第一篇：变频调速系统的发展现状与前景展望
变频调速系统的发展现状与前景展望
清华大学电机系冬雷李永东
[摘要］了解近十年来国外通用变频器的技术发展对于深入了解交流传动与控制技术的发展走向以及如何站在高起点上结合我国国情开发我国自己的产品都具有十分积极的意义。
[关键词] 通用变频 电力电子 IGBT IPM PWM DTC
1.前言
交流传动与控制技术是目前发展最为迅速的技术之一，这是和冉力电子器件制造技术、变流技术控制技术以及微型计算机和大规模集成电路的飞速发展密切相关。
通用变频器作为早个商品开始在国内上市，是近十年的事，销售额逐年增加，于今全年有超过数十亿元（RMB）的市场。其中．各种进口品牌居多，功率小至百瓦大至数千千瓦；功能简易或复杂；精度低或高；响应慢或快：有PG（测速机）或无PG;有噪音或无噪音等等。
对于许多用户来说,这十年中经历了多次更新，现所使用的变频器大都属于目前最为先进的机型如果从应用的角度来说，我们的水准与发达国家没有什么两样。作为国内制造商,通过这十年来对国外的先进技术进行销化，也正在积极地进行国产变频器的自主开发．努力追赶世界发达国家的水平。
回顾近十年来国外通用变频器技术的发展对于深入了解交流传动与控制技术的走向，以及如何站在高起点上结合我国国情开发我国自己的产品应该说具有十分积极的意义.2.关于功率器件
变频技术是建立在电力电子技术基础之上的。在低压交流电动机的传动控制中，应用最多的功率器件有GTO、GTR、IGBT以及智能模块IPM(Intelligent Power Module），后面二种集GTR的低饱和电压特性和MOSFET的高频开关特性于一体是目前通用变频器中最广泛使用的主流功率器件。IGBT集射电压Vce可＜3V,频率可达到20KHZ,内含的集射极间超高速二极管Trr可达150ns,1992年前后开始在通用变频器中得到广泛应用。其发展的方向是损耗更低,开关速度更快、电压更高,容量更大(3.3KV、1200A), 目前，采用沟道型栅极技术、非穿通技术等方法大幅度降低了集电极一发射极之间的饱和电压[VCE（sat)]的第四代IGBT也已问世。
第四代IGBT的应用使变频器的性能有了很大的提高。其一是ICBT开关器件发热减少，将曾占主回路发热50－70％的器件发热降低了30％。其二是高载波控制，使输出电流波形有明显改善；其三是开关频率提高，使之超过人耳的感受范围，即实现了电机运行的静青化；其四是驱动功率减少，体积趋于更小。
而IPM的投入应用比IGBT约晚二年，由于IPM包含了1GBT芯片及外围的驱动和保护电路.甚至还有的把光耦也集成于一体，因此是种更为好用的集成型功率器件，目前，在模块额定由流10－600A范围内，通用变频器均有采用IPM的趋问，其优点是：
（l）开关速度快，驱动电流小，控制驱动更为简单。
〔2)内含电流传感器，可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低。
（3)由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化，所以浪涌电压，门极振荡，噪声引起的干扰等问题能有效得到控制。
（4）保护功能较为丰富，如电流保护、电压保护、温度保护一应俱全，随着技术的进步，保护功能将进一步日臻完善。
（5｝IPM的售价已逐渐接近IGBT．而计人采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能提高等因素后在许多场合其性价比已高过IGBT，有很好的经济性。为此IPM除了在工业变频器中被大量采用之后，经济型的IPM在近年内也开始在一些民用品如家用空调变频器，冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。IPM也在向更高的水平发展，日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM将不需要外接光耦，通过内部自举电路可单电源供电并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化，专用化，高性能，低成本方面又推进了一步。
3.关于控制方式
早期通用变频器如东芝TOSVERT－130系列、FUJI FVRG5／P5系列，SANKEN SVF系列等大多数为开环恒压比（V／F=常数）的控制方式．其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是系统性能不高，比较适合应用在风机、水泵调这场合。具体来说，其控制曲线会随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电视转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等。对变频器U／F控制系统的改造主要经历了三个阶段；
第一阶段：
1.八十年代初日本学者提出了基本磁通轨迹的电压空间矢量（或称磁通轨迹法）。该方法以三
相波形的整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成二相调制波形。这种方法被称为电压空间矢量控制。典型机种如1989年前后进入中国市场的FUJI（富士）FRN5OOOG5/P5、SANKEN（三垦）MF系列等。
②引人频率补偿控制，以消除速度控制的稳态误差
③基于电机的稳态模型，用直流电流信号重建相电流，如西门子MicroMaster系列,由此估算出磁链幅值，并通过反馈控制来消除低速时定子电阻对性能的影响。
