時間：2023-03-02 15:09:41
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數字信號處理技術和無線通信技術的快速發展是汽車電子技術發展的驅動力、更多的創新技術不斷開發應用。相對其他控制技術，電子技術更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽車上出現日益增加的電子單元，在提升汽車性能的同時，又會帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來，總線化成為一個方向，各電子單元通過總線進行通訊，信息交換，傳輸當前的狀態信息接受中央控制單元的指令并執行特定的功能。總線化增強了汽車的整體性，也提高了軟件在汽車制造技術中的地位。汽車日趨大眾化，導致苛刻要求汽車零部件降低成本，提高性能。高端豪華汽車在總計近百個電子組件或電子控制單元(ECU)的相應系統中包含多達100余個微處理器。這些ECU由多種網絡連接，例如控制器局域網（CAN、FlexRay）、局域互連網絡(LIN)和面向媒體的系統傳送（MOST）。當今汽車電子技術的特點和核心要求是：
1）實時性。快速反應并不是實時性的核心內涵，快速性僅是系統實時能力的表現。當系統不能滿足實時性要求時，必須提高系統的運行速度，而運行速度的提高會帶來系統功耗加大、電磁兼容性下降等負面效應。因而在設計具體的控制系統時，在保證能滿足實時性要求的條件下，應使系統的運行速度降到最低，以滿足系統在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質。
2）安全性。安全性是指產品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測包裝儲運，有效的質量控制是關鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對微處理器進行更改注冊表來實現軟件的安全。對車輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠程和內部電子3大類。①局部物理性威脅。通過物理性地接入傳動系統CAN網絡并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關鍵功能。其對策是在一個或多個ECU內部的某處存儲著隱秘的私有密鑰，用于受保護的通信通道，提供局部數據的保護服務，汽車算法、多媒體內容和保密資料都需要私鑰存儲進行數據保護，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠程威脅。黑客通過偵測汽車的遠距離無線接口尋找網絡安全協議、網絡服務和程序中的軟肋，以找到內部各電子系統中的路徑。與數據中心不同，汽車不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛機制的客觀缺失需依靠汽車的關鍵系統必須與非關鍵的ECU完全隔離開，以確保駕駛安全。③內部電子威脅。雖然物理網絡隔離是理想的方案，但接觸點和干擾總是難以避免，安全標準有極大差異的系統間通信的干擾會很敏感。業界又出現強烈的設計整合趨勢，使用更強大的多內核微處理器來實現不同系統的控制，從而將許多ECU變為虛擬的ECU，這將增加源于軟件的威脅風險，從而導致操作系統缺陷、對密碼系統的旁路攻擊以及拒絕服務等。因而，關鍵和非關鍵的系統與網絡之間的接口必須在最高管理層面進行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評估安保等級（EAL）6+的最高等級安保標準進行驗證，確認缺陷無虞。
3）可靠性。可靠性是指產品的平均無故障運行時間（MTBF）。為確保可靠性，在汽車電子電路上實施冗余設計，元器件應選用汽車級。高可靠性軟件及安全工程實施原則（PHASE）協議支持最大限度地簡化復雜性、軟件組件架構、最低權限原則、安全軟件和系統開發過程。
4）環保性。產品符合國家相關的環保標準和規定，包括產品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標，須有嚴格的檢測和認證。必須認識到切實實施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項基礎工作。
2我國汽車電子產業概況
