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IGBT的保护论文

时间:2023-07-07 08:45:17 其他范文 收藏本文 下载本文

以下是小编为大家准备的IGBT的保护论文,本文共15篇,希望对大家有帮助。

IGBT的保护论文

篇1:IGBT的保护论文

关于IGBT的保护论文

摘要:通过对IGBT损坏机理的分析,根据其损坏的原因,采取相应措施对其进行保护,以保证其安全可靠工作。

关键词:IGBT;MOSFET;驱动;过压;浪涌;缓冲;过流;过热;保护

引言

绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。

在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。

1IGBT的工作原理

IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定:

——IGBT栅极与发射极之间的电压;

——IGBT集电极与发射极之间的电压;

——流过IGBT集电极-发射极的电流;

——IGBT的结温。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。

2保护措施

在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。

2.1IGBT栅极的保护

IGBT的栅极-发射极驱动电压VGE的保证值为±20V,如果在它的栅极与发射极之间加上超出保证值的电压,则可能会损坏IGBT,因此,在IGBT的驱动电路中应当设置栅压限幅电路。另外,若IGBT的栅极与发射极间开路,而在其集电极与发射极之间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在,使得栅极电位升高,集电极-发射极有电流流过。这时若集电极和发射极间处于高压状态时,可能会使IGBT发热甚至损坏。如果设备在运输或振动过程中使得栅极回路断开,在不被察觉的情况下给主电路加上电压,则IGBT就可能会损坏。为防止此类情况发生,应在IGBT的栅极与发射极间并接一只几十kΩ的电阻,此电阻应尽量靠近栅极与发射极。

由于IGBT是功率MOSFET和PNP双极晶体管的复合体,特别是其栅极为MOS结构,因此除了上述应有的保护之外,就像其他MOS结构器件一样,IGBT对于静电压也是十分敏感的,故而对IGBT进行装配焊接作业时也必须注意以下事项:

——在需要用手接触IGBT前,应先将人体上的静电放电后再进行操作,并尽量不要接触模块的驱动端子部分,必须接触时要保证此时人体上所带的静电已全部放掉;

——在焊接作业时,为了防止静电可能损坏IGBT,焊机一定要可靠地接地。

2.2集电极与发射极间的过压保护

过电压的产生主要有两种情况,一种是施加到IGBT集电极-发射极间的直流电压过高,另一种为集电极-发射极上的浪涌电压过高。

2.2.1直流过电压

直流过压产生的原因是由于输入交流电源或IGBT的前一级输入发生异常所致。解决的办法是在选取IGBT时,进行降额设计;另外,可在检测出这一过压时分断IGBT的输入,保证IGBT的安全。

2.2.2浪涌电压的保护

因为电路中分布电感的'存在,加之IGBT的开关速度较高,当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时,就会产生很大的浪涌电压Ldi/dt,威胁IGBT的安全。

通常IGBT的浪涌电压波形如图3所示。

图中:vCE为IGBT?电极-发射极间的电压波形;

ic为IGBT的集电极电流;

Ud为输入IGBT的直流电压;

VCESP=Ud+Ldic/dt,为浪涌电压峰值。

如果VCESP超出IGBT的集电极-发射极间耐压值VCES,就可能损坏IGBT。解决的办法主要有:

——在选取IGBT时考虑设计裕量;

——在电路设计时调整IGBT驱动电路的Rg,使di/dt尽可能小;

——尽量将电解电容靠近IGBT安装,以减小分布电感;

——根据情况加装缓冲保护电路,旁路高频浪涌电压。

由于缓冲保护电路对IGBT的安全工作起着很重要的作用,在此将缓冲保护电路的类型和特点作一介绍。

——C缓冲电路如图4(a)所示,采用薄膜电容,靠近IGBT安装,其特点是电路简单,其缺点是由分布电感及缓冲电容构成LC谐振电路,易产生电压振荡,而且IGBT开通时集电极电流较大。

——RC缓冲电路如图4(b)所示,其特点是适合于斩波电路,但在使用大容量IGBT时,必须使缓冲电阻值增大,否则,开通时集电极电流过大,使IGBT功能受到一定限制。

——RCD缓冲电路如图4(c)所示,与RC缓冲电路相比其特点是,增加了缓冲二极管从而使缓冲电阻增大,避开了开通时IGBT功能受阻的问题。

该缓冲电路中缓冲电阻产生的损耗为

P=LI2f+CUd2f式中:L为主电路中的分布电感;

I为IGBT关断时的集电极电流;

f为IGBT的开关频率;

C为缓冲电容;

Ud为直流电压值。

——放电阻止型缓冲电路如图4(d)所示,与RCD缓冲电路相比其特点是,产生的损耗小,适合于高频开关。

在该缓冲电路中缓冲电阻上产生的损耗为

P=1/2LI2f+1/2CUf

根据实际情况选取适当的缓冲保护电路,抑制关断浪涌电压。在进行装配时,要尽量降低主电路和缓冲电路的分布电感,接线越短越粗越好。

2.3集电极电流过流保护

对IGBT的过流保护,主要有3种方法。

2.3.1用电阻或电流互感器检测过流进行保护

如图5(a)及图5(b)所示,可以用电阻或电流互感器与IGBT串联,检测流过IGBT集电极的电流。当有过流情况发生时,控制执行机构断开IGBT的输入,达到保护IGBT的目的。

2.3.2由IGBT的VCE(sat)检测过流进行保护

如图5(c)所示,因VCE(sat)=IcRCE(sat),当Ic增大时,VCE(sat)也随之增大,若栅极电压为高电平,而VCE为高,则此时就有过流情况发生,此时与门输出高电平,将过流信号输出,控制执行机构断开IGBT的输入,保护IGBT。

2.3.3检测负载电流进行保护

此方法与图5(a)中的检测方法基本相同,但图5(a)属直接法,此属间接法,如图5(d)所示。若负载短路或负载电流加大时,也可能使前级的IGBT的集电极电流增大,导致IGBT损坏。由负载处(或IGBT的后一级电路)检测到异常后,控制执行机构切断IGBT的输入,达到保护的目的。

2.4过热保护

一般情况下流过IGBT的电流较大,开关频率较高,故而器件的损耗也比较大,如果热量不能及时散掉,使得器件的结温Tj超过Tjmax,则IGBT可能损坏。

IGBT的功耗包括稳态功耗和动态动耗,其动态功耗又包括开通功耗和关断功耗。在进行热设计时,不仅要保证其在正常工作时能够充分散热,而且还要保证其在发生短时过载时,IGBT的结温也不超过Tjmax。

当然,受设备的体积和重量等的限制以及性价比的考虑,散热系统也不可能无限制地扩大。可在靠近IGBT处加装一温度继电器等,检测IGBT的工作温度。控制执行机构在发生异常时切断IGBT的输入,保护其安全。

除此之外,将IGBT往散热器上安装固定时应注意以下事项:

——由于热阻随IGBT安装位置的不同而不同,因此,若在散热器上仅安装一个IGBT时,应将其安装在正中间,以便使得热阻最小;当要安装几个IGBT时,应根据每个IGBT的发热情况留出相应的空间;

——使用带纹路的散热器时,应将IGBT较宽的方向顺着散热器的纹路,以减少散热器的变形;

——散热器的安装表面光洁度应≤10μm,如果散热器的表面不平,将大大增加散热器与器件的接触热阻,甚至在IGBT的管芯和管壳之间的衬底上产生很大的张力,损坏IGBT的绝缘层;

——为了减少接触热阻,最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。

3结语

在应用IGBT时应根据实际情况,采取相应的保护措施。只要在过压、过流、过热等几个方面都采取有效的保护措施后,在实际应用中均能够取得良好的效果,保证IGBT安全可靠地工作。

篇2:IGBT的保护

摘要:通过对IGBT损坏机理的分析,根据其损坏的原因,采取相应措施对其进行保护,以保证其安全可靠工作。

关键词:IGBT;MOSFET;驱动;过压;浪涌;缓冲;过流;过热;保护

引言

绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。

在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。

1IGBT的工作原理

IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定:

――IGBT栅极与发射极之间的电压;

――IGBT集电极与发射极之间的电压;

――流过IGBT集电极-发射极的电流;

――IGBT的结温。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。

2保护措施

在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。

篇3:IGBT的保护

IGBT的保护

摘要:通过对IGBT损坏机理的分析,根据其损坏的原因,采取相应措施对其进行保护,以保证其安全可靠工作。

关键词:IGBT;MOSFET;驱动;过压;浪涌;缓冲;过流;过热;保护

引言

绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。

在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的`条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。

1 IGBT的工作原理

IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定:

――IGBT栅极与发射极之间的电压;

――IGBT集电极与发射极之间的电压;

――流过IGBT集电极-发射极的电流;

――IGBT的结温。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。

2 保护措施

在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。

2.1 IGBT栅极的保护

[1] [2] [3] [4]

篇4:通过光隔离放大器感应电流保护IGBT

通过光隔离放大器感应电流保护IGBT

绝缘栅双极晶体管(IGBT)需要充分的保护以避免短路、过载和过电压等错误情况所造成的损坏和故障,这些保护是确保电机驱动以及太阳能和风能发电系统等应用安全稳定电源转换运作的重要关键。要检测过电流和过载情况,需要将快速响应或快速错误反馈的隔离放大器应用于输出相位和直流母线电压检测上。本文将讨论如何使用这类器件来保护IGBT避免受到电流过高和过电压等情况的影响。

