不能通過靈活應(yīng)用該技術(shù)，順利完成電子設(shè)計(jì)工作。學(xué)生對(duì)該技術(shù)的學(xué)習(xí)，往往只是停留在對(duì)理論知識(shí)的理解，對(duì)實(shí)踐操作方面的內(nèi)容，多呈現(xiàn)出臨時(shí)性記憶的特點(diǎn)，一旦離開教師的輔導(dǎo)或一定時(shí)間未接觸，就會(huì)出現(xiàn)無從下手的情況。針對(duì)這一問題，結(jié)合發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用以行動(dòng)為向?qū)У捻?xiàng)目教學(xué)法效果更佳。告知電子設(shè)計(jì)課程在教學(xué)過程中，應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）先整體后具體。在開展CAD技術(shù)的教學(xué)工作時(shí)，教師應(yīng)提前對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與學(xué)習(xí)意義進(jìn)行介紹，告知學(xué)生這一知識(shí)要點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度與學(xué)習(xí)目的，使學(xué)生做好充分的心理準(zhǔn)備后，再進(jìn)行各項(xiàng)目的教學(xué)與實(shí)踐；

（2）循序漸進(jìn)。學(xué)生初步接觸CAD技術(shù)時(shí)，教師注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡單嘗試，帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行難度系數(shù)低的電子設(shè)計(jì)，然后不斷增減難度，由淺入深，加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用該技術(shù)的能力。比如說，相較于高頻電子產(chǎn)品，低頻電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)更為簡單，教師在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)從低頻電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)入手，待學(xué)生完全掌握操作技能后，再逐漸轉(zhuǎn)向高頻電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)；

（3）鼓勵(lì)創(chuàng)新。在使用CAD技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)在學(xué)生CAD技術(shù)掌握到一定程度時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極創(chuàng)新，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生電子線路CAD技術(shù)應(yīng)用的靈活性；

（4）要求學(xué)生將理論落實(shí)到實(shí)踐。子在學(xué)生運(yùn)用CAD技術(shù)完成電子設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，教師應(yīng)要求學(xué)生將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成品，而不是停留在電腦的設(shè)計(jì)。將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成品，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)成就感，使學(xué)生更加直觀的感受到CAD技術(shù)的魅力，今后愿意更加專注地投入學(xué)習(xí)。

3結(jié)束語

第6篇

1RF2514的引腳功能

RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：

引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線直接連接到接地板。

引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時(shí)，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時(shí)，所有電路導(dǎo)通工作。

引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個(gè)提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個(gè)匹配電容。

引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。

引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號(hào)通過該腳輸入可以把調(diào)幅信號(hào)或者數(shù)字調(diào)制信號(hào)加到載波上，而通過該腳外的一個(gè)電阻則可對(duì)輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會(huì)燒壞芯片。

引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個(gè)中頻旁路電容。

引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。

引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。

引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時(shí)也可以對(duì)壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。

引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環(huán)的帶寬。

圖2

引腳13（LDFLT）：用來設(shè)定鎖定檢測(cè)電路的閾值。

引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時(shí)，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。

引腳15（OSCB）：設(shè)計(jì)時(shí)可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個(gè)68pF的電容。

引腳16（OSCE）：設(shè)計(jì)時(shí)將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時(shí)在該腳與地之間還應(yīng)連接一個(gè)33pF的電容器。

圖3

2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

RF2514是一個(gè)具有鎖相環(huán)的AM／ASK甚高頻／超高頻發(fā)射器。它由功率放大器、集成壓控振蕩器、鑒相器和充電泵（PhaseDetector＆ChargePump）、分頻器（Prescaler32／64）、鎖存檢測(cè)（LockDe-tect）和直流偏置（DCBias）等電路組成，其原理框圖如圖2所示。

