大功率
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大功率范文第1篇
Abstract: Hekou oil extraction plant of Shengli oilfield has six high-voltage power water pumping stations，which responsible for concentration water injection in the main block of Hekou oil extraction plant. Water injection is the basis of oil production，high-pressure injection pump power unit is the most commonly used water injection equipment，which is the key equipment to ensure enough water ， also is large energy-consumption of oil field. To ensure the safety injection pump unit running efficiently and improve the efficiency of water injection pump station system is the primary objective of oilfield production and equipment management，also is the greatest potential for energy saving.
关键词：高压大功率；泵站；变频器
Key words: high-voltage and high- power；pump station；converter
中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0044-01
1 情况简介
1.1 河口采油厂共有高压大功率注水泵站6座，其耗电量占全厂总用电量的三分之一以上，各站系统效率的高低直接影响到我厂的用电总量。以我厂采油二矿义一注水站为例：该站日常开泵2台，泵干压差为2.6MPa，平均日注水量约为4523.1m3，注水平均单耗为6.89kWh/m3，注水泵平均效率为48.95%，注水系统效率为38.5%。各项参数均未达到我厂规定的生产运行指标（注水系统效率50%，注水泵效率70%，注水用电单耗6.75kWh/m3，泵干压差≤2.5Mpa）。严重影响了正常注水，同时耗能居高不下。
1.2 由于我厂各高压大功率泵站建站时间较早，机泵长时间持续运行磨损严重，同时机泵运行管理保护手段落后，导致故障发现不及时，故障发生率高。
2 现状调查
河口采油厂采油二矿义一注水站拥有注水泵机组3台，离心泵为DF120-150×10型，适配原电机为YKSY1000-2型6000V、1000kW高压电动机。离心泵主要技术参数为：额定流量120m3/h，扬程1500m，转速2950r/min，额定泵效70％。该站为满足注水需要，必须开2台泵同时运行，为了将汇管干压控制在12～13MPa之间，通过调节各泵的出口电动阀开度控制泵出口排量控制干压，造成泵压力在15MPa左右。
3 原因分析
3.1 汇管压力不易控制：控制汇管压力方法落后，排量与压力成反比，造成不易控制汇管压力。
3.2 传统的电机控制模式：电机只能工频运行，是机组系统效率低下的主要原因。
3.3 泵、干压差大：传统的控制方式造成泵压、干压差大，耗能居高不下。
3.4 缺乏报警、保护措施：现有的机组保护主要是通过操作人员巡视观测。
4 制定对策
针对4条主要因素，我们展开讨论，制定了如下对策：
4.1 汇管压力不易控制：推广应用PLC自动化控制技术，加装汇管压力自动跟踪装置。根据压力变化自动调节机组运行，实现汇管压力的稳定。
4.2 传统的电机控制模式：推广应用高压变频调速技术（VVVF技术）。实现机组的软启动、变频运行，注水泵效率提高到75%。
4.3 泵、干压差大：变频运行时调节电动阀开度至100%，消除泵、干压差。实现泵、干压差基本平衡，平均注水单耗减少25%。
4.4 缺乏报警保护措施：推广应用DCS自动化监控和故障诊断技术，对机组运行情况、液位、压力等关键部位加装自动化信息采集装置。实施机组运行自动监控和数据的自动采集传输，实现故障自动诊断、自动保护。
5 实施对策
5.1 加装GEN Ⅲ高压变频器。我们对采油二矿义一注水站的3台6000V、1000kW电机加装了GEN Ⅲ高压变频器。系统采用一控三的控制方式，当电机变频运行时，自动以恒转矩、零频率启动，解决了原电机工频运行时系统效率低的问题。
5.2 应用PLC自动化控制技术。在安装GEN Ⅲ高压变频器的同时，我们应用了PLC自动化控制技术。通过应用PLC自动化控制技术，我们可以控制GEN Ⅲ高压变频器按照预先设定的汇管压力实现自动稳压运行。从而彻底解决了汇管压力不易控制的问题。
5.3 建设高压大功率泵站DCS自动化监控系统。面对目前高压大功率泵站缺乏报警、保护措施现状，我们推广应用DCS自动化监控和故障诊断技术，对大功率机组运行情况、液位、压力等关键部位加装自动化信息采集装置。高压大功率泵站DCS自动化监控工作站的建立，实现了机组运行自动监控；实现了数据的自动采集和传输；提高了注水时率和自动化管理水平。从而有效的解决了注水泵站缺乏报警、保护措施的问题。
5.4 建立自动化操作规程和管理制度。由于采用了DCS自动化监控技术和高压变频调速技术等新技术，我们建立了一套与之相适应的自动化操作规程和管理制度，要求现场操作人员严格按照操作和管理制度进行日常操作和管理。
6 效果检查
通过对影响高压大功率注水泵站系统效率的原因进行深入细致的分析和研究，实施相应的措施后取得了明显的效果。实现了各项运行参数的实时采集显示和电机的变频控制，同时运用图形实时动态模拟显示、动画仿真功能，在DCS自动化监控系统工作站上直观地显示机组设备的工作状态、相关参数值和机泵的运行特性、工况点、泵效监测趋势图、轴承温度、定子温度变化曲线等功能。实现了高压大功率机组的变频调速运行，消除系统泵干压差，全面提高了高压大功率泵站的系统效率和站内管理水平，提高了站内设备完好率，消除人为因素影响，从而综合提高高压大功率注水泵站的系统效率。措施实施后，注水平均单耗由措施前的6.89kWh/m3降低为4.44kwh/m3，站内注水系统效率由措施前的38.5%提高到75.7％。
大功率范文第2篇