介绍

图1a显示了交流电机驱动电路中电源转换的典型框图,其中包含把直流母线电压转换为以不同频率交流电源驱动电机的变频器。IGBT为形成变频器核心的昂贵功率开关,这些功率器件必须以高频率运行并且能够承受高电压。

隔离放大器,如图1b中的ACPL-C79A可以和分流电阻一起工作,提供即使存在高开关噪声情况下的电源转换器精确电流测量。和电阻分压器一起使用时,隔离放大器可以作为检测直流母线电压的精密电压传感器,其提供的电流和电压信息由微控制器收集,并使用这些数据计算出反馈值以及有效控制和错误管理电源转换器所需的输出信号。

不过IGBT的保护必须以高成本效益方式进行,市场持续寻求不会大幅度影响电机驱动系统总体成本,但能够提供充分IGBT保护的产品。为了满足这个需求,IGBT栅极驱动器,如ACPL-332J和带有保护功能的电流传感器产品已经陆续出现在市场上。这些产品提供实现IGBT保护的高成本效益方案,免去独立检测和反馈部件需求。本文的其他部分将聚焦于可由表1中所列出电流和电压传感器实现的部分错误保护功能。

为了确保错误状态可以快速通过隔离屏障传递,使用两个独特的数字编码序列代表错误情况,一个代表正向,一个代表负向。当检出错误情况时,光通道上正常的数据传输会被中断,并以错误编码序列位元流取代,这两个错误码在设计上和普通编码方式显著不同,因此检测器端可以在错误发生时立即检出。

解码器检测并把错误情况通过隔离屏障传送需要的时间大约在1μs,加上400ns的抗混叠滤波器延迟带来约1.4μs的传播延迟。由错误情况发生到错误信号输出的总延迟时间为传播延迟和消隐时间2μs的总合,带来共3.4μs的总体错误检测时间(见图4)。

Fault错误输出脚位允许多个器件的.错误信号连接在一起,使得多个器件可以通过线与(wire-ORed)方式产生单一错误信号输出(见图5右上部分),之后这个信号可以通过控制器直接禁用PWM输入。

过载检测

过载情况为电机电流超过驱动额定电流大小,但未达到使变频器或电机立即损坏危险的情况,如因轴承损坏造成的电机机械过载或电机堵转。

变频器通常会在正常规格外加入过载规格,可允许的过载时间依温度过热真正造成影响的时间决定,典型的过载规格大约为处于正常负载的1.5倍达1分钟时间长度。

ACPL-C79A可以接受±300mV全幅输入,产品数据手册中的数据以±200mV正常输入范围为基准,设计工程师拥有选择两个数据或之间过载阈值的灵活度。如果和正常工作电流比较,过载电流的测量精确度较不严格,而这正是普遍情况,那么把阈值设定在接近300mV为能够使用完整隔离放大器动态范围的良好选择,然而把阈值设定在200mV则可以确保过载电流测量的精确度。决定电压大小后,设计工程师必须依相对电流大小选择合适的感应电阻值。

HCPL-788J还包含一个额外功能,也就是ABSVAL输出,可以用来简化过载检测电路。ABSVAL电路可以对输出信号进行整型,并依下列公式提供正比于输入信号绝对值的输出信号:

ABSVAL=|VIN|×VREFEXT/252mV

输出当然也可以使用线与方式连接,当结合3个正弦电机相位时,经整流的输出ABSVAL基本上是一个代表电机RMS电流的直流信号,这个直流信号和阈值比较器可以在电机或驱动电路受到伤害前指出过载情况(见图5右下部分)。

到直流母线电压上形成IGBT上的超高电压浪涌,这个浪涌可能会超出IGBT的最大集电极到发射极电压而造成损坏。

微型化隔离放大器ACPL-C79A经常被使用在直流母线监测应用上作为电压传感器,如图6所示。设计工程师必须通过依适当比例选择的R1和R2电阻值调整直流母线电压以适应隔离放大器的输入电压范围。

篇5:一种新型的IGBT短路保护电路的设计

摘要:提出了一种直接检测IGBT发生短路故障的方法,在详细分析IGBT短路检测原理的基础上给出了相应的IGBT短路保护电路。仿真及实验结果均证明该电路工作稳定可靠,能很好地对IGBT实施有效的保护。

关键词:IGBT短路保护电路设计

固态电源的基本任务是安全、可靠地为负载提供所需的电能。对电子设备而言,电源是其核心部件。负载除要求电源能供应高质量的输出电压外,还对供电系统的可靠性等提出更高的要求。

IGBT是一种目前被广泛使用的具有自关断能力的器件?开关频率高?广泛应用于各类固态电源中。但如果控制不当,它很容易损坏。一般认为IGBT损坏的主要原因有两种:一是IGBT退出饱和区而进入了放大区?使得开关损耗增大;二是IGBT发生短路,产生很大的瞬态电流,从而使IGBT损坏。IGBT的保护通常采用快速自保护的办法?即当故障发生时,关断IGBT驱动电路,在驱动电路中实现退饱和保护;或者当发生短路时,快速地关断IGBT。根据监测对象的不同?IGBT的短路保护可分为Uge监测法或Uce监测法?二者原理基本相似?都是利用集电极电流IC升高时Uge或Uce也会升高这一现象。当Uge或Uce超过Uge?sat?或Uce?sat?时,就自动关断IGBT的驱动电路。由于Uge在发生故障时基本不变,而Uce的变化较大?并且当退饱和发生时?Uge变化也小?难以掌握?因而在实践中一般采用Uce监测技术来对IGBT进行保护。本文研究的IGBT保护电路,是通过对IGBT导通时的管压降Uce进行监测来实现对IGBT的保护。

采用本文介绍的IGBT短路保护电路可以实现快速保护,同时又可以节省检测短路电流所需的霍尔电流传感器,降低整个系统的成本。实践证明,该电路有比较大的实用价值,尤其是在低直流母线电压的应用场合,该电路有广阔的应用前景。该电路已经成功地应用在某型高频逆变器中。

1短路保护的工作原理

图1(a)所示为工作在PWM整流状态的H型桥式PWM变换电路(此图为正弦波正半波输入下的等效电路,上半桥的两只IGBT未画出),图1(b)为下半桥两只大功率器件的驱动信号和相关的器件波形。现以正半波工作过程为例进行分析(对于三相PWM电路,在整流、逆变工作状态或单相DC/DC工作状态下,PWM电路的分析过程及结论基本类似)。

在图1所示的电路中,在市电电源Us的正半周期,将Ug2.4所示的高频驱动信号加在下半桥两只IGBT的栅极上,得到管压降波形UT2?D。其工作过程分析如下:在t1~t2时刻,受驱动信号的作用,T2、T4导通(实际上是T2导通,D4处于续流状态),在Us的作用下通过电感LS的电流增加,在T2管上形成如图1(b)中UT2?D所示的按指数规律上升的管压降波形,该管压降是通态电流在IGBT导通时的体电阻上产生的压降;在t2~t3时刻,T2、T4关断,由于电感LS中有储能,因此在电感LS的作用下,二极管D2、D4续流,形成图1(b)中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形,以此类推。分析表明,为了能够检测到IGBT导通时的管压降的值,应该将在t1~t2时刻IGBT导通时的管压降保留,而将在t2~t3时刻检测到的IGBT的管压降的值剔除,即将图1(b)中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形剔除。由于IGBT的开关频率比较高,而且存在较大的开关噪声,因此在设计采样电路时应给予足够的考虑。

图2IGBT短路保护电路原理图

根据以上的分析可知,在正常情况下,IGBT导通时的管压降Uce(sat)的值都比较低,通常都小于器件手册给出的数据Uce(sat)的额定值。但是,如果H型桥式变换电路发生故障(如同一侧桥臂上的上下两只IGBT同时导通的“直通”现象),则这时在下管IGBT的C~E极两端将会产生比正常值大很多的管电压。若能将此故障时的管压降值快速地检测出来,就可以作为对IGBT进行保护的依据,从而对IGBT实施有效的保护。

篇6:一种新型的IGBT短路保护电路的设计

由对图1所示电路的分析,可以得到IGBT短路保护电路的原理电路图,如图2所示。在图2所示电路中?IC4及其外围器件构成选通逻辑电路,由IC5及其外围器件构成滤波及放大电路,IC2及其外围器件构成门限比较电路,IC1及其外围器件构成保持电路。正常情况下,D1、D2、D3的阴极所连接的IC2D、IC2C及CD4011的输出均为高电平,IC1的输出状态不会改变。假设由于某种原因,在给T2发驱动信号的时候,H型桥式PWM变换电路的左半桥下管T2的管压降异常升高(设电平值为“高”),即T2-d端电压异常升高,则该高电平UT2-d通过R2加在D8的阴极;同时,发给T2的高电平驱动信号也加在二极管D5的阴极。对IC2C来说,其反相输入端为高电平,若该电平值大于同相输入端的门槛电平值的话,则IC2C输出为“低”。该“低”电平通过D2加在R-S触发器IC1的R输入端,使其输出端Q的输出电平翻转,向控制系统发出IGBT故障报警信号。如果是由于右半桥下管T4的管压降异常升高而引起IC2D输出为“低”,则该“低”电