第7篇

關(guān)鍵詞：負(fù)荷等級(jí)供電系統(tǒng)供電壓降接地

引言

磁懸浮制梁生產(chǎn)基地實(shí)際上是一個(gè)混凝土制品的生產(chǎn)基地。但是與其不同處是生產(chǎn)制造的每根軌道梁全長25M，重達(dá)180T，而且在每根梁上要精確安裝上使列車前進(jìn)的長定子線圈的組裝件。所以同為混凝土制品廠，但生產(chǎn)工藝上有很大差別。加工制作軌道梁的主要生產(chǎn)工藝分：預(yù)應(yīng)軌道制作生產(chǎn)中間裝配出廠儲(chǔ)放等。在整個(gè)制作流程中，軌道梁需在臺(tái)座上保溫養(yǎng)護(hù)，在恒溫，恒濕的車間內(nèi)裝配加工。

作為向國際第一條用于商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮快速列車提供軌道梁的生產(chǎn)基地，其國際影響是很大的。而且磁浮交通的開通日期2003年1月已確定，根據(jù)倒計(jì)時(shí)，生產(chǎn)制作軌道梁的生產(chǎn)周期也相應(yīng)確定。對(duì)于時(shí)間緊磁懸浮制梁生產(chǎn)基地實(shí)際上是一個(gè)混凝土制品的生產(chǎn)基地。但是與其不同處是生產(chǎn)制造的每根軌道梁全長25M，重達(dá)180T，而且在每根梁上要精確安裝，制作技術(shù)含量極高的這樣一個(gè)國際少有國內(nèi)首創(chuàng)的磁懸浮制梁基地，要保證按時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)。除了工藝合理外，安全可靠的供電也是非常重要的。對(duì)于其供電負(fù)荷等級(jí)我國規(guī)范上還未明確規(guī)定，需要設(shè)計(jì)者對(duì)其供電系統(tǒng)負(fù)荷等級(jí)有個(gè)合理準(zhǔn)確的定位。

1.負(fù)荷等級(jí)的確定

制梁基地能否按時(shí)完成軌道梁制作，是與按時(shí)通車有著直接的關(guān)系。涉及到中國在國際上的聲譽(yù)，如果由于供電不可靠而造成180T梁報(bào)廢，其時(shí)間及經(jīng)濟(jì)損失是非常之大的，因此對(duì)于制梁基地的生產(chǎn)用電負(fù)荷為一級(jí)。保證了其供電的可靠性。對(duì)于一級(jí)負(fù)荷的要求，供電規(guī)范上有明確要求。一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障，另一個(gè)電源應(yīng)保證供電。

2.供電電源確定

工藝提供的設(shè)備總裝機(jī)容量為13700KW，負(fù)荷分布在1.7公里廠區(qū)內(nèi)。從技術(shù)角度及供電規(guī)劃要求應(yīng)選用35KV供電，考慮到基地使用年限不長，因?yàn)樵撟冸娝褂媚晗迌H為制梁結(jié)束就完成歷史使命。而且建一座35KV變電所的投資比較大。如何合理有效解決磁懸浮制梁生產(chǎn)基地電源是個(gè)重要問題。根據(jù)指揮部提供信息，磁浮交通的35KV牽引變電所已由供電局建成，考慮到目前由于磁浮交通還未建成變壓器為空載運(yùn)行，可以從該變電所配出10KV電源，供制梁基地使用。這樣即節(jié)省投資又節(jié)省了建設(shè)35KV變電所的時(shí)間一舉兩得，經(jīng)與供電局協(xié)商解決了供電電源的問題。

3.變電所位置的確定

工藝提供了整個(gè)基地工藝流程圖，依據(jù)工藝設(shè)備的用電情況，集中設(shè)置10KW變電所顯然不合理，造成了電源不能深入符合中心，影響供電質(zhì)量，使得運(yùn)行中損耗加大，根據(jù)工藝設(shè)備分布情況，將其分為四個(gè)供電區(qū)域（1）機(jī)加工灌漿車間（2）澆搗車間（3）提升泵房（4）生活區(qū)按用電情況由磁浮交通35KV變電所引出二路10KV電源每路10KV供電回路的負(fù)荷不超過6000KVA，滿足了10KV供電規(guī)則。分別設(shè)置10KV變電所，將10KV變電所設(shè)置在負(fù)荷中心減小了供電半徑提高了供電質(zhì)量，保證了供電的可靠性

