電子技術在電氣控制中的應用研究

王文娟

(靖遠縣職業中等專業學校,甘肅白銀,730699)

1 電子技術特點

1.1 電子技術概述

電子技術可分為信息電子技術和電力電子技術兩大部門，其中信息電子技術包括數字電路和模擬電路技術。電子技術主要是通過對電子元器件進行控制和設計，對電子信號進行處理，制造出實現電力系統的某種特定功能的電路，不僅可以解決現實的問題，還能夠提升工作效率。電力電子技術的有效運用，不僅是促進電氣設備良好運轉的有效措施，也是記錄并檢測系統安全的有力方式，通過對電子設備運轉情況的全天候監測，及時發現異常情況，并及時預警，以避免嚴重的電力系統事故。電子技術在電氣控制領域中的應用，促進了功能和技術的融合，實現了全天候的監測和自動化的調節與修復，減輕了人工勞動量，也提升了系統與運輸的運行安全，在各領域有著重要的應用價值。

1.2 電子技術的特點

電子技術的特點大致可體現在四個方面。第一是集約化，互聯網技術的融合與應用，使得電子技術的集約化特點更加明顯，電子產品在功能多樣化和性能不斷提升的同時，呈現出微型化的改進趨勢。第二是智能化，智能化是如今人們對眾多機械設備進行創新和升級的重點方向，是當前電氣控制發展的重要趨勢。大數據、計算機、工業互聯網等技術促進了電子技術的智能化發展，將機電一體化目標成為現實，顯著提升了電氣控制系統的工作效率。第三是綠色化特點，隨著綠色、環保理念的提倡和推廣，電子技術未來發展趨勢也必然呈現綠色化特點，綠色化的電子技術，能夠促進企業的健康、可持續發展。最后是創新性高的特點，正是較強的創新能力，縮短了電子技術的更新周期，促進了電子技術的飛速發展[1]。

2 電氣控制中電子技術應用價值

2.1 提升電氣系統安全性

電氣系統作為社會前進與國家發展的重要基礎條件，需要不斷提升其安全性和穩定性，促進我國經濟發展的同時，保障企業和居民的用電安全。社會發展至今，電力需求的變化非常明顯，在供應能力與實際需求嚴重不匹配的情況下，傳統的電氣系統會被逐漸淘汰，因為其長期的超負荷供電，不僅會給人們帶來巨大的電力安全隱患，還很容易導致電力系統癱瘓，不僅會造成較大經濟損失，還會嚴重威脅人們生命的財產安全。電氣控制系統中電子技術的合理應用，有助于解決電氣控制系統的電力癱瘓問題，降低電力系統超負運轉的安全隱患，可顯著改善電氣控制系統的安全性、穩定性和協調性。

2.2 優化電氣系統

以往的電氣控制系統技術較為落后，很難突破技術瓶頸，導致其無法緊跟科技發展步伐，很難實現電氣控制系統的技術升級與更新。而屬于工程技術門類的電子技術，可良好改進電氣控制系統的多項功能，尤其在電氣控制系統的技術性和穩定性方面，解決較多的技術銜接和應用困擾，為電氣系統的優化與改進提供了有力幫助[2]。

2.3 增強電氣系統可拓展性

傳統的電氣控制系統可拓展能力較差，無法結合一些先進技術。在當前的電氣系統發展中，電子技術起到了紐帶作用，可將一些智能化技術引進電氣系統中。例如，以電子技術的自動化運轉為基礎，采用先進的智能技術控制電子設備和裝置，緊跟社會和時代所需，促進電氣系統的智能化發展，類似于構建一個智能系統，通過電子傳感器采集并傳輸外部環境數據，智能系統作出控制決策，電子控制裝置執行相關指令，使進電氣設備與現實情況結合運作。

3 電氣控制中電子技術的實際應用

3.1 PWM控制技術的應用

PWM（Pulse Width Modulation）控制技術，是一種對脈沖寬度進行調整以獲取所需波形的電子技術。該技術重要基礎理論為面積等效原理。在各種類型的轉換器電路中常見PWM控制技術的運用。以開關穩壓電源為例，基礎的PWM 控制電路由開關功率放大器、電壓-脈寬轉換器、三極管、三角波發生器和RC 濾波器電路等組成。向電壓比較器輸入三角波，會產生方波，可控制三極管元器件的通斷。按電壓負反饋方式引入反饋，當開關電源輸出的電壓值過高時，經比較放大器對反饋電壓和參考電壓進行比較，降低輸出電壓，三角波發生器輸出的三角波和該輸出電壓進入電壓比較器，可延長輸出方波的低電平時長，該類型方波進入三極管基極，會縮短發射極的導通時間，以起到對輸出電壓的減小，發揮穩壓作用。

