電路設計過程

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電路設計過程范文第1篇

【關鍵詞】印制電路板，設計，布線，技巧

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、前言

近年來隨著科技的發展，電子產業迅速興起。在電子產品中，PCB的布局布線是最重要的。本文主要探討的就是印制電路板設計過程中的布線技巧及一般布線的注意事項。

二、印制電路板的整體布局

整體布局是PCB設計的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺美感，

還可以提高產品的電磁兼容水平，一般來說，器件的整體布局應遵循以下原則：

1、圍繞各功能電路的核心元件進行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號間耦合；

2、處理敏感信號的元件要遠離電源、大功率器件等，并且不允許敏感信號線穿過大功率器件，熱敏元件應遠離發熱元件，溫度敏感元件宜置于溫度最低的區域；

3、加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發短路,并可在無鉛時代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發生的可能性。同時，高電壓元器件應盡量布設在調試時手不易觸及的地方，并加以絕緣保護；

4、對于高頻電路，推薦采用鏈布線或星形布線，并且高速數字信號應布置在與地線相鄰的信號層,并且信號線盡可能短；

5、一個過孔會帶來約0.5pF的分布電容,因此,減少過孔數量可顯著提高運行速度。

三、印制電路板設計的布線原則

1、輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

2、印制導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時.通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數字電路，通常選O.02～0.3mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

3、印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱時，易發生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產生的揮發性氣體。

四、印制電路板的布線技巧分析

PCB的布線是整個設計流程中最為關鍵的環節，布線的是否合理科學，布線時間的長短，線路的是否合理等多方面的因素都會對整個電路的運行狀況有著是否嚴重的影響，因此，做好布線工作，有著重要的經濟意義和安全效益。

1、確定PCB的層數

電路板尺寸和布線層數需要在設計初期確定。布線層的數量以及層疊(stack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現期望的設計效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

2、組件的布局

組件的布局是布線中比較關鍵的環節，布局會受到可制造性設計規則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動時候，便于電路的優化組合，便于實施布線的自動化。一般而言，組件的布局要重點關注幾個關鍵點，首先，在電源線的布置過程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關電路附近，避免和電源相近，其次，電路內部的電流方向安排，要堅持按照優先級來進行供電，比如從最后一級到最前面一級的開始供電，一般而言，電源的濾波電容會設計在最后最末尾的一級，最后是對主流電流通道的設計，要在印制導線上設計電流的缺口，方便后續調試和監測。

在組件的布局中，要把穩壓電源安排在單獨的印制板上，當不得不合用時候，要盡力讓電路中的各種元件的布置分開，且不能讓電源和電路的地線相互重合或者是發生共用。

3、扇出設計

在扇出設計階段，表面貼裝器件的每一個引腳至少應有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進行內層連接、在線測試和電路再處理。為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數最大的過孔類型。經過慎重考慮和預測，電路在線測試的設計可在設計初期進行，在生產過程后期實現。根據布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會影響到布線和扇出設計。

4、手動布線以及關鍵信號的處理

手動布線是在整個印制板電路設計布線中的重要環節之一。通過手動布線可以讓自動布線工具能更方便更順利的實施自動布線過程，在手動布線中，手動選出網絡，并加以固定，有利于形成自動布線的可靠布線路徑。

在手動布線過程中，要科學對關鍵信號實施布線設計，實施手動布線為主，并采用自動布線工具輔助，在關鍵信號布線完成后，必須要有專業人員進行質量檢測，看各種標準是否符合國家要求。在檢測完成后，可以把已經布置好的線路固定，再實施對剩下的信號布線。

在手動布線中，地線中存在阻抗，使得電路中存在一定的阻抗干擾，故在布線過程中，要謹慎連接帶有地線符號點的連接，否則會產生耦合壞損，電路難以正常運行。

5、自動布線技術

對關鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數，比如減小分布電感等，在了解自動布線工具有哪些輸入參數以及輸入參數對布線的影響后，自動布線的質量在一定程度上得到保證。

在對信號進行自動布線時應該采用通用規則。通過設置限制條件和禁止布線區來限定給定信號所使用的層以及所用到的過孔數量，布線工具就能按照工程師的設計思想來自動布線。在設置好約束條件和應用所創建的規則后，自動布線將會達到與預期相近的結果，在一部分設計完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。布線次數取決于電路的復雜性和所定義的通用規則的多少。現在的自動布線工具功能非常強大，通常可完成100%的布線。但是，當自動布線工具未完成全部信號布線時，就需對余下的信號進行手動布線。

五、走線的注意事項

1、印刷電路板導線線走線時拐彎一般取斜45度線,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。在雙面布線時,兩面的導線應該相互垂直、斜交或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生電容。