市場化的經濟體制帶來了高效的資源配置，我國汽車電子產業在這10年間有了飛速的發展。在汽車產業高速發展的直接推動下，2012年我國汽車電子市場規模已逾2500億元，連續7年增長率超過30％。其原因除市場需求迅猛發展外，還有國家政策帶動、國際產業轉移和地區競爭的促進。但由于基礎研發工作薄弱，掌握的自主知識產權匱乏，產品在技術上還依附于國外，核心技術仍受制于人，至今沒有世界知名的汽車電子產品品牌和供應商。石油資源日趨緊缺，人們對環境保護的意識在不斷增強。國際上對汽車排放出臺了一系列嚴格的標準，加上人們對汽車的安全性、舒適性和使用壽命的要求越來越高，汽車電子也越來越復雜，進入汽車電子零部件行業的門檻就越來越高。我國汽車電子產業雖實現了持續快速發展，產業的技術水平、規模、機構都得到了大幅度的提升，但這產業鏈中的成就僅局限于加工制造。硬件方面，元器件集成芯片幾乎全從國外公司購買；軟件方面，從開發工具到核心軟件全由國外公司提供；生產方面，從貼片到出廠，從生產檢測設備到技術規范、標準，也依循國外企業。現狀是久負盛名的跨國芯片巨頭能針對特定的應用提供專用芯片及解決方案，使汽車電子產品開發周期縮短，質量有保障，成本較低。這樣更使我國目前幾乎所有汽車電子單元全是由芯片廠商提供設計，而我們只是二次開發。微電子行業基礎核心技術的薄弱是決定我國汽車電子產業在總體上受制于國際跨國公司的根本原因，必須徹底改變。
3汽車電子技術發展趨勢
1）總線化和中央電子控制單元向汽車電子的整體化、系統化邁出了革新的一步。各電子控制單元通過總線進行通信，傳輸當前狀態的信息，接受中央控制單元的指令并執行特定的功能，使車輛行駛功能控制達到最佳水平。總線化還使汽車制造核心技術由硬件逐漸向軟件過渡，由諳熟全程制造技術和掌握汽車各系統、各零部件原理功能的龍頭企業執掌制定切實可用通信協議的主動權。這就導致技術實力弱勢的中小企業只得依附強勢的大公司，促使行業兼并。
2）模塊化。電子技術和多領域高新技術進行系統集成化汽車零部件產品的構成，便于國際化采購和整車廠組裝。模塊化就是根據需求定制，完成所需的功能，以標準模塊的規格作大集成化的封裝，提高功效和可靠性，也簡化配套和整車制造工藝，有利于產品質量得到有效控制。結果將會使現在處于領先地位的行業寡頭逐漸成為系統集成商，電子零部件企業承擔的產品工作量越來越大，汽車零部件產業在汽車工業中的作用和地位更顯重要。
3）智能化。微控制器大量進入汽車電子各系統，帶來控制技術智能水平提高，性能更優越，控制成本更低。
4）規范化和高配普及化。新的汽車電子技術不斷涌現、不斷進步，但有些電子控制技術在汽車上實施還需歷經一段時間，才能在標準配置上被確認。例如，輪胎智能壓力監測系統（TPMS）與ABS、安全氣囊并稱為汽車3大安全系統。但目前，僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車型中作為標準配置。在高度重視汽車安全性的當下，輪胎壓力監測系統必然很快會成為所有汽車的標準配置。就如同ABS從出現到普及一樣，需要一個過程。
5）重視傳感器的研發。汽車電子技術的應用中無處不在的傳感器，在控制技術環節里作用至關重要，應受到充分的重視。我國在傳感器技術的演進發展和實踐中雖已有一定基礎性的成果，但因投入的研發資源遠遠不足，也顯得十分薄弱。必須與汽車電子的研發齊頭并進才能相得益彰。期望在“十二五”計劃期間，我國傳感器技術及產業迎頭趕上。
6）“云控制”技術。計算機技術和信息融合技術已經發展到了云時代。“云控制”技術由以往的局部信息處理到信息共享到現代的信息融合，已經完全突破了汽車“傳感器-避開障礙-目標-方向盤”的傳統固有模式，使實現“目標-方向盤”的自動駕駛成為可能。“云駕駛”將大大提高識別道路行駛目標的效能，同時降低燃油耗費，將使駕駛由低事故向高可靠轉變。
4結束語
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統"整流行業"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為"開關變換類電源",其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。
參考文獻：
[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992。
[2]季幼章:迎接知識經濟時代,發展電源技術應用,電源技術應用,N0.2,l998。
[3]葉治正,葉靖國:開關穩壓電源。高等教育出版社,1998。
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。
參考文獻
(l)林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992
(2)季幼章:迎接知識經濟時代,發展電源技術應用,電源技術應用,N0.2,l998
