电子技术在电气控制中的应用研究

王文娟

(靖远县职业中等专业学校,甘肃白银,730699)

1 电子技术特点

1.1 电子技术概述

电子技术可分为信息电子技术和电力电子技术两大部门，其中信息电子技术包括数字电路和模拟电路技术。电子技术主要是通过对电子元器件进行控制和设计，对电子信号进行处理，制造出实现电力系统的某种特定功能的电路，不仅可以解决现实的问题，还能够提升工作效率。电力电子技术的有效运用，不仅是促进电气设备良好运转的有效措施，也是记录并检测系统安全的有力方式，通过对电子设备运转情况的全天候监测，及时发现异常情况，并及时预警，以避免严重的电力系统事故。电子技术在电气控制领域中的应用，促进了功能和技术的融合，实现了全天候的监测和自动化的调节与修复，减轻了人工劳动量，也提升了系统与运输的运行安全，在各领域有着重要的应用价值。

1.2 电子技术的特点

电子技术的特点大致可体现在四个方面。第一是集约化，互联网技术的融合与应用，使得电子技术的集约化特点更加明显，电子产品在功能多样化和性能不断提升的同时，呈现出微型化的改进趋势。第二是智能化，智能化是如今人们对众多机械设备进行创新和升级的重点方向，是当前电气控制发展的重要趋势。大数据、计算机、工业互联网等技术促进了电子技术的智能化发展，将机电一体化目标成为现实，显著提升了电气控制系统的工作效率。第三是绿色化特点，随着绿色、环保理念的提倡和推广，电子技术未来发展趋势也必然呈现绿色化特点，绿色化的电子技术，能够促进企业的健康、可持续发展。最后是创新性高的特点，正是较强的创新能力，缩短了电子技术的更新周期，促进了电子技术的飞速发展[1]。

2 电气控制中电子技术应用价值

2.1 提升电气系统安全性

电气系统作为社会前进与国家发展的重要基础条件，需要不断提升其安全性和稳定性，促进我国经济发展的同时，保障企业和居民的用电安全。社会发展至今，电力需求的变化非常明显，在供应能力与实际需求严重不匹配的情况下，传统的电气系统会被逐渐淘汰，因为其长期的超负荷供电，不仅会给人们带来巨大的电力安全隐患，还很容易导致电力系统瘫痪，不仅会造成较大经济损失，还会严重威胁人们生命的财产安全。电气控制系统中电子技术的合理应用，有助于解决电气控制系统的电力瘫痪问题，降低电力系统超负运转的安全隐患，可显著改善电气控制系统的安全性、稳定性和协调性。

2.2 优化电气系统

以往的电气控制系统技术较为落后，很难突破技术瓶颈，导致其无法紧跟科技发展步伐，很难实现电气控制系统的技术升级与更新。而属于工程技术门类的电子技术，可良好改进电气控制系统的多项功能，尤其在电气控制系统的技术性和稳定性方面，解决较多的技术衔接和应用困扰，为电气系统的优化与改进提供了有力帮助[2]。

2.3 增强电气系统可拓展性

传统的电气控制系统可拓展能力较差，无法结合一些先进技术。在当前的电气系统发展中，电子技术起到了纽带作用，可将一些智能化技术引进电气系统中。例如，以电子技术的自动化运转为基础，采用先进的智能技术控制电子设备和装置，紧跟社会和时代所需，促进电气系统的智能化发展，类似于构建一个智能系统，通过电子传感器采集并传输外部环境数据，智能系统作出控制决策，电子控制装置执行相关指令，使进电气设备与现实情况结合运作。

3 电气控制中电子技术的实际应用

3.1 PWM控制技术的应用

PWM（Pulse Width Modulation）控制技术，是一种对脉冲宽度进行调整以获取所需波形的电子技术。该技术重要基础理论为面积等效原理。在各种类型的转换器电路中常见PWM控制技术的运用。以开关稳压电源为例，基础的PWM 控制电路由开关功率放大器、电压-脉宽转换器、三极管、三角波发生器和RC 滤波器电路等组成。向电压比较器输入三角波，会产生方波，可控制三极管元器件的通断。按电压负反馈方式引入反馈，当开关电源输出的电压值过高时，经比较放大器对反馈电压和参考电压进行比较，降低输出电压，三角波发生器输出的三角波和该输出电压进入电压比较器，可延长输出方波的低电平时长，该类型方波进入三极管基极，会缩短发射极的导通时间，以起到对输出电压的减小，发挥稳压作用。