2、導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求2000V電位差之間線距離應該大于2mm。在布線密度低的情況下,間距應該盡可能的大,通常線間距最好不要低于0.3mm。

3、當使用過孔完成走線的換層時,注意過孔的位置不能放在數字芯片下方。因為這樣會引入不必要的電磁干擾,使元件工作不穩定。

4、元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因為焊接過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便于生產中的檢查,調試及檢修。

5、同一級電路的接地點應盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發射極的接地點不能離得太遠,否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激,采用這樣“一點接地法”的電路,工作較穩定,不易自激。

六、結束語

以上是對印制電路板設計過程中的布線技巧的分析與探討，在實際操作中，布線是否合理嚴重影響的電子產品的功效，因此施工人員應該本著嚴謹的施工態度、科學的布線技巧進行印制電路板的布線，這樣才能顯示自己的職業素養和專業技能，切實可行地提高人民的生活品質。

參考文獻：

[1]周斌 趙肖運 印制電路板的電磁兼容性設計 中國集成電路-2010年5期

[2]賀寧 印刷電路板設計中的布線布局技巧 科技與生活-2010年11期

電路設計過程范文第2篇

【關鍵詞】涉外電站鍋爐工程；項目管理；建議

隨著我國與世界各國之間交往越來越密切，我國鍋爐廠家與國外公司合作越來越頻繁，此時我國電站鍋爐工程項目管理與國外的項目管理工作就顯示出差異。為了能夠使兩國合作順利，相關人員需要預先了解一些注意事項，尤其是與合同相關的有關事項。

一、仔細閱讀合同和技術協議，明確供貨界限，避免糾紛

涉外電站鍋爐工程中所使用的合同和技術協議幾乎都是英文版，外方在項目執行期間，無論是設計、工藝，還是質保、索賠都十分嚴謹，因此我方也要格外謹慎的對待合同和技術協議。雙方都要以合同和技術協議作為交易的基礎嚴格執行。尤其是在技術準備初期階段，設計人員需要仔細閱讀合同和技術協議，掌握其中所規定的供貨界限，務必做到心中有數，避免日后發生糾紛。有些合同，不僅僅只是文字性的闡釋，還有P&ID圖等，這是明確雙方供貨界限最好的方式，所以相關人員要掌握P&ID圖，比如一些鍋爐零部件，通常都會在圖上有著明確的表示。涉外項目執行本身就有一定的難度，雙方一定要就合同條款和技術協議要求達成一致，而我方所參與交易的人員必須要清楚的了解并掌握合同和技術協議中所規定的所有的內容，這是涉外項目執行的最基本要素。

二、工藝、設計準備都需要以合同技術為基準

現階段，我國比較著名的鍋爐廠所使用的標準基本都是ASME，某些鍋爐廠雖然沒有應用此標準，但是也以此標準為基礎。但是國外鍋爐行業所采用的就技術準備標準與我國的相比，無論是工藝規范，還是工藝參數或多或少都存在差異，且都要更為嚴格。我國與國外技術方面的差異，在項目執行過程中，必然會引起糾紛。此時，國內的鍋爐廠要想進行出易，就需要進行預先的談判。但是因為差異明顯，且對鍋爐行業知識認知的不同，所以談判過程也一項十分困難。為了能夠順利完成談判，所有參與談判的技術人員以及領導者，必須要精心準確，付出百分之百的努力，其中最為重要的就是要熟知標準要求，明確地告知對方，我方現階段所使用的工藝規范以及工藝流程；現如今的技術所達到的標準等。除此之外，相關技術人員還要舉事實，做出相應的統計，以便能夠說服交易方，相信我方所使用的技術標準以及生產工藝流程具有合理性，完全能夠達到要求標準。這樣談判雙方會各自讓步，在合同中確定使用一種工藝以及設計準備，而我方指需要依照合同技術為準，進行鍋爐的生產制造即可。

三、ASME材料的合理應用

現階段絕大多數涉外電站鍋爐工程項目管理合同，受壓部件管材所使用的都是ASME材料，甚至結構件和焊材也是如此。在鍋爐生產制造過程中，使用ASME管材，尤其是AI以及ASME鋼印產品，沒有任何的商量余地，必須使用ASME材料。但是如果不是鋼印產品，或者用戶并沒有給予詳細的特殊說明或要求，則可以使用國內的材料。

