電子技術在電氣控制中的應用

文/繆杰

電子技術在電氣控制的應用過程中，主要是對電子零配件進行有效的轉換、調控。對系統整體運行狀態進行實時調整。現將電子技術在電氣控制中的實際應用，總結歸納如下：

1 PWM控制技術的實際應用

PWM 控制技術，著重利用調節脈沖寬度設定來獲得相對波形的電子技術方式。在實際應用過程中，該控制技術主要遵循面積等效原理，即具有相同面積但形狀不同的窄脈沖作用，在慣性階段能夠從根本上保證其導出的響應波保持一致。如今，PWM 控制技術已廣泛應用于各種類型的轉換器電路中。在此以開關穩壓電源舉例，簡要講述PWM 控制技術的實際應用。

在開關穩壓電源中，PWM 控制電路由諸如參考電壓，三角波發生器，比較放大器，比較器，三極管和RC 濾波器電路的電子部件組成。三角波發生器經過比較器發出一個方波，去對三極管的通斷進行控制。為了穩定輸出電壓，按電壓負反饋方式引入反饋。如果開關電源輸出電壓偏高，根據PWM 控制電路的分析，參考電壓和反饋電壓經過比較放大器比較，其輸出電壓就會相應的降低，該電壓和三角波發生器產生的三角波進入比較器，使比較器方波的低電平時間變長，該方波進入三極管基極，從而使發射極導通時間變少，相應的輸出電壓就隨之降低，起到穩壓作用。它具有以下五個優點：

（1）電壓調節率非常好，可與線性穩壓電源相媲美；

（2）回路穩定性好，負載響應快；

（3）整個電路有固定的脈沖幅值，同時也具有限流特性，對工作的可靠性有了大幅度的提高；

（4）對于高頻功率開關變換電路來說，可以降低其功率消耗，提高了開關電源的效能；

（5）具有比較好的并聯運行能力。

2 過流電保護設備的實際應用

電氣控制系統運行中，如果發生安全故障問題就會出現過流電問題，就這一問題來說，以往安全故障處理方法普遍難以在第一時間阻隔熔斷設備、電流繼電設備以及直流迅速短路設備等等，也就很難保證電氣電子系統的運行安全。但現階段，隨著電子技術小型化、便捷化發展，加上電氣控制系統功率要求持續上升，傳統電路保護設備已經很難滿足當前安全保護需求。而驅動調控信號去除自動化科技的有效應用，利用安裝專項的過電流安全保護設備，就能夠在第一時間對電子電路予以有效的調節和驅動。例如，如果使用橋臂互鎖保護方法，若是信號重復或開關延遲較長，橋式逆變器短路將導致橋臂短路問題。但憑借橋臂互鎖保護法就可以在安全故障出現時進行及時的驅動訊號切割處理，并運用連鎖方式，利用連通橋臂上的配件來規避電路短路問題。

3 濾波電路的實際應用

3.1 濾波電路的種類及原理

電子電路中的單向橋式整流將AC 電壓轉換為單向脈動DC 電壓，由于紋波較大，我們可以將它看成同時擁有DC 電壓和一組頻率不同的AC 電壓，所以該電壓不能直接用于電子電路上的電子元件，因此需要對單向脈動DC電壓進行濾波。以下簡要介紹4 種濾波電路的工作原理。

電容器濾波：利用“DC-AC 電阻”的特性和電容器的儲能特性，在電力電纜的濾波電路中進行電容濾波。電容一端接地，另一端接入整流電路，這樣交流電就可以通過電容接到地端，而直流電因為對電容相當于開路，就需要再外接一個有效負載，使直流電壓加到負載上。如此，就能把單向脈動直流電變成我們需要的直流電壓。

電感濾波：同樣利用電感“阻交流通直流”的特性進行電感濾波可以濾除電壓中的交流成分。該電路將電感和電阻串聯在一起接入地端，由于電感器等效于直流電路的路徑，因此從整流器電路輸出的直流電壓直接加載到負載。而交流電被電感阻止，對于電感濾波來說感抗越大、負載上的交流電就越少，濾波效果越好。

RC 濾波：電路如圖1所示。通過電路圖我們看到，濾波電容C1、C2 ，濾波電阻R1組成第一級濾波，濾波電容C2、C3，濾波電阻R2 組成第二級濾波，該濾波電路比單純的電容濾波效果更好。

LC 濾波：電路如圖2所示。它與RC 濾波器電路基本相同，將電阻換成了電感，電路中的交流電通過C1 接入地端，再通過L1、C2 再次進行濾波，得到品質更好的直流電。

3.2 在溫度傳感器中輸出信號中應用

圖1：RC 濾波電路

圖2：LC 濾波電路

溫度傳感器的功能是對被測介質的溫度進行實時監測，它的輸出端有恒流源和恒壓源兩種輸出方式，其特點是以電壓或電流的形式通過濾波板與上位機進行通訊，這就要求搭載相應的濾波電路，使其得到高品質的直流電，以保證采集的溫度值準確。不同的濾波電路會使測量結果產生偏差，若是恒流源輸出選用電感濾波，其將會對電流產生抑制作用，但是恒流源的特性就是保持電流不變，這就產生了矛盾，恒流源控制器為了抵抗電感的抑制作用會不斷的做保持電流不變的調整，這個調整的過程會反應到采樣結果上去，所以會看到電流的變化，導致溫度測量出現偏差。若恒流源接入容性負載或純阻性負載，也就是RC 濾波，采樣值將不會發生偏差。而對于電感濾波來說，其一般是在恒壓源輸出的電路中使用，恒壓源的特性是電壓保持穩定，而電流是可以變化的。恒流源是電流穩定，而電壓是可以變化的，這就要求在設計電路時充分考慮恒流源、恒壓源對濾波電路的抑制作用，選擇最優的濾波電路。

4 結束語

綜上所述，電子技術在電氣控制系統的應用過程中，需明確其在各種狀態下的相關特性，對其具體應用情況要具備清晰的認識，以對電路性能進行全面分析，這確保了電氣控制系統的操作的安全性，準確性和可靠性。