【关键词】LED灯具；可靠性；驱动电源；散热系统；界面层裂
1.引言
大功率LED作为照明光源，有节能环保、寿命长、体积小、发热小、响应速度快、安全低电压、耐候性好、方向性好等优点。目前，半导体照明是国家重点扶持的新兴产业，大功率LED是半导体照明的关键器件，LED照明正逐步取代传统照明技术，而最终能否实现半导体照明的普及，取决于大功率LED光效和可靠性问题的解决，可靠性是评价LED灯具质量的一个重要指标，对大功率LED灯具可靠性的研究，具有非常重要的意义。
2.影响大功率LED灯具可靠性的主要因素
可靠性指产品在规定的时间和条件下，完成正常规定功能的能力或概率。对于LED而言，要求其能在给定的工作条件下发射出一定量的光，但LED灯具的亮度，会随着工作时间的增加而衰减，其可靠性的高低，一般表现为工作条件下寿命的长短，通常定义LED光输出量衰减到初期值的 50%或 70%时的时间为LED的寿命[1]。
2.1LED光源
LED光源潜在的失效机理，主要有以下几种：
其一，芯片失效，即LED芯片本身失效或其他因素造成的芯片失效，从而导致LED直接失效；其二，封装失效，例如封装材料不良引起：环氧树脂、导电胶、硅胶、荧光粉、基座、固晶材料等；封装结构设计不合理，如材料不匹配、产生应力、引起断裂、开路等；封装工艺不合适，如装片、压焊、点胶工艺、固化温度及时间等；其三，电应力失效，即承受了超过额度的电参数条件或过高的瞬态电流而引发的LED失效，其产生的冲击有可能直接损坏芯片，或造成金线熔断等现象，致使LED失效；其四，热应力失效，即周期性热量变化或 LED内部温度超过最大额定值而引发的失效，热过应力产生的高温，会降低芯片发光效率，产生光衰加快、色移等严重后果，在LED 可靠性中，需重点关注此问题；其五，实际使用过程中，装配不当也会引发LED失效[2]。
要提高大功率LED灯具的可靠性，就必须采取相应的措施，使LED灯具尽可能消除或减少上述因素的影响。例如：改进封装设计、采用新型的封装材料、开发新的荧光粉和涂敷工艺、降低结温，以及进行静电防护等。为提高器件封装可靠性，在原材料选用方面要严格控制材料的质量，在封装结构上除了考虑出光效率和散热外，还要考虑多种材料结合在一起时的热涨匹配问题。在封装工艺上，要严格控制每道工序的工艺流程，尽量采用自动化设备、确保工艺的一致性及重复性，保障LED器件性能和可靠性指标。
2.2驱动电源
除LED光源外，驱动电源也是影响大功率LED灯具可靠性的重要因素。体积越来越小、高效率、高可靠性、对调光与非调光广泛的应用兼容性、无光耦等，成为了LED照明驱动电源的市场需求趋势。
大功率LED灯具对电源驱动的技术要求体现为：电路工作要高可靠性、高效率、高功率因素、合理的驱动方式、浪涌保护（LED抗浪涌的能力较差，尤其是抗反向电压能力）、保护功能（电源除一般保护功能外，最好在横流输出中增加LED温度负反馈功能，防止LED温度过高；在驱动电路有故障、LED短路或开路时，电路能对LED和自身起到很好的保护作用）、防护措施（如户外安装的灯具，其结构上要防潮湿、防水，外壳能耐高低温骤变）、驱动电源寿命与LED寿命能相匹配等[3]。
为提高驱动电源模块质量，确保LED灯具的可靠性，建议采取下列措施：
（1）电源模块选用品质好的电子元器件。（2）合理设计整体线路，包含电源变换、驱动电路、控制电路和保护电路等。（3）选择合适的保护电路，要保护模块性能质量，并且成本不能大幅增加。
2.3散热系统
大功率LED灯具由LED光源、驱动电源、散热结构及透镜等组成，因此散热也是一个重要的部分，如果不能很好散热、它的寿命会受影响，灯具的可靠性，很大程度上取决于散热水平，与LED散热相关的主要参数有结温、热阻和温升等。
LED照明灯具发光后产生的热量，主要通过LED基板和安装在LED上的散热装置散发出去，良好的散热设计可以大幅度延长 LED灯具的使用寿命。大功率LED散热一般可分为一次封装散热和二次热沉散热，前者指通过改善LED自身封装材料和优化封装结构进行散热，后者指通过设计开发散热器对LED进行热控制。
可见，解决散热问题的方法主要有两种：其一，改善灯具内部 LED芯片的质量，工作电流不变的情况下，使芯片发光的内量子效率提高，进而使芯片发光效率提高；其二，对灯具外部的散热设计进行改进，配置较为合理的散热装置，以达到加快散热的目的。在LED灯具中，需要使用散热片来控制LED芯片的温度，特别是结温，要低于LED芯片正常工作的安全结温，从而提高LED芯片的可靠性[4]。在封装散热设计方面，目前主要是硅基倒装芯片结构、金属电路板结构散热，以及环氧树脂和固晶材料等散热；在系统级散热方面，主要是热管散热、风冷强制散热和热电制冷散热等方法[5]。
2.4使用环境
除上述影响LED灯具可靠性的因素外，使用环境也会影响LED灯具可靠性，如在不同环境下，透镜变形、受损，使得LED灯具寿命缩短；另外，灰尘和潮湿等对LED灯具影响也较大，因此，为提高其寿命，就要做好相应防护措施，使用环境不同，技术要求也不同，需及时做好防尘、防潮、防磁和防雷击等措施。
3.界面层裂对大功率LED灯具可靠性的影响
环氧树脂是LED的主要封装材料，具有优良的电绝缘性能，但其缺点不容忽视，例如，易吸潮、易老化、耐热性差，并且在高温和短波光照下易变色，因而对LED的寿命影响较大。当芯片温度过高时，环氧树脂温度接近芯片结温，此时环氧树脂的CTE（热膨胀系数）会发生剧烈变化，此时产生的内部应力和水分的蒸气压力，很可能大于封装树脂与芯片、固晶胶和框架表面间的粘接力，导致它们的界面间出现剥离现象，甚至还会导致封装树脂或芯片出现裂纹[6-7]，使得光衰现象严重。
综合现有文献，笔者发现，在电子封装中，对界面层裂的研究比较多，对于LED，目前国内外研究的主要问题集中在封装和系统级的热管理技术，较少考虑界面层裂对LED可靠性的影响，特别是界面层裂的程度对热阻、光衰等影响还不完全清楚。因此，对LED进行界面层裂的研究分析有重要意义。
为此，笔者将主要围绕大功率LED模组的界面层裂及对可靠性的影响进行研究分析，主要内容如下：
（1）对大功率LED模组的界面层裂所涉及的基本力学理论和热学理论进行分析。
（2）实验测试分析不同的热界面层裂情况对LED热性能的影响规律。
（3）建立有限元分析模型，研究分析界面层裂对热-机械可靠性的影响。利用有限元软件，以大功率LED为研究对象，建立有限元模型；采用有限元法分析界面层裂对LED热阻的影响，分析散热不良导致结温过高从而对LED寿命造成的影响；研究分析大功率LED模组在热环境下由于界面层裂对LED的应力分布及可靠性造成的影响。
（4）对有限元仿真和实验结果进行对比分析，完善有限元模型。在此基础上，对LED模组的封装结构提出优化设计。