我國的電子信息技術起步于二十世紀中期，近年來隨著科學技術的不斷發展，電子信息技術日新月異，我國在電子信息技術方面也有了明顯進步，應用范圍明顯增加，在國際范圍內具有了一定的影響力。我國電子信息技術產業主要經過了四次階段性的轉型，樹立了強大的產業動力，產品結構方面發生了較大的變化，技術與開發水平有了明顯提高，產品出口額有了明顯增加，基本上實現在滿足我國部分電子信息市場需求的基礎上，走出國門的愿景。但隨著應用的日漸廣泛，使得我國在電子信息技術的發展過程中，也出現了一些問題，例如企業研發能力弱、電子信息技術方面知識產權缺乏、信息化程度低等等，這些問題嚴重限制了我國電子信息技術的長遠發展，拉大了我國與世界信息技術發達國家之間的差距，目前而言我國電子信息技術發展中存在的問題主要有以下三個方面：
1.1環境資源匱乏環境資源匱乏是限制我國電子信息技術發展的一個重要問題，目前而言我國電子信息產業混亂，假冒偽劣、知識侵權現象猖獗，盜版產品走私販賣以及企業間的不良競爭的現象屢見不鮮，這些均嚴重危害了我國信息產業的發展，使得我國電子信息技術研發緩慢，這在很大程度上降低了我國電子信息技術在國際市場的競爭力，遏制了我國電子信息技術的發展潛力。除了產業內部環境存在很大問題，我國法律對電子信息技術的保護力量薄弱也是很大原因造成盜版猖獗的一個原因，因為缺乏保護使得電子信息技術的科研成果很容易被不法分子竊取，科研工作者嘔心瀝血研究而得新技術在隨后的盜版中被大量侵占，很大程度上降低了科研工作者的信心，再加上國內市場電子產品的走私、販賣現象猖獗，導致國內電子信息技術開發企業缺乏競爭優勢。所以缺乏有效嚴格的法律環境也是我國致使我國電子信息技術問題頻發的又一原因。
1.2電子信息技術產業結構不合理我國電子信息技術產業起步于20世紀80年代的“863”計劃，經過30多年的發展，產業規模迅速擴大，但也因為產業界限模糊，使得產業結構問題凸顯，技術創新體系并不明顯，使得我國的電子產品不能與國外頂尖電子產品相提并論。產業結構不合理，投入產出差距明顯，使得我國電子信息技術產業創新力薄弱，所以只有改變傳統產業結構，重構科學合理的產業結構，才能改變目前我國進步緩慢的電子信息產業的現狀。
1.3科研能力不足、從業人員素質不高作為以技術為首要驅動力的電子信息產業，科研能力的強弱決定了技術進步快慢，而產業內從業人員的素質又在很大程度上決定了技術創新能力的強弱。隨著我國教育普及程度的增加，不可否認的是，我國信息技術方面的人才不少，可以說還在不斷增加中，各方面的技術人員也很完備，但是很多人才都是單一型，他們或許是某一方面可以登峰造極，但是卻缺乏其他方面的知識儲備，甚至可以說毫無了解。現在社會越來越需要復合型人才，而我國電子信息產業方面更需要這方面的復合型人才，也正是因為人才的缺乏，也嚴重的制約了電子信息技術的創新，目前我國仍有許多技術需要購買國外的先進專利，這種強依賴性，也是因為復合型人才的嚴重欠缺。
2我國電子信息技術的發展趨勢
人類進步永無止境，技術發展更需分秒必爭，每天有無數的新型技術誕生，所以我國的電子信息技術更不能滿足現狀，更應正確分析局勢，不斷優化和升級產業結構，逐步完善我國的電子信息技術。憑借高技術含量、高市場附加值、強大競爭力與明朗的市場前景，電子信息產業具有其他產業都無法比擬的優勢，所以電子信息產業是世界各國都大力爭奪的技術產業，目前很多西方國家已經將注意力集中與電子信息技術產業，大量投入人力、物力、財力，旨在通過電子信息產業的迅速發展帶動國家經濟發展。總體來說，我國的電子信息產業的發展的總體態勢是：產業總體發展的速度比較快，產業內總體的經濟效益比較好以及產業的發展后勁還是比較強的。綜上所訴，我國應努力追趕世界潮流，加大對電子信息產業的投入，不斷完善電子信息產業，未來我國電子信息技術將呈現出如下三方面的發展趨勢：
2.1階梯化、多元化發展任何事情的發展都不是一蹴而就，而是一個不斷發展的過程，所以在未來我國電子信息技術的發展也必然呈現處階梯化、多元化的多元發展。目前，我國的電子信息技術遠不如西方發達國家，他們憑借其雄厚的資金、技術以及品牌優勢，進行有目標地系統的研究、管理和銷售工作。前文已提到，我國電子信息產業結構混亂，從業人員素質不高，所以我國電子信息產業未來還有很長一段路要走，必須遵循階梯化網絡化的發展道路，首先需加大資金投入，加強立法保護，不僅僅是急于復制他國的先進產品，而是培養先進技術人才，在學習西方先進技術的基礎上，師夷長技以制夷，一步步穩扎穩打，才能逐步加快電子信息技術的發展。目前，電子信息技術已滲入生活的各個領域，正逐步實現著與機械、能源、交通、建筑等其他技術的有機結合，所以電子信息技術必然不能獨善其身，片面發展，只有將電子信息技術多元化發展，更多的應用于實際生活，才能真正使電子信息產業做到為人類服務。
2.2個性化、規模化發展眾所周知，每個產品都具有顯著得到規模效應，電子產品當然也不能例外。電子信息技術產業很多是精密技術產業，所以其生產規模才能得以生存和發展，否則很難在激烈的市場競爭中立足，很快就會被淘汰出局。我國電子信息技術產品的生產規模越來越大，很多大型跨國公司憑借其大規模的產量和嚴格的質量控制，有效的利用了規模經濟，取得了很大的經濟收益，所以規模化發展必然是未來電子信息技術的發展趨勢。隨著人們生活水平的提高，消費眼光越來越獨到，消費者逐漸成為市場主導，個性化消費已經成為必然趨勢，再加上電子信息市場更新換代速度驚人，人們對電子信息技術產品的需求日益呈現出多元化發展，所以如何在浩如煙海的電子信息市場獨占鰲頭，個性化必不可少。