材料清單完成之后，材料計劃以及采購人員要預先過濾一遍，將一些重點材料篩選出來，其中包含常見的重點材料或采購周期較長的材料，此種材料國內采購相對困難或國內生產技術不成熟或不是常規大批使用的材料等，需要提前組織采購工作。如果因為上述重點材料的采購不及時或未按需求到料，使得生產計劃無法在規定的時間內完成，相關人員就需要與項目經理、上級領導進行緊急溝通，立即采取措施解決問題。通常情況下，我們會要求供應商盡可能的減少供貨周期，或者是選擇使用其它相同性質的材料代替。但是需要注意的是，如果需要選用其他材料，必須掙得外方的同意，否則就屬于違反合同規定，外方有權利要求我方賠償。如果外方同意，外方需要簽訂同意書或進行書面確認，這樣既保證項目管理順利完成，也能夠保證雙方之間良好合作。

四、重視產品質量監造、AI/外方審核和ASME鋼印

外方監造內容合同中均有規定，要求制造廠在合同生效的一定時間內提供質量計劃，外方認可后執行。質量計劃一般分5個方面：（1）產品所采用的ASME規范或其它規范；（2）材料控制；（3）圖紙及相關技術文件的審核；（4）制造過程中工藝流程控制；（5）產品檢驗要求。同時質量計劃中還對如無損探傷、彎管橢圓度、減薄量、產品試樣、水壓試驗、見證文件類型，以及產品完工質保文件等做出規定。AI和ASME鋼印產品，要求對制造過程進行控制，主要是對工藝文件及其變更的審核和確認，對產品制造過程關鍵點和見證點進行記錄、檢查和審核。檢驗或見證點主要包括以下幾個方面：材料標識、材料檢驗報告、部件裝配或零件加工、無損探傷、熱處理、水壓試驗、完工包裝檢驗（包括“S”鋼印）等。如果在生產制造過程中由于某種原因或情況而影響WPS的正常執行，需要對WPS進行重大修改或變動，重新修改的WPS需要AI或外方的審核、確認。否則，將出現與原提交的圖紙或WPS文件不一致，AI或外方在監檢時可能會作為不符合項進行處理。在產品制造過程中，見證點（W）、停留點（H）應按規定書面通知AI或外方到現場，簽字認可后方可轉入下一道工序。同時，任何人不能不能按自己的習慣和經驗，隨意更改、變更工藝流程或不按圖紙進行制造。如果出現問題要及時與AI與外方進行溝通，認真研究和討論，找出解決問題的恰當方法。

五、結語

綜上所述，對涉外電站鍋爐工程項目管理進行探究很有必要，不僅符合現階段發展趨勢，同時也能夠深化我國的鍋爐廠的生產制造技術。對此問題，本文只是提出了四點建議，實際上，還有很多方面的問題需要注意，需要同行業人員在對外合作中不斷總結。

參考文獻：

[1] 張景文.涉外電站項目質量管理模式的比較與選擇[D]. 西南交通大學，2013

電路設計過程范文第3篇

關鍵詞： 公路 路面大修 舊路加鋪 路面設計 瀝青路面

Abstract: the national highway G324 line for cloud city highway is the thing to the outside and yunfu channel, is the guarantee of yunfu city pillar industry-stone industry development life channel. This paper national highway G324 yunfu city cloud city line for repair engineering for example, road, introduced the pavement design considerations and overhaul the structure design key points.

Keywords: highway pavement overhaul that add a store old road pavement design the asphalt pavement

中圖分類號： U412.36 文獻標識碼：A文章編號：

1 工程概況

國道G324線云浮市云城段路面大修工程，起于云浮與高要交界處，樁號K1106+031，途經腰古、安塘、河口、高峰四鎮，止于云浮市區內與云安段交界處，樁號K1144+331，全長38.3公里。

國道G324線云城段公路改造工程于“八五”、“九五”期間實施，經過多年的運營，長期受到超重車作用，部分路面墊層、基層的承載力嚴重下降，導致路面沉陷、變形破壞、整體路況較差，需要對G324云城段公路進行路面大修。

2 路面設計考慮因素

舊路的路況破損狀況調查結果，路段損壞嚴重，全線路段的路況評價均為“次”以下，采用局部修補辦法不能根本解決問題，需全面修復。

路面加鋪方式選用的理由：在舊路面板上加鋪瀝青混凝土（俗稱“白+黑”），瀝青混凝土加鋪層較薄，容易控制路面標高，對原有路容的影響很小，行車平順、安靜，較適用于城鎮路段，而且，作為一種較成熟的加鋪方案，已有大面積推廣的趨勢，結合上級主管部門以及當地政府的要求，本路段采用“白+黑”的方案。