通过实验和有限元仿真，研究界面层裂情况对大功率LED模组的热-机械可靠性的影响，探讨LED退化和失效机理，通过热-机械耦合，分析界面层裂对界面热阻的影响规律，相信能得出一些新颖、实用的结果。
4.小结
通过对大功率LED灯具的相关研究，分析了LED光源、驱动电源、散热情况、使用环境等对大功率LED灯具可靠性的影响，列出了相应的解决措施，对灯具可靠性的提高有较大的意义，最后，提出了界面层裂对大功率LED灯具可靠性的影响，相信通过实验和有限元仿真，能得出一些新颖的结果，对提高大功率LED灯具的寿命提供一些实用的参考意见。
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大功率范文第3篇
1光伏电池输出特性及等效模型
光伏电池单体是实现光电转换的最小单元，将光伏电池单体进行串联、并联后分装就组成了光伏电池组件，把若干个光伏电池组件进行串联、并联后装在支架上就形成了光伏电池阵列［1］。光伏阵列是光伏发电系统的关键部件，其输出特性受外界环境影响很大，只有深入了解其输出特性，才能为研究光伏发电系统的MPPT技术奠定基础。
1.1光伏电池输出特性光伏电池受外界环境如光照强度、温度的影响很大，其输出特性具有高度非线性。分别是利用PVsyst软件［2］仿真的光伏电池在不同光照及温度条件下的输出特性。从图中可以看出，随着光照的增强输出功率增大，随着温度的升高输出功率减小，但在某一特定光照及温度下存在一个最大功率点。
1.2光伏电池等效模型光伏电池本身就是一个P-N结，其基本特性与二极管相似。当光伏电池受到阳光照射时，在PN结两端便产生电动势，即电压。这时如果在P型层和N型层焊接上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，把这样的光伏电池单体串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，并输出功率。光伏电池等效电路可由1个电流源并联1个理想二极管及一系列电阻组成，如图3所示。串联电阻Rs包括电池栅极电阻、基体材料电阻和上下电基与基体材料的接触电阻、扩散层横向电阻。其中，扩散层横向电阻是Rs的主要组成。
2MPPT控制算法
由图1、图2可以看出，光伏阵列的输出特性受电池表面温度和光照强度的影响很大，不同的光照及电池温度都可导致输出特性发生较大的变化，其输出功率也发生相应的变化，但是只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率点附近［4］。在MPPT系统中，确定优良的算法是关键，本文采用电导增量算法。电导增量法是根据光伏阵列P-U曲线一阶连续可导单峰曲线的特点，利用一阶导数求极值的方法，即对P=UI求全导数。从光伏电池的P-U曲线可以看出，在某一特定光照及温度下存在唯一最大功率点，且在该最大功率点处，功率对电压的导数为零，即dP/dU=0。其中，U（k）、（Ik）分别为光伏电池当前电压和电流，U（k-1）、（Ik-1）为前一周期的采样值。为了使光伏电池输出发生任何变化时，算法能够涵盖所有可能出现的状况，需要用U（k-1）、I（k-1）的值进行判断。如果U（k）-U（k-1）=0，则相比于前一周期，该时刻的电压是恒定的，输出没有发生变化。在这种情况下，需要对输出电流做进一步判断，如果（Ik）-（Ik-1）=0，则光伏电池的输出也没有发生改变，不需要调整BoostDC/DC（升压）变换器的占空比；若（Ik）-I（k-1）<0，表明工作点是向最大功率点方向靠近，需要对BoostDC/DC变换器的占空比加一个正的调节量U，使输出达到最大功率点；若I（k）-I（k-1）>0，需对BoostDC/DC变换器的占空比加一个负的调节量-ΔU，使输出朝向最大功率点靠近。
3MPPT控制仿真研究
3.1带有MPPT功能的光伏发电系统基本组成由于光伏电池的电气特性受光照、温度的影响很大，当环境条件稳定时，存在唯一的最大功率点；当环境条件发生变化时，即使负载保持不变，最大功率点仍将发生漂移。为了使负载在任何环境条件下都能获得最大功率，本文在光伏阵列与负载之间加入MPPT控制装置，带有MPPT功能的光伏系统如图5所示。该系统主要由光伏电池阵列、MPPT控制装置、BoostDC/DC变换器组成，通过脉冲宽度调制模块（PulseWidthModulation，PWM）控制，调整BoostDC/DC变换器的占空比来实现MPPT［7］。
3.2MPPT控制仿真研究
3.2.1带MPPT的系统仿真模型根据带有MPPT功能的光伏发电系统建立matlab/simulink仿真模型如图6所示。仿真模型主要由光伏电池阵列模型、MPPT、PWM、BoostDC/DC变换器以及负载等组成。图6中，Subsystem是光伏电池阵列模型，L为储能电感，Diode为快恢复二极管，C1为滤波电容，R为负载，IGBT为绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）。Subsystem内部封装的参数有电压、电流温度系数、串联电阻、参考温度（25℃）、参考太阳辐射（1000W/m2）、最大功率点电压、最大功率点电流、开路电压、短路电流。输入参数有光照S、温度T、光伏电池工作电压U，输出参数有光伏电池工作电流I、输出功率P。其中，输入端可以输入任意光照和温度，输出端P即显示MPPT输出。PWM的输入信号为带有MPPT功能的光伏模块的输出电压，即最大功率点对应的电压值，将该电压作为指令信号，与光伏模块的实际输出电压共同作用在BoostDC/DC变换器的IGBT上，通过改变IGBT的占空比，从而使光伏模块的实际输出电压很好地跟踪指令信号，即最大功率点对应的电压值。BoostDC/DC变换器利用储能电感储存的能量和电源一起向负载供电，达到升压的目的。选择HAMC制造的太阳能电池板进行仿真实验，其技术指标为：Um=16.5V，Im=0.73A，Uov=22.50V，Isc=0.97A，Pm=12W。仿真时采用的步长为0.01，系统采样时间为0.5μs。图7是电池温度不变，光照强度t=0.05s时，突然由1kW/m2增加到1.5kW/m2时的仿真结果，图8是光照强度不变，电池温度t=0.05s时，突然由25℃变为60℃时的仿真结果。