2.3國際化、全球化發展電子信息技術的發展不是一國閉門造車的過程，而是國際性的發展過程，其采購、生產、加工、銷售都具有全球化的特征，很多技術不是僅靠一國之力便可完成，再加上我國電子信息技術起步晚，所以必須加強國際化交流，學習世界先進技術，才能遵循全球化發展。隨著經濟全球化的發展和信息網絡化的發展過程中，我國電子信息技術產業的發展必然要遵循國際化的發展趨勢。目前我國已經有不少電子信息技術產品已經開始走出國門，海爾、華為在世界已經有了很大的知名度，但是依舊有很多電子產品走山寨、翻版的低端路線，所以加快電子信息技術國際化發展必然是未來發展趨勢。
3結語
1.1故障現象
一輛捷達轎車。冷車啟動困難，有時候要啟動半個小時左右才能著車，著車后車輛抖動也比較厲害。需要將油門穩住，待發動機熱了后，抖動才消失。熱車后一切正常，加速也非常有力。
1.2診斷與排除過程
1.2.1第一次的診斷與排除過程
①首先調取故障碼，用汽車故障診斷議診斷顯示，曲軸位置傳感器故障。②讀取傳感器數據，正常，再測量傳感器電阻，正常，判斷傳感器沒問題。③出現這個故障碼是因為發動機啟動多次不著車ECU儲存的故障碼，清除故障碼。④無故障碼，說明感應塞、傳感器、線圈、電阻等電子原件所反映零部件的部位無故障。⑤檢查高壓線有火；檢查火花塞有很濃的汽油味，說明該車冷車確實燃燒不好，火花塞跳火試驗良好，說明點火系無故障。⑥拆下噴油嘴檢查，霧化良好，并且無滴漏情況，說明噴油嘴正常；用LED燈檢查噴油嘴信號，4個都正常，說明燃油供給系無故障。⑦檢查氣缸壓力，發現缸壓偏低，只有8KG左右，捷達車缸壓在11KG左右，因此判斷是因為冷車缸壓不夠引起冷車不好啟動。經拆檢，全部氣門上都有很厚的積碳，而汽缸壁磨損情況良好。清除氣門上的積碳，研磨好后裝車，一次就啟動了。至此，車的故障好像已經排除，維修完成。
1.2.2第二次診斷與排除過程
第二天，再次啟動，竟然和頭天維修前的情況一樣，啟動還是需要多次才能著車，說明故障沒有排除。①再次檢查缸壓仍只有8KG左右，說明故障不是氣門本身密封不嚴。②發動機工作時無燒機油現象，說明活塞環間隙、缸壁間隙正常。③故障排除到現在這個程度感覺已無從下手了，但是該車的故障是很明顯地存在的。只是靠汽車故障診斷儀進行診斷已經不能解決問題，要找到故障、排除故障需要的不僅是檢測設備，更需要使用的設備的維修師傅的經驗積淀，如果僅僅會熟練使用診斷儀，至此也就只能束手無策了。仔細把上述故障診斷排除過程梳理了一遍，排除故障的步驟是對的，沒有錯誤，但也沒有找到故障的根源，故障根本不在電器、點火系、燃油供給系。在上述氣缸壓力檢查中發現缸壓低于正常值很多，只有8KG。再從該車的原理與結構上分析，該車是用的頂置凸輪軸，凸輪軸再通過凸輪及液壓挺柱（筒）來驅動氣門。故障可能出現在配氣機構。④用替換法，將凸輪軸、液壓挺柱（筒）更換上新的，啟動發動機，一次性打著，至此，問題似乎又解決了。但是將車停了一夜，第三天再次啟動發動機，又打不著了，又要啟動很多次才能打著！說明原車的凸輪軸、液壓挺柱（筒）沒有問題，第二天的推理判斷沒有找準故障原因。①裝回原車的凸輪軸、液壓挺柱（筒）。換好了后再試著啟動一下，居然一次就打著了，證明液壓挺柱（筒）本身是沒問題的，那為什么液壓挺柱（筒）拆裝了一次就能正常的啟動一次，冷車啟動就要多次？會不會是機油壓力過高，讓液壓挺柱變高，讓氣門不能完全回位,與氣門座圈之間產生間隙呢?液壓挺柱（筒）是個機械零件，它的作用是：通過發動機的機油壓力將機油壓入它內部從而自動調整氣門間隙，實現無間隙傳動，以解決由于氣門間隙的存在配氣機構在工作時所產生的沖擊和噪聲。其工作原理是：發動機工作時，機油沿主油道供到氣門挺柱，并充滿柱塞內腔及高、低壓腔的空腔內。當氣門關閉時，機油經挺柱體和柱塞上的油孔壓進柱塞低壓腔，并推開單向閥充入油缸的高壓腔。壓力彈簧使柱塞連同壓合在挺柱體中的柱塞座上緊靠著挺柱體，使配氣機構的間隙消失。當凸輪轉到工作而使挺柱體向下移動時，柱塞隨之挺柱體下移，于是柱塞下部空腔內的油壓迅速升高，使單向閥關閉。由于液體的不可壓縮性，整個挺柱便像一個剛體一樣，按凸輪的運動規律，使氣門開啟、關閉。當油壓過高或者氣門受熱膨脹時，將有少許油液經柱塞與挺柱體的間隙處漏出去。當氣門開始關閉或冷卻收縮時，柱塞所受壓力減小，由于柱塞彈簧的作用，柱塞向上運動，始終保持與推桿的接觸，同時柱塞下部高壓腔產生真空度，于是，主油道的油壓將再次推開單向閥，向高壓腔內充油而再度充滿整個挺柱內腔。通過上述液壓挺柱的工作原理，推理得出：液壓挺柱的高、低壓腔在氣門開始關閉或冷卻收縮時充滿著壓力油，當壓力油的壓力符合要求時，氣門就關閉的嚴密；如果壓力油的壓力高，甚至高出標準很多時，挺柱就會在壓力的作用下頂開氣門，氣門就會關閉不嚴。把液壓挺柱拆裝一次后，液壓挺柱內部多余的機油就泄掉了，挺柱就不會頂開氣門了，氣門密封就好了，缸壓就正常了，發動機也好啟動了。②檢查機油壓力，接上機油壓力表，啟動發動機，發現機油壓力明顯偏高，機油壓力表上顯示到最高位了。③拆檢機油泵，發現機油泵內部的泄壓閥有拉傷的痕跡。冷車的時候就卡住了，發動機熱了以后，間隙正常了，就不會卡了，機油壓力就正常，所以發動機冷車不好啟動，熱車一切正常。④更換機油泵，一次性啟動。第二天再啟動，也是一次性啟動。此車故障徹底排除。