④将输出电压、电流进行闭环控制，以提高动态负载下的电压控制精度和稳定度，同时也一定程度上求得电流波形的改善。这种控制方法的另一个好处是对再生引起的过电压、过电流抑制较为明显，从而可以实现快速的加减速。
之后，1991年由富士电机推出大家熟知的FVR与 FRNG7／P7系列的设计中，不同程度融入了②3．④项技术，因此很具有代表性。三菱日立，东芝也都有类似的产品。然而，在上述四种方法中，由于未引入转矩的调节，系统性能没有得到根本性的改善.第二阶段：
矢量控制。也称磁场定向控制。它是七十年代初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。
矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。但是，由于转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果，这是矢量控制技术在实践上的不足。此外．它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制，在这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。仅管如此，矢量控制技术仍然在努力融入通用型变频器中，1992年开始，德国西门子开发了6SE70通用型系列，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制。1994年将该系列扩展至315KW以上。目前，6SE70系列除了200KW以下价格较高，在200KW以上有很高的性价比。
第三阶段：
1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque
Control简称DTC）。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。
转矩控制的优越性在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入的定子磁键观测器能很容易估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。这种控制方法被应用于通用变频器的设计之中，是很自然的事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。然而，这种控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别（Identification向你ID),通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩的Band－Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。
1995年ABB公司首先推出的ACS600直接转矩控制系列，已达到<2ms的转矩响应速度在带PG时的静态速度精度达土O.01%，在不带PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，向样可以达到正负0.1％的速度控制精度。其他公司也以直接转矩控制为努力目标，如安川VS－676H5高性能无速度传感器矢量控制系列，虽与直接转矩控制还有差别，但它也已做到了100ms的转矩响应和正负0.2%（无PG）,正负0.01％（带 PG）的速度控制精度，转矩控制精度在正负3％左右。其他公司如日本富士电机推出的FRN 5000G9／P9以及最新的FRN5000Gll／P11系列出采取了类似无速度传感器控制的设计，性能有了进一步提高，然而变频器的价格并不比以前的机型昂贵多少。
控制技术的发展完全得益于微处理机技术的发展，自从1991年INTEL公司推出8X196MC系列以来，专门用于电动机控制的芯片在品种、速度、功能、性价比等方面都有很大的发展。如日本三菱电机开发用于电动机控制的M37705、M7906单片机和美国德州仪器的TMS320C240DSP等都是颇具代表性的产品。
4.关于PWM技术
PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先在<
从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考止弦波比较，产生止弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。
由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，由此在交流传动乃至其它能量变换系
统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以分为三类，正弦PWM（包括电压，电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类），优化PWM及随机PWM。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势（如 ABB ACS1000系列和美国ROBICON公司的完美无谐波系列等）；而优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率（THD）最小，电压利用率最高，效率最优，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。
