電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用研究

翟放

（北京市亞太安設(shè)備安裝有限責(zé)任公司，北京 100061）

0 引言

電氣能源在人們的生活或工作中非常普及，可以說(shuō)當(dāng)代人的生活與工作離不開(kāi)該能源，而以往人們對(duì)電氣能源的使用比較粗放，諸如通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置控制能源開(kāi)閉，間接控制電氣裝置開(kāi)閉，故隨著時(shí)代的發(fā)展，這種粗放的能源使用方式不再滿足人們的需求。在這一背景下，電子技術(shù)應(yīng)運(yùn)而出，且經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)逐漸成為了電氣控制的重要手段，利用該項(xiàng)技術(shù)人們開(kāi)發(fā)出了電氣能源的多種應(yīng)用方式，甚至可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)作，因此電子技術(shù)在當(dāng)下得到了高度重視，如何在電氣控制中使用電子技術(shù)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，故有必要展開(kāi)相關(guān)研究。

1 電子技術(shù)與電氣控制的基本概念、彼此關(guān)系

1.1 基本概念

首先針對(duì)電子技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要依靠電子設(shè)備對(duì)電力進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)電力開(kāi)閉控制、轉(zhuǎn)換控制等，故在不同的控制要求下，電子技術(shù)又可以分為多種形式，諸如電力技術(shù)、轉(zhuǎn)換器技術(shù)等。因此本質(zhì)上可以將電子技術(shù)視作一種元件控制技術(shù)，能夠通過(guò)電力供給與切斷、電力類型轉(zhuǎn)換、電力強(qiáng)弱調(diào)整等方式使元件作出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，促使電氣裝置依照用戶需求運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)控制目的。同時(shí)電子技術(shù)在元件控制中會(huì)生成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，即電力數(shù)據(jù)，依照電力數(shù)據(jù)可知當(dāng)前電力運(yùn)作是否正常，也能判斷電力的故障、安全水平等，便于及時(shí)處理異常，保障電力運(yùn)作穩(wěn)定[1]。

其次針對(duì)電氣控制，此概念的主要意義在于開(kāi)發(fā)電氣能源的利用價(jià)值，諸如利用弱電控制強(qiáng)電，再通過(guò)強(qiáng)電控制設(shè)備，最后設(shè)備運(yùn)作滿足需求，且隨著控制技術(shù)的發(fā)展，電氣控制不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)作，控制對(duì)象也越來(lái)越多，故電氣控制能夠滿足人們?cè)谏罨蚬ぷ髦械亩喾N需求。關(guān)于電氣控制的自動(dòng)化原理，從當(dāng)前技術(shù)角度出發(fā)，主要是利用信號(hào)收發(fā)裝置連接計(jì)算機(jī)與電氣控制系統(tǒng)，用戶可以從計(jì)算機(jī)上擬定指令，并發(fā)出信號(hào)，信號(hào)將被收發(fā)裝置接收，隨即發(fā)送給電氣控制系統(tǒng)的控制單元，該單元將依照信號(hào)指令逐步控制設(shè)備，待指令執(zhí)行完畢，控制目的達(dá)成。

1.2 彼此關(guān)系

電子技術(shù)是電氣控制的手段，即電氣控制是由電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，諸如從電子技術(shù)角度出發(fā)，人們可以根據(jù)實(shí)際需求制造相關(guān)的電子設(shè)備，隨后將設(shè)備安裝在電氣系統(tǒng)中，啟用電子設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)控制目的。從這里可以看出，電子技術(shù)與電氣控制之間的關(guān)系緊密，彼此難以分割，同時(shí)電子技術(shù)在當(dāng)前電子控制自動(dòng)化中也有重要地位，例如電子技術(shù)能自主檢測(cè)電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)作參數(shù)，依照參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可主動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行條件，確保系統(tǒng)依照標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作，甚至還能自行啟動(dòng)應(yīng)急功能，以保障安全[2]。

