公需课作业

2011年[哈尔滨工业大学]

一、 什么是产学研合作创新？举例说明

答： 产学研合作创新的优点就是合作之间可以实现资源***享，优势互补，可以节省大量的时间和减少风险。但它有一个问题，最大问题是产学研各方面在经济上经常发生纠纷。

举例说明：以贵州南海电机厂为例说一下产学研合作创新这种模式的好处和优点。贵州南海电机厂原来是一个军工企业，而且它原来的产品并不是金属拉把这样的产品，军工企业2002年破产，从原来国有企业注册诞生了一个新的公司，是2002年10月注册诞生的， 企业为民营企业，员工只有105人，从2002年建厂，经过产学研合作创新，到2008年它的销售收入达到1.1个亿，创造外汇300万美元，人均产值达到了100万，这是非常的一个数据，它为什么从原来一个军工企业，在边疆的矿产企业，变成这样一个人均产值非常高的这样一个先进企业，主要是依据产学研的合作创新，也就是说，贵州南海机电公司采用两种方法来进行创新。

第一：采用把工厂变为学校的培养基地，也就是说，让贵州大学的本科生和研究生来到企业进行实习或者进行研究工作，而把企业当中的核心问题和技术和他们联合，作为他们的毕业论文和研究论文来进行研究，这样借助贵州大学的本科生和研究生来完成企业关键技术，关键问题的解决。

第二：企业把自己认为很有前途很重要的人才送到大学去进行培训。

通过这两种模式使得企业得到迅速的发展壮大。也就是说产学研创新包括：

①绝地求生 ②引进消化吸收再创新 ③开放式技术创新。

二、 如何提高一个人的创新能力？

答： 对于一个专业技术人员来说，能否在创新实践中增强创新能力并走向事业成功，不但取决于其专业素质及其个人创新能力，也取决于其合作或协作能力，取决于其所在机构的创新制度安排及创新文化。

　在一个缺乏创新文化的氛围里，个人创新能力是无法得到充分发挥的。同样地，一个没有合作或协作精神的“创新者”，其失败的概率也远远高于成功的概率。相反，在一个生机勃勃的创新组织及文化氛围里，个人创新能力就有可能得到最大限度的发挥。

个人创新能力包括：学习、观察、想象、抽象、分析、类推、建模、展现、协作、更换思考维度，更换认识模式以及综合思考等方面的能力。创新者个人可以同时用以下三种方式进行锻炼，以提高自已的创新能力。

(1)自我锤炼。专业技术人员围绕提升个人创新能力而展开的自我锤炼，是指以“我”为行为主体而展开的创新能力锻炼过程。

专业技术人员均通过正规教育及继续教育具备了相当程度的专业知识和技能，但专业知识和专业技能只是个人创新能力的基础。个人创新能力更主要地表现在创新思维的掌握和运用上，能够熟悉运用创新思维，才能够熟悉运用专业知识和技能解决有难度的问题，实现创新目的。因此，专业技术人员的自我锤炼不但是一个不断充实自己的专业知识和技能的过程，而且还是一个学习和运用创新思维的过程。

学习和运用创新思维，其最大的奥妙在于思想的碰撞、移植和借用，在于思考问题的角度乃至思维方式的变换。创新的灵感每每产生于思想的碰撞、移植和借用过程之中。

(2)在协作中锤炼。“在协作中锤炼”是指以“我们”为行为主体而展开的创新能力锻炼过程。在此过程中，创新者个人通过参与有组织的创新实践来提升自己的创新能力，但他思考问题的角度不再是“我”而是“我们”。群体意识淡漠的人是很难甚至无法完成这种修炼过程的。因此，一个真正的创新者必须时刻保持开放而宽容的心态，必须善于表达或表现自己的思想、构想或见解，同时必须善于倾听他人意见，善于参加***同探讨、研究和行动。

(3)在学习中锤炼。学习的重要性越来越受到人们的重视。创新是探索性和实践性极强的活动，而个人的创新机会和创新实践是十分有限的，因此通过学习专家学者总结的理论和方法、学习他人的创新实践来提高自已的创新能力便成为一个行之有效的方式。通过学习成功的创新案例，特别是通过学习借鉴创新环境大致相同情况下的成功案例，对提高个人和团队的创新能力很有帮助。创新案例中有个人、也有团队集体的思维与行动特点，有个人和团队在创新活动中的经验教训，因此可以分别从“我”和“我们”的角度去揣摩和借鉴。撰写本教材的目的也就在于此。