平通过D1加在R-S触发器IC1的R输入端,使其输出端Q的输出电平翻转,向控制系统发出IGBT故障报警信号。由IC5A和IC5C及其外围器件构成的`滤波及放大电路将选通电路送来的描述IGBT管压降的电压信号进行预处理后,送给由IC5B构成的加法器进行运算处理。若加法器的输出电平大于由R22和R32确定的门槛电平,则会使R-S触发器IC1的R端的第三个输入端为“低”,也向控制系统发出IGBT故障报警信号。改变由R22和R32确定的门槛电平,就可以灵活地改变这第三路报警信号所代表的物理意义,从而灵活地设计保护电路。图2中的端子T4-d、T2-d,分别接在T4、T2的集电极上,T4-G、T2-G分别接IGBT器件T4、T2的驱动信号。在电路设计时应该特别注意的是,D8、D5、D9、D4必须采用快速恢复二极管。

3仿真及实验结果

当图1所示的PWM变换器工作在单相高频整流模式下,应用PSPICE仿真软件对图2所示的电路进行仿真研究,可以得到如图3所示的结果。图3所示的仿真波形相当于在图2电路中IC5B的第7脚观察到的信号波形。仿真结果表明,检测电路可以快速、有效地将PWM变换器的下管导通时的管压降检测出来。图4所示波形是实际电路工作时检测到的相关波形。图中,1#通道显示的是单相高频整流电感电流的给定波形,2#通道显示的是实际检测到的图2电路中IC5B的第7脚的工作波形。比较图3和图4可以得出,该检测电路可以快速、有效地检测出IGBT导通时的管压降,从而对IGBT实施有效的保护。

图5所示为IGBT过流时实际检测到的PFC电感中流过的电流及保护电路动作的波形。

电路实际运行结果证明,本文介绍的IGBT短路保护电路可以有效地对IGBT实施保护,成本低,动作可靠。实践证明,该电路有比较大的实用价值,尤其是在低直流母线电压的应用场合,该电路有广阔的应用前景。该电路已经成功地应用在某型3KVA高频逆变器中。

篇7:一种新型的IGBT短路保护电路的设计

一种新型的IGBT短路保护电路的设计

摘要:提出了一种直接检测IGBT发生短路故障的方法,在详细分析IGBT短路检测原理的基础上给出了相应的IGBT短路保护电路。仿真及实验结果均证明该电路工作稳定可靠,能很好地对IGBT实施有效的保护。

关键词:IGBT 短路保护 电路设计

固态电源的基本任务是安全、可靠地为负载提供所需的电能。对电子设备而言,电源是其核心部件。负载除要求电源能供应高质量的输出电压外,还对供电系统的可靠性等提出更高的要求。

IGBT是一种目前被广泛使用的具有自关断能力的器件?开关频率高?广泛应用于各类固态电源中。但如果控制不当,它很容易损坏。一般认为IGBT损坏的主要原因有两种:一是IGBT退出饱和区而进入了放大区?使得开关损耗增大;二是IGBT发生短路,产生很大的瞬态电流,从而使IGBT损坏。IGBT的保护通常采用快速自保护的办法?即当故障发生时,关断IGBT驱动电路,在驱动电路中实现退饱和保护;或者当发生短路时,快速地关断IGBT。根据监测对象的不同?IGBT的短路保护可分为Uge监测法或Uce监测法?二者原理基本相似?都是利用集电极电流IC升高时Uge或Uce也会升高这一现象。当Uge或Uce超过Uge?sat?或Uce?sat?时,就自动关断IGBT的驱动电路。由于Uge在发生故障时基本不变,而Uce的变化较大?并且当退饱和发生时?Uge变化也小?难以掌握?因而在实践中一般采用Uce监测技术来对IGBT进行保护。本文研究的IGBT保护电路,是通过对IGBT导通时的管压降Uce进行监测来实现对IGBT的保护。

采用本文介绍的IGBT短路保护电路可以实现快速保护,同时又可以节省检测短路电流所需的霍尔电流传感器,降低整个系统的成本。实践证明,该电路有比较大的实用价值,尤其是在低直流母线电压的应用场合,该电路有广阔的应用前景。该电路已经成功地应用在某型高频逆变器中。

1 短路保护的工作原理

图1(a)所示为工作在PWM整流状态的H型桥式PWM变换电路(此图为正弦波正半波输入下的等效电路,上半桥的两只IGBT未画出),图1(b)为下半桥两只大功率器件的驱动信号和相关的器件波形。现以正半波工作过程为例进行分析(对于三相PWM电路,在整流、逆变工作状态或单相DC/DC工作状态下,PWM电路的分析过程及结论基本类似)。

在图1所示的电路中,在市电电源Us的正半周期,将Ug2.4所示的高频驱动信号加在下半桥两只IGBT的栅极上,得到管压降波形UT2?D。其工作过程分析如下:在t1~t2时刻,受驱动信号的作用,T2、T4导通(实际上是T2导通, D4处于续流状态),在Us的作用下通过电感LS的电流增加,在T2管上形成如图1(b)中UT2?D所示的按指数规律上升的管压降波形,该管压降是通态电流在IGBT导通时的体电阻上产生的'压降;在t2~t3时刻,T2、T4关断,由于电感LS中有储能,因此在电感LS的作用下,二极管D2、D4续流,形成图1(b)中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形,以此类推。分析表明,为了能够检测到IGBT导通时的管压降的值,应该将在t1~t2时刻IGBT导通时的管压降保留,而将在t2~t3时刻检测到的IGBT的管压降的值剔除,即将图1(b)中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形剔除。由于IGBT的开关频率比较高,而且存在较大的开关噪声,因此在设计采样电路时应给予足够的考虑。

图2 IGBT短路保护电路原理图

根据以上的分析可知,在正常情况下,IGBT导通时的管压降Uce(sat)的值都比较低,通常都小于器

[1] [2]

篇8:非标条件下 IGBT 器件应用可靠性研究论文

非标条件下 IGBT 器件应用可靠性研究论文

引言

随着电力电子和变流控制技术的不断发展,功率器件IGBT 的应用领域得到极大的拓展,在轨道交通、航空航天、船舰电推、电力传输等诸多高可靠性应用领域成为主流应用器件。IGBT 作为变流装置的主功率器件,围绕其进行可靠性相关的研究对系统设计及设备运行维护等具有十分重要的意义。国内外文献中常用失效率(λ)、可靠度(R)、平均无故障时间(MTBF)、使用寿命(LT)等指标进行IGBT 可靠性比较和评价。IGBT 模块可靠性受封装工艺、制造水平和运行工况的影响,在实际工程应用中,有时为了提高可靠性,通常采用的措施是对器件进行降额使用。这种方法的弊端是对器件缺乏可靠性的定量评估,常常出现“大马拉小车”现象,造成资源浪费。因此,立足于工程实践需求,建立一套行之有效的器件应用可靠性分析和评估方法,对变流系统的科学、合理设计具有重要意义。

典型的工业变流应用中, 对于3.3 kV 电压等级IGBT 功率器件,中间工作直流电压正常范围为1.5 kV~1.8 kV;而对于中间直流电压为2 kV 水平的变流应用设计,3.3 kV 与4.5 kV 两类IGBT 器件均可满足工程实际应用需求。但对于3.3 kV 器件,中间工作电压提升对其工作可靠性的影响情况有待进一步评估。本文基于实际变流工程应用,从器件应用失效率及使用寿命两个维度对3.3 kV 和4.5 kV 电压等级功率器件在中间直流电压为2 kV 水平下的应用可靠性展开研究。研究结果表明,在进行系统选型设计时,应从具体应用需求及客户体验特点,选择相应规格器件。

1 器件特性参数比较

采用 所示三电平半桥臂主电路拓扑对IGBT 的器件可靠性进行研究,其中间直流母线电压VDC=2 kV。由于该电路具有对称性的特点,进行器件功耗计算时,仅需考虑V1,V2 和D5 便可。

为 使分析具有代表性, 选用1500R33HL3 型和1200R45HL3 型IGBT 器件,二者特性参数对比及功耗计算结果如 所示。可以看出,两种器件封装尺寸完全兼容,当中间直流电压为2 kV 时,4.5 kV 电压等级器件的功耗要大于3.3 kV 电压等级器件的。所示功耗计算结果显示V1 位置器件的`功耗最大,因此本文主要就该位置器件的可靠性进行分析研究。

2 器件失效率比较

常温(25℃)、不同电压工况下3 300 V/1 500 kA 规格IGBT 器件失效率分布情况如 所示。同样借助曲线拟合技术,对 曲线在工作电压范围的2 200 V~3 400 V 段进行拟合,并拓展至1 800 V。曲线拟合情况如 所示,拟合方程如式(2)所示。 给出了对应 各工作电压点的失效率及折算的MTBF 值。

由 和 可以看出,器件的失效率随着工作电压的升高呈递增趋势。根据 和,对工作电压为2 kV 时3.3 kV 和4.5 kV 规格IGBT 器件可靠性情况进行比较,其λ 分别为159.822 1 和0.000 997,对应MTBF 分别为6.257×106 h 和1.003×1012 h。显然,4.5 kV 规格器件的故障率更低,平均无故障时间更长。