2結論
電氣自動化在我國各個領域應用廣泛，滲透干國民生產、生活的各個方面。以下筆者以兩個領域為例，簡單的闡述電氣自動化在我國各行各業的廣泛應用與其蘊含的巨大價值。第一，在空調設備中的應用。電氣自動化在空調設備中的應用，主要體現在對濕度的控制和對溫度的控制上。在自動化控制系統中設置特定的傳感器，對空氣、外界環境進行探測。以達到調節室內溫度、濕度的作用。第二，在建筑行業中的應用。智能化建筑已經成為當今建筑業的主要發展方向。目前我國建筑物內，主要采用設有大量的電子設備與布線系統的方式，以達建筑物的智能化控制。如在建筑物內設有通信自動化系統，火災報警及消防聯動控制系統，樓字自動化系統，閉路電視系統以及它們相應的布線系統。而自動化系統的使用不僅加大了建筑物內設備的合理利用，還極大的省了人力和財力的投入。
2.電氣自動化的發展趨勢
目前，我國電氣自動化正邁向分布式、開放式和信息化的發展趨勢。分布式發展可以保證在網絡中建立獨立的網絡，從而實現分散危險，促進系統正常運行的目的；開放式發展就是要將系統與外界緊密的聯系在一起，在各方面可以通過網絡連接，提高信息的收集和處理能力；信息化就是將實現設備與網絡技術相結合，實現網絡自動化、管控一體化。
在當今激烈的市場競爭下，要想在價格上贏得優勢占得先機，電氣自動化就要吸取先進的技術，總結先進的經驗，改變傳統的發展觀念，量體裁衣，尋找一條適合自身發展的道路，逐步實現自主研發的能力。不僅如此，還要緊緊關注國際化的商業契機，如20l1年的“廣州亞運會”之類的大型國際活動，“電氣自動化”在這里面都蘊藏著巨大的商機。另外，我們在開創工業自動化新局面的時候，還需慢慢實現從“中國制造”向“中國創造”的道路轉變。工業自動化企業，唯有不停地吸收著高新科學技術的新營養，方可不斷的為開創工業自動化新局面添加全新的動力。
3.結語
集中化設計理念由于電氣工程處理多采用相同處理器進行集中處理，其工作任務相對較為繁重，且處理效率低，而隨著處理對象的增多，電纜數量也需進行不斷增加，這樣不但加大了主機的處理任務，降低了電力系統運行穩定性，增加了故障發生率，同時，還大幅度提高了投資成本，而為了改變這一現狀，在電氣工程中融合電氣自動化設計中，充分將集中化監控技術應用其中，有效的解決了以上問題，給電氣工程運行提供了更可靠的保證，現場總線式設計理念現場總線式設計主要是結合電力生產現場具體情況，對不同的間隔，選擇不同的功能，更具有針對性，同時，還使設備間隔、模擬量、端子柜進行更合理的分配，避免了不必要的浪費，大大降低了投資成為，為電力工程發展提供了更好的經濟方案。遠程化設計理念遠程化設計在保證電氣工程運行穩定及安全的情況下，有效減少電纜的使用量，大大的降低了投資成本，但遠程設計在具有優勢的同時，也有著許多的缺點，電氣通訊量增加就是其中之一，因而，遠程化設計只能用于小規模電氣工程中。
二、電氣自動化在電氣工程中的融合
1.電氣自動化在電氣工程繼電保護裝置中的應用繼電保護裝置相當于電氣工程中的報警裝置，當電氣系統在運行過程中出現突發狀況時，繼電保護裝置會在第一時間發出報警信號，并將線路進行切斷。而在繼電裝置中融入電氣自動化技術，可對電氣工程中的線路運行情況進行實時監控，并予以遠程控制，以便及時對電氣工程中的各個參數進行調節，有效解決繼電裝置中反應不及時或誤跳情況。另外，繼電自動裝置保護還能對電氣工程中的所有線路及設備進行異常檢測，如檢測到異常情況，繼電自動裝置會根據異常情況自動啟動保護措施，有效的減少故障發生概率，提高了電氣工程運行穩定性。電氣自動化在電氣工程變電站中的應用變電站綜合自動化系統充分運用當前先進的科學技術，將計算機技術、電子技術及通信技術進行緊密融合，并通過依靠計算機進行綜合系統監控，并根據電氣工程實際運行情況，將自動化裝置、機電保護裝置、信號管理系統及測量設計進行優化重組，以便對電氣工程運行進行監控、測量、通信、及控制。由于變電站綜合自動化系統操作簡便、維護方便、且具有智能化及集成化特點，因而，它給電氣工程發展運行，創造了更多的優勢。