2.1 盡量利用舊路，降低工程造價

鑒于本項目舊混凝土路面破損嚴重，對特別是普遍存在板底脫空現象的路段，舊混凝土路面進行灌漿、換板等修復無法滿足未來行車荷載的要求，或者大面積修復后再鋪筑加鋪層也不是一種經濟有效的技術措施。因此，路面大修方案對不同路段采用不同的處理方法，其中部分路段考慮對舊混凝土路面進行破碎（壓裂）及壓實穩定處理，用于作為新加鋪面層的底基層，其上再加鋪基層、面層。這樣既可以減少大量廢料堆環境的不利影響，有可以保留舊路面一定的結構完整性。

2.2 舊路加鋪層設計

舊路加鋪層設計的關鍵是對路面損壞原因的正確分析及對其結構狀況和承載能力的準確把握。對國道G324線云浮市云城段進行交通量調查、路面表觀調查、FWD檢測、平整度檢測、鉆芯取樣、排水設施調查以及線形、路基狀況調查等，經全面了解原有線形路基路面及結構物的破損狀況、承載能力，并對路面的破壞原因進行深入的分析，使路面加鋪層能設計更加成功。

2.3 瀝青路面加鋪層最少厚度的確定

在原有混凝土板上加鋪瀝青混凝土面板，加鋪層的最少厚度是一個關鍵技術問題。主要考慮以下問題：首先，從云浮當地的氣候條件和交通量情況，為防止產生比較嚴重車撤，加鋪的瀝青面層不宜太厚。再者，根據路線的縱斷面設計，設計高程與原有路面高差一般在10cm左右，為避免過多地破碎和替換原混凝土板，加鋪瀝青混凝土面層的最小厚度一般為10～12cm。最后，還要考慮減少反射裂縫、預防水破壞、提高瀝青混凝土的高溫強度等等。另外，《公路瀝青路面設計規范》的規定，“在穩定的原水泥混凝土板上”加鋪瀝青層時，對高速公路、一級公路（或中等及中等以上交通）厚度不宜少于100mm，其它公路不宜少于70mm。國道G324云浮市云城段兼城市干道和過境公路的功能，考慮到廣悟高速通車后，可分流大部分過境車輛，可顯著降低本路段的交通軸載水平。目前國內有不少加鋪90mm瀝青的成功例子，而且云浮市地處山區，財力有限，工程造價受限較大。綜合以上因素，本設計將本路段加鋪瀝青層最小加鋪厚度確定為9cm。

2.4 減少或延緩反射裂縫的措施

在水泥混凝土路面上鋪筑瀝青路面，防止反射裂縫是一個重點考慮的問題。在僅鋪2層面層的路段上為減輕今后產生的反射裂縫，在原混凝土板上鋪筑了土工布和改性瀝青應力吸收膜中間層。使用一布兩油是國內外公認的可用于減少瀝青混凝土路面反射裂縫的技術措施。它是采用改性瀝青，按2～2.4%kg/m2的灑布量，形成大約2mm厚的瀝青膜夾布，然后再鋪設瀝青混凝土層。通過這層改性瀝青的優良彈性恢復性能可明顯吸收混凝土板縫展開產生的應力；同時又可有效防止進入瀝青混凝土層的水到達混凝土板表面，是一種很好的防水層。

3路面結構設計要點

3.1 主要指標

1）自然區劃：Ⅳ6區；

2）路面類型：瀝青混凝土路面。

3）設計使用年限：一級公路瀝青混凝土路面15年；

4）標準軸載：BZZ-100；

5）使用年限內一個車道上的累計當量軸次：1.852×107次，屬重交通路面；

6）瀝青混凝土路面設計彎沉值：19.9（1/100mm）。

3.2 直接加瀝青層結構

本路面結構適用于路況相對較好（依據現場調查統計數據）、石材廠分布相對不是很密集路段。為防止產生比較嚴重的車轍，加鋪的瀝青混凝土面層不宜太厚。根據路線縱斷面設計控制原則，設計高程與原有路面高程差控制在11cm左右，首先，加鋪瀝青混凝土面層的厚度為9cm（上面層4cm+下面層5cm），考慮到舊路多年行車，平整度不夠，需要0～4cm的調平層。調平層的用料與下面層的相同，一般情況下，調平層和下面層一起施工。最下面層是破損的舊混凝土面板，要進行壓漿或者換板處理。

行車道路面結構組合設計：上面層為4cm厚AC-13C改性瀝青混凝土+乳化瀝青粘層油+下面層5cm厚AC-20C普通瀝青混凝土+0～4cm 厚AC-20C普通瀝青混凝土調平層+乳化瀝青防水粘結層+土工布+舊面板處理。

3.3 加水穩層后鋪瀝青層結構

本路面結構適用于路況相對較差、石材廠分布相對密集路段。根據路線縱斷面設計原則，設計高程與原有路面高程差一般在26cm左右，加鋪瀝青混凝土面層的厚度為9cm，加鋪水泥穩定碎石基層厚度為15cm～20cm。舊面板要用大型沖擊破碎機進行破碎并壓實，然后再加鋪面上的兩層瀝青混凝土。