3.2.2仿真结果分析从图7仿真结果可以看出，当电池温度不变，光照由1kW/m2增加到1.5kW/m2，在t=0.05s时，光伏阵列输出功率也随之由12kW增加到15kW，增加幅度为+3kW，光伏阵列输出功率曲线会发生较小的突变，但是在新的功率点能快速趋于平稳，使光伏阵列工作在最大功率点。从图8仿真结果可以看出，当光照强度不变，电池温度由25℃变为60℃，在t=0.05s时，光伏阵列输出功率也随之由12kW降低到10kW，降低幅度为-2kW，经过较小的突变后，系统也能及时地跟踪到最大功率点，使光伏阵列输出功率达到最大值。从图1、图2中得出，光伏电池在某一特定光照及温度条件下，存在一个最大功率点，并且在最大功率点以后，光伏电池输出功率急剧下降，最后下降为0。本文在光伏阵列与负载之间加入基于电导增量法的MPPT控制装置以后，从图7、图8的仿真结果可以看出，在光照、温度其中任何一个环境条件发生变化时，系统都能够实时地跟踪其变化，能使系统始终工作在最大功率点的范围内，稳定性高，从而有效提高了太阳能的转换效率。
4实用化应用探讨
在实际光伏发电系统中，在输出参数实时变化的光伏阵列与负载之间接入MPPT控制装置时，需要进一步做以下工作：（1）采用单片机或数字信号处理器（DigitalSignalProcessors，DSP）实现对电导增量算法的编程，并进行MPPT控制系统的软、硬件设计。通过检测光伏阵列的输出电压、输出电流变化，利用软件的精确算法来控制BoostDC/DC变换器的占空比，实现MPPT。（2）从光伏发电系统的整体出发，综合考虑安全性、实用性、经济性等方面的要求，设计MPPT控制系统的输入、输出接口电路，对其可靠性、稳定性做并网测试。（3）综合考虑光伏阵列的光电转化效率、温度范围、电气参数（输出功率、峰值电压、峰值电流、短路电流、开路电压、系统电压）等技术参数，对光伏电池充放电策略及充放电控制器做进一步研究。
5结论
大功率范文第4篇
关键字：“大功率”；“半导体激光器”；“列阵”；“激光”；“芯片”
1 管芯（bar）封装
在半导体激光器列阵的封装过程中，管芯封装管芯封装的好坏直接关系到管芯的导电、导热、焊接强度等。这个封装过程对半导体激光器列阵寿命和可靠性有巨大影响。在封装过程中，焊料与其它金属层生成的金属间化合物、焊料烧结过程中产生的空洞等对焊料性能有很大影响，焊料是管芯的导电导热通道，焊料性能的好坏直接影响到管芯的工作，影响半导体激光器列阵的寿命和可靠性。
在半导体激光器列阵的制作过程中，管芯上要制作Ti/Pt/Au、Au/Ge/Ni等欧姆接触层，无氧铜上要镀Ni和Au。金属之间会生成复杂的金属间化合物（IMC），对bar的封装有较大影响。半导体激光器列阵在工作时，热沉提供良好的散热条件。但大功率半导体激光器列阵产生的热量很大，管芯温度仍然很高。这种情况下合金焊料各成分之间、焊料和芯片上的金属层之间存在扩散现象，产生IMC，由于IMC在列阵存放和工作时的过度生长和热疲劳，会对焊料结的可靠性产生不利的影响。由于IMC易碎的特性会使焊料焊接处机械强度变弱或导致界面的分层。它们对激光器的寿命和可靠性会产生影响。
2 焊料空洞
半导体激光器列阵的封装中，用于管芯（bar）焊接的焊料的选取与制备过程是极其关键的问题。因为焊料直接和管芯接触，是管芯和热沉之间的导电和导热通道。半导体激光器列阵工作时电流可高达100A。这些电流通过焊料流入管芯，而通过的横截面只有1mm×10mm。焊料要承受很高的电流密度，要求焊料有好的导电性、抗电迁移性。半导体激光器列阵热能散出的通道也是焊料，所以焊料要有良好的导热性和抗热迁移性。热量不能及时地传导出去，就会积聚在焊料附近，产生大的温度梯度而发生热迁移，在焊料中产生空洞，严重影响了焊料的导热性和导电性，使列阵管芯温度升高。如果使用低温焊料，热量过多地聚集在焊料上会导致焊料熔化，使管芯脱离热沉而损毁激光器。所以，焊料要有好的导电性、导热性、抗电迁移、抗热迁移能力，在焊料制备过程中要尽量减少空洞和裂隙的产生，空洞和裂隙会影响管芯焊接强度，影响焊料的导电导热。
焊料在烧结过程中产生的空洞对列阵的寿命和可靠性有很大影响。空洞影响焊料的导电性和导热性，热量会在空洞附近聚集，影响列阵的散热，使管芯的温度升高。在烧结的过程中，当焊料变成液体时，这些物质就会在焊料表面形成一层固体膜，会阻止焊料和管芯的键合。所以，在大功率半导体激光器列阵封装过程中，研究空洞和列阵寿命及可靠性的关系是一项有意义的工作。
3 半导体激光器的封装
在半导体激光器列阵的封装过程中，bar的封装是最关键的封装步骤，bar封装的好坏关系到整个封装的成败。bar的封装质量直接关系到列阵的寿命。在这个过程中，封装直接影响bar的散热、导电、焊接强度等。焊料的选择、制作过程、封装过程都是值得研究的问题。在半导体激光器列阵的封装中，用于封装的焊料与管芯、热沉会生成复杂的IMC。金锡焊料各成分之间也会生成IMC。在封装过程中形成的IMC及焊料本身的一些其它问题，会在焊料中产生空洞和裂隙。
研究bar封装时焊料中空洞和裂隙的形成原因与发展变化过程，研究焊料中的空洞与列阵寿命和可靠性的关系。观察空洞的发展变化情况，分析空洞周围成分与其它部位成分的差异，研究空洞的成因。通过对空洞引起的电流大小及分布的变化、导热性、浸润性、焊接强度的变化等的分析，研究空洞对焊料性能的影响。寻找合适的方法抑制空洞和裂隙的形成，减少对列阵的危害，提高列阵的可靠性。
4 结束语
在科学技术高速发展的今天，研究大功率半导体阵列封装技术具有切实可行的意义。大功率半导体激光器列阵可直接用于军事领域，如激光引信、激光测距、激光通信、激光照明等。大功率半导体激光器列阵可以取代传统的加工手段，直接应用于材料的微区热处理、精密焊接。大功率半导体激光器列阵在高速印刷领域可以取代传统的卤素灯光源，寿命会更高、可靠性更好，并且有利于环境保护和适用于现代的高分辨率图像的印刷。
⒖嘉南
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作者简介
大功率范文第5篇
关键词：固定带式输送机；大功率；双驱动；参数选择
1. 前言
完善大功率、双驱动固定带式输送机的设计方案对于提升输送机的应用能力是非常关键的，只有从根本上不断完善制造固定带式输送机的设计方案，才能保证制造出的设备能够很好地应用于我国煤矿开发工程。随着时代的进步，地下开发工程越来越普遍，煤矿技术越来越发达，导致对输送机的要求也在不断提升，所以说，相关部门一定要重视输送机的完善工作。利用科学的计算以及制造方式，保证全新的带式输送机设计可以促进我国煤矿开发工程发展。
2.简单介绍固定带式输送机