3 器件使用寿命比较

工程中常用功率循环(PC)次数和温度循环(TC)次数来评估器件的可靠性水平。功率循环中,壳温变化较小、结温变化频繁,在该模式下,由于键合线和硅片之间的膨胀系数(CTE)不同,大量应力作用后,键合线和硅片易剥离,导致器件失效;温度循环中,壳温变化较大且缓慢,该模式下,由于绝缘基板和铜基板之间的膨胀系数不同,大量的应力循环作用下,焊层易产生裂纹,从而导致失效。因此PC 和TC 是两种不同的失效模式,功率循环主要会导致键合线失效,使器件正向压降升高;而温度循环主要导致焊层裂缝,使器件热阻增加。

示出客户提出的24 h 试验考核条件参数,要求IGBT 器件连续工作5 000 h 无故障。在满足器件额定工况要求的前提下,按照检测条件、器件参数来计算不同电压水平下结温温升,并由器件生产商提供的功率循环、温度循环寿命曲线,得到不同结温温升工况下的寿命指标情况。

设定散热器保持恒温65 ℃,参照 给出的系统主电路及 所列试验条件,计算得到器件功率损耗及24 h 试验结温(ΔTj)、壳温(ΔTc) 的温升数据()。对应,得到器件24 h 试验结温波动情况曲线()。

是器件厂商提供的牵引用3.3 kV 和4.5 kV 电压等级IGBT 功率循环寿命实验曲线, 是其温度循环寿命实验曲线,据此可研究得到不同温升水平下所对应的功率循环次数情况和温度循环次数情况。可计算预计器件寿命:根据 所列温升数据,查找对应 和 器件曲线寿命数据,得到不同结温温升条件下的理论循环寿命次数;根据24 h 实验检测参数,可计算得到连续工作条件下的累计循环次数;根据米勒器件损耗线性累加理论,借助式(3)预计器件使用寿命。

4 结语

研究表明,相变平板热管散热器传热性能良好,与重力热管散热器比较,其热阻值降低约30%,温度分布更均匀,可提高功率模块的电气性能及散热器的使用寿命。研究结果对大功率模块用热管散热器的设计及应用具有一定的指导意义。

篇9:农业保护论文

摘要:发展生态农业是农业环境保护的重要一环,也是解决农业发展障碍性因素的主要途径。从立体生产技术、有机物多层次利用技术、节水技术等角度描述基于环境保护的生态农业技术体系,指出生态农业的技术特点及发展中存在的问题,提出发展优势特色农产品、防治农业面源污染、制定生态农业发展政策等措施,实现生态农业与环境保护互促发展。

关键词:生态农业;环境保护;体系;问题;策略

长期以来,农业农村经济的发展为我国社会稳定与国民经济发展奠定了坚实的基础,但在追求粮食产量的过程中,存在一系列制约农业发展的障碍性因素,如耕地面积减少、土壤质量下降、水污染问题加剧、生态环境恶化等,时刻威胁我国粮食生产安全和人类自身安全。发展基于环境保护的生态农业,是解决农业发展障碍性因素的主要途径,也是利在当代、功在千秋的一件大事。

1基于环境保护的生态农业技术体系

生态农业技术是指根据生态学、生物学和农学等学科的基本原理及生产实践经验而发展起来的有关生态农业的各种方法和技能。生态农业与常规农业的区别就在于使用的是生态农业技术。

1.1立体生产技术

立体生产技术是指在农业生产中,利用生物群落各层生物的不同生态位特性及互利共生关系,分层利用自然资源,以达到充分利用空间、提高生态系统光能利用率和土地生产力、增加物质生产的目的。在农林牧渔各领域,种植业中的间套种及稻蟹共生,林业生产中的乔灌草结合,水产养殖业中的池塘立体放养等,均呈现出空间上多层次、时间上多序列的产业结构立体化特征。

1.2有机物多层次利用技术

有机物多层次利用技术是模拟生态系统中的食物链结构,在生态系统中形成物质良性循环多级利用的状态,即一个系统废弃物的产出是另一个系统的投入,废弃物在生产过程中得到再次或多次利用,使系统内形成稳定的物质良性循环状态。这一技术有利于有限资源的充分利用,例如,养鸡(猪)场的粪便进入沼气池,沼气供用户使用,沼气池中废弃物用于制作农作物肥料,生产的农作物又成为鸡(猪)的饲料,形成良性循环,实现资源的循环再利用。

1.3节水技术

节水技术是一切能够节省水资源或在相同用水量下获得更多回报的工艺技术措施和管理手段的总称。我国是一个严重缺水的国家,缺水比缺地更为严重。农业是用水大户,占全国总用水量的70%,其中农田灌溉用水量占农业用水量的90%以上。农业缺水问题在很大程度上可以依靠节水方式来解决,这就需要大力推广节水农业技术,如以小流域综合治理为中心的节水农业技术,保护性耕作节水保墒技术,防治水土流失技术,以及渠道防渗、管道输水、管理节水、喷灌、微灌、滴灌等节水农业。

1.4微生态技术

微生态技术包括利用微生物农药、农用抗生剂防治作物和畜禽、水产病虫害,利用微生物发酵水产蛋白饲料等。推广应用微生态技术有利于可从源头解决和控制畜禽产品的质量和安全问题,也可以提高土壤肥力、改良结构,部分取代化肥农药,这是目前解决抗生素过度使用、降低养殖污染的重要手段。

1.5病虫害生物防治技术

生物技术的发展对农作物病虫害防治技术进步产生很大的推动作用,如用抑制雌性玉米螟产卵的化学物质杀灭欧洲玉米螟、植入苍蝇抗菌基因使作物抗病虫害、不杀益虫的人工生物大分子灭虫法、既灭虫又环保的绿色杀虫剂等生物技术,正在得到逐步应用。采用抗病虫品种,利用天敌昆虫防治某些病虫害,开展病虫害发生预测预报,选用高效低毒低残留农药,实行轮作倒茬等,都是防治农作物病虫害、保障农作物质量安全的重要技术手段。

1.6农村新能源与可再生能源利用技术

一是太阳能利用技术,包括太阳能-热能转换利用技术和太阳能-电能转换利用技术,其中太阳能-热能转换利用技术是太阳能利用技术中效率最高、技术最成熟、经济效益最好的一种,主要包括太阳热水器、太阳灶、太阳房、阳光温室大棚等,而太阳能-电能转换利用技术主要是太阳能光伏发电技术。二是生物质能源利用技术。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源,它利用微生物将农业废弃物生成沼气或采用热解法制造液体和气体燃料或者生物炭,有助于实现资源的再利用,解决能源紧缺问题,保护农业生态环境。

2生态农业技术特点

生态农业是一种遵循生态学原理和生态经济规律,因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。它要求把发展粮食作物与经济作物结合起来,把发展农业与二三产业结合起来,协调资源利用与保护环境之间的关系,实现农业的可持续发展。当然,生态农业并不是简单地回归旧有的农业生产模式,而是在传统农业基础上,采用现代生态学原理和科学技术发展起来的环境友好型农业模式,其典型特点是:优美的农业生态环境、人与自然和谐共生、元素循环再生、生态平衡、多样性物种及减少抗生素、人工合成激素用量,降低农药化肥用量并使大部分化肥被作物吸收而不是污染环境。

3生态农业发展中存在的主要问题

3.1生态农业技术不过硬

生态农业技术发展滞后,在与常规技术的竞争中处于不利地位,如农业废弃物资源化高效利用技术、化肥农药高效利用与污染防治技术、秸秆还田保护性耕作技术等生态农业技术受到了政府部门和农业部门不同程度的重视,但距离大规模应用还有很长的距离,主要原因归结于市场因素的作用。对于生态农业,大家普遍认可和推崇,但投入较多、风险较大,经济性不明显,农民应用后无法见到明显的效益而难以推广应用。此外,生态农业技术产业化水平较低,制约了技术的扩散与应用。

3.2农业种植习惯影响生态农业的发展

随着农村青壮年劳动力向城市转移,固守农村的多为妇女和老人,他们的劳动生产能力十分有限。对于他们而言,能省事就省事,能省钱就省钱。喷施10元钱的除草剂就能解决一亩地的杂草问题,谁还会自己去头顶烈日去锄草?更不会顾忌什么环境保护问题。依靠化肥实现增产已成为广大农民普遍采用的习惯方式,因为化肥的足量施用确实有作物增产的效果,农民当然愿意继续施用。农药化肥的过度使用以及转基因技术的隐形出现,将对农业生态环境带来前所未有的危害。发展基于环境保护的生态农业,确保农产品质量安全,成为涉及国计民生的大事,需要全社会行动起来,重视生态农业发展,用实际行动参与到生态环境重建中来,实现农业的可持续发展。

3.3区域生态农业产业技术不配套

一些地区的生态农业发展证明,针对特定区域的猪—沼—果、林—鱼—鸭等生态农业技术模式,不仅可以充分体现生态农业技术集成的特点,显示生态农业独特的优势,而且展现出生态农业的发展方向。但这种集成技术模式一般是在先期巨大投入的基础上建立起来的,没有一定的经济实力和技术实力很难维系和发展,对普通农民而言更是无法复制,因此,即使有成功的先例,也难以大规模推广应用,无法实现区域生态农业产业化发展。

3.4生态农业保障体系不健全

生态农业的发展离不开规模化经营和标准化生产,更需要制定科学合理的规划,确立长远可行的目标,但在生态农业发展中,受传统农业发展规划的影响,往往把生态农业看作是单纯的绿色农产品生产或涉及农林牧副渔的生产综合规划,而没有充分体现生态环境保护和资源高效利用。以生态农业为基础的无公害产品和环境质量控制标准不完善,缺乏必要的规范化管理保障体系。