行車道路面結構組合設計：4cmAC-13C改性瀝青混凝土+普通瀝青防水粘結層+5cm AC-20C普通瀝青混凝土+下封層和透層+15cm～20cm水泥穩定碎石+舊面板破碎壓實。

3.4 上面層

采用AC-13C SBS改性瀝青多碎石型混合料，設計空隙率為5%，瀝青飽和度不大于75%，構造深度要求大于0.7，可提高高溫穩定性、抗水損壞能力及抗滑能力，降低路面行車噪音。

3.5 下面層

采用AC-20C密實型瀝青混合料，設計空隙率為3.5%。

3.6 防水處理

普通瀝青防水粘結層當采用AH-70號瀝青時撒布量為1.6～1.8kg/。瀝青撒布后，應及時撒鋪經加熱及預裹的潔凈、干燥的單一粒徑碎石，碎石粒徑要求為13.2～16mm,碎石的粉塵含量應不大于0.8%，撒布量為滿鋪的80%，約14±2Kg/。

透層應在基層養生結束、經檢驗合格并清掃干凈后施工。透層油可采用柴油稀釋瀝青。透層施工后，應適時灑布乳化瀝青粘層油，進行下封層施工。下封層可采用撒布式或攤鋪式的稀漿封層方法施工，但為了保證質量宜采用攤鋪式方法。乳化瀝青可選擇陽離子乳化瀝青（BC-1）、陰離子乳化瀝青（BA-1）。

3.7基層

路面存在一定破損，需要對原有路面進行適當補強后，在加鋪瀝青面層。經處理后的舊面板加鋪水泥穩定碎石進行結構補強。水泥穩定碎石宜選擇CCS25。

3.8粘層油

瀝青鋪裝層間應使用粘層油，以提高層間的聯結強度及防水作用。瀝青混凝土與水穩材料間撒布透層瀝青采用稀釋的A級70號瀝青，稀釋瀝青可用煤油或柴油摻配，摻配比例應通過實驗確定，使技術指標符合規范要求，在透層瀝青上再撒布A級70號熱瀝青作為下封層。

3.9抗剝落劑

由于云浮地區多雨潮濕，選用石料是中性的輝綠巖和酸性的花崗巖，都應摻加抗剝落劑。抗剝落劑應選用無毒或低毒的鐵鹽類產品，其摻量一般為瀝青用量的0.4%-0.6%，具體用量應根據實驗確定。

電路設計過程范文第4篇

[關鍵詞]輸電線路;融冰;監測系統

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0042-01

前言：目前在世界范圍內自然災害頻繁發生，而輸電線路容易受到各種極端天氣的影響，其中較為嚴重的是低溫雨雪對輸電線路造成的危害。在我國，第一季度及第四季度，全國大部均面臨低溫雨雪天氣。雨雪過程頻繁，輸電線路覆冰現象多發，對電網的影響巨大，也對人們正常的生產生活造成一定損失。本文通過對輸電線路融冰過程進行分析，由此提出監測系統的設計與實現。

1.目前的融冰方式

1.1 交流短路融冰

人類使用交流電的歷史已經很久，對交流電的各種利用也研究得比較廣泛，利用交流電流融冰已經在國內外被普遍使用。目前國家電路系統中，交流線路所占比例大，例如湖南電網、應用交流電流進行融冰相對方便快捷，可從電網中直接取得電源。交流短路融冰的原理是在線路中造成局部短路，使導線發熱至可以融冰。

包括三種類型：三相短路融冰、兩相短路融冰、線―地單相短路融冰。對于進行技術改造困難，無法抵抗強覆冰的線路，交流短路融冰比較適合。但所需功率很大，因此只適合電壓不超過220kV的線路，而不適合電壓超過550kV的覆冰線路。

1.2 直流融冰

直流融冰相對于交流融冰來說具有更多的優勢：所需功率小、耗時短、融冰速度快，操作簡便易行、對電網正常工作的影響較小等。在1972年前蘇聯開始使用二極管整流裝置后，世界各國紛紛投入到對直流融冰技術的研究中。我國在2008年南方遭受極端天氣之后，電力科研工作者對直流融冰裝置和技術進行了自主研發，并在全國范圍內進行推廣，2009年至今每到覆冰期進行應用時，在應用規模和效果上表現優異，已走在世界先進水平。隨著科技的不斷發展進步，直流技術不斷改革創新，整流元器件也多種多樣，功能齊全，適合場景多。直流融冰技術應用越來越普遍。