在70年代开始至80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般最高不超过5KHZ，电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善，随机PwM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值（DTC控制即为一例）；另一方面则告诉人们消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，因为随机PWM技术提供了一个分析、解决问题的全新思路。
5.展望
通用变频器的发展是世界高速经济发展的产物。其发展的趋势大致为：
5.l主控一体化
日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一快芯片上的DIPIPM（即双列直插式封装）的研制已经完成并推向市场。一种使逆变功率和控制电路达到一体化，智能化和高性能化的HVIC（高耐压IC）SOC（System on Chip）的概念已被用户接受，首先满足了家电市场低成本、小型化、高可靠性和易使用等的要求。因此叶以展望，随着功率做大，此产品在市场上极具竞争力。
5.2 小型化
用日本富士（FUJI）电机的三添胜先生的话说，变频器的小型化就是向发热挑战。这就是说变频器的小型化除了出自支撑部件的实装技术和系统设计的大规模集成化，功率器件发热的改善和冷却技术的发展已成为小型化的重要原因。ABB公司将小型变频器定型为Comp－ACTM他向全球发布的全新概念是，小功率变频器应当象接触器、软起动器等电器元件一样使用简单，安装方便，安全可靠。
5.3低电磁噪音化
今后的变频器都要求在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC国际标准，主要做法足在变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正（Active Power Factor Correction． APFC）电路，改善输入电流波形降低电网谐波以及逆变桥采取电流过零的开关技术。而控制电源用的开关电源将推崇半谐振方式，这种开关控制方式在30－50MhZ时的噪声可降低15－20dB。
5.4专用化
通用变频器中出现专用型家族是近年来的事。其目的是更好发挥变频器的独特功能并尽可能地方便用户。如用于起重税负载的 ARB ACC系列，用广交流电梯的 Siemens MICO340系列和FUJI FRN5000G11UD系列，其他还有用于恒压供水、上作机械主轴传动、电源再生、纺织、机车牵引等专用系列。
5.5系统化
作为发展趋势，通用变频器从模拟式、数字式、智能化、多功能向集中型发展。最近，日本安川由机提出了以变频器，伺服装置，控制器及通讯装置为中心的”D&M&C”概念，并制定了相应的标准。目的是为用户提供最佳的系统。因此可以预见在今后．变频器的高速响应件和高性能什将是基本条件。
第二篇：变频调速系统的发展现状与前景展望
变频调速系统的发展现状与前景展望
摘要：详细介绍了目前变频调速领域研究的热点问题，分析了最新技术发展对变频调速系统产业化所带来的影响，并对变频调速系统的发展前景进行了预测。
关键词：变频调速系统；现状；展望
一、在小功率交流调速方面，由于国外产品的规模效应，使得国内厂家在价格上、工艺上和技术上均无法与之抗衡。而在高压大功率方面，国外公司又为我们留下了赶超的空间。首先，国外的电网电压等级一般为3000V，而我国的电网电压等级为6000V和10000V；其次，高压大功率交流调速系统无法进行大规模的批量生产，而国外的劳动力成本，特别是具有一定专业知识的劳动力成本较高。
目前，研究较多的大功率逆变电路有：
多电平电压型逆变器
变压器耦合的多脉冲逆变器
交交变频器
双馈交流变频调速系统
（1）多电平电压型逆变器
日本长冈科技大学的A.Nabae等人于1980年在IAS年会上首次提出三电平逆变器，又称中点箝位式（Neutral Point Clamped）逆变器。它的出现为高压大容量电压型逆变器的研制开辟了一条新思路。
多电平电压型逆变器与普通双电平逆变器相比具有以下优点：
1.更适合大容量、高电压的场合。
2.可产生M层梯形输出电压，对阶梯波再作调制可以得到很好近似的正弦波，理论上提高电平数可接近纯正弦波型、谐波含量很小。
3.电磁干扰（EMI）问题大大减轻，因为开关元件一次动作的dv/dt通常只有传统双电平的1/（M-1）。
4.效率高，消除同样谐波，双电平采用PWM控制法开关频率高、损耗大，而多电平逆变器可用较低频率进行开关动作、开关频率低、损耗小，效率提高。
（2）变压器耦合的多脉冲逆变器
变压器耦合的多脉冲逆变器的三电平电路中，要获得更多电平只须将每相所串联的单元逆变桥数目同等增加即可。其优点为：
1.不存在电压均衡问题。无需箝位二极管或电容，适于调速控制；
2.模块化程度好，维修方便；
3.对相同电平数而言，所需器件数目最少；
4.无箝位二极管或电容的限制，可实现更多电平，上更高电压，实现更低谐波；
5.控制方法相对简单，可分别对每一级进行PWM控制，然后进行波形重组。
当然，这种结构的不足之处在于需要很多隔离的直流电源，应用受到一定限制。
（3）交交变频器