2 電氣控制中電子技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 提高電力系統(tǒng)安全性

電力系統(tǒng)在給人們的生活與工作帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的安全隱患，如果系統(tǒng)存在故障，就很可能導(dǎo)致隱患爆發(fā)，造成安全事故，這種事故會(huì)對(duì)人造成身體傷害，嚴(yán)重時(shí)還危及生命，因此電力系統(tǒng)安全性必須得到保障。在這一基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全性的保障力度不足，原因在于人們無(wú)法隨時(shí)隨地了解電力系統(tǒng)情況，故難以判斷系統(tǒng)是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)，但結(jié)合電子技術(shù)這一問(wèn)題迎刃而解，該項(xiàng)技術(shù)能夠代替人工全天候作業(yè)，隨時(shí)隨地記錄電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并且自動(dòng)根據(jù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)判斷系統(tǒng)是否正常，若發(fā)現(xiàn)異常還會(huì)嘗試修復(fù)，多次修復(fù)無(wú)果將自動(dòng)應(yīng)急，即關(guān)閉電力系統(tǒng)，因此能避免安全事故發(fā)生，同時(shí)也讓人工知道電力系統(tǒng)當(dāng)前存在異常，以便人工第一時(shí)間處理[3]。

2.2 實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)升級(jí)

以往電力系統(tǒng)受技術(shù)水平、應(yīng)用思路等方面的限制，在生活或工作中起到的作用比較少，且基本需要人力來(lái)控制，這種表現(xiàn)在當(dāng)前視域下已經(jīng)不滿足用戶需求。而電子技術(shù)加入后，電力系統(tǒng)全面升級(jí)，其功能不僅更加豐富，且在穩(wěn)定性等性能指標(biāo)上也有明顯提升，諸如電子技術(shù)下電力系統(tǒng)可以自動(dòng)控制電氣設(shè)備的開(kāi)閉，同時(shí)避免電氣設(shè)備及線路等超負(fù)荷運(yùn)作，故電力系統(tǒng)穩(wěn)定性提升[4]。

2.3 增強(qiáng)電力系統(tǒng)可拓展性

以往電力系統(tǒng)發(fā)展的可拓展性較低，一些先進(jìn)技術(shù)無(wú)法直接與該系統(tǒng)結(jié)合，但電子技術(shù)在當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展中充當(dāng)了紐帶作用，可以將先進(jìn)技術(shù)與電力系統(tǒng)結(jié)合，諸如在電子技術(shù)的自動(dòng)化運(yùn)作基礎(chǔ)上，可以使用先進(jìn)的智能技術(shù)對(duì)電子裝置進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化，類似于利用電子傳感器接受外部信息，信息反饋給智能系統(tǒng)，由智能系統(tǒng)根據(jù)信息作出控制決策，最后利用電子控制裝置執(zhí)行決策指令，使電力系統(tǒng)帶動(dòng)電氣設(shè)備根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況運(yùn)作。

3 電氣控制中電子技術(shù)的具體應(yīng)用方式

3.1 軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用

目前，我國(guó)電力系統(tǒng)的電力裝置正朝著輕量化、便捷化的方向發(fā)展，在這一背景下就出現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)裝置，該裝置區(qū)別于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)裝置，有不易損耗、沒(méi)有電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛使用。軟開(kāi)關(guān)作為一種電子技術(shù)裝置，其能夠通過(guò)電流或者電壓進(jìn)行開(kāi)閉控制，即軟開(kāi)關(guān)的控制原理為：電流或電壓先降到零，電壓或電流再緩慢上升到斷態(tài)值，故軟開(kāi)關(guān)基本沒(méi)有損耗。同時(shí)軟開(kāi)關(guān)可支持功率變換器件的高頻化，這足以說(shuō)明軟開(kāi)關(guān)具有良好應(yīng)用價(jià)值。另外，與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)裝置相比軟開(kāi)關(guān)最大的特點(diǎn)就是沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)，這一貼點(diǎn)使得軟開(kāi)關(guān)不存在組件氧化問(wèn)題，同時(shí)還能對(duì)控制電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，一方面提高了電氣控制運(yùn)作效率，另一方面使得電氣控制穩(wěn)定性增強(qiáng)，還能應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的控制要求。