4.供電系統(tǒng)

4.1機(jī)加工灌漿車間供電系統(tǒng)

機(jī)加灌漿車間是整個(gè)基地核心用電大戶，采用的設(shè)備大多為高精度數(shù)控設(shè)備，環(huán)境要求恒溫恒濕，所以對(duì)其供電負(fù)荷確定為一級(jí)，在車間旁設(shè)一座附設(shè)車間10KV變電所從磁浮交通引來兩路10KV電源，作為高壓進(jìn)線并設(shè)高壓配出柜向其它10KV站饋電，其高壓系統(tǒng)為單母線分段，中間不設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每段母線分別帶2臺(tái)變壓器1臺(tái)2500KVA，一臺(tái)2000KVA變壓器。低壓系統(tǒng)為單母分段中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常時(shí)母聯(lián)開關(guān)打開，變壓器為分別運(yùn)行，當(dāng)一段母線失電，失電段上為非重要負(fù)荷由于失壓而自動(dòng)跳閘，母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)合閘保證對(duì)重要負(fù)荷的供電連續(xù)性。這樣的系統(tǒng)不論任何一臺(tái)變壓器或一條線路失電均能保證生產(chǎn)工藝流程中的設(shè)備用電，大大提高了供電可靠性。

.3澆搗車間、提升泵站、鍋爐房供電系統(tǒng)

鍋爐房是作為工藝過程中的熱源，供電必須可靠，供電負(fù)荷等級(jí)為一級(jí)，選用兩臺(tái)箱式變，一臺(tái)為1000KVA，另一臺(tái)為1250KVA，高壓進(jìn)線柜是利用環(huán)網(wǎng)柜向澆搗車間供電同時(shí)向攪拌站提升泵房箱式變供電。高壓開關(guān)采用負(fù)荷開關(guān)，變壓器配出開關(guān)采用高壓熔斷器保護(hù)，低壓配出開關(guān)均為大容量斷路器，分別向各車間泵站作放射式供電。車間配電為單母線分段中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，當(dāng)任何一段母線失電，其中段不重要負(fù)荷均設(shè)失壓脫扣，母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)合閘，保證對(duì)重要負(fù)荷供電。

4.3.1系統(tǒng)圖

4.3.2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

3#變電站1#變壓器

序號(hào)

負(fù)荷名稱

裝機(jī)容量

需用系數(shù)

cosφ

Tgφ

有功

無功

視在

（KW）

（KX）

（KW）

（KVAR）

（KVA）

1

澆搗車間

1402.5

0.4

0.8

0.75

557

418

696

2

提升泵

175.3

0.8

0.8

0.75

140

105

175

3

鍋爐房

40

0.8

0.8

0.75

32

24

40

4

機(jī)修車間

48

0.43

0.8

0.75

21

16

26

5

室外照明

175

0.78

0.8

0.75

136

102

170

小計(jì)

307

885

665

1107

補(bǔ)償cosφ至

0.9以上

250

補(bǔ)償后功率

885

415

978

選用1000KV變壓器

3#變電站2#變壓器

序號(hào)

負(fù)荷名稱

裝機(jī)容量

需用系數(shù)

cosφ

Tgφ

有功

無功

視在

（KW）

（KX）

（KW）

（KVAR）

（KVA）

1

澆搗車間

1402.5

0.4

0.8

0.75

557

418

696

2

備件連接體倉庫

1280.8

0.3

0.8

0.75

375

281

469

3

鍋爐房（備用）

40

0.8

0.8

0.75

32

24

40

4

提升泵（備用）

175.3

0.8

0.8

0.75

140

105

175

小計(jì)