交交变频器采用晶闸管作为主功率器件，在轧机和矿井卷扬机传动方面有很大的需求。晶闸管的最大优点就是开关功率大（可达5000V/5000A），适合于大容量交流电机调速系统。同时，大功率晶闸管的生产和技术功能技术相当成熟，通过与现代交流电机控制理论的数字化结合，将具有较强的竞争力。但是交交变频器也存在一些固有缺点：调速范围小，当电源为50Hz时，最大输出频率不超过20Hz；另一方面，功率因数低、谐波污染大，因此需要同时进行无功补偿和谐波治理。
（4）双馈交流变频调速系统
双馈交流变频调速系统的变频器功率小、功率因数可调、系统可靠性较高，因此近来受到了许多研究人员的重视。由于变频器的功率只占电机容量的25%，因此可以大大降低系统的成本。但是，双馈交流变频调速系统中的电机需要专门设计，不能使用普通的异步电机；而且受变频器容量和调速范围的限制，不具备软起动的能力。
二、高性能交流调速系统
V/f恒定、速度开环控制的通用变频调速系统和滑差频率速度闭环控制系统，基本上解决了异步电机平滑调速的问题。然而，当生产机械对调速系统的动静态性能提出更高要求时，上述系统还是比直流调速系统略逊一筹。原因在于，其系统控制的规律是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发推导出稳态值控制，完全不考虑过渡过程，系统在稳定性、起动及低速时转矩动态响应等方面的性能尚不能令人满意。
考虑到异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩，但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变换，则可以把定子电流中励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立开来，进行分别控制。这样，通过坐标变换重建的电动机模型就可等效为一台直流电动机，从而可象直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制即矢量控制。
和矢量控制不同，直接转矩控制屏弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。
尽管矢量控制与直接转矩控制使交流调速系统的性能有了较大的提高，但是还有许多领域有待研究：
（1）磁通的准确估计或观测
（2）无速度传感器的控制方法
（3）电机参数的在线辨识
（4）极低转速包括零速下的电机控制
（5）电压重构与死区补偿策略
（6）多电平逆变器的高性能控制策略
三、展望
在交流调速的研究与制造过程中，硬件的设计与组装占了相当大的比重。电机制造以及调速装置的制造需要大批的技术熟练工人，对
人员的素质有一定要求。而国外相关产业的人工成本相对较高，在近十年内，交流调速的制造业有可能向发展中国家转移。对中国来说，这也是一个机遇，如果我们抓住这个机会，再利用本身的市场有利条件，有可能在我国形成交流调速系统的制造业中心，使我国工业上一个新的台阶。需要注意的是发达国家在高技术领域是不会轻易放弃的，他们非常注意核心技术及软件的保护和保密，为此，必须加大该领域的科研与开发的力度。
参考文献：
[1]王树.变频调速系统设计与应用.机械工业出版社,2005
[2]丁斗章.变频调速技术与系统应用.机械工业出版社,2005
[3]周志敏、周纪海、纪爱华.变频调速系统设计与维护.中国电力出版社，2007
第三篇：浅谈我国电子银行发展现状与前景展望
浅谈我国电子银行发展现状与前景展望
伴随着当前网络信息技术的深入发展和金融市场的日益创新，电子银行业务已逐渐成为各大银行发展的焦点。本文将从国内外电子银行发展现状、特点以及我国电子银行未来发展方向和实现路径等角度展开分析，找到我国电子银行业务存在的现有问题，并提出解决办法，从而不断提升服务质量，促进电子银行业的顺利运作与健康发展。
一、国内外电子银行发展现状
1、什么是电子银行？
电子银行是依靠先进的网络信息、电子技术，为客户提供的一种自助式金融服务，主要包括网上银行、自助银行、电话银行、手机银行等类型。伴随着网络技术的广泛应用及消费金融的日渐兴起，电子银行业不但通过创新消费模式拓展出全新的市场空间，而且逐渐对传统金融服务业行成不可忽视的挑战与冲击。
2、国外电子银行发展历程
电子银行最早兴起于美国，1996年，美国“安全第一网络银行”便开始通过网络开展金融业务，由于网上银行的客户、交易额等迅速超过传统银行，其业务覆盖范围快速扩大，得到英国、日本等其他国家的关注与借鉴。欧洲国家中英国和瑞士是最先发展网上银行，德国、法国等紧随其后。亚洲网上银行业务起步较晚，但是发展进程非常迅猛。
近几年，国外手机银行业务占据了较大的市场份额，得到了普遍的认可。许多国家开展了手机银行业务，尤以韩国与日本发展最快。就日本银行而言，手机银行己成为其零售业务的重要支柱之一。
总体来说，国外电子银行通过10余年的发展，立足于完善的信用管理体系和网络信息技术，得到了迅速的发展，已成长为金融市场不可忽视的力量，为我国电子银行业的发展提供了有益的借鉴。
3、国内电子业务发展现状
相对于国外，我国电子银行受到法律法规、信用体系建设不完全及网络信息技术较为落后等现状的制约，起步较晚，但发展较快。
（一）网上银行
1997年，招商银行建立的“一网通”，首创我国网上银行的先河，中行、建行、农行等也随后陆续推出自己的网上银行。进入21世纪以后，网上银行业务流程更加现代化，网上银行越来越受到企业与个人的青睐。2010年我国网上银行市场交易额达到553.75万亿元，截止2010年底注册用户数超过3亿。图1为05年至10年我国网上银行的交易额及增长水平。由
图可看出交易额快速上升。
图105-10年我国网上银行交易额及增长情况
（二）银行卡及自助银行