4基于环境保护的生态农业发展措施

4.1发展优势特色农产品,彰显生态农业特色

农业发展不能以破坏生态环境为代价。生态农业产业链较长,各级政府和农业部门应加强组织领导,强化科学发展意识,做好农业生态环境功能区划,明确各区域特色农业发展目标,充分合理利用农业资源,大力发展优势特色农产品。扶持生态农业龙头企业、合作组织和家庭农场发展,打造一批具有地域特色、有较强竞争力的生态农业经营主体。推进有机、绿色、无公害产品认证工作,培育具有产地认证和标准化的生态农业生产基地及农产品品牌。

4.2防治农业面源污染,加强农业生态环境保护

按照《中华人民共和国环境保护法》规定,统筹有关部门加强对农业污染源监测预警,查清农业污染源头,制定科学治理措施,减轻土壤污染,防治生态破坏和生态失调。发展循环农业,推进农作物秸秆、人畜粪便、污水、生活垃圾等农村废弃物综合化处理,探索农村废弃物资源循环利用清洁模式。推广节肥、节药、节水、节能绿色农业生产技术,控制农药化肥使用,把农业面源污染降到最低程度。抓好人居环境整治,做好畜禽养殖污染减排以及废弃果袋、塑料薄膜清理回收,改善人居环境。

4.3制定生态农业发展政策,改善农业生态环境

生态农业的生产成本较高,且所产商品的真正价值无法通过现有的市场体系完全体现,因此,生产者往往缺少发展这种模式的动力。这就需要有关部门研究制定扶持发展政策,例如:为无公害、绿色、有机食品认证及采用生态循环模式、改善产地生态环境、使用绿色农资等做法提供补贴,出台支持生态农业发展的税收减免政策,建立生态农业保险制度。对生态农业发展做出突出贡献的企业和个人给予物质和精神方面的激励等,同时,随着社会生活水平的提高和食品安全意识的增强,人们对优质安全农产品的需求将逐步增加,在这种有利形势下,生态农业企业应主动适应市场要求,按照产品受众的不同需求打好绿色牌、安全牌、优质牌,瞄准中高端市场搞宣传搞营销,实现产品优质优价,提高生态农产品附加值,实现生态农业与环境保护协调发展。

参考文献

[1]张壬午,计文瑛,张彤.我国生态农业与生态环境保护协调性研究[J].生态农业研究,1995(4):7-12.

[2]邱志国,史长久.生态农业与生态环境保护协调性研究[J].农业环境与发展,20xx(4):42-44.

[3]韩沙沙.生态农业与生态环境保护协调性[J].辽宁城乡环境科技,20xx(4):47-49.

篇10:农业保护论文

摘 要:农业科技推广体系在促进植物保护科技成果转化,提高植物保护科技水平等方面起到了积极作用。保障农产品安全的植物保护技术,有害生物预防与无害化控制技术,提高资源效率,保护生态环境、实现农业可持续发展的技术成果是现阶段的迫切需要。农业如重视植物保护科技成果转化、大力推动先进、环保的植物保护技术推广应用,将能发展成为绿色食品产业的领导者。

关键词:农业;植物保护;科技成果;农业推广

一、引言

由于植物保护科技成果市场引导型转化的政策、法律环境及主体条件不成熟,植物保护科技成果的特殊性等方面因素的制约,植物保护科技成果转化需要依靠农业推广体系,政府为主导的植物保护科技转化推广仍将长时期存在。围绕农业生产结构调整优化,由数量型向质量型发展,经营方式由粗放型向集约型转变的重点,有效地提高产品质量、增产又增收,提高农业效益和国际竞争力。农户对看得见、摸得着的技术比较感兴趣,一项农业新技术的推广搞好现场示范是很重要的。那些近期或当前效益好的农业植物保护科技成果,由于其效益看得见、够得着,故很多农业企业和农民就乐意选择,热情较高「川。政府通过建设科技园区等示范基地不断提高成果转化率。在市场经济体制下,农业植物保护科技成果的转化不仅需要市场的拉动作用,更需要政府的推动作用。在农村转化推广植物保护科技成果的时候,需要农业技术工作者将现代植物保护科技成果尽量简单化、实用化,效益化,但不能照搬书上理论。把农民教育与农业植物保护技术转化相结合,提高农业植物保护技术的转化效果。

二、加快农业植物保护体制改革

建立起既符合农业植物保护科技发展规律,又适应市场经济的植物保护科技体制,保证农业经济、社会、科技可持续发展,实现从传统农业向现代农业的转变。加强植物保护科技开发中的市场导向作用,建立面向市场的植物保护科技开发体制,提高植物保护科技成果的有效供给的数量及质量。农业植物保护科技成果供需矛盾十分突出,一方面成果转化率低,造成大量植物保护科技成果闲置浪费,另一方面农民真正需要的操作性强、实用性强的植物保护科技成果却十分缺乏。原因在于植物保护科技开发与农村经济发展偏离,植物保护科研力量布局和结构不合理。因此要做好以下几方面:改革现行的农业植物保护科研管理体制,开发一些农民急需的、经济性好、操作简单、有实用性的农业植物保护技术成果服务于生产;建立农业植物保护科研人员参与成果转化的灵活多样的方式;课题经费中设立专项的成果转化资金;调整现有农业科研院所科技力量布局。建设好农业植物保护科技成果中试基地,提高农业植物保护科技成果的成熟性。农业相关机构要高质量地办好农业植物保护科技示范园,把园区建成新农药,植物保护新技术的试验示范基地和应用转化的窗口,成为农民了解农业植物保护科技成果的窗口,发挥示范园区引导、辐射和转化作用,实现农业社会效益、企业效益和农民利益的统一。树立为农户服务的理念,加强农业植物保护科技成果转化过程中的培训、咨询服务、技术指导等,让农民明白,称心。使农民真正从植物保护科技成果运用中感受科技力量的巨大成效,不断增加科技意识,自觉接纳先进植物保护技术。研究农业发展态势和农民植物保护需求,选择适销对路的植物保护科技成果,并在价格、宣传等方面多做工作,提高植物保护科技成果转化率。保证质量,加强对科技成果运用的回访,通过培训解决农民在使用过程中出现的问题。

三、大力促进农业生产规模化经营

传统分散式的农业经营影响现代农业科学技术进入农业生产中,只有实现了农业的规模化经营,现代化的农药器械和植物保护科技成果才能较好应用于农业生产中,才能不断提高农民收入。发展农户合作经济组织带动规模化经营,加快发展由生产同类农产品的农户自愿参加组成的农业合作经济组织,为农户提供产前、产中、产后植物保护科技服务,能获得良好的规模效益及提高整体实力,带动更多农户应用植物保护科技成果。例如农机合作社和各种种植业合作社。农业龙头企业发展原料生产基地,生产基地带动农户,使各具特色的优势农产品形成区域性的主导产业,形成规模经营、系列化服务,提高本地区农业生产附加值,既稳定了农业龙头企业的原料供应,又降低了小农户生产的市场风险,增强了本地区农业经济的整体竞争力。例如订单农业即属于此种类型。选择农业规模经营的途径,从各地实际情况出发,充分考虑各种约束条件。推动农业规模经营要坚持以下几点:效益优先,在规模与效益之间,必须以效益优先;适应发展,农业规模经营的条件发生了变化,就要进行调整;市场规律,以市场为导向,遵循市场规律,根据市场的需求及其变化选择农业规模经营模式。规模经营是现代农业发展的必然趋势,农业规模经营有利于包括资本、植物保护技术和劳动力等生产要素的最佳配置。

四、进一步发挥农业科技中介组织在植物保护中的作用

植物保护科技成果转化率不高现状说明科研机构与企业、农户之间缺乏有机联系,传统的农业技术转化途径容易造成农业科研与生产脱节,与农民增收需求脱节,农业科技中介组织是农业植物保护科技成果转化的重要推动力量。各级政府应大力推动农业科技进步,重视植物保护成果的转化,同时鼓励民间的各种组织机构及个人参与转化工作,组织科研单位、高等院校立足于技术条件和人才优势、兴办各类科技中介機构。农业科研机构或农业院校提供先进适用的植物保护科技成果,政府部门承担农业转化中的监督、引导,农业科技中介组织提供成果转化相关服务,这样使农业植物保护科研和转化相结合,推动植物保护科技成果的转化。植物保护转化技术人员将生产中的问题带到农业院校进行研究,而科研院校的专家则带着成果到基层,促进科研与应用转化建立密切的合作关系,提高农业植物保护科技转化率。农业科技中介服务植根于市场经济中,但不完全依靠市场调节而自发发展,政府在促进农业科技中介组织发展中要发挥重要作用。政府主要通过立法及实行税收、信贷等优惠政策,强化对农业科技中介服务工作的支持,将其纳为政府的重要职责,培育高水平的农业科技中介机构。大力发展以下形式的农业科技中介组织:农业技术市场;教育科研机构主办的大学技术转移中心;专业从事植物保护成果转化、配套技术服务、农业植物保护咨询等的各种形式民营农业科技中介公司。