2.電氣自動化在電氣工程中發電廠分散控制中的應用發電廠分散控制主要有工作站、太網、控制單元及通訊網四大部分組成，在發電生產過程中，采用分層結構方式，結合直接應用控制單元，從而現實電氣設備之間的信號及數據傳遞，并對電氣工程中的設備運行情況進行監控、控制，從而實現電力生產監測、控制、保護。電氣自動化在電氣工程中電網調度中的應用電網調度主要是通過調度服務器及電氣自動化系統來實現，而電氣自動化在電網調度中應用主要有以下幾個優勢：實現電網經濟調度，充分確保電網運行的安全性及穩定性。為電網故障檢測提供準確、可靠的相關數據，充分提高電網故障查詢速度，以便及時對電網故障點進行排除。為電網電力負荷檢測顯示、提供有效的生產過程數據，從而實現電力系統負荷預測。
三、結束語
關鍵詞：光電子學；教學方法；教學改革；實踐環節
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）11-0138-02
一、介紹
光電子技術是由光信息技術和電子技術的相互結合而形成的新的光電子技術，涉及光信息處理、光纖通信、激光技術等領域，是未來社會發展和進步的核心技術。光電子技術不僅研究內容非常廣泛，而且也是未來信息技術中的重要推動力量，它包含光信號的產生、光信息的傳遞、光電信號的轉換和處理和光電功能材料相關的內容，如：光電功能材料的發光機理、制備方法和工藝應用范圍、光電器件的加工與制作和光電系統的集成等一系列從基礎理論到實際工程應用等各個領域的研究。涉及光子學、光信息科學、電子學、材料科學、計算機技術等前沿學科理論，它是由多個學科之間的交叉而形成的一門高新技術學科。
光電子技術在經歷上述學科之間的交叉滲透后，其技術水平和工程應用技術取得了很多突破，在社會發展中以及社會信息化中起著越來越重要的作用，光電子技術的相關產品也越來越多地影響我們的生活。目前，國內外正掀起一股光電子技術和光電子產業的研究和發展的熱潮。一些國家把大量資金投入光電子學和光電子技術的研究和開發中，許多以光電子技術為研究方向的研究中心、實驗室和公司越來越多的建立起來。光電子技術的發展決定了未來產業的發展方向，將給工業和社會帶來比電子技術更大的技術沖擊。光電子技術和產業在國家經濟建設和科學持續發展中起到至關重要的作用。
因此，光電子學基礎是光電子專業學生必備的基礎知識，也是未來光電子產業需求的人才中需要掌握的重要基礎知識。
二、課程特點及專業培養目標
光電子學基礎是整個專業中的基礎專業課程，在學生專業思想和未來培養目標及要求的實現上發揮重要的作用，也是未來該專業研究生必需的基礎課程儲備。該課程注重理論聯系實際，注重對學習者能力的培養，重點培養學生綜合分析、解決問題能力，為將來從事光電技術領域的科研、開發和應用工作奠定基礎。
我們的培養目標為：培養在光電子技術科學領域具有深厚的理論基礎、扎實的專業知識和熟練的實驗技能，德、智、體全面發展的高級光電子技術科學人才，使學生具有在光學、光電子學、光通信技術、激光科學、光波導與光電集成技術、光信息處理技術、計算機應用技術等領域開展創新性基礎理論研究以及從事設計、開發應用和管理等工作應具備的理論和技術基礎。因此，基于我們的專業培養目標和光電子學基礎課程的自身特點，我們在教學過程中進行了改革探索。
三、教學改革探索
1.教學內容改革。①授課體系和講授重點。該課程根據學生培養需要，從光電子器件和光電子技術在未來工程應用的需要的角度出發，研究原理及系統構成在光電檢測技術、光纖通訊領域中的常用光電器件的技術。重點講述光學基礎、光纖通訊的構成、半導體物理、光纖器件、光電子現象和光電轉換器件，重點講解光電子器件的結構、工作機理、工作特性和在工程技術上的具體應用。為了更好地將所學應用到未來的技術發展上，對各類光電器件的系統集成、信號的調制、解調技術也作了詳細的講解，同時給出在工程中的實際例子。②課堂教學內容緊跟科學發展的步伐。光電子課程的教材對于快速發展的光電子技術來說，既是基本的原理內容，但又是滯后的技術，若授課時只是按照教材內容講解，往往會帶來知識不新、內容與技術發展脫節的后果，易使學生對該課程的學習積極性和興趣下降。因此，在教學過程中補充和及時更新教學內容，增加一部分現代光電子技術的發展前沿、新出現的技術及需求，從而能給學生提供更多的學習探索和求真的空間。③加強該課程與應用技術之間的聯系。專業基礎課程的基本功能是讓學生了解和掌握所學專業的發展方向，培養的學生能在以后的學習中、工作中涉及光電子技術方面上進行繼續學習和鉆研。因此在給同學們講解課程中的內容時，要與現代信息技術的發展緊密結合。針對在光電檢測技術、激光應用技術、光纖通訊技術等內容進行重點講解，結合當前社會已有的需求的技術發展進行講解，使該專業的學生明確所學課程內容在技術應用、研究發展及市場前景，對未來的從事的專業充滿信心。④為了更加與國際接軌，嘗試了雙語教學。在平時提供給學生光電子相關的外文讀物和論文，指導學生學習專業詞匯，在課堂中進行講解，開闊同學們的視野，引導學生進行初步科研潛力的培養和學習，調動學生的積極性，引導他們進行文獻學習，進一步了解國外光電子技術的發展現狀，激發興趣。⑤教學內容與市場技術應用及需求的結合。結合本校本地區特點，系統規劃、組織，實施產、學、研一體化模式。針對光電子技術和光電子產業市場密切聯系的特點，在課程內容上跟上市場技術需求，結合本地區經濟發展的實際情況，培養既有專業知識和跨學科知識，又有極強的實際操作能力、適應性強的學生，全面提升學生的理論素養和實踐能力，增強學生在未來光電子產業上的競爭力。