2683.3

932

699

1165

補(bǔ)償cosφ至

0.9以上

300

補(bǔ)償后功率

932

399

1014

增加備用負(fù)荷后

2898.6

1104

828

1380

補(bǔ)償cosφ至

0.9以上

300

補(bǔ)償后功率

1104

528

1222

選用1250KV變壓器

4.4生活區(qū)供電系統(tǒng)

生活區(qū)是個(gè)臨時(shí)生活場(chǎng)所，包括職工食堂、職工宿舍，由于是臨時(shí)設(shè)施所以選用了線路變壓器組形式，變壓器容量為一臺(tái)315KVA低壓側(cè)有施工單位根據(jù)需要設(shè)置。

4.4.1系統(tǒng)圖

5.結(jié)論

5.1供電質(zhì)量

對(duì)于這樣一個(gè)大型工廠，雖然將電源引入到各負(fù)荷中心，但是由于其每個(gè)車間面積之大，對(duì)于供電半徑滿足要求還是很難實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)對(duì)車間內(nèi)每個(gè)供電回路作壓降校驗(yàn)，如澆搗車間全長424米，其行車行程也接近424米，對(duì)保證電壓降，無法按常規(guī)方法去實(shí)現(xiàn)，按壓降計(jì)算公式U％=1/10U2(R0+X0tanΦ)PL分析,要保證壓降滿足5％,應(yīng)從R0、P、L參數(shù)著手改變，才能滿足電壓降要求，P為行車功率是無法改變，只有改變R0及L這兩種參數(shù)，才能達(dá)到而滿足壓降要求，（1）R0是滑觸線與接續(xù)導(dǎo)線的電阻，加大滑觸線及接續(xù)導(dǎo)線的截面積可以減小電壓降。（2）L為變壓器二次側(cè)至滑觸線最遠(yuǎn)端的距離，縮短這段距離也能減少線路的電壓損失，加大了接續(xù)電纜與滑觸線截面積并將集電器安裝在滑觸線的1/4段及3/4段減小了供電距離，從而滿足了壓降要求，由于一段滑觸線有二點(diǎn)供電必須保證每相為同相位電源而且從同一變壓器引出。

5.2接地保護(hù)措施

本工程接地形式為TN-C-S系統(tǒng)，廠區(qū)接地采用工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地、雷電感應(yīng)接地、弱點(diǎn)設(shè)備接地等聯(lián)合接地，其接地電阻不大于1歐姆，每個(gè)車間均設(shè)總等電位接地極MEB。PEN線進(jìn)入車間后與MEB連接作為重復(fù)接地之后，PE線與N線始終分開，車間內(nèi)的所有電氣設(shè)備的金屬外殼及電纜橋架、金屬管道、鋼構(gòu)架在就近與接地裝置連接，對(duì)MCC電機(jī)控制中心的饋電回路上裝設(shè)漏電保護(hù)，一旦出現(xiàn)接地故障，即可報(bào)警又可以跳閘，保證了用電的可靠，和人生安全。

磁浮交通已于2003年1月順利通車了，磁浮交通制梁基地完成了其歷史使命。由于在電氣設(shè)計(jì)中充分考慮了其用電可靠性，使得在整個(gè)生產(chǎn)過程中沒有發(fā)生用電故障，保證了按時(shí)完成任務(wù)。設(shè)計(jì)選用的10KV箱式變也可以按當(dāng)初設(shè)想的搬遷到另一個(gè)工地。作為我國第一個(gè)磁浮交通制梁基地的設(shè)計(jì)還有不少經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可以總結(jié)，相信今后一定會(huì)越建越好。

ElectricalSystemDesignforMagnetic-FloatingRailBeamFabricatingSite

第8篇

進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國酒店的設(shè)計(jì)因經(jīng)濟(jì)環(huán)境、客源結(jié)構(gòu)、管理制度等的轉(zhuǎn)變而發(fā)生著較大的變化,呈現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化、可持續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)。主要反映在以下幾方面:

(一)設(shè)計(jì)理念的變化

酒店社會(huì)形象由注重標(biāo)志性而趨向社會(huì)服務(wù)性,其空間組織由封閉型趨向開放型,服務(wù)項(xiàng)目由綜合性趨向特色與個(gè)性。裝修風(fēng)格由單一趨向多元化,由只注重社會(huì)效益趨向更注重經(jīng)濟(jì)效益。

(二)服務(wù)項(xiàng)目的變化

1.客房

作為酒店主要服務(wù)項(xiàng)目之一的客房,其類別由過去雙人標(biāo)準(zhǔn)型客房為主趨向由含有單床間,雙床間、靈活的三床間、商務(wù)套房等多元型客房組成,客房平面形狀,面積大小也更趨多樣化。

2.餐飲空間

餐飲空間是酒店的重要組成部分,也是酒店變化最大的項(xiàng)目。過去酒店餐飲主要以住店客人為主,并較多的考慮“涉外”因素,普遍要求咖啡廳、正式西餐廳,封閉式酒吧等設(shè)置,因此,脫離了中國日益開放的國情,影響酒店餐飲經(jīng)濟(jì)效益。

(三)服務(wù)功能的變化

星級(jí)酒店已脫離過去僅僅“涉外”的封閉狀態(tài),而面向全社會(huì),其服務(wù)功能呈社會(huì)化、大眾化的趨向,酒店餐飲、通訊錄健休閑、娛樂購物等都有市民參加,市民的婚慶、高考、會(huì)友等光顧酒店客房也是常事,而酒店客人也常依托社會(huì)設(shè)施進(jìn)行多樣化消費(fèi),使之得以更好地生存和發(fā)展。

另外,由于酒店客源結(jié)構(gòu)的變化,不同客源需求不同層次的市場(chǎng),要求市場(chǎng)定位和分工更加細(xì)化,使其服務(wù)功能更加專業(yè)化,服務(wù)功能多層次化。

二、星級(jí)酒店設(shè)計(jì)的基本理念

(一)人性化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是星級(jí)酒店設(shè)計(jì)的主要方向

酒店是當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和商業(yè)人士聚集的場(chǎng)所,表現(xiàn)地位,顯示財(cái)富。在大量高檔材料的堆砌之下,裝修的豪華掩蓋了對(duì)消費(fèi)者身心的關(guān)注與呵護(hù)。隨著社會(huì)的和諧發(fā)展,這種浮躁逐漸被人性化的設(shè)計(jì)理念所代替,并勢(shì)必成為星級(jí)酒店動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)的主要方向。因此,酒店設(shè)計(jì)應(yīng)為“舒適性設(shè)計(jì)”,滿足客人的精神追求,營造更為溫馨的環(huán)境氛圍,滿足人們求新、求異、求變的本性;擯棄繁瑣奢華、彰顯財(cái)富的設(shè)計(jì)手法,體現(xiàn)文化內(nèi)涵,以更親近自然的設(shè)計(jì)語匯體現(xiàn)設(shè)計(jì)文化,反映創(chuàng)新意識(shí)。

(二)體現(xiàn)生態(tài)價(jià)值觀是酒店動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)的技術(shù)準(zhǔn)則

酒店設(shè)計(jì)認(rèn)真實(shí)行綠色設(shè)計(jì)的原則。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生物圈內(nèi)不可再生資源建立循環(huán)資源系統(tǒng),積極利用再生資源,充分利用自然光、太陽能,積極組織被動(dòng)式的自然通風(fēng),節(jié)約能源,加強(qiáng)天然資源的利用和保護(hù),積極開發(fā)和使用真正環(huán)保型的裝飾材料。