三、 信息时代的基本特征是什么？

答： 1、信息化时代的发展特征或者说集成电路发展遵循的规律——摩尔定律。

芯片（集成电路）的 集成度每18个月翻一番，按此规律，集成电路不断追求了刻线越来越小，集成电路处理信息的速度越来越快，集成电路消耗功率越来越冷。

2、信息大膨胀

3、以电子作为信息载体向用电子和光子***同作信息载体发展。

4、以管子作为信息载体。

四、 人类能源危机面临的挑战与机遇是什么？

答： 人类能源：1、可再生能源如太阳能发电，风能，水电，生物质能源等；2、新能源，3、大型先进压水堆及高温气冷堆核电站；4、惯性约束聚变点火工程。

人类能源危机面临的挑战是：

未来的能源安全无非依赖于以下4种模式：1、发掘现有的能源储量。2、海外开采。3、直接进口。4、能源替代技术。 这4种方案进行逐一分析后，我们觉得能源的可选择性更加有限了。 首先，已经没有多少人对于我们现有的储量再抱更多期望，这里我们强调的是石油，矛盾的焦点也在这里。未来20年内，中国的私人汽车饱有量将数以亿计，石油消费量毫无疑问会在不久的将来超过美国。据地矿部门分析，届时国内的开采量最多只能满足国内需求的1／3，可以说，寄希望于国内储量的开采是非常不现实的。国际油价持续运行于牛市轨道之中，高油价使得不少市场人士惊呼“能源危机”来临。

人类面临的能源危机的机遇是：

能源危机在客观上鼓励资本市场充分发掘能源危机主题下的投资机会，希望借助资本市场资源配置的功能，更有效率地支持中国整个社会产业结构与能源消费结构的调整与优化。能源危机并不可怕，面对能源危机，我们需要提高能效、节能减排领域的投资机会。在现有的分工条件下，人口增长，经济发展，特别是加工业制造业蓬勃发展，需要更多的有效能源。提高能源效率，不仅有利国家长久发展，也是对世界的伟大贡献。

五、 学习本门课后心得体会及意见。

答： 创新精神不是与生俱来的，而是通过后天的培养逐步塑造的。培养和激发创造动机，最根本的是要有强烈的事业心和社会责任感。社会精神通过培养转化为社会实践主体的创新精神，为创新提供精神支柱和动力。

首先，社会精神创新。 社会舆论是一种强大的社会心理力量，正确的社会舆论会使个体产生创新的积极性，良好的风尚习惯会形成强大的心理暗示，引导社会主体积极创新、勇于创新。创新精神是人的创新本质的精神表现，是人在创新活动中反映的精神素质。培养创新的社会精神对推动创新具有十分重要的意义。创新精神是一种怀疑精神。不迷信理论，不迷信权威，不唯书，不唯上，要唯实。创新精神是一种批判精神。批判就是研究，批判就是讨论，批判就是思想的交锋、互补和互动，通过交换达到思想的完整和提升。创新精神是一种科学精神。要求人们在创造性活动中坚持实事求是，尊重客观规律，一切从实际出发，讲求实效，把主观能动性和现实可能性统一起来。创新精神是一种自由精神。

其次，社会心态创新。 心态就是性格加态度。性格就是一个人独特而稳定的个性特征。态度是一个人对客观事物的心理反应，即一个人在思想观念支配下的为人处世态度和心理状态的总和。良好的心态是创新的基础条件，应该包括健康的心理机制、健全的性格、稳定的情绪、坚强的意志和宽广的胸怀。首先，应该充满激情，保持求知、求新、求变、求奇、求胜的心态，积极的心态有助于人们克服困难，看到希望，保持旺盛的斗志，发挥聪明才智，能够增强心理承受能力，使自己的思想和行为适应客观实际变化的要求。要使自己养成精益求精的习惯，并且以爱心和热情发挥这种习惯。积极的激情能够调动起全身心的巨大潜力，推动创新。其次，做到百折不挠，必须确立坚持的心态，调适自控，增加自己的耐性，以开阔的心胸包容所有事物，世界上没有人可以一步登天，一而再的挫折正是成功路上的指路牌，愈挫愈勇是所有成功者的***同历程，务尽一切努力去赢得胜利，成功的唯一途径就是坚持不懈。

第三，科学理论创新。理论创新是社会发展和变革的先导，所谓理论创新是人们通过创造性的活动而赋予理论以新的内涵，它是在扬弃原有的思想、原理的基础上，通过创造性的思维活动，提出新思想、新学说、新理论的过程。从理论创新的角度看，要敢于否定自己，超越自我，古人云胜人者有力，自胜者强，因此，推陈出新、革故鼎新是理论创新的重要途径。