2.教學方法探索。①充分利用多媒體技術進行教學，利用多媒體課件在表達上形象直觀、方便，在效率上和容量上很大的特點和優勢。既能使課程中的各種圖片資料得到清晰展示，還能節約課程上的時間，從而能在課堂教學中講解更多的課程內容，較大地提升了授課中課堂的信息量。因此我們認真積極地制作教學課件，充分利用網絡上豐富的信息資源，并與兄弟院校的老師展開課程教學交流，共享多媒體課件。極大地激發學生對該門課程的學習興趣。②采用課堂教學和專題講座結合的教學方法。在進行課堂理論教學的同時，利用其他時間安排、組織團隊教師舉辦《光電子技術專題講座》，開展光電子技術專題研究，如液晶顯示、光電轉換及系統集成、光纖傳感及應用和近場光學中的探測技術等，既能強化學生所學的基礎理論，又能激發學習興趣，培養學生的科研意識。吸引學生參與到大學生訓練計劃和參與到老師研究的課題中，提前打下科學研究基礎。③在方法改革中，在富有開放性的問題情境中進行實驗探究。對參與到老師研究的課題或參加大學生訓練計劃的老師，幫助學生制定合理的研究計劃，選擇合適的研究方案和方法，積極發動研究光電子技術的老師，為這些同學們提供必要的實驗條件，由學生自己動手去實驗，考證研究方法和方案，來尋求實驗結果中的答案。這時，教師起到的是一個組織者的角色，指導、規范學生的探索過程。這樣的過程，不僅僅是要讓學生學量的知識，更重要的是要學習科學研究的過程或方法。
3.教學實踐環節探索。在光電子學基礎課程中，本來并沒有設置時間環節，而且多數放置在大三或大四學習，實驗環節很少開始。我們為了能夠更好地提升學生實踐技能和掌握技術設備的結合，先在原有課程體系中安排三分之一的時間來安排實踐環節，開設具體的、有針對性的實驗內容，讓同學們能更有效地了解、認識和掌握知識和技能。在普通物理實驗、電子實驗和光學實驗的基礎上，開設如固體光電子耦合器件、熱電耦器件、發光器件及光子器件。對光通訊系統的傳輸和光電子器件的作用有了直觀的認識和理解。在此基礎上，結合地方實際，聯系相關光電子產業中的企業，組織學生進行參觀學習，從而讓學生自己體會從書本上理論到實驗實際，再從實驗實際再到光電子技術，從光電子技術再到光電子商品的過程，能一下子把整個知識到技術到效益的過程展現在同學們的內心中，從而更能培養和激發學生興趣，也能將培養目標中的產業式人才完成，彌補普通高等教育中最缺失的人才與市場的不對接的不足。
4.教學目標實現探索。在光電子學基礎課程改革中，把教學目標從以知識教育為主轉變為實現人才培養和科學人才需求的融合，培養具有創新、探索精神的新時代新型人才。長時間以來，我們在教學過程和專業培養中，存在著理論與實際技術需求的相脫離的現象，造成理工科學生對于市場技術需求常識缺乏。我們把教學內容、教學方法和教學實踐環節都做了有意義的初步探索。進一步增強了理論學習到實踐環節、實踐環節到市場技術發展的學習過程，極大地激發和培養學生的學習興趣，為將來從事該專業打下堅實的基礎和牢固的信心。在近三年中，我們培養的本科畢業生就業率95%以上，該專業畢業生考研成功率30%以上，使光信息科學與工程專業的學生形成了良好的學習氛圍，形成了爭趕超的局面。同時，針對光信息科學和工程專業的學生，我們注意在進行科學知識教育的同時注重培養市場技術需求方面的培養，增加了企業參觀及動手實踐等環節，同時講授在科學研究中人文素養培養的重要性，從而使之潛移默化地對學生進行自然的而不是勉強的人文教育。
參考文獻：
[1]陶然，王越，單濤.信息對抗技術專業人才培養模式研究[J].中國電子教育，2008，（4）3：9-43.
[2]張向華.專業課教學應遵循的教學規律[J].遼寧教育學院學報，2014，（4）：71.
[3]陳小剛，陳俊風，林善明.《光電子技術》課程設計改革的探索[A].光電技術與系統文選[C].2005.
[4]梁紅兵.提速光電子技術與產業[N].中國電子報，2001.
[5]柴金華.《光電子學基礎》課程“兩結合”與“三要素”教學內容的研究與實踐[A].中國光學學會，2010年光學大會論文集[C].2010.
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯、光信息處理、激光加工、激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。本文將介紹國內外光電子技術及光電子產業的發展。