3.2 電路保護(hù)應(yīng)用

電力系統(tǒng)本身存在一定的故障隱患，諸如系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作可能導(dǎo)致零部件老化，容易造成短路故障，且?guī)?lái)過(guò)電流現(xiàn)象，該現(xiàn)象對(duì)接觸者有安全威脅，故必須對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中電路保護(hù)的方式主要以熔斷器、繼電器為主，在檢測(cè)到故障的情況下能夠避免故障惡化，等待人工處理，但這種方式在當(dāng)下電氣控制系統(tǒng)中并不適用，即當(dāng)前電氣控制系統(tǒng)更加復(fù)雜、功率逐漸增大，很多故障的惡劣程度都有大幅提升，傳統(tǒng)方式并不足以應(yīng)對(duì)這些故障。在這一背景下，電子技術(shù)可以解決當(dāng)下問(wèn)題，利用該項(xiàng)技術(shù)可以制造出電力保護(hù)裝置，該裝置安設(shè)于電氣控制系統(tǒng)中，具有對(duì)系統(tǒng)線路進(jìn)行檢測(cè)的作用，而檢測(cè)所得信息將被系統(tǒng)終端接收，第一時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)電流或電壓等參數(shù)信息超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，且達(dá)到故障值水平，電路保護(hù)裝置就會(huì)瞬間關(guān)閉電路，這樣一方面能避免元器件受到損傷，另一方面可避免故障繼續(xù)惡化或擴(kuò)散，便于維修處理[5]。

3.3 電能供給應(yīng)用

以往電力系統(tǒng)的電氣控制對(duì)象是交流電，并不能對(duì)直流電進(jìn)行控制，因此在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)電力供給主要依賴交流電，但交流電的使用存在著大量損耗，且整體供應(yīng)能力有限，故在交流電生產(chǎn)與使用兩個(gè)核心環(huán)節(jié)上，會(huì)產(chǎn)生高額成本浪費(fèi)。為了優(yōu)化這一點(diǎn)，相關(guān)領(lǐng)域提出了高壓直流輸電技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要有電子裝置作為支撐，即高壓直流輸電技術(shù)的基本流程如下：第一，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，隨后進(jìn)行直流電傳輸，將直流電傳輸?shù)阶冸娬?，第二，在變電站將直流電再次轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡偻ㄟ^(guò)短途輸出完成電能供給，在這個(gè)流程中直流電與交流電的轉(zhuǎn)換主要就依靠電子裝置實(shí)現(xiàn)，故在電能供給領(lǐng)域中電子技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值突出。

3.4 有源濾波器應(yīng)用

有源濾波器也是一種電子裝置，該裝置環(huán)保性非常突出，具有抑制供電諧波、執(zhí)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)淖饔茫视性礊V波器對(duì)電氣控制的電源運(yùn)作有保障性作用，可明顯地提高電源可靠性與安全性。同時(shí)有源濾波器可以分為串聯(lián)、并聯(lián)兩種，其中串聯(lián)可以控制電流，并聯(lián)可以控制電壓，應(yīng)用中結(jié)合實(shí)際需求選型即可。另外，有源濾波器的運(yùn)作原理為：檢測(cè)電路補(bǔ)償元件，可檢測(cè)出元件中現(xiàn)存等分量的諧波電流，再通過(guò)補(bǔ)償裝置生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的分量相當(dāng)、極性相反的電流分量，將這個(gè)電流分量與諧波電流接觸可以讓兩者相互抵消，故電路中不會(huì)存在諧波電流，只有電流。

3.5 PWM控制技術(shù)應(yīng)用

PWM控制技術(shù)是電子技術(shù)的一種形式，目前已經(jīng)在電氣控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而且具有很好的效果。該項(xiàng)技術(shù)的主要作用是優(yōu)化電氣控制效果，即通過(guò)PWM控制技術(shù)的應(yīng)用，能讓電氣控制效率、可靠性等大幅增快。與以往同類控制技術(shù)相比，PWM控制技術(shù)具有三大優(yōu)勢(shì)：第一，PWM控制技術(shù)運(yùn)作時(shí)的脈沖值相對(duì)固定，因此能對(duì)電路進(jìn)行限流，故電氣控制更加可靠。第二，PWM控制技術(shù)可以對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保障電源穩(wěn)定，且能夠在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)電源負(fù)載進(jìn)行響應(yīng)，盡可能避免各種問(wèn)題的發(fā)生。第三，PWM控制技術(shù)可順利實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)作，故電氣控制效率能夠?qū)崿F(xiàn)較大的提升[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，在電氣控制領(lǐng)域中電子技術(shù)具有不可或缺的地位，對(duì)電氣控制作用明顯，無(wú)論從當(dāng)前還是未來(lái)視角出發(fā)，該項(xiàng)技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值都非常突出。而為了充分發(fā)揮電子技術(shù)的作用，相關(guān)領(lǐng)域人員應(yīng)當(dāng)充分了解技術(shù)應(yīng)用方式，結(jié)合實(shí)際需求正確選擇即可實(shí)現(xiàn)目的。