(三)追求全新的時(shí)代氣息是酒店設(shè)計(jì)的生命力

概念是設(shè)計(jì)的原動(dòng)力。時(shí)尚的設(shè)計(jì)則反映出時(shí)代氣息。

隨著科技的進(jìn)步,新材料、新技術(shù)、的層出不窮,為設(shè)計(jì)行業(yè)追求全新的時(shí)代氣息提供了取之不盡的語匯;木材、石材等天然材料繼續(xù)運(yùn)用反映著人類追尋淵源,親近自然的情懷,金屬和玻璃等富有時(shí)代特點(diǎn)的新材料,給人們帶來全新的時(shí)代情趣,也傳遞著豪華、穩(wěn)定、氣派、永恒。當(dāng)今信息時(shí)代的到來,改善著全人類的生活模式,而酒店設(shè)計(jì)中智能技術(shù)的應(yīng)用,提高了室內(nèi)環(huán)境的整體品質(zhì)。

(四)尋求地域文化與國際審美情趣的有機(jī)結(jié)合是酒店設(shè)計(jì)的文化取向

酒店設(shè)計(jì)既是一項(xiàng)建筑活動(dòng),又以酒店形象反映一種文化氣量。由于其存在于某一地域環(huán)境之中,主要服務(wù)于某一人類群體而呈現(xiàn)其地域性。設(shè)計(jì)中容入地域文化,追求個(gè)性化理念,彰顯獨(dú)特風(fēng)格是做好酒店動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方向。高星級(jí)酒店作為一個(gè)開放性的服務(wù)空間,在面向世界的社會(huì)環(huán)境中,建筑文化的外來元素逐漸滲透于傳統(tǒng)文化內(nèi)涵之中,并與其重新整合形成相對(duì)統(tǒng)一的國際審情趣;高星級(jí)酒店室內(nèi)設(shè)計(jì)是最能反映和代表當(dāng)?shù)爻绷鞯囊粋€(gè)領(lǐng)域,也成為時(shí)尚性的重要載體。

三、星級(jí)酒店設(shè)計(jì)的技術(shù)措施

(一)將星級(jí)酒店融入城市聚居的大環(huán)境

建筑學(xué)科涵蓋了城鄉(xiāng)規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、景觀環(huán)境規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)等諸方面,是研究人類聚居環(huán)境的綜合性學(xué)科。星級(jí)旅游酒店的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)需要建筑設(shè)計(jì)與室內(nèi)設(shè)計(jì)相結(jié)合,更需要立足于建筑學(xué)科進(jìn)行分析與綜合相結(jié)合。要做好酒店的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),需在更為宏觀的角度上去深入了解酒店所在城市的聚居總體環(huán)境,去研究酒店在這總體環(huán)境中的地位和作用及將來發(fā)展趨向,這是做好的酒店動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

(二)在星級(jí)酒店設(shè)計(jì)中引入“城市廣場(chǎng)”的理念

追溯人類城市建設(shè)發(fā)展史,“城市廣場(chǎng)”起著不可低估的作用。當(dāng)今開放的社會(huì)大環(huán)境,使功能綜合,設(shè)施齊全的酒店越來越成為城市生活的組成部分,酒店客人消費(fèi)的多元化依托于社會(huì)環(huán)境的支撐,而酒店經(jīng)營者也希望借助社會(huì)消費(fèi)來提升酒店的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在酒店設(shè)計(jì)的空間安排與人流組織上引入“城市廣場(chǎng)”的理念;在保證酒店客人活動(dòng)相對(duì)獨(dú)立的同時(shí),公共活動(dòng)空間向社會(huì)開放,組口血未干社會(huì)人流便捷地到達(dá)各個(gè)服務(wù)項(xiàng)目。另外酒店作業(yè)城市廣場(chǎng),應(yīng)注重與城市大環(huán)境的“銜接點(diǎn)”與“綿延帶”的處理。酒店的各種動(dòng)線的出入口即是與城市環(huán)境的“銜接點(diǎn)”,而人們視覺上,心理上與城市空間的交流面即是“綿延帶”。

