电子技术在电气控制中的应用

2021-11-22彭涛

电子技术与软件工程 2021年4期

彭涛

（山东技师学院山东省济南市 250200）

现阶段人们的生活质量得到了进一步提升，在日常生活中对电力的需求逐渐增加，并且企业和工厂想要正常的运行，同样也离不开电力。电子技术是确保其正常运行的关键，应用在整个电力系统中，因此，必须要让电子技术最大限度的发挥自身的作用，才能保证其运行的安全。因此，在电气控制过程中，需要科学合理的运用电子技术，从而提高电力控制水平，缓解电力系统压力。

1 电子技术

电子技术是以电子学为原理，利用电子元器设计某种特定功能电路，进而解决实际问题的一种技术手段，主要分为电力电子技术和信息电子技术。电力电子技术主要是对电力系统中元件进行有效地控制，信息电子技术则是对信息系统进行有效地控制。随着电子科技不断发展，逐渐应用到人们生活中，带来了一定的便利，其中电子技术作为电力系统的重要组成部分，主要功能是控制相关部件的运行，从而促进其工作效率的提升，并可以满足人们生活需求[1]。电子技术主要包括电子学、电工原理、自动化控制技术，需要三者相互配合，才能更好地对电气设备进行控制，并且还需要结合信息技术，对内部进行必要的控制，做好数据记录，当发生故障后可以根据相关数据，进行及时的处理。同时还可以根据不同的电气设备，进行实时监控，对其现状进行合理的分析。电子技术的应用，可以很好地适应不同电气控制的需求，提升其工作效率，为系统安全提供安全的保障。

在电气控制系统中，电子技术的应用存在全控化和集成化的特点。一方面，现阶段的电子技术与以往的电子技术相比，其具有全控化的特点，可以很好的满足现阶段的不同需求。随着电子技术的广泛应用，在一定条件下可以代替中半控型普通晶闸管。另一方面，电子技术还具有集成化的特点，电子技术应用在电气控制中，可以将部分电子元件进行合理的组合，实现了技术上的创新。同时，计算机技术的更新较快，在一定程度上促进了电力技术的提升，使其逐渐呈现的集成化特点。

2 电子技术在电气控制中应用的重要性

2.1 具有良好的性能

目前电子技术发展比较迅速，并且其性能逐渐趋于稳定，技术也变得越来越成熟，从而使其在各个行业得到了广泛的应用。电子技术稳定良好的性能得到了广泛的认可。同时，在科学技术不断进步的基础上，电子技术也会随之进行创新和升级，确保能与时俱进，不断完善其相关性能，从而更好地满足电气控制系统的需求，促进电气项目的顺利完成。

2.2 具有较强的适应性

电子技术在电气控制中应用可以对其进行优化，在具体应用过程中具有一定的优势。以往采用的电气控制技术相对比较落后，实用性较差，不能很好地满足现阶段的设施需求，而电子技术则可以弥补这一点[3]。电子技术不仅具有稳定的性能，而且其操作也比较简单，适应性相对较强。操作简便不仅减少了人们学习操作的时间，还可以将其从复杂的工作中解放出来，从而可以提升电气控制系统的运行效率，提升其管理水平。因此电子技术具有较强的适应性。

2.3 提高电力系统的安全性

现阶段，社会紧急发展的步伐加快，部分企业和单位的用电需求不断增加，从而增加了电气控制系统的压力和工作量，导致很多电气系统出现了超负荷运行，从而增加就电力事故的发生。电力事故不仅会导致电力系统瘫痪，给人们用电带来相应的影响，还可能会造成人员伤害，给社会带来一定的影响。电子技术融合到电气控制中，可以有效地提高其安全性，从而确保了电气控制系统的稳定，弥补了传统电气控制系统的不足。

2.4 提升电气控制系统的管理效率

随着科技的发展，人们对电气设备提出了全新的要求，传统的电气控制系统已经无法满足现阶段的需求，其存在的问题也逐渐暴露出来，必须要对其进行创新，降低电气设备的安全隐患。为了避免因安全隐患造成人们生命和财产损伤，需要督促电气控制系统的创新，将电子技术融入其中，可以有效地提高其管理的有效性，促进相关工作顺利进行，从而提升其管理的效率。同时，电子技术的应用，可以为电气控制提供技术支持，并优化其人员和技术发展。现代化电子技术的应用可以拓宽其发展空间，使其可以朝着自动化和智能化方向发展，进一步提升其管理水平，从而推动行业的长远发展。

3 电子技术在电气控制中的应用

3.1 软开关控制装置

随着科技的不断发展，电力系统对电磁兼容要求不断增高，电子装置逐渐朝着小型化和便捷化方向发展。以往电力系统主要是利用开关来优化变压器等元件的空间占用情况，开关转换频率过高，容易对其产生较大的损耗，这样对电路效率的提升具有一定的影响。另外，在实践过程中发现，这种方法容易出现电磁干扰情况，阻碍了系统的正常运行[4]。因此，可以采用软开关控制装置，这样能够有效的减损降噪。现阶段有许多电力系统都使用了软开关控制装置，并且取得了较好的反馈效果。在实际使用中发现，当开关频率大于一兆赫兹时，系统的性能可以发挥出最大作用。想要提升电力系统的性能，可以将简单的线路进行串并联，使其形成一个较大的组合电路，软开关装置逐渐得到了广泛的应用。现阶段，软开关技术具有以下几点优势：