在电气控制系统中，PWM控制技术的应用，对电气控制自动化、节能降耗发展有一定的推动作用。实际应用过程中，PWM 控制技术可科学、有效地调节电压，提升电源稳定性，加快电路负载的响应，且可降低功率消耗，提升电气控制的并联运行能力，良好保障电气控制电路的功能实现[3]。

3.2 软开关应用

如今，电力装置的设计与制作上，更加轻量化、便捷化，软开关装置正是一种良好体现。不同于硬开关装置，软开关不受电磁干扰，不易损耗，且因限制了电压和电流的变化率，开关过程的噪音减小，在电气系统中应用广泛。在开关开通前，能够将电压值先降到零，关断前将电流降到零，降低电压或电流的变化率，从而显著降低开关损耗。另外，没有机械触点是软开关最大的特点，这种设计使得软开关避免了组件氧化困扰，不仅可适当简化控制电路，还提高了电气控制的运作效率和稳定性。对于一些电阻性负载，常常采用可控硅调节导通角的方式，在开通与关闭的过程使得导通角在0和180度之间缓慢变化，以实现软开关的开启和关闭[4]。

3.3 滤波电路的应用

3.3.1 滤波电路原理

电子电路中单向桥式整流是利用二极管的单向导通性，将交流电压转换为直流电压，由于该过程的纹波较大，因此，通常情况下，一组频率不同交流电压和直流电压会同时存在，将其中的直流电保持，去除交流电之后，才能够用于电子电路上的电子元件。因此，经常采用滤波电路去除其中的纹波。常用的滤波器有四种，分别为电容器滤波、电感滤波、RC滤波和LC滤波。其中RC 滤波电路图，如图1所示。由电路图可知，第一级滤波由一个滤波电阻R1和两个滤波电容C1、C2组成，第二级滤波由一个滤波电阻R2和两个滤波电容C2、C3组成。相比于普通的电容滤波，两级的滤波电路，对整流器输出电压的波纹滤除效果更好。

图1 RC滤波电路图

LC滤波的电路图，如图2所示。此电路中不再使用滤波电阻，而是用滤波电感L1代替。整流电路输出的交流电有两条传输路径，其一为通过滤波电容C1接入地端，其二为通过电感L1、电容C2再次进行滤波，此滤波电路下，能够有效滤除其中的交流电，得到的直流电品质更佳。

图2 LC滤波电路图

3.3.2 在温度传感器中输出信号中应用

温度传感器的作用是对周围的温度进行感知，并将其转化为输出信号的传感器，有两种检测方式，分别为接触式和非接触式。温度传感器按照输出端的输出方式，可分为恒流源和恒压源输出。温度传感器通过滤波板和上位机建立通讯渠道，此时需要搭载相应的滤波电路，提升直流电的品质，保证最终对温度参数的精准测定。滤波电路不同，温度传感器的测量精度就有所不同。以恒流源的输出方式为例，如果采用电感滤波，会对电流产生抑制效果，但是恒流源本身需要保持电流的稳定，允许电压变化，这就使得设计不够合理，测量误差较大。因为，恒流源控制器需要不断进行调整，保持电流不发生变化，来抵抗电感的抑制作用，在采样结果上，就会体现出温度测量偏差现象。如果，恒流源控制器采用RC 滤波方式，对温度参数的测量结果则会较为精准。可将电感滤波应用于恒压源输出电路中，恒压源的应用要求正好与恒流源相反，其表现出电压稳定、电流发生变化的特性。

3.4 电路保护应用

随着电力系统长时间的运转，电路元器件可能存在老化、性能下降、过电流现象，容易引起电路短路或者接地不良等故障，给电力系统带来一定的安全隐患，因此，需要对电路进行保护。在传统电力系统中，主要采用继电器和熔断器对电路进行保护，其保护作用主要在于及时避免故障恶化，控制故障的复杂化，等待维修人员对其进行维修，但如今，电气控制系统在功能不断完善的同时，电路变得更加复杂，元器件工作功率逐渐增大，很多故障有着严重的恶劣程度，传统的电路保护方式显然已经不再适用。而电子技术的应用，能够良好解决电路保护问题。