使用带式输送机主要是为了运输散状物料和成件物品，随着技术的革新，我国应用固定带式输送机越来越普遍，同时，在很多的煤矿工程开展过程中，是少不了带式输送机的应用的，因此，我国强化固定带式输送机的设计是非常必要和重要的。所谓的带式输送机主要是以无极挠性的输送带进行材料的载运，是一种多台串联、可以连续运输的完整系统。在进行煤矿开采的时候，通常是在采掘工作面、采区上下山、运输大巷直到地面的运煤系统中采用带式输送机，总而言之，在煤矿开采工程中，使用带式输送机是非常重要的。使用带式输送机的时候，具有运输货物种类多、运输距离长、适应范围广等优势，对于煤矿的开采工程来说是非常关键的一个设备。因此，如果能够利用现代化技术和知识进行设备的完善，在原有的基础上对带式输送机进行不断地完善，使得设备能够适用于更大的功率，同时在未来的煤矿开采工程中能够更好地被应用，这才是改善带式输送机的最终目的。
我国从上世纪60年代就开始使用带式输送机，主要是被应用于煤矿井下的运输，由于技术具有一定局限性，胶带和设备元件质量不够高级，从而导致运输的距离和运输的能力都比较差，所以，目前使用的带式输送机进行一系列的完善工作是非常必要的。日前，要想保证带式输送机满足现代化矿物质开采的需求，就应该向着大功率、大倾角、长距离和大运量的方向进行设备的完善，本文主要论述的就是大功率、双驱动的带式输送机的研制细节，通过一系列的探究，希望研制出最适应社会要求的运输设备。本文探究的是DTL120/150/2Χ250型固定带式输送机，这种运输机能够从根本上提升功率，为煤矿开采工作带来极大的好处。
2.1固定带式输送机工作原理
带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承载机构。它主要包括一下几个部分：输送带（通常称为胶带）、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。
2.2比较国内外使用固定带式输送机的应用现状
长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运输设备（如机车类）相比，带式输送机不仅具有长距离（单机长度可达5000米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km ）、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。
国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2 个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输，提高了带式输送机运行性能和可靠性。
3.剖析目前使用的输送机设备存在的问题
从20世纪80年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ， SSJ， STJ， DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国70年代前后引进带式输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入90年代后，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了软启动和制动装置以及PLC控制为核心的防爆电控装置。随着我国煤矿高产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到主要的技术指标。我国煤矿高产高效矿井配套国产带式输送机的水平基本达到了国际水平。目前，在带式输送机产品中，主要存在的问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。
4.明确大功率、双驱动固定带式输送机的设计理念
4.1设计原理
DTL120/150/2Χ250型固定带式输送机工作原理如总图所示，头部传动装置在保证原有巷道和地基不变的情况下，采用煤流方向左侧双电机驱动，可左右互换，经过φ830改向滚筒使皮带卸煤，由尾滚筒装煤，如此往复装煤、卸煤。
4.2 性能参数
运输能力1500t/h，设计运输长度1000m，输送机速度3.15m/s，带宽1200mm，倾角3°，主电动机型号YBS-250，皮带规格为PVC1250S阻燃抗静电输送带，张紧装置采用JH-14回柱绞车拉紧。
5. 结语
为了保证我国煤矿建设开发工程能够进行的更加顺利，通过上文的论述，人们可以十分清楚地看出使用大功率、双驱动固定带式输送机的优势，同时，还能够提升我国煤矿的开发工程水平，只有这样，我国的国家建设和社会经济发展才能具有更大的动力，所以说，相关部门应该重视对固定带式输送机的改革和利用，以提升我国煤矿的开发能力，为开阔市场而不断地做出相应的努力。上文主要介绍了DTL120/150/2×250型固定带式输送机的设计原理和注意事项，通过实践验证，使用这种型号的输送机优势是非常明显的，可以在同行竞争中脱引而出，从而从根本上提升我国煤矿的开发和建设。通过我国的自行设计制造，我国未来发展输送机的能力也是逐渐完善的，因此，相关部门应该着重开发大功率、双驱动固定带式输送机。
参考文献：
大功率范文第6篇
近十年来，由于电子元器件及其应用产品的飞速发展，热损耗与热安全问题日益凸显，电子产品散热器作为散热功能性部件，在电子产品应用领域扮演越来越重要的角色。
深圳超频三科技股份有限公司（下称“超频三”，300647.SZ）的主营业务为电子产品新型散热器件的研发、生产和销售。目前公司主要散热器产品包括LED照明散热组件和PC散热配件。
2014-2016年，公司营业收入分别为35240万元、33575万元、34392万元；净利润4731万元、4927万元、5460万元，利润指标稳健增长。
大功率LED照明快速增长
目前，中国LED照明市场也已步入成长期。2014年，中国国内LED照明产品产量约16.7亿只，国内销量约7.5亿只，LED照明产品国内市场份额达到16.4%，比2013年的8.9%上升约7个百分点，其中商业照明呈现井喷式增长，公共照明增长迅速，家居照明开始启动。2015年，全球加速淘汰白炽灯，LED已成为照明的主流光源。2015年，中国国内LED照明产品产量约60亿只，国内销量约28亿只，LED照明产品国内市场份额达到32%。2016年，中国国内LED照明产品产量约80亿只，国内销量约38亿只，LED照明产品国内市场份额达到42%。从数据来看，中国LED照明市场处于快速增长的态势。
超频三于2012年率先研制能支持500W的集成式大功率LED照明散热组件，并于2014年再度成功研制能支持1000W的集成式大功率LED照明散热组件。公司由此成为LED照明行业少数具备提供集成式大功率LED灯具散热解决方案能力的企业之一，并迅速树立了大功率LED照明散热领导品牌地位。凭借在大功率LED照明散热技术方面的优势，公司不断加大产品研发力度，持m丰富产品线、拓展下游应用领域，形成了较为齐全的大功率LED照明散热组件产品系列。