如果說微電子技術推動了以計算機、因特網、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那么隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。美國商務部指出：“90年代，全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展，誰在光電子產業方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導產業，第一是光電子產業，第二是信息通信產業，第三是健康和福利產業……”，可以斷言，光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。
1世界光電子技術和產業的發展
光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料，光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來。目前，各種新技術層出不窮，密集波分復用技術（DWDM，在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優點）已取得突破性進展并得到廣泛的應用。現在DWDM系統和光傳輸設備中，光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用，給全球的通信業帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件。光電子器件和技術已形成一個快速增長的、巨大的光電子產業，對國民經濟的發展起著越來越大的作用。美國光電子產業振興協會估計，到2003年，光電子產業的總產值將達2000億美元。
Internet應用的飛速增長對電信骨干網帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現在主干網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設備）。但更主要的方法卻是靠發展波分復用技術，增加光纖內通光的路數（光波分復用的實驗記錄已經達到2.64Tbps）。波分復用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預期2003年將達到30億美元”。美國通信工業研究公司（CIR）的研究預測，北美市場光電子部件的市場規模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復用設備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內全光通信還不會全面商業化，但是全光交換將在幾年內成為市場主流，報告也指出盡管光學部件市場被大公司所占據，但仍有創新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術和產業
近10年來我國光電子技術研究在國家“863”計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領域還處于世界領先地位國內光電子有關產業基地在光電子器件、部件和子系統（如激光器、探測器、光收發模塊、EDFA、無源光器件）等已經占領了國內較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績。我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白，打破國外產品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件，國內企業產品占國內市場40%的份額。我國也是目前國際上少數幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產品化和商品化并批量占領國際市場。國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產器件，國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件，占領了100%的國內市場。
但是，我們應當認識到在我國光電子技術發展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術產業的關鍵部分，但在整個系統和設備成本中所占的比重較小，其產值較低，目前科研開發主要處于跟蹤和小批量生產階段，光電子產業所需的規模化、產業化生產技術目前還未有實質突破；國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求，導致國外器件占據國內市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產、市場相互脫離的狀況。