在電氣控制系統中，PWM控制技術的應用，對電氣控制自動化、節能降耗發展有一定的推動作用。實際應用過程中，PWM 控制技術可科學、有效地調節電壓，提升電源穩定性，加快電路負載的響應，且可降低功率消耗，提升電氣控制的并聯運行能力，良好保障電氣控制電路的功能實現[3]。

3.2 軟開關應用

如今，電力裝置的設計與制作上，更加輕量化、便捷化，軟開關裝置正是一種良好體現。不同于硬開關裝置，軟開關不受電磁干擾，不易損耗，且因限制了電壓和電流的變化率，開關過程的噪音減小，在電氣系統中應用廣泛。在開關開通前，能夠將電壓值先降到零，關斷前將電流降到零，降低電壓或電流的變化率，從而顯著降低開關損耗。另外，沒有機械觸點是軟開關最大的特點，這種設計使得軟開關避免了組件氧化困擾，不僅可適當簡化控制電路，還提高了電氣控制的運作效率和穩定性。對于一些電阻性負載，常常采用可控硅調節導通角的方式，在開通與關閉的過程使得導通角在0和180度之間緩慢變化，以實現軟開關的開啟和關閉[4]。

3.3 濾波電路的應用

3.3.1 濾波電路原理

電子電路中單向橋式整流是利用二極管的單向導通性，將交流電壓轉換為直流電壓，由于該過程的紋波較大，因此，通常情況下，一組頻率不同交流電壓和直流電壓會同時存在，將其中的直流電保持，去除交流電之后，才能夠用于電子電路上的電子元件。因此，經常采用濾波電路去除其中的紋波。常用的濾波器有四種，分別為電容器濾波、電感濾波、RC濾波和LC濾波。其中RC 濾波電路圖，如圖1所示。由電路圖可知，第一級濾波由一個濾波電阻R1和兩個濾波電容C1、C2組成，第二級濾波由一個濾波電阻R2和兩個濾波電容C2、C3組成。相比于普通的電容濾波，兩級的濾波電路，對整流器輸出電壓的波紋濾除效果更好。

圖1 RC濾波電路圖

LC濾波的電路圖，如圖2所示。此電路中不再使用濾波電阻，而是用濾波電感L1代替。整流電路輸出的交流電有兩條傳輸路徑，其一為通過濾波電容C1接入地端，其二為通過電感L1、電容C2再次進行濾波，此濾波電路下，能夠有效濾除其中的交流電，得到的直流電品質更佳。

圖2 LC濾波電路圖

3.3.2 在溫度傳感器中輸出信號中應用

溫度傳感器的作用是對周圍的溫度進行感知，并將其轉化為輸出信號的傳感器，有兩種檢測方式，分別為接觸式和非接觸式。溫度傳感器按照輸出端的輸出方式，可分為恒流源和恒壓源輸出。溫度傳感器通過濾波板和上位機建立通訊渠道，此時需要搭載相應的濾波電路，提升直流電的品質，保證最終對溫度參數的精準測定。濾波電路不同，溫度傳感器的測量精度就有所不同。以恒流源的輸出方式為例，如果采用電感濾波，會對電流產生抑制效果，但是恒流源本身需要保持電流的穩定，允許電壓變化，這就使得設計不夠合理，測量誤差較大。因為，恒流源控制器需要不斷進行調整，保持電流不發生變化，來抵抗電感的抑制作用，在采樣結果上，就會體現出溫度測量偏差現象。如果，恒流源控制器采用RC 濾波方式，對溫度參數的測量結果則會較為精準。可將電感濾波應用于恒壓源輸出電路中，恒壓源的應用要求正好與恒流源相反，其表現出電壓穩定、電流發生變化的特性。

3.4 電路保護應用

隨著電力系統長時間的運轉，電路元器件可能存在老化、性能下降、過電流現象，容易引起電路短路或者接地不良等故障，給電力系統帶來一定的安全隱患，因此，需要對電路進行保護。在傳統電力系統中，主要采用繼電器和熔斷器對電路進行保護，其保護作用主要在于及時避免故障惡化，控制故障的復雜化，等待維修人員對其進行維修，但如今，電氣控制系統在功能不斷完善的同時，電路變得更加復雜，元器件工作功率逐漸增大，很多故障有著嚴重的惡劣程度，傳統的電路保護方式顯然已經不再適用。而電子技術的應用，能夠良好解決電路保護問題。