公司产品结构和收入来源持续优化，2014-2016年，公司LED照明散热组件收入占比分别为51.66%、57.34%、61.03%，毛利率较高的LED照明散热组件产品收入占比逐年提高，成为公司主要收入来源。
CPU散热器品牌关注度居前
在PC行业整体增长趋缓的背景之下，PC散热配件行业逐渐步入成熟期。考虑一台台式PC一般配置CPU/显卡等两个散热器，2014年，全球台式PC散热配件市场容量为2.68亿个，市场容量较大。PC散热配件属于可更换部件，随着使用时间增加，散热配件性能可能不断下降或发生损坏，因而存在更换需求。PC行业经过多年发展，目前市场上PC具有较高的保有量。2012年，全国城乡居民家庭平均每百户计算机拥有量达到55.9台，比上年增加5.2台，全国居民家庭计算机保有量约为2.5亿台左右，同比增长11%。潜在的PC散热配件更换需求将释放PC散热配件行业一定的增量空间。
超频三自成立时起即从事CPU散热器的研发、生产和销售，通过对传统散热器的改进与创新，形成了一系列电子产品核心散热技术，建立了完善的产品销售网络。基于技术、生产工艺及销售渠道的共通性，公司进一步研发了显卡散热器、内存散热器等散热产品，积极拓展在PC散热配件领域的业务。经过长期的技术积累与市场沉淀，目前，公司PC散热配件在业内享有良好的口碑及较高的市场占有率。2012年，中国PC组装机散热器市场，超频三品牌关注度为34.9%，排名深圳市市场第二；在细分的CPU散热器市场，超频三品牌关注度为36.5%，位列品牌关注榜第二位。公司PC散热配件业务属于公司发展较为成熟的业务。
大功率范文第7篇
关键词: 晶闸管;大功率变频技术;应用
1.前言
晶闸管又叫可控硅(SCR)。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族,它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管,等等。晶闸管是一种大功率半导体器件,它的最大特点是容量大、电压高、损耗小,控制灵便。是大功率变频技术较理想器件。
2. 晶闸管的结构与工作原理
2.1 晶闸管的结构
它有三个电极,螺旋那一端是阳极a的引出端,并利用它与散热器固定;另一较粗的引线为阴极k,较细的引线则为控制极g。容量更大的晶闸管一般采用平板式,可带风冷或水冷散热器,容量较小的晶闸管与大功率二极管外形相似,只是多了一个控制极。 晶闸管的内部结构由PNPN四层半导体构成,中间形成三个PN结:J1、J2、J3。从下面的P1层引出阳极,从上层引出阴极,由中间的P2层引出控制极。
晶闸管就如二极管一样,具有单向导电特性,电流只能从阳极流向阴极,当元件加以反向电压,只有极小的反向漏电流从阴极流向阳极,晶闸管处于反向阻断状态。
晶闸管不同于二极管,还具有正向导通的可控特性。当元件加上正向电压时,元件还不能导通,呈正向阻断状态,这是二极管所不具有的。
2.2晶闸管的工作原理
晶闸管在工作过程中,阳极A、阴极K和电源、负载相连,组成了晶闸管的主电路,门板G、阴极K和控制装置相连,组成了晶闸管的控制电路(或称触发电路)。当阳阴极间加正向电压VAK(EA),同时控制栅极阴极间加正向电压VGK(EG)时,就产生控制极电流IG(即IB2),经T2放大后,形成集电极电流IC2=β2* IB2 ,这个电流又是T1的基极电流,即, IB1 = IC2同样经T1放大,产生集电极电流IC1 = β1 *β2* IB2 ,此电流又作为T2的基极电流再行放大,如此循环往复,形成正反馈过程,从而使晶闸管完全导通(电流的大小由外加电源电压和负载电阻决定)这个导通过程是在极短的时间内完成的,一般不超过几微秒,称为触发导通过程。导通后即使去掉EG ,晶闸管依靠自身的正反馈作用仍然可以维持导通。并成为不可控。因此, EG只起触发导通的作用,一经触发后, EG不管存在与否,晶闸管仍将导通。
导通时,晶闸管的正向压降一般约为0.6～1.2V。值得注意的是,如果因外电路负载电阻增加或电源电压EA减小使阳极电流降低到小于某一数值IH时,则使T1和T2管脱离饱和状态,即T1和T2管的集电极发射极压降增高,使阳极电流进一步减小,形成正反馈。最终使T1和T2管截止,即晶闸管呈阻断状态。因此称IH为最小维持电流。若已导通的晶闸管的外加电压降到零或切断电源,则阳极电流降到零,晶闸管即自行阻断。
3. 晶闸管在大功率变频技术中的应用
晶闸管在大功率变频技术中的应用主要是进行电力变换及控制,按其功能有以下几种类型:
(1)可控整流
利用晶闸管单向导电的可控性,把交流电整流成电压可调的直流电。这种可调的直流电源,广泛地应用于电解、电镀、充电、励磁、及合闸操作电源等领域。另一个主要用这是做成直流拖动的调速装置。以往对于要求调速或起制动性能较高的拖动装置,一般均采用电动机―发电机变流机组来得到可控直流电压,以实现控制要求。晶闸管问世以后,静止的可控整流装置,以它一系列的优点代替了机组,并可得到更佳的静态及动态指标。在海上石油钻井平台,目前从电动机,到各中小型辅助机械的直流电动机中,均采用晶闸管供电或励磁的调速装置。
(2)逆变与变频
利用晶闸管的特性,相宜流变换成交流的过程称为逆变,将某一频率的交流变换成其它各种领率的交流的过程称为变频。整流、逆变、变频常常是结合在一起,或者联合远用的。电流、电压通过这些变换.常做成中频(400-8000Hz)加热电源,用于熔炼、透热、淬火、焊接。现在最经济的长途高压直流输电,就是将交流整流成直流输送,然后,再将直流逆变成交流供人使用。另一个应用是对交流电机进行调速,如海上石油钻井平台电网串级调速和变频调速中使用的各种形式的变频装置等。这是目前的技术发展方向,国外的交流调违拖动装置发展非常迅速。
(3)斩波调压
利用晶闸管作为直流开关,控制晶闸管的通断比和通断频率,将一固定直流电压变换成可调的直流电压称斩波电压。它主要用于直流拖动的脉冲调速,在地铁、电车、电气机车及作为码头和厂内运输的电瓶车上广泛使用,串电阻的调速方法,控制方便,节能显著。
(4)电力电子开关
利用晶闸管作为电子开关,代替频繁通断的接触器和继电器。具有无火花、无磨损、无噪音及寿命长的特点,并可得到较好的开关性能及节能效果。常做成交流调压器,用于海上石油钻井平台的调光;作成调功器,用于加热妒的温度控制;以及电机的调压调速与正反转控制。
晶闸管变流控制装置,有以下优点:
①装置的功率放大倍数大,晶闸管的放大倍数可达10000以上,与直流传动中的机组相比,要高三个数量级。
②快速响应好,晶闸管是0.001秒级,与机组相比,机组为秒级。
③功耗小,效率高。加上装置本身性能的改善,节能效果显著。