以胡锦涛为首的新一届中央领导集体立足我国实际，提出了具有世界观和方法论意义的科学发展观，大大丰富和发展了我国现代化建设的指导思想。把执政理想由追求经济增长转到关注人自身，科学发展观以人为本，把人的全面发展确立为经济社会发展的根本目的，对人的全面发展和经济社会发展的相互协调、相互促进作为价值目标，提升了认识的新境界。人的发展和社会的发展互为基础，互相促进。社会的发展永无止境，人的全面发展也要不断开辟广阔的空间。当今世界，政治经济文化等全方位的全球化，已经把整个人类的命运联系在一起，人类不仅要在***同制定的规则下进行交往与合作，还要***同面对威胁人类生存的生态恶化、环境污染、恐怖主义、战争阴影。衡量社会进步的尺度是人的自由实现程度和解放程度，人的全面发展本质上是人的素质全面提升，具体包括人的认识能力、审美能力、道德情操和实践能力的全面发展。理论创新需要创新者具有很高的理论素养，还要遵循理论创新的内在规律和原则。做到坚持真理和发展真理的辩正统一，解放思想和实事求是的统一，时刻牢记群众的实践是理论创新的源泉，任何理论创新都是全面借鉴人类文明优秀成果的结晶，要乐于并且敢于参加各种创新的实践，善于在实践中总结和提高，与时俱进，永无止境。

继续教育电气工程专业课作业题

2011年[哈尔滨工业大学]

11 独立供电系统与并网发电系统在结构和控制上有哪些不同？

答：单级逆变系统直接将直流转化为交流，它的主要缺点是：需要较高的直流输入，使得成本提高，可靠性降低；对于最大功率点的跟踪没有独立的控制操作，使得系统整体输出功率降低；结构不够灵活，无法扩展，不能满足光伏阵列模块直流输入的多变性。因此在直流输入较低时，考虑采用交流变压器升压，以得到标准交流电压与频率，同时可使得输入输出间电气隔离。

并网光伏发电系统一般由光伏阵列模块、逆变器和控制器三部分组成。逆变器将光伏电池所产生的电能逆变成正弦电流并入电网中；控制器控制光伏电池最大功率点跟踪、控制逆变器并网的功率和电流的波形，从而使向电网转送的功率与光伏阵列模块所发的最大电能功率相平衡。控制器一般基于单片机或数字信号处理芯片。首先，不必考虑负载供电的稳定性和供电质量问题；其次，光伏电池可以始终运行在最大功率点处，由于大电网来接纳太阳能所发的全部电能，提高了太阳能发电的效率；再次，省略了蓄电池作为储能环节，降低了蓄电池充放电过程中的能量损失，免除了由于存在蓄电池而带来的运行与维护费用，同时也消除了处理废旧蓄电池带来的间接污染。光伏并网发电系统的控制一般分为两个环节：第一个环节得到系统功率点，既光伏阵列模块工作点；第二个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪。同时，为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态，系统必须具备一定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。

12给出常用的并网逆变器的结构，并说明其开关控制策略。

答：***有三种有源逆变模式，即：相位控制模式、相移控制模式和PWM模式实现有源逆变的原理。

1）相位控制下器件开关频率低，损耗低，但输出电流相位受最小逆变角限制而不能随意调节；

2）电流型相移控制下器件开关频率低，损耗低，输出电流的相位可方便地控制，但输出电流谐波很大；电压型相移控制下器件开关频率低，损耗低，输出电流与负载有关，不易控制；

3）电流型PWM控制下器件开关频率高，损耗高，输出电流相位虽然可控，但谐波非常大；电压型PWM控制下器件开关频率高，损耗高，但输出电流相位可控，谐波含量少，应该是最有使用价值的并网逆变器。

关于相位控制逆变器，相移控制逆变器以及PWM逆变器控制汇总为以下表格内容。

控制方式 相位控制 相移控制 PWM控制

电流型 电压型 电压型 电流型

换流方式 电网换流 强迫换流 强迫换流 强迫换流 强迫换流

电流畸变THD 29.57% 30.66% 9.2% 5%以下 71.16%

电流相位 可控（受最小逆变角限制） 可控（易） 可控（难） 可控（易） 可控（易）

器件开关频率 50Hz 50Hz 50Hz 数KHz 数KHz

器件开关损耗 低 低 低 高 高

控制复杂程度 简单 简单 简单 相对复杂 相对复杂

三种情况下并网逆变器适用的控制策略：

1）对于采用L型滤波器的并网逆变器，采用电流单环控制即可，但这种结构易受外部干扰影响，如电网电压畸变，因此常将电压前馈控制方式引入其中。另外，在滤波作用相同的情况下，滤波器所选电感值大于其他滤波器方式；