(三)組織“可持續(xù)發(fā)展”星級(jí)酒店的空間構(gòu)架

星級(jí)酒店作為一棟(組)建筑,在其物質(zhì)生命周期中會(huì)發(fā)展、變化、其服務(wù)項(xiàng)目會(huì)有增減,服務(wù)內(nèi)容也會(huì)有調(diào)整,各個(gè)裝修周期中裝修風(fēng)格流派紛呈,作為星級(jí)酒店動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),必須組織“可持續(xù)發(fā)展”的空間構(gòu)架。首先以交通流線為脈絡(luò),動(dòng)線即客流、物流、服務(wù)人員交通流線要分明且流暢;其次各功能空間按其內(nèi)容和服務(wù)對(duì)象,組織各功能分區(qū)成為單元,要分區(qū)明確,布置合理。

第9篇

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復(fù)雜，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而復(fù)雜性的提高就意味著可靠性的降低，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，要想使如此復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零出錯(cuò)率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯(cuò)性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下的適應(yīng)能力。對(duì)于如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍(lán)本。人體是迄今為止我們所知道的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進(jìn)化，使得人體可以在某些細(xì)胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進(jìn)行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機(jī)理，科學(xué)家們研究出可進(jìn)化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進(jìn)化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構(gòu)消除錯(cuò)誤，而且可以在設(shè)計(jì)要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構(gòu)來使電路適應(yīng)這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴(yán)格地說，EHW具有兩個(gè)方面的目的，一方面是把進(jìn)化算法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)中；另一方面是硬件具有通過動(dòng)態(tài)地、自主地重構(gòu)自己實(shí)現(xiàn)在線適應(yīng)變化的能力。前者強(qiáng)調(diào)的是進(jìn)化算法在電子設(shè)計(jì)中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設(shè)計(jì)方法；后者強(qiáng)調(diào)的是硬件的可適應(yīng)機(jī)理。當(dāng)然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個(gè)方面的問題。

對(duì)EHW的研究主要采用了進(jìn)化理論中的進(jìn)化計(jì)算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計(jì)算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計(jì)中以現(xiàn)場(chǎng)可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進(jìn)行的。此外還有建立在晶體管級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的相關(guān)知識(shí)，并以數(shù)字電路為例介紹可進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)方法。

1．1遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進(jìn)化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個(gè)體。先通過初始化隨機(jī)產(chǎn)生一群個(gè)體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制選擇個(gè)體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個(gè)體，即重疊種群），如此進(jìn)化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。

1．2現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)

現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個(gè)邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會(huì)把設(shè)計(jì)方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會(huì)獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實(shí)現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進(jìn)化電子電路的設(shè)計(jì)中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)架構(gòu)

本節(jié)以設(shè)計(jì)高容錯(cuò)性的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為例來闡述EHW的設(shè)計(jì)架構(gòu)及主要設(shè)計(jì)步驟。對(duì)于通過進(jìn)化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯(cuò)性，所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)可以看作一個(gè)具有持續(xù)性地、實(shí)時(shí)地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對(duì)于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。

從進(jìn)化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度會(huì)作相應(yīng)的改變。當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行時(shí)，個(gè)體會(huì)適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度。基于進(jìn)化論的電子電路設(shè)計(jì)就是利用這種原理,通過對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次地進(jìn)化來提高其適應(yīng)變化的能力。

電子電路進(jìn)化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計(jì)的兩種進(jìn)化，分別是內(nèi)部進(jìn)化和外部進(jìn)化。其中內(nèi)部進(jìn)化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，而外部進(jìn)化是指軟件模擬的電路的進(jìn)化。這兩種進(jìn)化是相互獨(dú)立的，當(dāng)然通過外部進(jìn)化得到的最終設(shè)計(jì)結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進(jìn)化過程是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進(jìn)化算法（遺傳算法）的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行的。整個(gè)進(jìn)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個(gè)個(gè)體表示的是設(shè)計(jì)的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計(jì)進(jìn)化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會(huì)導(dǎo)致器件的損害。