④是静止式的电子装置,体积小,重量轻,无噪音污染,无火花及磨损,维护工作量小,可靠性高。
⑤设备投资低。特别是随着元器件生产的发展,成本的降低,装置所需费用将进一步降低。
晶闸管变流控制装置的主要缺点是:
①过载能力小,常要求有可靠的保护措施。
②交流侧产生高次谐波,对电网有不良影响。
③控制角大时,功率因数低。
4.结论
晶闸管在大功率变频技术中的应用极为广泛,因此很有必要对其进行探讨,这是一个很漫长而艰巨的任务,同时也是一个研究的新趋势,具有较大的经济价值和社会意义。
参考文献:
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大功率范文第8篇
关键词：电力电子； 有源温控； 电桥； LED
中图分类号：TN919-34； TM92 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0195-04
Development of Active Temperature Control System for High-power LED
LIU Shi-jun, LIU Chao
(Shanghai Key Laboratory of Spacecraft Mechanism, Shanghai Institute of Aerospace System Engineering, Shanghai 201108, China)
Abstract： Most of the power energy of high-power LEDs convert into the heat energy when it is turned on. The light intensity and life time of high-power LED will be influenced seriously if the heat energy can not be diffused efficently. Considering the actual demand of the high-power LED heat dissipation, a LED active temperature control system is presented in this paper. The LED driver is used as the refrigeration driver power supply of TEC. The temperature monitoring circuit based on the semiconductor transducer is made. The closed-loop control system is formed through PI regulator. The tested data shows that the LED active temperature control system is stable and reliable.
Keywords： power electronics; active temperature control; electronic bridge; LED
收稿日期：2011-07-13
基金项目：上海市科学技术委员会基金资助项目（10XD1422900）
0 引 言
大功率LED的正向压降和电流都比较大，其消耗的功率也比较大。目前大功率白光LED的电光转换效率约为15%，剩余的85%则转化为热能，而一般LED芯片尺寸仅为Φ2~Φ5 mm，因此其功率密度很大。同时与传统的照明器件不同，白光LED的发光光谱基本属于可见光范围内，不包含红外部分［1］，所以其热量不能依靠辐射释放，如果热量集中在尺寸很小的管芯内部而不能有效散出，就会导致芯片的温度升高，引起热应力的非均匀分布，同时芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。研究表明，当温度超过一定水平时器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2 ℃，LED可靠性将下降10%左右。
同时，当温度过高时白光LED器件的发光波长将发生红移。据统计资料表明，在100 ℃的温度下，波长可以红移2~9 nm。从而导致YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差，并且会严重影响LED的使用寿命［2］。在室温附近，温度每升高1 ℃，LED的发光强度会相应减少1%左右，当器件从环境温度上升到120 ℃时，亮度下降多达35%。当多个LED密集排列组成白光照明系统时，热量的耗散问题更加严重，因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件［3］，因此，如何提高散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术难题之一。
1 有源温控LED的开发
目前几乎所有控制LED温度的方式都是通过增加散热面积，改善散热材料等被动方式散热，但是这种方法受环境温度和LED功率大小限制，其作用效果有限，并且可控性很差，因此改善效果往往不能达到的要求［4］。于是，这里提出了一种使用热电致冷器件TEC主动控制LED温度的方法。这种方法当然也要消耗能源来制冷，但在必要时则能强制LED管芯局部降温，从而仍可能有积极的作用。
1.1 TEC工作原理
TEC是利用热电致冷效应原理制成。所谓热电致冷效应，是指当直流电流通过具有热电转换特性的导体组成的回路时，具有致冷制热的功能。半导体制冷是热电制冷的一种，即直流电通过半导体材料制成的PN结回路时，在PN结的接触面上有热电能量转换的特性，这种效应又称为帕尔贴效应。帕尔贴效应是法国物理学家帕尔贴(Pettier)在1834年发现的。两种不同导体联成的闭合回路，当在此环路中接入电源时，一个焊接点的温度降低为吸热端；另一个焊接点的温度升高为放热端。这种现象被称为热电制冷和制热。又由于半导体材料是一种较好的热电能量转换材料，在国际上热电制冷器件普遍采用半导体材料制成，因此称为半导体制冷器［5］。
当有外加直流电流I流过2种不同的金属组成的闭合回路时，在一个接头上会有热量Q的吸收，而在另一个接头上会有热量Q放出，这种吸收或放出的热量称为帕尔贴热。帕尔贴热和通过该导体的电流关系为：Q=πI
(1)式中：π为帕尔贴系数，与材料的温差电动势率α和接头温度T1有关，π=αT1。帕尔贴热只与2种导体的性质及接头的温度有关，而与导体其他部分的情况无关，且这种效应是可逆的。
