电子技术在电气控制中的应用

2019-08-22缪杰

电子技术与软件工程 2019年12期

文/缪杰

电子技术在电气控制的应用过程中，主要是对电子零配件进行有效的转换、调控。对系统整体运行状态进行实时调整。现将电子技术在电气控制中的实际应用，总结归纳如下：

1 PWM控制技术的实际应用

PWM 控制技术，着重利用调节脉冲宽度设定来获得相对波形的电子技术方式。在实际应用过程中，该控制技术主要遵循面积等效原理，即具有相同面积但形状不同的窄脉冲作用，在惯性阶段能够从根本上保证其导出的响应波保持一致。如今，PWM 控制技术已广泛应用于各种类型的转换器电路中。在此以开关稳压电源举例，简要讲述PWM 控制技术的实际应用。

在开关稳压电源中，PWM 控制电路由诸如参考电压，三角波发生器，比较放大器，比较器，三极管和RC 滤波器电路的电子部件组成。三角波发生器经过比较器发出一个方波，去对三极管的通断进行控制。为了稳定输出电压，按电压负反馈方式引入反馈。如果开关电源输出电压偏高，根据PWM 控制电路的分析，参考电压和反馈电压经过比较放大器比较，其输出电压就会相应的降低，该电压和三角波发生器产生的三角波进入比较器，使比较器方波的低电平时间变长，该方波进入三极管基极，从而使发射极导通时间变少，相应的输出电压就随之降低，起到稳压作用。它具有以下五个优点：

（1）电压调节率非常好，可与线性稳压电源相媲美；

（2）回路稳定性好，负载响应快；

（3）整个电路有固定的脉冲幅值，同时也具有限流特性，对工作的可靠性有了大幅度的提高；

（4）对于高频功率开关变换电路来说，可以降低其功率消耗，提高了开关电源的效能；

（5）具有比较好的并联运行能力。

2 过流电保护设备的实际应用

电气控制系统运行中，如果发生安全故障问题就会出现过流电问题，就这一问题来说，以往安全故障处理方法普遍难以在第一时间阻隔熔断设备、电流继电设备以及直流迅速短路设备等等，也就很难保证电气电子系统的运行安全。但现阶段，随着电子技术小型化、便捷化发展，加上电气控制系统功率要求持续上升，传统电路保护设备已经很难满足当前安全保护需求。而驱动调控信号去除自动化科技的有效应用，利用安装专项的过电流安全保护设备，就能够在第一时间对电子电路予以有效的调节和驱动。例如，如果使用桥臂互锁保护方法，若是信号重复或开关延迟较长，桥式逆变器短路将导致桥臂短路问题。但凭借桥臂互锁保护法就可以在安全故障出现时进行及时的驱动讯号切割处理，并运用连锁方式，利用连通桥臂上的配件来规避电路短路问题。

3 滤波电路的实际应用

3.1 滤波电路的种类及原理

电子电路中的单向桥式整流将AC 电压转换为单向脉动DC 电压，由于纹波较大，我们可以将它看成同时拥有DC 电压和一组频率不同的AC 电压，所以该电压不能直接用于电子电路上的电子元件，因此需要对单向脉动DC电压进行滤波。以下简要介绍4 种滤波电路的工作原理。

电容器滤波：利用“DC-AC 电阻”的特性和电容器的储能特性，在电力电缆的滤波电路中进行电容滤波。电容一端接地，另一端接入整流电路，这样交流电就可以通过电容接到地端，而直流电因为对电容相当于开路，就需要再外接一个有效负载，使直流电压加到负载上。如此，就能把单向脉动直流电变成我们需要的直流电压。

电感滤波：同样利用电感“阻交流通直流”的特性进行电感滤波可以滤除电压中的交流成分。该电路将电感和电阻串联在一起接入地端，由于电感器等效于直流电路的路径，因此从整流器电路输出的直流电压直接加载到负载。而交流电被电感阻止，对于电感滤波来说感抗越大、负载上的交流电就越少，滤波效果越好。

RC 滤波：电路如图1所示。通过电路图我们看到，滤波电容C1、C2 ，滤波电阻R1组成第一级滤波，滤波电容C2、C3，滤波电阻R2 组成第二级滤波，该滤波电路比单纯的电容滤波效果更好。

LC 滤波：电路如图2所示。它与RC 滤波器电路基本相同，将电阻换成了电感，电路中的交流电通过C1 接入地端，再通过L1、C2 再次进行滤波，得到品质更好的直流电。

3.2 在温度传感器中输出信号中应用

图1：RC 滤波电路

图2：LC 滤波电路

温度传感器的功能是对被测介质的温度进行实时监测，它的输出端有恒流源和恒压源两种输出方式，其特点是以电压或电流的形式通过滤波板与上位机进行通讯，这就要求搭载相应的滤波电路，使其得到高品质的直流电，以保证采集的温度值准确。不同的滤波电路会使测量结果产生偏差，若是恒流源输出选用电感滤波，其将会对电流产生抑制作用，但是恒流源的特性就是保持电流不变，这就产生了矛盾，恒流源控制器为了抵抗电感的抑制作用会不断的做保持电流不变的调整，这个调整的过程会反应到采样结果上去，所以会看到电流的变化，导致温度测量出现偏差。若恒流源接入容性负载或纯阻性负载，也就是RC 滤波，采样值将不会发生偏差。而对于电感滤波来说，其一般是在恒压源输出的电路中使用，恒压源的特性是电压保持稳定，而电流是可以变化的。恒流源是电流稳定，而电压是可以变化的，这就要求在设计电路时充分考虑恒流源、恒压源对滤波电路的抑制作用，选择最优的滤波电路。