据数据显示，截至2010年末，我国银行借记卡发卡量为21.9亿张，信用卡发卡量为2.3亿张。各类银行结算账户共计33.76亿户，同比增长20%，另外，我国非现金支付工具办理支付业务共277亿笔，金额为905.2万亿元，同比分别增长29.4%和26.5%。其中银行卡业务共257.6亿笔，金额为246.8万亿元，同比分别增长30.8%和48.7%。银行卡的使用，为消费者日常购物、交易等提供便利，排除了携带大量现金的安全隐患，无纸化操作也促使交易顺利快速完成。
（三）电话银行
电话银行是近年来日益兴起的一种电子银行业务，它通过电话这一通信工具将用户与银行紧密相连，为客户提供各类查询服务的新型银行。各大银行均开通了“9”开头的电话服务热线，如中国银行：95566。电话银行操作简单，自动化管理，可实时查询，实现了银行“24小时制”的服务模式。
（四）手机银行
手机银行是我国电子银行的重要发展方向。手机具有方便携带、操作简单等特征，用户可以随时与他人沟通联系，是一种大众化的便捷通信工具。1999年，我国首次开发手机银行业务，为用户提供账户查询、缴费、转账与证券交易信息等服务。目前，中行、交行、工行等各大银行均已开通手机银行的业务，其中招商银行用户手机银行转账汇款0费用、建行用户可享受转账汇款1折优惠等活动，大大促进了我国手机银行业务的发展。
截至2011年6月，我国手机用户已突破9亿大关，超过3亿的用户使用手机上网业务，开通手机银行的用户已超7000万，标志着我国手机银行业务已进入了一个崭新的发展阶段。
二、电子银行发展特点
电子银行发展如此迅猛，很大程度上是由于它具有无纸化交易、方便快捷、成本低廉等的特点。
（一）无纸化交易
传统银行的日常支付手段通常是通过现金、票据等来完成的，而电子银行的应用使我国实现了无纸化交易，它具有高效、安全、保密的特点，已成为银行业及其他领域的发展主流。
（二）方便快捷
电子银行使用非常便捷，不受时间与空间的限制，可以随时随地获得服务。电子银行提供的个性化服务，有助于针对性的为企业与个人提供理财投资服务，使其降低运营成本，提高资金的周转率。电子银行也为用户日常生活提供了便利，足不出户即可完成水电费、网上购物等的交易支付，省时省力。
（三）成本低廉
电子银行的交易成本低廉，能够实现银行、客户成本的双降，实现共赢。电子银行省去了以往传统支付的繁杂手续，减少了银行的开支，同时可以减少客户交通等的额外费用。
三、我国电子银行存在的问题及对策分析
应当看到，我国电子银行的发展存在一定的问题，应当引起从业者的重视。
首先，电子银行业务风险管理有待完善。电子银行的无纸化操作虽规避了携带现金的安全隐患，但由于我国各大银行电子银行的安全技术标准不统一，缺乏整体规划，潜在的信息安全漏洞以及银行内部风险监控体系的不完善为互联网犯罪提供了条件。作为电子银行运营的核心问题，风险管理漏洞如不能妥善解决，将成为制约行业长远健康发展的瓶颈。
其次，电子银行业务品种单一，经营理念落后。目前，电子银行服务仅包括账单查询、汇款、转账以及企业资金结算与调拨等业务。新型电子银行未能在传统银行的基础上加以创新，研发出具有行业特色的产品，长期局限于传统银行业务的窠臼。相对于西方银行以客户为主，针对客户不同需求提供个性化服务的经营理念，我国的电子银行仍以产品为主，服务项目存在较大的雷同性，无法满足不同层次的客户需求。不能通过聚焦细分市场，以产品的差异化来提高自身竞争力。
最后，电子银行法律不够健全，信用体系有待进一步完善。由于我国尚未针对本行业出台完善的法律法规，影响了行业内信用体系的完善，阻碍了我国电子银行业务的发展进程。
对于我国电子银行存在的问题，笔者认为应从以下几方面采取有力措施，推进行业的可持续发展。
（一）把握战略定位，加大科技投入
电子化水平的高低是衡量电子银行综合实力的关键因素，直接关系到电子银行业务的顺利运行。因此，我们务必加大科技资金和开发的投入，加强优秀科技人员对电子银行各方面项目的深入研究与开发。
（二）提高风险防范意识，强化业务监督
我国电子银行业应建立统一的准入和支付标准，规范网上银行支付规范，避免不当操作引起的损失。同时应加强电子支付的网络安全建设，防范计算机、银行卡、手机银行在支付环节的信息遗漏风险。此外，央行应当积极引导各银行采用SET运作模式，在各交易参与方之间建立防火墙，提高信息安全性。
（三）提升银行服务质量，增加客户满足度
加强对高级复合人才的培养，提升银行从业人员的服务质量，有助于提高客户对电子银行业务的认识，提升电子银行业的品牌影响力。
为全面提升服务质量，应采取以下措施：
1、定期开展培训，加大培训力度。银行员工培训主要包括专业技能与综合素质方面，培训过程中能够挖掘员工潜力，使员工更好地掌握电子银行业务，并能够提高团队素质以及综合能力，增强员工防范意识，按规操作，相互监督。
2、创建学习型团队，培育员工终身学习的理念。
3、树立以客户为中心，以提升服务效率为目标的评估体系，不断地提高客户满意度。
（四）强化产品功能，以差异化促发展
电子银行的产品开发人员应根据客户的需求进行产品的研发，发掘细分市场，在传统银行原有功能基础上增加新功能，适应当前电子产品的发展。本着以客户为中心的经营理念，长期持续对不同需求的客户进行咨询和调查，打造差异化发展战略，逐步搭建核心竞争力并赋予其新的内涵。
（五）建立规范的法律法规
我国关于电子银行已经制定的规章包括：《电子银行业务管理办法》、《电子银行安全评估指引》，属行业指导性文件，而现行的《商业银行法》、《银行业监督管理法》、《人民银行法》等法律，均未对我国电子银行业务进行规定。监管法律的缺失导致我国电子银行业长期处于无序发展状态，影响了行业的健康发展。因此我国应在不断完善银行卡、网上银行、手机银行等业务管理办法的基础上，积极推动出台相关立法，为我国电子银行业务的发展创造良好的法律环境。