1.3 過負荷融冰

過負荷融冰對于電壓等級為110kV的地區特別適用，地區電網不需要斷電，只需要提供足夠的負荷就可以進行融冰。過負荷融冰也稱為運行方式融冰，原理是通過調整電路的運行方式，而不用使電網停止工作，對覆冰的線路部分的負荷電流增大，來增加電能轉化為熱能的功率。這種融冰的方法簡便，對電網的影響不大，只需對電網運行方式進行調整。過負荷融冰的方法較多，目前主要采用的是這幾種方法：基于調度的調整潮流法、基于增加無功電流的融冰法、基于移相器的帶負荷法等。目前我國電網仍然是使用220kV輸電線路，和110kV線路存在很大聯系，所以使用過負荷融冰方法也比較適合。

2.融冰方案分析

2.1 融冰電流計算不準確

選擇何種融冰方法直接決定了融冰電流的計算方法，而融冰方法的選擇又與融冰線路的特點以及該線路在電網中的功能等相關聯。導線電阻、導線狀態、線路長度、天氣情況都對融冰的電流計算有很大影響。加拿大水電局根據線路覆冰的薄厚、環境的溫度、風向以及風速、輸電導線與水平地面間的距離、導線自身的電阻、吸熱系數等數據，研發了一種計算融冰電流的程序。在我國，各級、各地電力研究院根據《電力系統分析程序》，也進行了一系列的研究方案。但是這些理論成果在實際應用中并不方便，同時準確度比較低，在具體情況中，對融冰電流的計算的把控并不是十分精確。

2.2 融冰時間計算不準確

從對國內外融冰系統的現狀分析來看，對融冰時間的計算主要采用的方法是建立數學模型，所得假設比較保守固定，例如在實際情況下，輸電導線上的覆冰并不是十分整齊的對稱圖形，而經常為橢圓、菱形、錐形、針狀等不規則的形狀。同時，在融冰過程中，覆冰比較薄的部分常常會出現水膜，水膜的出現將會使冰繞其重心旋轉，融冰時間因此減少;同時，輸電導線的震動和彎曲、融冰時的天氣狀況、環境中的風速、導線覆冰厚度與地面覆冰厚度不一致等都會對融冰時間計算的數學模型假設結果造成影響。實際上，融冰所需時間通常比假設的結果要久。

2.3 線路融冰的可行性

對于融冰線路的可行性進行分析，融冰電流需要的融冰電源的電壓是關鍵。由于設備能力和實際情況的制約，系統存儲無功的能力受限制。對于長度不超過169km的輸電線路，如按交流短路融冰方式來說，最小融冰電流所需融冰電源為220kV，但無功功率同時限制了電源電壓，若按照此種方式融冰，則無功功率應大于或等于2000Mvar;而對于550kV供電線路來說，不能使用220kV作為融冰電源，也不能使用550kV作為融冰電源。當環境溫度在18攝氏度、無風，融冰電流不低于4000A時，可使用直流融冰的方法，所需功率由系統提供，不多于200MW。綜上，要針對各種線路，與實際情況相結合，選擇適宜的方案對線路進行融冰，才能高效快捷地完成融冰任務，保障廣大人民群眾的利益不受損失。

3.監測系統的設計

3.1 系統組成

輸電線路融冰過程監測系統有很多種，通常包括對輸電線路氣象情況微小變化的監測，例如環境溫度、濕度、風向、風速以及氣壓等;同時也可監測導線的覆冰狀況，例如導線的彎曲程度和震動幅度等;此外還可監測導線的實際工作溫度。監測系統的組成的基礎是位于省級監控中心的主機，還包括下轄地市的電力部門監控中心的主機、線路通信分機、氣象監測分機、專家系統等五個部分。通過這種輸電線路融冰過程的監測系統，可對導線溫度、覆冰重力動態變化、風向、風速、溫度、濕度、壓力、降水量進行從上到下的實時監測。

3.2 系統運行

該監測系統的運行方式如下：首先根據省級監控中心的主機根據時間變化得到的環境溫度、濕度、風向、風速、大氣壓力、導線的覆冰狀況、導線的彎曲程度和震動幅度、導線溫度等信息，對此進行收集整理的同時，要通過線路通信分機對各地市的氣象監測分機進行聯系，將信息發送下去。根據建立的數學模型計算并分析各個監測地點融冰線路的覆冰、融冰狀況變化情況以及當前導線的溫度變化情況等。省級監測中心可對線路通信分機進行參數設置，可直接對地市級監測中心的結果進行處理分析，這樣，能夠有效地提高融冰線路監測系統工作的效率和靈活程度。