五、构建植物保护科技成果转化的融资渠道

建立以各级政×财政投入为引导,农业企业投入为主体、社会其它投入为补充的植物保护科技成果转化多元化资金支撑体系;加速植物保护科技成果转化。建立包括风险投资基金在内的多元化的资金渠道,由于农业植物保护科技成果向生产领域转化的周期长、有风险、不确定性大,植物保护科技成果的转化需要获得长期性资金支持,国家财政拨款作为当前主要的资金来源,无论从力度,还是运作方式上均和农业植物保护科技成果转化过程的要求有较大差距,因而应建立转化基金、开辟多元投资渠道、引入风险投资等。第一,政府部门从财政计划中拿出部分资金设立基金,如农业植物保护科技成果转化基金等。第二,农业银行等国有金融机构加大力度对植物保护科技开发和植物保护科技成果转化的融资支持。第三,设立专门对农业企业植物保护科技成果转化服务的风险投资基金。第四,扶持引导社会其它资金进入农业领域。拓宽农业企业的融资渠道,借助金融证券市场对农业科技型企业的支持,大力培育并加快的农业企业在上海主板、深圳中小企业板、创业板上市融资和再融资,通过银行间债券市场发行企业债、短期融资券、中期票据、中小企业高收益债券、可转换债券等直接融资产品,通过国内资本市场多种形式获取资金,进一步拓宽涉农企业融资渠道和融资来源,使农业企业运营资金充足、加大植物保护科研投入、加快植物保护科技成果转化。

篇11:农业保护论文

近些年来,我国现代化农业发展取得了一定的成绩,不但保障了农作物的产量,同时还对环境和植物起到了的良好的保护效果,这对我国农业的可持续发展意义重大。本文将就植物保护和农业可持续发展之间关系进行深入探究。随着生态环保理念在农业发展中的不断落实,生态环境保护受到了更多的重视。农业可持续发展和植物保护之间存在着十分紧密的联系,因此应当良好的协调二者之间的关系,促进人与自然的和谐发展。

1. 植物保护和农业可持续发展之间的关系分析

通过大量的实践证明,植物保护和农业可持续发展之间是相互促进和影响的关系,具体可以体现在以下几个方面:

1.1植物保护是农业可持续发展的必要条件

植物保护是农业可持续发展的重要基础。一段时间以来,由于存在滥用农药的情况,我国农业的发展对地面植物造成了严重的破坏。而随着植物数量和规模的减少,土壤的肥力不断下降,反过来阻碍了我国农业的可持续发展。由此可见,只有进一步加强对植物的保护才能使我国的土地资源最大程度的发挥作用,实现农作物产量的提升,进而推动农业的可持续发展。

1.2实现可持续发展是植物保护的有效手段

为了保障我国农业可持续发展的稳步推进,我国在农业领域投入科技的力度不断提升,随着先进科学技术的广泛推广和应用,我国农业各项资源也得到了合理的应用,极大的减少了农业发展对生态环境造成的负面影响,有效的保障了植物的安全性。因此,推动农业可持续发展的过程实际上就是植物保护的过程,既能提高我国农业产能,又能够实现对环境的良好保护,最终实现人与自然的和谐发展。

2. 协调植物保护和农业可持续发展的有效策略分析

2.1在发展农业的过程中落实绿色生态理念

为了实现农业可持续发展和植物保护的有效协调,必须深入贯彻落实绿色生态理念,加强对新型技术方法的应用,实现农业的增产增效。再具体实施的过程中,要将植物保护贯穿在农业生产的整个过程中,针对其中存在的问题制定科学有效的植物保护方案,尽可能的减小农业生产对生态环境产生的危害。在经济高速发展的当下,社会发展对能源和资源的需求量不断提高,通过植物保护以及资源和能源的合理利用能够有效的推动农业的可持续发展,为我国经济注入更多的动力。

2.2强化宣传力度,提升人们的环保意识

为了创造良好的社会环境,为我国的植物保护和农业可持续发展奠定基础,我国必须进一步强化宣传力度,实现农民植物保护意识的提高,促进我国农业发展方式的革新,由粗放型经营转变为集约型,避免在农业生产的过程中植物遭到破坏。再具体实施的过程中,地方政府可以通过广播、电视以及新媒体等渠道进行全方位宣传,使农民深刻的意识到植物保护和农业可持续发展的重要性。此外,政府相关部门应该充分发挥自身的职能,一方面提升的农民群众的文化水平,另一方面做好的新型技术的推广工作,强化农民的技术水平,采取最合适的农业生产方式和植物保护措施,增强农作物的抵抗能力和自我调节能力,促进农业的可持续发展。

2.3加強科技投入,提升我国农业生产的技术水平

我国一方面要加强对农业科技的研究,另一方面也可以适当的从国外引进先进技术,这样不仅可以有效的减少农药和化肥的用量,降低化学药剂对土地资源的污染,同时也可以减少对植物的破坏,如此才能为我国农业的可持续发展提供充分的动力。此外,我国还要在生物技术、物理技术以及绿色农产品培养等方面加大投入力度,并对有害生物的入侵进行严格的控制,为我国农业的可持续发展奠定坚实的基础。

综上所述,可持续发展已经成为我国许多行业发展的主旋律,尤其是在农业领域,坚持可持续发展是实现人与自然和谐共处的必然手段。对此,我国应该加强对先进科学技术的应用,提升农业生产的技术含量,推动农业产业的转型升级,减少对植物的破坏。此外,还需通过有效的宣传提升农民的生态环保技术,如此才能实现农业的可持续发展。

篇12:农业保护论文

摘要:进入到二十一世纪以来,我国开始大力发展环境友好型农业经济,倡导农业与自然之间的和谐发展。然而,因为城镇化步伐的持续深入,工业化所造成的污染转移,导致农业污染进一步加剧,如何加强我国农业环境保护就成为当前社会各界共同关注的课题。鉴于此,主要针对我国农业环境保护的现状进行了系统的阐述,在此基础上提出几点应对措施,旨在为加强我国农业环境保护提供相应的理论参考。

关键词:农业环境科学论文;现状;措施

引言

所谓农业环境,主要指的是对农业生存与发展产生影响的各类天然或者通过人工改造后的自然因素的综合体,包含农业生物、大气、用水以及用地等各个方面。农业环境主要是由生物、地形、水、土壤、气候以及人为因子等几个因素共同组成,其关系到农业生产与经济发展[1]。然而,因为各方面因素,我国农业环境保护现状并不理想,环境污染与生态破坏仍然是农业环境面临的主要问题,如何加强农业环境保护就成为当前急需解决的重要课题。

1我国农业环境保护现状

最近几年以来,我国相继出台多项政策针对农业环境实施整改,农业环境保护工作也处于有序开展的进程中。然而,因为城镇化步伐的持续深入,工业化所造成的污染转移,再加上农业环境保护政策的落实不到位,农业环境保护现状并不理想,主要体现在以下两个方面:一方面,农业环境保护立法及宣传方面存在缺失。现阶段,我国已经相继颁布《农田灌溉水质标准》、《农药安全使用标准》、《农业环境保护工作条例》、《农业环境监测条例》等相关法律来推动农业环境保护工作的开展,然而相关法律体系仍然不够完善,再加上宣传力度不足,使得农业环境保护工作难以得到有效的落实[2]。另一方面,农业环境保护基础设施建设存在滞后性。基础设施建设是农业环境保护工作开展的关键所在。然而,因为资金方面的问题,导致我国大部分农村地区的农业环境保护基础设施建设存在明显的滞后性,并且因为资金缺乏,引发维护、道路以及水利等相关方面均存在一定的问题,严重影响了农业环境保护工作的开展。

2应对措施与建议

2.1加强农业环境保护立法及宣传工作一方面,要想保障农业环境保护工作的有序开展,就应当完善相关的法律法规体系,建立健全对应的配套体系。针对我国农业环境保护现状来看,应当进一步加大执法力度,分别在立法、执法以及守法3个层面共同着手,建立三元农业环境保护法律法规执法体系,积极鼓励社会环境保护部门介入到农业环境保护执法体系中,通过相关部门的通力合作,进一步保障执法工作的透明度与公正性。另一方面,正如上文所述,农业环境保护教育与宣传当前仍然较为薄弱,一些地方政府基本上没有组织工作人员进行农业环境保护方面的宣传教育。针对上述情况,应当进一步加大农村地区的环境保护宣传教育力度,主动利用报纸、广播、电视以及互联网等进行多元化、多层次的农业环境保护宣传,包含农业环境保护的重要性、法律法规以及相关政策的宣传教育,进一步加强人民群众的环保意识,使得人民群众能够主动投入到环境保护工作中来。

2.2加大农业环境保护基础设施建设力度农业环境保护工作要想得到进一步发展,应当加大资金投入与专项资金使用监管力度,有效保障水利、交通等农业环境保护基础设施的有序建设。与此同时,还应当积极鼓励农民群众参与到农业环境保护工作中来,在社会中广泛宣传谁投资谁受益的观念,将社会中相关企业的能动性充分调动起来,使其能够主动投入到农业环境基础上设施建设工作中来。除此之外,相关部门还应当进一步发动并利用社会各界的力量,促使社会各界能够进行协同合作,共同参与、监督农业环境保护工作的开展,从而有效保障我国农业经济健康、有序的发展。

2.3加大农业环境监测监管力度农业环境监测监管工作是保障农业环境保护工作有序开展的先决条件,这就需要做好以下几个方面的工作,进一步加大农业环境监测监管力度:2.3.1 构建乡镇街道环保队伍,每一个乡镇街道应当建立乡镇街道环保队伍,同时安排2名以上专职环保工作的员工,以此来推动农业环境监测工作的有序开展。2.3.2 建立农业环境违法行为有奖举报体系,主动鼓励企业员工、社会公众以及农民群众举报各种环境违法现象。2.3.3 构建农业环保巡查体系,通过环保部门带队组织农业环境监测工作,通过定期与不定期相结合的方式,进一步加大监管力度。2.3.4 建立企业排放监测数据共识体系,针对农村地区重点污染企业进行不定期取样处理,定期公布相关数据,进一步保障企业排污公示的透明度。

3结语

综上所述,农业环境保护是一项系统、漫长的工程。这就需要我们正视当前农业环境保护工作中存在的不足,积极制定针对性的措施,通过多方面共同干预,进一步保障农村生态环境。

参考文献

[1]张金艳.我国农业生态环境保护的法制现状、问题及对策[J].学术交流,20xx,(05):74-77.