四、我国电子银行前景展望
电子银行伴随着网络信息技术的兴盛而产生，适应了现代电子网络时代的步伐。电子银
行业务作为一种虚拟的银行柜台，作为新兴的金融服务，为广大客户的金融理财提供了极大的便利，其发展势不可挡。
手机银行业务将凭借手机特有的优势，成为未来几年的发展热点。它有成为与网上银行与银行卡并驾齐驱第三极的潜力。另外，电子银行与第三方支付的竞争与合作将进一步加深。目前我国各大银行已与支付宝展开了合作，共同开拓电子商务市场。
我们应当立足国内市场特征，逐步解决电子银行的各项问题，推进我国电子银行与电子商务的迅速发展。
第四篇：超临界二氧化碳的发展现状与前景展望
超临界二氧化碳的发展现状与前景展望
摘 要:超临界二氧化碳具有气体的低粘度、高扩散系数和液体的高密度,且化学惰性,无毒无腐蚀,临界状态容易实现,是一种性能优良的环境友好溶剂。本文在超临界二氧化碳的萃取、超临界流体沉淀技术、化学反应介质、取代传统工艺助剂和溶剂等方面就目前的现状做了简介,指出了目前超临界二氧化碳的研究进展以及今后的研究方向。关键词:超临界二氧化碳;绿色溶剂;萃取；沉淀；化学反应
超临界流体(Supercritical Fluid , 简称SCF),是指处于临界温度和临界压力之上的流体。这种流体具有气体的低粘度、高扩散系数和液体的高密度特性,对许多物质具有很强的溶解能力,而且其溶解能力对温度和压力的变化极为敏感,易于调节。随着科技发展和人们对环境问题认识的不断提高,目前化学工业、涂料、油漆、泡沫塑料、机械、微电子等行业使用的挥发性有机溶剂所带来的温室效应、臭氧层空洞、水源污染等环境问题越来越引起了人们的重视,因而对一些性能优良且环境友好的超临界流体的应用研究受到了许多国家的政府、尤其是科学工作者的广泛关注。超临界流体技术自上世纪70年代开始崭露头角以来，以其环保、高效等显著特性迅速超越了传统技术。
近二十多年来，随着人们对可持续发展战略认识的不断加强，在国民经济各领域，特别是工业领域，绿色化学、清洁生产技术受到越来越多的重视。超临界技术在国内外迅猛发展，在食品、化工、香料、环保、纳米材料、生物医药等诸多领域均有广阔的应用前景，也取得了众多的重要成果。常见的超临界流体中,由于二氧化碳化学性质稳定,无毒性和无腐蚀性,不易燃和不爆炸,临界状态容易实现,而且其临界温度(31.1 ℃)接近常温,对食品及医药中香气成分、生理活性物质、酶及蛋白质等热敏性物质无破坏作用,因而,有关超临界二氧化碳的应用研究尤为广泛。
化学过程工业中许多反应、抽提、分离和其他操作均涉及使用有机溶剂，但其会造成许多环境问题，常规有机溶剂为挥发性有机化合物。此外，有机溶剂有可能破坏臭氧层而受到限制。超临界二氧化碳是传统有机溶剂有吸引力的替代方案。二氧化碳不是挥发性有机化合物。虽然二氧化碳是温室气体，如果它从环境中抽取，应用于过程中，然后再返回到环境中，则不会造成温室气体效应。超临界二氧化碳具有不断增多的商业化应用潜力。与许多有机溶剂不同，超临界二氧化碳不可燃。它为惰性、无毒，具有适中的临界常数。二氧化碳：临界温度为31．1℃，接近常温，用于对温度敏感的材料有吸引力。二氧化碳的临界压力为7．38 MPa。由于其分子非极性，故液态的二氧化碳对极性物质的溶解能力极低，而对低极性和非极性物质却具有较高的溶解能力，二氧化碳对非极性或疏水性纤维具有较高的溶解能力。如果把二氧化碳置于封闭体系中升温和加压后，当温度和压力超过二氧化碳的临界温度(31．1℃)和临界压力(7．39 MPa)即超过临界点后，则二氧化碳就转变为超临界流体状态。由于它不同于气体、液体和固体，故将这种液体状态称为超临界流体。处于超临界流体的二氧化碳：和气体一样，可以均匀地分布在整个容器中，通过控制压力，可以达到和液体一样大小的密度(0．3 g／cm 以上)，它对物体具有很强的渗透作用，对物质的溶解能力比气体大得多，甚至比液体还要强，超临界二氧化碳流体的密度是气体的数百倍，接近于液体，但其粘度又和气体相等，它的扩散系数是气体的l％左右，但又比液体大数百倍，这就是溶解分散在超临界二氧化碳流体中的物质易扩散、渗透能力强的原因所在。1超临界流体特性
超临界流体(Supercritical Fluid，简称SCF)是指临界温度和临界压力以上的高密度流体，超临界流体兼具气体和液体的双重特性，密度接近于液体，粘度和扩散系 1
数接近于气体，渗透性好。目前，有文献报道的超临界流体大致有几十种，最为常见的是二氧化碳和水，均具有价廉易得、安全无毒等特点，应用较为广泛。
2超临界技术的发展现状
近来的一些研究表明，超临界流体溶剂有优于普通溶剂的特性。如：可用超临界 CO2取代老溶剂氟里昂，作为氟代丙烯酸酯单体自由基聚合反应的溶剂，气产率高，而且产物易于分离；在三乙胺或三乙胺/甲醇存在下CO2催化加氢合成甲酸或甲酸衍生物的反应在超临界CO2中进行时，其反应速率明显大于在其他溶剂中进行时的速率。由于超临界流体的独特性质，使得超临界技术正作为一种具有广阔应用前景的“绿色工艺”，受到越来越多国家的重视。从目前的发展状况看，超临界技术在以下几个方面发挥了重要的作用。
2.1超临界流体萃取
在临界点附近的超临界流体,操作温度或操作压力的微小变化,都会引起超临流体密度的很大变化,从而可导致其溶解能力高达几个数量级的变化。超临界CO2 萃取即是在低温或高压(高密度)条件下,溶解出所需的成分,然后提高温度或降低压力,在低密度条件下使萃取出来的成分与萃取剂分离,从而实现超临界CO2 萃取分离过程。