3.3 系統試驗效果

采用上述的輸電線路融冰過程監測系統進行試驗。從線路覆冰開始監測，線路覆冰經過起始階段，發展階段以及穩定階段，期間可能會出現短時間覆冰大面積脫落，當覆冰過程結束時對該線路進行融冰，通過省級監測中心所得信息，操作人員對線路進行直流融冰操作。監測分機將融冰情況實時經由通訊分機上傳至監控中心，通過專家系統，可對導線溫度進行調節，并記錄測量數據，最終自動地繪制出一條溫度隨時間變化的曲線。通過該曲線可以清楚地了解整個現場覆冰融冰的情況。當線路覆冰程度為零時，系統通過地市級監測分機和通訊分機的反饋，可提醒操作人員停止融冰操作，結束融冰過程，避免導線溫度過高引起不必要的損失。該試驗表明，此系統對線路融冰具有很高的監測效果以及操作簡便易行等優點。

結語

輸電線路覆冰會造成很多問題和嚴重的后果，最直接的就是會給社會帶來經濟損失。所以線路的覆冰機理的研究、相關數學模型的建立、融冰過程的實現以及融冰過程的監測都十分重要。通過對融冰進行監測，可提高融冰效率，節約社會資源。

參考文獻

電路設計過程范文第5篇

功率因數

功率因數（PF）用于表示電子設備所吸收AC輸入電壓與電流之間的關系。當輸入電壓和輸入電流完全一致時，設備的功率因數就為1。如上面所述的任何非線性特性會使功率因數降到1以下。這種情況不是理想的，因為這會造成能源浪費，并且在電能中存在噪聲污染，干擾到其他設備。功率因數校正（PFC）電路是開關電源中的一個重要元素，它們的作用是使電源的輸入端表現為供電系統的線性負載。有效的PFC電路可同時降低峰值電流和RMS電流，并優化AC電源的供電效率。

由于功率因數對供電基礎設施具有影響，政府機構已出臺并逐步提高對功率因數（PF）和諧波失真的要求。IEC/EN61000-3-2的PF標準廣泛適用于包括家用和商用應用在內的電子設備。

PFC可通過多種拓撲結構實現，例如降壓、升壓、反激、cuk和sepic（單端初級電感轉換器）。升壓拓撲結構因設計簡單而廣為使用，連續的輸入電感電流使其非常適用于PFC電路。通過采用升壓技術和多種控制策略，電源制造商近年在功率因數性能方面取得了重大改進。

HiperPFS的發展

2010年，PowerIntegrations推出了新的升壓式PFCICHiperPFSTM，該產品系列采用了獨特的控制策略，即恒定安秒導通時間控制和恒定伏秒關斷時間控制。單芯片解決方案在同一個封裝內集成了控制電路和功率MOSFET開關，可提供集成的無損耗電流檢測和較低的元件數。2013年，PowerIntegrations推出了第二代HiperPFS-2。HiperPFS-2提供更高的集成度，PFC升壓二極管現在與非線性反饋放大器以及更先進的控制電路集成在一起。其結果是設計周期更快、BOM成本更低和PFC性能更高。

安秒與伏秒控制

HiperPFS-2采用創新的控制方法，通過改變功率開關的導通時間和關斷時間可使輸入電流波形與輸入電壓波形的形狀保持相似。這種控制可產生一個連續模式功率開關電流波形：在整個AC輸入半周期內同時改變頻率和峰值電流值，產生與輸入電壓成正比的輸入電流。更確切的說，該控制技術可為關斷時間設置恒定的伏秒數。對關斷時間進行控制可使其滿足：

（VOUT-VIN）×tOFF=K1（1）

由于導通時間內的伏秒數必須等于關斷時間的伏秒數，以維持PFC扼流圈內的磁通量平衡，因此對導通時間進行控制可使：

變頻連續導通模式（VF-CCM）

壓升高時，PFC電感的電壓差會減小，關斷時間積分器需要更長的時間才能達到VOFF閾值。當輸入電壓降低時，關斷時間積分器在較短時間內即可滿足伏秒平衡。

開關導通時間隨負載而變。當這負載增大時，PFC開關電流隨之增大以滿足負載要求。當開關電流減小時，導通時間積分器在較短時間內即可滿足安秒平衡，開關頻率隨之升高。

VF-CCM控制的可變開關特性通過在轉換器的整個負載范圍內維持較低的平均開關頻率并提升效率水平，可達到降低開關損耗的目的。

在輕載下，關斷時間積分器的控制電壓參考（VOFF）由內部誤差信號（VE）進行修改，該電壓與輸出功率直接成正比。修改后的VOFF斜率可進一步降低平均頻率，從而降低開關損耗。在輕載條件下實現高效率，對傳統的PFC—CCM方法來說是一項挑戰，因為固定的MOSFET開關頻率會在每個周期造成固定的開關損耗，即使在輕載條件下也是如此。固定頻率CCM控制方法如圖2所示。