[2]高菲,王磊,高强.我国农业环境保护研究的现状和展望[J].现代装饰(理论),20xx,(06):163.

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篇13:农业保护论文

社会经济的发展进步,工业化程度的提高,使得近年来我国的农业环境也发生了巨大的变化,受到不同程度的污染,使农业生态环境遭到严重破坏,所以必须采取有效的措施对农业环境进行保护。本文简要分析了农业环境污染的原因,对加强农业环境保护的建议以及加强农业环境保护措施进行了论述分析,旨在促进农业的健康发展。

1农业环境污染的原因

农业环境污染的类型主要有:土地资源污染、水资源污染以及、空气资源的污染。

1.1畜禽养殖造成的环境污染。随着我国畜牧业的大发展,养殖户对粪便基本没有任何处理,基本都是直接排放,污染面比较大,但治理比较困难,农业中的化肥、农药、粪便等都对农村的水资源产生一定污染,有的地区污染度已经解决工业废水和城市污染源的指标,这是我国政府必须重视的问题,要对粪便等问题进行一定优化,减少对农业环境的污染。

1.2 秸秆造成的环境污染。我国大约有80%的秸秆没有进行有效的利用,很多都在露天地里进行燃烧,造成了一定的环境污染,此外土地秸秆长期进行燃烧处理,会使土地缺少氮元素,对粮食增产有一定影响。各级政府都提出了秸秆有效利用的管理办法,但现有的技术、资金等一系列问题,使大部分秸秆没有有效的利用,对农业环境产生了一定影响。

1.3城市污染向农村转移,加速农村环境污染。目前我国城市污染转向农村的主要有三类:工业污染;城市生活污染和旅游污染。随着我国对城市环保监管力度的增强,几乎所有的大中城市的许多污染企业无法在城市中生存,大多数企业逐步转移到郊区或者农村,造成严重的工业污染,加上城市绿化环保工作的加强,城市垃圾已经荡然无存,取而代之的是大片郊区成为城市生活垃圾和工业废料的存放地。有的地方政府为了地方经济发展,把一些环保不达标的企业引进,在一定程度上拉动了地方经济,但对生态环境产生了严重的破坏,有的地方土地污染特别严重,对人的身心健康产生了很深远的影响。

2 加强农业环境保护的建议

2.1发展生态农业。发展生态农业是我国农业发展的根本,对农村土地起到保护作用。现在各级政府都提倡退耕还林,增加林地的面积,对我国土地起到一定保护,能防范风沙等对土地的入侵。对树木要有计划地开采,对乱伐乱砍单位和个人严惩不贷,对土地起到保护作用。畜禽产生的粪便、农药使用、秸秆的应用合理的处理,减少对农业环境的污染,减少面源污染与解决农村地区能源相统一,推广以沼气工程为代表的新能源的开发利用。农业生产方面要减轻对化肥农药的过度依赖,提高秸秆的综合利用率,推广机械粉碎翻压还田技术、留高茬还田技术、秸秆生物反应堆等生态技术,改善土壤结构,维持微量元素的动态平衡,增强土壤肥力,从而逐步减少秸秆的粉碎和胡乱堆弃,尽可能的发展绿色农业,减少污染物的排放。

2.2加大宣传教育力度,增强农户环境保护意识。在我国农村,农民对环境保护没有概念,比如畜禽粪便的排放,几代人都是这样做的,也没有感觉到那不好,基本没有环境保护意识。这几年国家注重了农业环境的保护措施,其宣传力度不大,有关部门必须加强宣传,让农民有环境保护意识,这对改善农业环境有现实意义。

2.3建立健全农村环境污染监管机制。环境监测工作是环境保护工作的重要内容,必须加强监测质量,提高监测数据的科学性、准确性。对于农业生产集中地区、重要饮用水源地区等重点保护地带要加强监察力度,制定限制性生产技术标准,加大对这些地带的农业生产企业的监管力度,规范农产品的生产、销售,完善其生产安全标准、生产环境质量监测、污染物排放监测,努力推进农业生产的标准化。

3 加强农业环境保护的措施

3.1全面掌握污染情况。长期以来,“底数不清”制约农村环境保护规划制定和农村污染防治与生态保护对策,结果只能是“影响工作”。规划、措施是以掌握农村各类污染源的行业、数量及其分布地域为基础,以了解主要污染物排放量及排放去向为依据,以农村生活污染、工业污染、农膜污染和施用农药、化肥造成的农村面源污染程度为参照。要想早发现、早防治、早见效,必须随时掌握农业环境污染第一手材料,真正全面摸清污染源和污染物排放的家底,才能有“防”有“治”,防治兼备,因地制宜、有针对性的采取措施,使农业环境污染少发生、早治理并且成本降到最低。

3.2加强畜禽养殖污染防治监管。国家一方面大力引导农民发展畜禽业,增加农民的收入,促进地方经济发展。同时还要加大对畜禽业产生的粪便进行科学有效性的处理,建立生态大规模养殖基地,提高粪便的利用率,进行生态养殖,提高养殖户的能力,科学地进行养殖,对农业环境起到保护措施。

3.3采用先进技术。学习先进经验首先要对污染的源头进行治理,污染土地和水源的主要是农业、化肥和农副产品排污造成的,对于大规模的农药和化肥进行疏导,走生态农业道路,全面的有效的推广无公害综合防治的新技术,对农药、化肥的制剂进行全面的升级,让专用型肥、复混型肥、生物型肥等新型肥料运用到实际农业生产中,农药方面加大资金投入,购买高效新型的防虫农药,对于污染水资源的污水直接排放,垃圾随意堆放的行为要坚决禁止,在处罚这种行为的同时,建设污水回收管道沟渠,将污物汇集在一起,进行集中的污水处理。最后,对于垃圾和农作物副产品的焚烧上,也应当进行集中管理,进行垃圾回收和分类,是一个可行的方式,将可降解与不可降解回收或再利用,对于需要焚烧处理的可以回收用作新能源的研究和开发。

结束语

农业可持续发展已成为我国的一项基本国策,减少农业污染、促进生态良性循环,是实现农业可持续发展的重要途径。只有我们加强对农业环境污染的防治、才能更好地促进农业生产,更好地造福于社会和人民。

篇14:农业保护论文

当前的社会发展背景下,农业可谓是我国经济运作和发展过程中的重要组成部分,也是国民经济发展的命脉和基础,更加是确保人类实现高质量生存的基本,农业的整体发展水平可以对某一个地域的经济发展水平进行有效衡量,值得一提的是,农业的经济发展与植物保护理念二者之间的关系是相辅相成,同时两者都具有不可或缺的关系,两者的关系极其密切,可为地区的经济发展注入源源不断的活力。

一、农业生态环境和可持续发展的关系浅谈

1.农业可持续发展

所谓的农业可持续性发展指的就是运用现代化的科技措施,在保证地球上可利用资源不被耗尽和破坏的前提下,极大的提高农业资源的实际利用效率,一定程度的减少资源浪费,尽可能满足人类对于农业资源的应用需要。社会的可持续性发展理念,其中涵盖着农业的可持续性发展观,而农业可持续性发展理念中也涵盖着诸多的内容和因素,比如人口、经济以及环境等等都是重要内容,农业生态环境的可持续性发展要求农业在实现高速运作的同时,也应当相应提高农业的生产效率。确保整体的农业生产产量,尽可能使其中各个环节的质量达到最优,这样方可满足可持续发展观念的实际需要。

2.农业生态环境

而所谓的农业生态环境则指的是给整个农业生态系统造成影响的氛围,整个农业生态环境之中所涵盖的因素和内容较多,其中有土地资源、生态平衡、水资源以及空气资源等等,农业生态环境对于农业经济的发展来讲具有极大的影响,同时也是人类生存发展的必然因素。

众所周知,我国是一个农业大国,男耕女织是农业生产中的必然因素,这一生产形式经历了几个重要时期,而现在我们所经历的则是现代先进农耕技术阶段,农业运作和发展环节,农业的发展很可能以环境破坏为代价,同时环境也在逐年呈现恶化的趋势,因此,保护农业环境可谓是发展农业经济的重要路径,在此过程中,还应当逐步健全环境保护制度,促使农业实现可持续发展。

农业在我国整体的经济意义发展环节占据着重要地位,但是环境保护这一重要因素很容易被忽略,导致农业发展的外界环境日趋恶化,面临着被污染和被破坏的问题,导致我国的农业生态环境以及经济发展都受到严重阻碍和制约。