食品工业上，超临界二氧化碳萃取主要用于从天然中提取各种脂溶有效成分，其提取率优于有机溶剂萃取，且无溶剂残留，为纯天然产品。现已成功提取的物质有啤酒花浸膏、咖啡因、亚麻酸、农副产品植物油脂（如小麦胚芽油、米糠油、玉米油、大蒜油、洋葱油、姜油、橄榄壳油、辣椒萃取物、胡椒萃取物、花椒提取物、蛋黄油、鱼油（EPA、DHA）等）、植物种子油料（如沙棘、黑加仑、大豆、可可豆、松子油、向日葵、棕榈、咖啡豆等油脂）、天然色素（辣椒红、玉米黄、番茄红、紫草色素等）等。例如： 清华大学紫光集团利用超临界流体萃取技术，成功开发了从啤酒花提取啤酒花浸膏、从桂花提取桂花浸膏、红豆杉中提取紫杉醇、紫草中提取紫草素、小麦胚芽里提取胚芽油、黑加仑里提取籽油 沙棘植物中提取沙棘油 干辣椒中提取辣椒红色素等系列产品的加工工艺。医药领域中，利用超临界二氧化碳萃取技术提取米油沙棘油、维生素E、紫杉醇、银杏黄酮、人参皂苷、马钱子碱、青蒿素等多种药用成分。在工业废物处理及回收利用方面, Hurren和Fu报道了利用超临界CO2萃取从金属加工业产生的油泥中回收金属和切削油。传统采用挤压或离心方法能将污泥中含油量降至10～ 15%而采用超临界CO2萃取则可降至1%以下,并且回收的油相当洁净,可直接再次使用。还有油泥中金属粉末也能全部回收,而此前只能作为废物进行填埋处理。
2.2 超临界流体沉淀（supercritical fluid precipitation SFP）
早在1879年,Hannay等人就发现,当SCF溶液快速降压膨胀(RESS)时,溶液中的溶质会象雪花一样在气体中沉淀。但是,RESS这一现象真正得到人们关注是在20世纪80年代。当时Krukonis预测到了这一现象的实用价值,并开展了相应的研究工作,使人们对这一现象有了深刻的理解。随后,Battelle研究所发展了RESS成核结晶技术并使这一过程在实验室得以实现。该方法利用SCF的溶解能力随压力变化这一特性,把溶质溶解在SCF中,然后使溶液通过一毛细喷嘴高速喷入一常压沉淀设备内,SCF由于压力降低而迅速膨胀成气态,其对溶质的溶解度迅速降低,溶液过饱和度迅速增大,致使溶质结晶沉淀出超细粒子,经过滤装置可收集到不含溶剂之洁净的超细粒子产品。人们在对采用RESS技术制备超细微粒进行更深入的研究中发现,虽然RESS具有过程简单、操作容易等许多优点,但是当成核物质在SCF(如CO2)中难溶解或不溶解时,则不宜采用该法。
目前SEP 技术涉及的研究领域有无机、有机、高分子材料及药物等的超细化；药物的维球化、微胶囊化、纳米悬浮液的制备，易爆物质的粉碎，膜制备及粒子涂层等。如：Elvassore 等人将胰岛素与可生物分解的聚合物（聚L－ 丙交换脂或聚乙烯乙二
醇）溶解在二氯甲烷与二甲基亚砜组成的混合溶剂中，以SF-CO2为抗溶剂成功地制备出了平均尺寸分别为0.5－ 2um、400－ 600nm，粒度分布窄，残留溶剂消除彻底且内部均匀混有保持着高的药用活性胰岛素的聚合物微球或纳米球；通过严格控制温度、压力、流量聚合物样品等操作条件，可以得到表面光滑、内部结构坚实且重现性高的不团聚、不絮凝的内部均匀混有胰岛素的聚合物纳米球。
2.3超临界流体二氧化碳作为反应介质
超临界流体作为反应介质，具有许多优越性。首先是具有气体的特征：粘度小，扩散性能好，易于和其它气体互溶，传质与传热性能好；同时又具有液体的密度和强溶解度，易于通过调节压力、温度。控制流体的密度、介电常数、粘度和扩散系数。常用的有超临界水反应及超临界二氧化碳反应。水及二氧化碳均系对环境无污染的介质，超临界流体反应工程属于绿色产业的应用技术，宜于在2l世纪的新兴产业中推广。近几年，在超lI缶界流体技术应用于反应工程上的主要研究方向有：测定均相反应的反应速率和溶剂效应，以及寻求新的应用对象；研究非均相催化和生物催化反应的一般行为，以及拓宽其应用范围；物料的转化和分解反应；在超临界水中的氧化反应等。
2.4 用于取代传统工艺助剂或溶剂
超临界CO2可以很好地溶解分子质量较小的有机化合物,若添加适当的表面活性剂,则如聚合物、重油、石蜡、蛋白质等许多分子质量较大的物质可以在超临界CO2 中溶解,因此,以超临界CO2 代替传统工业溶剂,减少挥发性有机溶剂的排放具有显著的优势和广阔的应用前景。
2.4.1 超临界CO2喷漆技术
涂料中使用的挥发性有机溶剂,不仅危害施工人员的健康,而且可污染大气和水源,严重威胁人类的生存环境。使用环境友好的超临界CO2代替传统喷漆过程中的快挥发溶剂,而仅保留原溶剂总量1/ 3～1/ 5 的慢挥发溶剂,可获得良好的喷漆质量。实践证明这种新的喷漆系统能大大减少环境污染的挥发性有机溶剂的排放,同时改善施工环境,有利于操作人员的身体健康,具有广阔的应用前景。
2.4.2 超临界CO2清洗技术
在机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用挥发性有机溶剂来进行清洗,带来了大气污染等环境问题和人身危害安全问题。由于许多工业材料在超临界CO2中的溶解度较低,为此,美国北卡罗莱纳大学的J.M.Desimore 等人设计了一种含氟化合物表面活性剂,可使聚合物、重油、石蜡、蛋白质等许多分子质量较大的物质在超临界CO2中溶解,因此可使用超临界CO2代替传统有机溶剂作为工业清洗剂。超临界CO2清洗技术一方面可减少有毒有机物的排放,不污染环境,另外与用水或溶剂常规清洗相比,可降低清洗费用,清洗部件不需干燥处理,可缩短清洗时间。
3.前景与展望