如果采用固定頻率CCM設計，次諧波噪聲會集中在一些固定頻率上，為EMI噪聲濾波帶來挑戰。在變頻控制中，開關脈沖所傳遞的能量會分散在半AC線周期內的一系列頻率中。通過這種方法，HiperPFS-2通常能降低轉換器的總X和Y電容要求以及升壓扼流圈和EMI噪聲抑制扼流圈的電感，從而降低整體系統尺寸和成本。

采用脈沖串模式以降低空載功耗

與能夠將最短導通時間減小至零的最初HiperPFS不同，HiperPFS-2的最短導通時間為500ns，能夠在空載下啟動脈沖串模式工作。因此，當設計的升壓轉換器采用鐵氧體升壓扼流圈時，功率級空載功耗可降至0.5W以下。

圖3所示為一個典型的基于HiperPFS-2的PFC應用電路。VF-CCM工作方式已不再需要外部補償網絡，集成非線性放大器已產生了一個更為簡單的使用HiperPFS-2器件的解決方案。

電壓監測引腳（V）電流用于在內部檢測輸入線電壓的峰值。這對線電壓前饋功能具有驅動作用，以便在整個輸入線電壓范圍（90～264VAC）內維持恒定的電壓反饋環路增益，從而改善線電壓調整率和瞬態響應。

HiperPFS-2提供兩種功率工作模式，可通過連接到參考引腳（R）的電阻進行選擇。這兩種模式對應的是“完全”和“效率”功率限制。效率功率模式允許使用具有較低RDS（ON）值的更大MOSFET管芯尺寸，以滿足給定的輸出功率要求。這樣可使HiperPFS-2提供應用所要求的高電流上升，而不會降低轉換效率。

補償引腳（C）用于環路補償和電壓反饋，它連接至主穩壓反饋電阻分壓網絡。反饋引腳（FB）連接至同一個反饋電阻分壓網絡，用來提供快速的過壓和欠壓保護。HiperPFS-2器件中新增的內部非線性放大器已省去了在反饋電路中所采用的兩個晶體管和兩個電阻。

電源正常引腳（PG）是HiperPFS-2的一個新特色。啟動時，一旦反饋引腳電壓升至設定輸出電壓的95%，PG漏極開路連接就會被拉低。一旦進入穩態工作，在發生電壓故障、電壓跌落或其他故障的情況下，PG信號會在某個電壓閾值下變為高阻抗，該閾值由連接至電源正常閾值（PGT）引腳的電阻決定。

升壓二極管陰極引腳（K）是內部Qspeed二極管的陰極連接點，而其陽極通常與內部功率MOSFET的漏極（D）連接。二極管的合并是HiperPFS-2器件的一項主要創新，具有十分顯著的優勢。該二極管特別從專用于HiperPFS-2的標準Qspeed系列二極管研制而成。它的Vf比標準Qspeed二極管低0.5V，從而能夠在浪涌期間降低功耗，并使二極管能夠耐受非重復性的130A峰值浪涌電流IFSM。

由于二極管集成在封裝內，包含MOSFET和二極管的關鍵環路的長度可以達到非常短的程度（見圖4）。

有助于降低EMI的另一個關鍵因素是二極管的反向恢復特性（見圖5）。

超快速二極管通常采用在結中摻雜鉑的方式制造而成。摻雜鉑可使二極管在其上的電壓進行反向時以極快的速度停止導通。遺憾的是，摻雜鉑的副作用是二極管會非常突然地關斷。這樣容易產生振蕩，進而產生EMI。相反的是，Qspeed二極管具有軟恢復特性，所產生的振蕩和EMI極低。

在圖5中，關斷跡線的負部分與ID=0線之間的區域表示二極管在每個關斷過渡期間的能耗。這等于二極管的反向恢復電荷（Qrr），從圖5可清楚看出，Qspeed二極管的Qrr遠低于摻雜鉑的超快速二極管。這有助于大幅降低開關損耗并提高效率。

集成二極管的寄生電容和電感降低后，還能降低功率MOSFET上的電壓應力。圖6對在兩個等效的350W開關電源中所產生的MOSFET電壓進行了比較，其中一個電源使用的是HiperPFS，另一個使用的是HiperPFS-2。

電源采用HiperPFS-2后，二極管的緊耦合可使VDS降低21V。

除了性能可從集成升壓二極管中獲益外，還可以顯著節省成本。對二極管進行獨立封裝的成本和將二極管安裝到散熱片的手工操作都能省去，而且所需的板空間也有所減小。