電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用研究

王文娟

(靖遠縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校,甘肅白銀,730699)

1 電子技術(shù)特點

1.1 電子技術(shù)概述

電子技術(shù)可分為信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大部門，其中信息電子技術(shù)包括數(shù)字電路和模擬電路技術(shù)。電子技術(shù)主要是通過對電子元器件進行控制和設(shè)計，對電子信號進行處理，制造出實現(xiàn)電力系統(tǒng)的某種特定功能的電路，不僅可以解決現(xiàn)實的問題，還能夠提升工作效率。電力電子技術(shù)的有效運用，不僅是促進電氣設(shè)備良好運轉(zhuǎn)的有效措施，也是記錄并檢測系統(tǒng)安全的有力方式，通過對電子設(shè)備運轉(zhuǎn)情況的全天候監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并及時預(yù)警，以避免嚴重的電力系統(tǒng)事故。電子技術(shù)在電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，促進了功能和技術(shù)的融合，實現(xiàn)了全天候的監(jiān)測和自動化的調(diào)節(jié)與修復(fù)，減輕了人工勞動量，也提升了系統(tǒng)與運輸?shù)倪\行安全，在各領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。

1.2 電子技術(shù)的特點

電子技術(shù)的特點大致可體現(xiàn)在四個方面。第一是集約化，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合與應(yīng)用，使得電子技術(shù)的集約化特點更加明顯，電子產(chǎn)品在功能多樣化和性能不斷提升的同時，呈現(xiàn)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(shè)備進行創(chuàng)新和升級的重點方向，是當(dāng)前電氣控制發(fā)展的重要趨勢。大數(shù)據(jù)、計算機、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)促進了電子技術(shù)的智能化發(fā)展，將機電一體化目標(biāo)成為現(xiàn)實，顯著提升了電氣控制系統(tǒng)的工作效率。第三是綠色化特點，隨著綠色、環(huán)保理念的提倡和推廣，電子技術(shù)未來發(fā)展趨勢也必然呈現(xiàn)綠色化特點，綠色化的電子技術(shù)，能夠促進企業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。最后是創(chuàng)新性高的特點，正是較強的創(chuàng)新能力，縮短了電子技術(shù)的更新周期，促進了電子技術(shù)的飛速發(fā)展[1]。

2 電氣控制中電子技術(shù)應(yīng)用價值

2.1 提升電氣系統(tǒng)安全性

電氣系統(tǒng)作為社會前進與國家發(fā)展的重要基礎(chǔ)條件，需要不斷提升其安全性和穩(wěn)定性，促進我國經(jīng)濟發(fā)展的同時，保障企業(yè)和居民的用電安全。社會發(fā)展至今，電力需求的變化非常明顯，在供應(yīng)能力與實際需求嚴重不匹配的情況下，傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)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(dǎo)致電力系統(tǒng)癱瘓，不僅會造成較大經(jīng)濟損失，還會嚴重威脅人們生命的財產(chǎn)安全。電氣控制系統(tǒng)中電子技術(shù)的合理應(yīng)用，有助于解決電氣控制系統(tǒng)的電力癱瘓問題，降低電力系統(tǒng)超負運轉(zhuǎn)的安全隱患，可顯著改善電氣控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

2.2 優(yōu)化電氣系統(tǒng)

以往的電氣控制系統(tǒng)技術(shù)較為落后，很難突破技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致其無法緊跟科技發(fā)展步伐，很難實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)升級與更新。而屬于工程技術(shù)門類的電子技術(shù)，可良好改進電氣控制系統(tǒng)的多項功能，尤其在電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)性和穩(wěn)定性方面，解決較多的技術(shù)銜接和應(yīng)用困擾，為電氣系統(tǒng)的優(yōu)化與改進提供了有力幫助[2]。

2.3 增強電氣系統(tǒng)可拓展性

傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)可拓展能力較差，無法結(jié)合一些先進技術(shù)。在當(dāng)前的電氣系統(tǒng)發(fā)展中，電子技術(shù)起到了紐帶作用，可將一些智能化技術(shù)引進電氣系統(tǒng)中。例如，以電子技術(shù)的自動化運轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，采用先進的智能技術(shù)控制電子設(shè)備和裝置，緊跟社會和時代所需，促進電氣系統(tǒng)的智能化發(fā)展，類似于構(gòu)建一個智能系統(tǒng)，通過電子傳感器采集并傳輸外部環(huán)境數(shù)據(jù)，智能系統(tǒng)作出控制決策，電子控制裝置執(zhí)行相關(guān)指令，使進電氣設(shè)備與現(xiàn)實情況結(jié)合運作。