（2）將設(shè)計(jì)結(jié)果與目標(biāo)要求進(jìn)行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準(zhǔn)則。這需要一定的檢測(cè)手段和評(píng)估軟件的支持。對(duì)不同的個(gè)體，根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行排序，下一代的個(gè)體將由最優(yōu)的個(gè)體來產(chǎn)生。

（3）根據(jù)適應(yīng)度再對(duì)新的個(gè)體組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果挑選一些個(gè)體。一

部分被選個(gè)體保持原樣，另一部分個(gè)體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行修改，如進(jìn)行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對(duì)硬件進(jìn)行進(jìn)化。

（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個(gè)體，直到新的個(gè)體表示的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。

一般來說通過遺傳算法最后會(huì)得到一個(gè)或數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，最后設(shè)計(jì)方案具有對(duì)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進(jìn)化或硬件進(jìn)化。

圖中的右邊展示了另一種設(shè)計(jì)可進(jìn)化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進(jìn)化或軟件進(jìn)化。這種方法中進(jìn)化過程完全模擬進(jìn)行，只有最后的結(jié)果才在器件上實(shí)施。

進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個(gè)體變異的程度，也關(guān)系到個(gè)體對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個(gè)因素相互抵觸。變異因子越大，個(gè)體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤做出快速反應(yīng)，但個(gè)體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時(shí)，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以保持穩(wěn)定。

對(duì)于可進(jìn)化數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，可以在兩個(gè)層面上進(jìn)行。一個(gè)是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)化設(shè)計(jì)，一個(gè)是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進(jìn)行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進(jìn)化細(xì)胞機(jī)（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要定義整個(gè)模塊的適應(yīng)度，而對(duì)于每一模塊如何實(shí)現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對(duì)于超大規(guī)模線路的設(shè)計(jì)可以采用這一方法來將電路進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3可進(jìn)化電路設(shè)計(jì)環(huán)境

上面描述的軟硬件進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)可在圖2所示的設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境對(duì)于測(cè)試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進(jìn)化設(shè)計(jì)很有用處。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評(píng)估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。

遺傳算法由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)程序包實(shí)現(xiàn)。由它來實(shí)現(xiàn)進(jìn)化計(jì)算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計(jì)算機(jī)下載到有FPGA器件的實(shí)驗(yàn)板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計(jì)算機(jī)。適應(yīng)度評(píng)估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個(gè)接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計(jì)方案在此得到評(píng)估。同時(shí)還有一個(gè)圖形用戶接口以便于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會(huì)產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實(shí)驗(yàn)板上。至于通過軟件進(jìn)化的電子電路設(shè)計(jì)，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運(yùn)行情況，通過相應(yīng)軟件來評(píng)估設(shè)計(jì)結(jié)果。

4結(jié)論與展望

進(jìn)化過程廣義上可以看作是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變化。在這個(gè)意義上，可以將“可進(jìn)化”這一特性運(yùn)用到無數(shù)的人工系統(tǒng)中，只要這些系統(tǒng)的性能會(huì)受到環(huán)境的影響。不僅是遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能工程以及胚胎學(xué)都可以應(yīng)用到可進(jìn)化系統(tǒng)中。雖然目前設(shè)計(jì)出的可進(jìn)化硬件還存在著許多需要解決的問題，如系統(tǒng)的魯棒性等。但在未來的發(fā)展中，電子電路可進(jìn)化的設(shè)計(jì)方法將不可避免的取代傳統(tǒng)的自頂向下設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的復(fù)雜性將不再成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的障礙。另一方面，硬件本身的自我重構(gòu)能力對(duì)于那些在復(fù)雜多變的環(huán)境，特別是人不能直接參與的環(huán)境工作的系統(tǒng)來說將帶來極大的影響。因此可進(jìn)化硬件的研究將會(huì)進(jìn)一步深入并會(huì)得到廣泛的應(yīng)用而造福人類。