2）采用LC型滤波器的并网逆变器适合采用电流双环的控制方式，系统比较稳定，适用于独立/并网双模式运行；

3）采用LCL型滤波器的并网逆变器系统适合采用电容电流内环的双环控制结构以得到更好的性能。另外，LCL滤波器可以更好的滤除高次谐波，适用于大功率场合。

13简述并网发电系统包含的控制问题及其解决方案。

并网逆变器的控制方式分为电压控制和电流控制两种。电压控制相当于将逆变器等效为一个电压源，通过控制使其输出电压相位、频率完全等同于电网电压，幅值跟踪电网电压的幅值，本质相当于将两个电压源并联。

光伏发电系统实现并网运行必须满足：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相(功率因数为1)，而且其输出还应满足电网的电能质量要求。这些都依赖于逆变器的有效控制策略。光伏并网发电系统的控制一般分为两个环节：第一个环节得到系统功率点，既光伏阵列模块工作点；第二个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪。同时，为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态，系统必须具备一定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。

伏阵列模块工作点的控制主要有恒电压控制CVT(Constant voltage Tracking)和最大功率点跟踪MPPT(Maximum power point Tracking)两种方式。

CVT控制是通过将光伏阵列模块端电压稳定于某个值的方法，确定系统功率点。其优点是控制简单，系统稳定性好。但当温度变化较大时，CVT控制方式下的光伏阵列模块工作点将偏离最大功率点。

MPPT是当前较广泛采用的光伏阵列模块功率点控制策略。它通过实时改变系统的工作状态，跟踪阵列的最大工作点，从而实现系统的最大功率输出。它是一种自主寻优方式，动态性能较好，但稳定性不如CVT。其常用方法有”上山”法、干扰观察法、电导增量法等。

现在对MPPT的研究集中在简单、高稳定性的控制算法实现上，如最优梯度法、模糊逻辑控制法、神经元网络控制法等，也都取得了较显著的跟踪控制效果。

14 为什么并网逆变器一般都采用滤波电路与电网进行耦合？

对于采用L型滤波器的并网逆变器，采用电流单环控制即可，但这种结构易受外部干扰影响，如电网电压畸变，因此常将电压前馈控制方式引入其中。另外，在滤波作用相同的情况下，滤波器所选电感值大于其他滤波器方式；采用LC型滤波器的并网逆变器适合采用电流双环的控制方式，系统比较稳定，适用于独立/并网双模式运行；采用LCL型滤波器的并网逆变器系统适合采用电容电流内环的双环控制结构以得到更好的性能。另外，LCL滤波器可以更好的滤除高次谐波，适用于大功率场合。

15 学习了本课程之后，你认为一个理想的太阳能发电系统应该具有什么样的结构和功能？

答：一个理想的太阳能发电系统主要是由太阳能电池板、控制器、逆变器及储能单元等构成。

太阳能光伏发电是利用光伏效应把转化为电能的器件。太阳能电池采用电压值和电流值标定。在充足阳光下50W组件标称电压12V，电流大约为3A。光伏系统采用串并联以获得所需电压和电流值。

控制器通过对系统输入输出功率进行调节宇分配，实现对蓄电池电压调整，防止蓄电池被太阳能电池方阵过充电或被负载过放电，。控制器主要有四种基本类型：旁路控制器、串联控制器，多阶控制器和脉冲控制器。

太阳能光伏发电系统白天发电对蓄电池充电，蓄电池晚上对伏在供电。蓄电池投资约占整个太阳能光伏系统的20%。

逆变器主要功能是将太阳能电池阵列发出的直流电转化为用户所需的交流电。逆变器还具有自动提调压或手动调压功能，用以改善光伏发电系统的供电质量。蓄电池则储存系统发出多余电量存储起来，以备太阳能方阵不能够正常工作时供给负载使用。

1、经济性，离网太阳发电系统真正的成本消耗是蓄电池，所以在系统设计中根据负载功率设计最少配置的蓄电池容量是节约使用成本的最佳方案

2、免维护性，当前太阳能发电系统后期维护费用比较高，就是需要专人的维护人员维护才能确保后期正常运行，所以设计傻瓜式控制系统，系统出现问题直接排查，不需要专业人员就可维护，这样普及率才高，

3、系统整体设计要因使用环境来设计，当前太阳能发电系统成本还是比较高，并不是功能越多越好，功能多，电力损耗就大，成本就高，所以，尽量以满足基本使用条件来设计系统