（1）在信息技术产业中的得到了广泛地运用；

（2）电路想要实现高效率，开关的频率需要超过一兆赫兹，并且此时的性能也是最佳状态；

（3）使用串联和并联可以使其成为一个完整的电路，在许多范围中具有良好的性能，发展前景较好。

2016年5月，环保部发布《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法》，于2018年7月1日实施，对船舶排放物做出了明确规定。

3.2 PWM控制技术

PWM 控制技术主要是利用了面积等效原理，在调节电气系统中的脉冲宽度的过程中，获取相关波形的电子技术方式，在电气控制中得到了广泛的应用。在实际应用过程中，相同面积但形状不同的窄脉冲作用，使其在惯性阶段可以保证与导出的响波保持一致[5]。并且其已经运用到各个类型的转换器电路中。例如在开关稳压电源中融合PWM 控制技术，PWM 控制电路主要包括参考电压、比较器、三极管等电子部件组成。三角波发生器经过比较器后可以出现方波，能够对三极管进行开关控制。同时为了稳定输出电压，按电压负反馈方式进行反馈。当开关电压过高时，结合PWM控制电路进行分析，参考电压经过放大器，其输出的电压就会变小，并且该电压还会和三角波发生器产生三角波，最终会降低输出的电压，达到稳定电压的作用。在实际运用中发现，其具有以下优点：

（1）电压调节率较好，可以代替线性稳压电源；

（2）电路的回路稳定性强，负载相应较快；

（3）电路具有固定的脉冲幅值，且具有一定的限流特征，提高了电路工作的安全性；

（4）可以有效地降低高频功率开关变换电路的损耗，增加了开关电源的使用时间；

（5）具有良好的并联运行能力。

另外，直斩波电流是PWM 控制技术中常用的类型，在电气控制系统中采用PWM 控制技术可以调节直流脉宽。同时，在交变电流控制和电气控制逆变电路中也可以使用PWM 控制技术，其中矩阵式变频电路比较常见，其具有集成化的特点，发展前景较好。

3.3 过电流保护装置

电路保护装置是电气控制系统中的重要组成部分，当电路中出现故障导致过电流现象时，电路保护装置就可以及时地解决这一问题，从而最大程度的保护整体线路，提高了电路系统的安全性，有效地避免造成严重的损失。但是相对于传统的安全故障处理方法来说，其很难在第一时间阻隔熔断设备、继电器设备等，不能确保电气系统正常运行。目前，电子技术逐渐朝着小型化、便捷化方向发展，并且其功率逐渐上升，传统的电路保护装置已经无法满足现阶段的安全保护需求。因此需要安装转向的过电流保护装置，使其对电路设备进行保护，发生危险第一时间对其进行调节和驱动。例如，在使用桥臂互锁保护方法时，当信号重复或者开关延迟较长，则会导致桥式逆变器短路。造成桥臂短路问题出现。但桥臂互锁保护方法当发生故障时，可以及时的驱动信号进行切割处理，因此运用连锁方式，采取连通桥臂上的配件，可以有效地规避电路短路的问题。

3.4 高压直流输电技术

在我国部分电力企业中，其传输基本都是采用交流电压，在传输过程中容易消耗大量的能源，工作人眼的能源应用操作控制难度加大。在进行能源控制的过程中，成本的投入数量较大，为了解决这一现状，许多发电企业开始逐步使用直流电传输，高压直流输电技术在使用电力电子技术后，能够很好地完成直流电和交流电的转换[6]。直流电使用过程中电压容量较高，当输电距离较远或电压过高时，可以将直流电转化为交流电，最后再将其转变为直流电，从而提高人们的用电服务质量。

3.5 静止无功补偿装置

在信息技术持续发展的背景下，人们日常生活与电气装备的联系越发紧密，因此，人们用电量不仅得到了显著提升，而且人们对电网功率变化要求也更高，电网安全运行也受到影响。反观以往无功补偿方式来讲，其是以分解开关为途径来实现对电塔的调节。但是此种方法具有效果慢等特征，同时由于其不具备连接调节的功能，所以无法满足人们对用电连续性的要求。静止无功补偿装置具有传统无功补偿方式不可比拟的优势，如可连续无极调节、不会受到机械开关使用寿命限制等。此外，静止无功补偿装置在提升电力使用质量、及时控制电路电压、保证电网安稳运行等方面也具有重要意义。

3.6 有源电力滤波器

有源电力滤波器其原理是，首先以分析并检测电路系统补充原件为基础，由此实现等分量谐波电流的获取，而这时补偿装置形成的电流恰好与谐波电流分量相反并抵消。由于有源电力滤波器能够与系统当中谐波电流相抵消，所以会在基波电流辅助下将谐波电流取而代之，从而使系统能够正常运行。同时，有源滤波器还具有较强的抗干扰能力，反应速度也较快且具有较好的实用性。此外，有源滤波器还能实现对系统中谐波电流和无功电流量的分析，电气控制也得以强化。