综上所述,超临界流体二氧化碳作为新型的绿色溶剂,不但可以替代传统的有机溶剂而且能够为反应分子提供新的分子环境,使反应的选择性转化率得到改变和提高,或使分离提纯等过程较容易进行。因此,绿色溶剂的研究已引起了科学家的浓厚兴趣并有待进一步的开发,如何增强其商业可行性及预防污染在未来对化学家的工作将起到重要作用。每一位化学家需要知道如何设计生产程序,将注意力集中在有效预防环境问题及解决那些环境问题上,并重视选择合适溶剂,我们相信,绿色溶剂将迎来一个更加繁荣的春天。
第五篇：SCADA系统发展历程和前景展望
SCADA系统发展历程和前景展望
SCADA系统概述
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
SCADA系统发展历程
SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统，全名为数据采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。
第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网络分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各
种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，国家计划未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度。
第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经或即将具备，预计将与21世纪初诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。SCADA系统在电气化铁道远动系统的应用技术上已经取得突破性进展，应用上也有迅猛的发展。由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，在SCADA系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样。在电气化铁道远动系统上已经成熟的产品有由我所自行研制开发的HY200微机远动系统以及由西南交通大学开发的DWY微机远动系统等。这些系统性能可靠、功能强大，在保证电气化铁道供电安全，提高供电质量上起到了重要的作用，对SCADA系统在铁道电气化上的应用功不可没。
SCADA系统发展瞻望
SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过。当今，随着电力系统以及铁道电气化系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展，为SCADA系统提出新的要求，概括地说，有以下几点：
SCADA/EMS系统与其它系统的广泛集成SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，为EMS系统提供大量的实时数据。同时在模拟培训系统，MIS系统等系统中都需要用到电网实时数据，而没有这个电网实时数据信息，所有其它系统都成为“无源之水”。所以在这今十年来，SCADA系统如何与其它非实时系统的连接成为SCADA研究的重要课题；现在在SCADA系统已经成功地实现与DTS(调度员模拟培训系统)、企业MIS系统的连接。SCADA系统与电能量计量系统，地理信息系统、水调度自动化系统、调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为SCADA系统的一个发展方向。
变电所综合自动化
以RTU、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。变电所的综合自动化已经成为有关方面的研究课题，我国东方电子等公司已经推出相应的产品，但在铁道电气化上还处于研究阶段。
专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用
利用这些新技术模拟电网的各种运行状态，并开发出调度辅助软件和管理决策软件，由专家系统根据不同的实际情况推理出最优化的运行方式或出来故障的方法，以达到合理、经济地进行电网电力调度，提高运输效率的目的。
面向对象技术、Internet技术、及JAVA技术的应用
面向对象技术(OOT)是网络数据库设计、市场模型设计和电力系统分析软件设计的合适工具，将面向对象技术(OOT)运用于SCADA/EMS系统是发展趋势。
随着Internet技术的发展，浏览器界面已经成为计算机桌面的基本平台，将浏览器技术运用于SCADA/EMS系统，将浏览器界面作为电网调度自动化系统的人机界面，对扩大实时系统的应用范围，减少维护工作量非常有利；在新一代的SCADA/EMS系统中，传统的MMI界面将保留，主要供调度员使用，新增设的Web服务器供非实时用户浏览，以后将逐渐统一为一种人机界面。
JAVA语言综合了面向对象技术和Internet技术，将编译和解释有机结合，严格实现了面向对象的四大特性：封装性、多态性、继承性、动态联编，并在多线程支持和安全性上优于C++，以及其它诸多特性，JAVA技术将导致EMS/SCADA系统的一场革命。
什么是SCADA?
SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition的缩写，即数据采集与监控系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
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