3 電氣控制中電子技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1 PWM控制技術(shù)的應(yīng)用

PWM（Pulse Width Modulation）控制技術(shù)，是一種對脈沖寬度進行調(diào)整以獲取所需波形的電子技術(shù)。該技術(shù)重要基礎(chǔ)理論為面積等效原理。在各種類型的轉(zhuǎn)換器電路中常見PWM控制技術(shù)的運用。以開關(guān)穩(wěn)壓電源為例，基礎(chǔ)的PWM 控制電路由開關(guān)功率放大器、電壓-脈寬轉(zhuǎn)換器、三極管、三角波發(fā)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(chǎn)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(dāng)開關(guān)電源輸出的電壓值過高時，經(jīng)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(fā)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(fā)射極的導(dǎo)通時間，以起到對輸出電壓的減小，發(fā)揮穩(wěn)壓作用。

在電氣控制系統(tǒng)中，PWM控制技術(shù)的應(yīng)用，對電氣控制自動化、節(jié)能降耗發(fā)展有一定的推動作用。實際應(yīng)用過程中，PWM 控制技術(shù)可科學(xué)、有效地調(diào)節(jié)電壓，提升電源穩(wěn)定性，加快電路負載的響應(yīng)，且可降低功率消耗，提升電氣控制的并聯(lián)運行能力，良好保障電氣控制電路的功能實現(xiàn)[3]。

3.2 軟開關(guān)應(yīng)用

如今，電力裝置的設(shè)計與制作上，更加輕量化、便捷化，軟開關(guān)裝置正是一種良好體現(xiàn)。不同于硬開關(guān)裝置，軟開關(guān)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(guān)過程的噪音減小，在電氣系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。在開關(guān)開通前，能夠?qū)㈦妷褐迪冉档搅?，關(guān)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(guān)損耗。另外，沒有機械觸點是軟開關(guān)最大的特點，這種設(shè)計使得軟開關(guān)避免了組件氧化困擾，不僅可適當(dāng)簡化控制電路，還提高了電氣控制的運作效率和穩(wěn)定性。對于一些電阻性負載，常常采用可控硅調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的方式，在開通與關(guān)閉的過程使得導(dǎo)通角在0和180度之間緩慢變化，以實現(xiàn)軟開關(guān)的開啟和關(guān)閉[4]。

3.3 濾波電路的應(yīng)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?qū)ㄐ?，將交流電壓轉(zhuǎn)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(jīng)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(zhì)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(yīng)用

溫度傳感器的作用是對周圍的溫度進行感知，并將其轉(zhuǎn)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(yīng)的濾波電路，提升直流電的品質(zhì)，保證最終對溫度參數(shù)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(chǎn)生抑制效果，但是恒流源本身需要保持電流的穩(wěn)定，允許電壓變化，這就使得設(shè)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(diào)整，保持電流不發(fā)生變化，來抵抗電感的抑制作用，在采樣結(jié)果上，就會體現(xiàn)出溫度測量偏差現(xiàn)象。如果，恒流源控制器采用RC 濾波方式，對溫度參數(shù)的測量結(jié)果則會較為精準?？蓪㈦姼袨V波應(yīng)用于恒壓源輸出電路中，恒壓源的應(yīng)用要求正好與恒流源相反，其表現(xiàn)出電壓穩(wěn)定、電流發(fā)生變化的特性。

3.4 電路保護應(yīng)用

隨著電力系統(tǒng)長時間的運轉(zhuǎn)，電路元器件可能存在老化、性能下降、過電流現(xiàn)象，容易引起電路短路或者接地不良等故障，給電力系統(tǒng)帶來一定的安全隱患，因此，需要對電路進行保護。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)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(fù)雜化，等待維修人員對其進行維修，但如今，電氣控制系統(tǒng)在功能不斷完善的同時，電路變得更加復(fù)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(tǒng)的電路保護方式顯然已經(jīng)不再適用。而電子技術(shù)的應(yīng)用，能夠良好解決電路保護問題。