半导体制冷器的基本致冷单元，是把P型半导体和N型半导体用金属连接片焊接起来组成的电偶，如图1(a)所示。载流子通过结点时，必然与周围环境进行能量交换，能级的改变是现象的本质。N型半导体有多余的电子，具有负温差电势，P型半导体多数载流子子是空穴，电子不足，具有正温差电势，当电子从P型半导体穿过结点到N型半导体时，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量，结点温度降低。相反，当电子从N型半导体流至P型半导体时，结点的温度就升高。由于单个电偶产生的热效应较小，所以实际应用的半导体制冷器，是将多个这样的电偶对一起串联使用，如图1(b)所示，这样才能够同时吸收或者释放更多的热量。通过改变TEC两端的电流流向就能够控制热量吸收和释放，同时控制电流的大小，就能控制TEC发热或者制冷的功率，从而实现对LED温度的控制。由于对于LED来说主要是控制其温度不能超过其允许范围，因此只需控制电流的大小而不必控制方向。
1.2 温度测量方法
控制温度需要温度检测装置，这里采用热敏电阻元件作为温度的传感器，通过测量其电阻值的大小来判断温度的大小。这样希望温度控制在某个值就有了温度的给定，到温度执行机构，再到温度的检测作为反馈就构成了温度的闭环自动控制系统。
温度信号首先要变成比较容易处理的电信号，这里采用温度传感器将温度信号转变为电信号。常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、RTD和集成温度传感器。热敏电阻主要用于点温度、小温差的测量，远距离多点测量与控制，温度的补偿和电路的自动调节等。测温范围为-50~+450 ℃。与其他温度传感器相比，热敏电阻温度系数大、灵敏度高、响应迅速、测量线路简单，体积小、寿命长、价格便宜，由于本身电阻值很大，因此可以不考虑引线长度带来的误差，适于远距离的测量和控制［6］。
热敏电阻的温度系数有正有负，大概可分为NTC，PTC和CTR。NTC是一种具有负温度系数的热敏电阻，PTC是正温度系数热敏电阻，CTR是临界温度热敏电阻［3-7］。NTC主要用于温度测量和补偿。本课题采用的是NTC型热敏电阻。它的主要参数指标有标称电阻值Rt、额定功率、电阻温度系数α、测量功率、时间常数、耗散系数、稳压范围等。
一般而言，温度的测量由温度传感器和电桥2部分组成。本课题研究的LED温度的测量利用热敏电阻和差分输入电桥两部分组成［7］。采用单电桥的测温电路如图2所示。
图中RX为热敏电阻；UR为参考基准电压，要求参考电压输出必须精确稳定，一旦纹波过大，则会影响电桥的测量精度［8］。桥臂上其余电阻也采用高精度的精密电阻，以保证精确测量的需要。根据电路以及运算放大器的原理可以得到UO与UR的关系式：UO=(R2+R3)(R1+RX)－2R3RX2R2(R1+RX)UR
(2) 通过电路仿真得到UO与RX的关系曲线如图3所示。图中UR选取5 V，经过合理配置R1=1 kΩ，R2=R3，当RX大约在0.33 ~3 kΩ之间变化时，UO的输出在范围为0~5 V。本论文中0~5 V作为计算机信号代表LED的温度信号变化范围为-20~+200 ℃。因此通过热敏电阻将温度信号反馈到320单片机的A/D，再通过单片机控制TEC的电流就可以形成LED的温度反馈控制［9］。
2 LED有源温控系统的实现
首先介绍LED有源温控系统的配置方式，然后通过对温升数据的分析，指出LED有源温控系统的可行性。
2.1 LED有源温控系统的配置方式
首先通过智能LED驱动器给LED负载进行供电，上位机通过CAN或RS 485总线将控制信号传递给LED驱动器来控制LED输出电流的大小，即控制LED发光亮度的大小，而随着发光亮度的不同，LED的热量也有很大的变化，亮度越高，其表面越热，然后温度传感器将其温度信号转化为电压信号，传递到LED驱动器的微处理控制模块，经过A/D采样转化为数字信号，再由CAN/485总线将数据发送到上位机上，上位机根据所传输数据的大小通过内部数字PI控制器计算并输出到微处理器控制模块，再由微处理器控制模块将相应的控制电压给到驱动器上，由驱动器对LED制冷器进行供电，而微处理器供给的控制电压的大小直接控制制冷器电流的大小，即制冷器制冷强度的大小，整个过程是一个完整的闭环系统，不需人为调节，由传感器，驱动器电路，总线，上位机，制冷器自动控制。
本系统以C8051F340单片机为核心，与外部监控单元和接收机单元均采用串行口通信；单片机采集输出电流反馈信号；环路校正采用数字PI校正，用软件编程实现；校正输出的信号送至F340内部产生的数字脉宽调制信号(PWM)，通过PWM加载到驱动电路的输入端，从而改变负载输出功率［10］系统结构如图4所示。
对于数字校正来说，环路的控制是按照一定的采样周期进行的。本系统中采样周期选为20 ms。系统反馈控制单元采用数字PI校正，用软件编程来实现。相对于模拟环路校正来讲，数字Pl调节器具有调试方便、可靠性高等优点。下面对本系统所采用的数字PI控制器进行详细的介绍。
PI调节器的传递函数为kpτs+1τs，其中，τ为积分时间常数；kp为比例系数，这里τ=0.03，kp=1。该调节器的模拟输出为：u(t)=kp［e(t)+1τ∫10e(t)dτ］
(3)式中:e(t)为调节器的偏差输入，即给定值与反馈采样值之差。
将式(3)离散化：uk=kp［ek+1τ∑k－1n=0e(n)T］
(4)式中：T为采样周期。
对第k个采样值和第k-1个采样值进行比较，进而推理出本次的控制量向上次控制量的关系：uk－uk－1=［kpek－kp(1－Tτ)ek－1］
(5) 最后得到：uk=kpek+qk－1
(6)式中：qk=uk－kp(1－Tτ)ek－1。程序流程如图5所示。
2.2 LED的温升实验测量数据分析
表1为不加TEC制冷而测试出的输出电压，温度与热敏电阻阻值的关系。由表中数据可以看出，其热敏电阻值与输出电压的关系与图3模拟仿真结果基本一致，误差不超过1%。
而当加入TEC制冷器以后，无论发光亮度有多大，LED表面温度都迅速降温为25 ℃左右，达到了预期制冷的效果。表2为加入TEC制冷器后输出电压，温度与热敏电阻阻值的关系。
3 结 语
本文给出了一种新型的LED有源温控系统的设计，使用降压型LED驱动器作为TEC制冷器的驱动电源，同时建立基于半导体传感器的温控监测电路，形成一个完整的闭环控制系统，通过主动散热的方式为大功率LED高效可靠的工作提供保证，此系统的设计经过实验论证，证实此方法准确，有效，具有开发的价值。
参 考 文 献
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