3.农业生态与可持续发展二者之间的关系

我国的社会经济可持续发展这一目标的实现,需要农业生态环境的可持续作为有力支撑,农业经济是社会主义市场经济运作的生命线,因此农业发展和运作的环节应当注重环境污染问题,避免给人们的生命安全以及身体健康造成影响,同时还会相应的降低我国农业经济发展的国际竞争力。故此,我国应当重点关注农业生态环境的保护,将此工作落实到实践中,不断健全系统化的生态环境体系,强化农药的管理以及检测力度,这些都是确保农业生态环趋于稳定的重点工作内容。

农业生态环境的发展,需要农业可持续发展理念这一理论的促进作用,可持续发展也是当前农业运作所追求的根本目标,要想将此设想高效落实,就应当不断的进行技术更新,促使社会、资源、经济以及环境等各方面实现协调性的发展,逐步达到经济稳健发展的目标。

值得一提的是,农业可持续发展这一目标,要求农业发展中,不仅要提高农业生产效率,还应积极引入科学技术等诸多领域,切实提高粮食生产量,基于各类资源的利用,营造良好的农业生态氛围,为我国整体农业的发展奠定坚实的基础。

二、农业可持续发展和植物保护的关系协调

科学、合理利用自然资源,本着可持续发展理念,是我国当下农业发展的必然趋势,在此过程中,强化植物保护方面的工作落实力度,也是确保农业实现可持续发展的基本,因此,一定要注重植物保护工作的开展,间接的保护自然,高效利用自然资源,为自然资源的再生提供良好的外在环境。

若想真正实现植物保护这一目标,就能从科技层面进行重点把握,可从生物工程领域角度着手,将植物保护工作落实到实践中,比如,转基因工程基因重组技术可有效防控病虫害。另外,农药的使用技术更新也可凸显科技应用的优势,可从农药成分亦或是喷洒技术的使用等角度完成改进工作,尽可能选用毒性以及对土地、空气造成污染和破坏较小的农药,间接的起到植物保护作用,尽可能将危害降低到最小,这样方可促使农业实现可持续性的发展,最终也能获取更高的经济效益。

由上可知,农业的持续性发展这一目标的落实,需要在满足人类生存需要的基础上,强化对于生态环境的保护力度,而后逐步实现在生产、生产以及消费三者之间的良性运作,为植物保护这一工作的实施提供先决条件。

三、结语

综上所述,我国当前的经济发展速度呈现着迅猛的态势,同时农业经济发展也为其提供了一定的支撑,农业运作过程中,不仅要本着可持续性发展的人,还应当注重植物保护工作的落实,将二者之间的关系进行协调,逐步满足人们的生存需要,同时还应从哲学的层面进行衡量以及考虑,促使二者实现相辅相成的发展,从客观的角度意识到现阶段我国农业发展以及植物保护二者之间的关系,及时发现工作落实的不足,结合实际发展情况,高效落实植物保护工作,为农业的可持续性发展提供相应的保障,间接地提高我国农业的国际竞争力。

参考文献:

[1]韩忠海.锡盟对农作物野生近缘植物技术保护的几种措施[J].现代农业,20xx,16(11):23-23.

[2]杜啟顺.我国植物保护与农业的可持续发展关系-以吉林省梨树县研究为例[J].北京农业,20xx,12(27):172.

[3]庄军召.植物保护对促进农业可持续发展的研究[J].河南农业,20xx,17(14):124.

[4]彭秀军.植物保护与农业可持续发展关系研究[J].北京农业,20xx,18(30):5-5.

篇15:农业保护论文

摘要:在中国快速城镇化过程中,因城市扩展、土地利用的改变对自然生态环境的影响十分明显。本文以景观生态重建理论为基础,探讨景观格局分析方法包括景观格局分析理论、景观指数的选择、景观生态系统问题诊断和景观格局的优化等,综述城镇化背景下的生态重建研究进展。

关键词:城镇化;景观生态重建;景观格局

目前中国处于快速城镇化时期,因城市扩展、土地利用的改变带来景观生态的巨大改变,自然生态环境十分脆弱。通过景观生态重建分析,建立量化的土地景观指数模型,可对研究区进行问题诊断,进而建立“格局—过程”关系,通过规划构建较合理的景观生态格局,最终实现整个区域内土地利用结构和空间合理布局相结合的优化配置,为解决城镇化过程中土地生态环境可持续发展提供途径。

一、景观生态重建理论

蔡云龙提出,通过大规模的社会投入对退化土地进行整治,既迅速提高土地生产力以满足当地人们生存和发展的需要,又保证生态系统维持相对稳定的生态平衡并进入良性生态循环;同时还对导致土地退化和贫困的恶性循环的经济和社会因素加以改造的措施称为“生态重建”。

景观生态重建的目的在于构建可持续的格局。景观尺度上的生态安全主要基于以下两个假设来讨论:

①景观中水平生态过程是一种对景观的竞争性控制过程;

②某种过程必须通过克服景观阻力来实现对景观生态系统的控制。景观中某些关键性点、位置或关系的破坏对整个生态安全具有毁灭性的后果,它被认为是景观中某种潜在的空间格局,由一些关键性的点、线、局部(面)或其空间组合所构成,对维护和控制景观水平生态过程起着关键性作用。因此,景观生态恢复和重建的研究焦点包括:景观层次上的生态恢复模式及恢复技术、选择恢复的关键位置、构筑可持续性的景观生态格局。

二、景观格局分析方法

(一)景观格局分析理论。景观是一个由不同土地单元镶嵌组成,且有明显视觉特征的地理实体;它处于生态系统之上,大地理区域之下的中间尺度,兼具经济价值、生态价值和美学价值。景观格局分析是定量描述景观结构,建立景观结构与功能间相互关系,并从景观结构变化中推断功能变化的一种方法。

(二)景观指数的选择。建立格局与过程关系的首要问题是景观格局的数量化,使景观格局的表示更加客观、直观。

景观指数法与转移矩阵法相结合是目前应用广泛的景观格局分析方法。目前的景观指数众多,指数之间相关性高的多个指数,被认为在对格局进行评价时只需要其中之一即具有代表性,因此,景观指数因研究对象不同需要优化选择。FRAGSTATS的开发者McGarigal提出了景观指数应用过程中系统的建议,并建立了基于生态学意义的景观指数分类标准。国内外很多学者在指数的选择方面做了很多实际的工作。

(三)通过“格局—过程”分析进行景观生态系统问题诊断。景观生态学强调景观格局,生态学过程和尺度之间的作用。从格局到过程的推绎是当前景观生态学面临的一大挑战。景观生态学的重要目标就是了解空间格局对生态过程的影响。通过建立景观格局与过程关系研究景观特征是实现时空动态评价的重要方法。

(四)景观格局的优化。景观生态规划是建立合理景观结构的基础。景观可持续发展应该通过优化景观格局来实现。有文章认为,为了维持景观可持续发展与生态安全,要根据生态因子对景观斑块的类型进行调整,而且还要运用景观生态学的理论和方法对景观的管理方法进行优化,运用合理的土地利用和管理措施得以实现,这种方法称为“景观格局的优化”。景观优化将其规划原则与不同的土地规划任务相结合,发现景观利用中存在的生态问题并寻求解决这些问题的整体的生态学途径。

三、城镇化背景下的生态重建研究

关于城市生态重建当前已经开展了土地利用变化、景观指数分析等多方面的研究,然而存在以下不足:

1。研究与景观生态分析与规划相关,却并不能形成系统的、结合城镇化过程特点的、景观生态重建的理论与方法;

2。目前运用景观指数与GIS/RS分析格局与过程的问题尚不多;

3。景观格局分析的研究集中在城市中心或矿山等区域。以生态系统流变化最大的城市周边为尺度的研究方法,但景观格局分析与优化理论和方法均显缺乏。尤其体现在土地规划与土地利用和环境保护后期管理中,如何引入景观理念和景观生态学方法,做出更加科学和完美的规划设计值得探讨。

如何丰富和发展景观格局分析,建立“格局—过程”关系,以及如何通过景观生态规划建立优化的景观格局以至于建立起小流域尺度上的景观重建理论和方法体系是当前科研面临的挑战。从其它尺度景观生态格局研究当中借鉴方法用于城乡结合部的研究,构建整体的、多变量的、全面地的多目标景观重建方法成为景观规划和管理的必要。

目前,景观生态重建的理论和部分方法已经有所描述,内容涉及到恢复生态学、景观格局评价、景观可持续性评价、景观生态规划与设计等各个环节,然而缺乏对景观生态重建的理论与方法的系统描述。通过系统地探讨城镇化过程中城乡结合部土地利用景观尺度上的可持续发展问题,结合景观格局的现状分析生态状况,对于景观生态全格局设计和景观可持续发展十分具有探讨意义。

参考文献:

[1]蔡运龙,蒙吉军。退化土地的生态重建:社会工程途径。地理科学,1999,19,3:198—204

[2]张艳芳,任志远。景观尺度上的区域生态安全研究[J]。西北大学学报(自然科学版),20xx,6:815—818

[3]周霞,廖圣东。鹤山市景观格局动态变化研究[J]。热带地理,20xx,25,3:206—210

[4]曹新向,郭志永。区域土地资源持续利用的生态安全研究[J]。水土保持学报,20xx,18,2:192—195

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[6]郑彩红,曾从盛。闽江河口区湿地景观格局演变研究[J]。湿地科学,20xx,4,1:29—35

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