简述电气控制系统中的电子技术应用.pdf

电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering120在社会经济高速发展的今天，人们对电力能源的需求量与日俱增，因此发电工程和输电工程，对社会经济的进一步发展，起着至关重要的作用，这就要求电力企业加大对电力技术的应用力度，通过该技术对电力控制系统，进行优化和改良，提升发电质量和效率的同时，减少对电力能源的消耗，以保障能源的应用效能，为人们提供充足的电力能源，并为电力系统的稳定运行奠定基础，从而为电力企业获取更多的经济效益和社会效益。1 电气控制系统及电子技术概述1.1 电气控制系统现阶段，在社会的各个领域中，均能看到电气控制系统的身影，在工业生产领域的应用频率更是十分高。因此为更好的应用电气控制系统，需要建设一个数据库，将与电气系统有关的内容上传到数据库中，当用户有需要时，就可以从数据中调用相应的资源。与此同时，电气控制系统还应建设与外界联系的通信模块，以实现和外界的交互。将电气控制系统与电子技术有机结合，可降低电气控制系统的操作难度，进而增强其可操作性能1。电气控制系统的性能良好，内部有着大量的精密部件，因此其内部结构和空间是较为封闭，这种整体封闭式结构，在一定程度上，限制了电气控制系统的发展，原因在于，外界无法观察到系统的内部结构，也就无法采取相应的措施优化升级系统，给系统工作性能的进一步提升造成了阻碍。这就需要对电气控制系统展开科学有效的维护，但因系统的运维工作涉及到大量复杂且繁琐的内容，因此需要多个部门相互配合，协同维护。由于各个部门的工作性质不同，在实际工作过程中，缺乏有效的沟通和交流，配合不到位，导致系统未能得到有效的更新，阻碍了电气控制系统的现代化发展。为此，在电气控制系统运行期间，各部门要加强沟通和交流，建立健全维护机制，采取行之有效的手段，定期检查及评估系统，最大程度上保障系统更新的实时性，助推电气控制系统朝着现代化、智能化发展。1.2 电子技术电子技术是一个广泛的概念，其涵盖了信息电子技术、模拟电路技术、电力电子技术以及数字电路技术等。电子技术指的是控制电子元器件、处理电子信号，在此基础上，制造出特定功能的电路服务于电力系统，这种电路可以有效提升电力系统的工作效率。科学合理的应用电力电子技术，有利于维护电气设备的正常运转，还能够对电力系统的运行状态，展开实时监测，在监测过程中，能够及时发现问题，并发出报警信号，提示工作人员采取措施解决问题，以实现真正意义上的及时发现问题并解决问题，将电力系统安全事故的发生概率控制在最小范围内。在电气控制系统中应用电子技术，可对系统进行 24h 监测以及自动化修复，从而实现功能与技术的全面融合。基于此这种以电子技术为核心的运行模式，在减少人工作业量的同时，还能够提升电气控制系统运行的安全性和可靠性2。2 电子技术在电气控制系统中的应用要点2.1 变压器和电容控制简述电气控制系统中的电子技术应用张涵（商丘师范学院电子电气工程学院 河南省商丘市 476000）摘要：本文简要分析了电子控制系统与电子技术的工作原理以及特征，重点阐述了电子技术具体的应用方式，其中涵盖了在滤波电路、高压直流输电以及电容控制等多方面的应用，旨在提升电子技术在电气控制系统中的应用质量和效果，以期为相关人员提供参考和借鉴。关键词：电气控制；电子技术；滤波电路电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering121现阶段，电力系统对电磁兼容和作业效率，提出了更高的要求。在这种背景下，电力装置在容量、质量以及运行性能方面都有所增进。传统的电力系统，针对电气控制工作，主要是布设相应的开关在装置上，以达到对电容的有效控制，在电气设备控制方面，是通过开关变压器进行控制。开关变压器的优势较多，如操作简单便捷，节省设备安装空间等，但其也存在一定的局限性，如损耗较多、对输电线路造成电磁干扰等，这给电磁兼容造成了不良影响。利用电子技术设计软开关控制装置，能够缓解上述问题，经实践证明，当软开关装置的频率1MHz 时，电气控制系统的运行状态最达到最优。将信息技术与软开关控制技术及紧密结合，可增加拓扑数量3。电力装置正在向轻量化、便捷化发展，而软开关装置就是其发展的产物。相较于传统的硬开关装置，软开关的损耗较小，且不会受到电磁的感染，还能够将电流和电压的变化率控制在合理范围内。经实践证明，软开关装置的优势较多，如噪音小、损耗少等，因此将其应用到电气控制系统中，能够促进系统的绿色化、智能化发展。当开关处于未开启或关闭前的状态时，能够分别将电压值和电流降为0。此外，软开关最显著的优势在于，无机械触点，这种设计方式，使软开关避免了组件氧化的问题，既能够有效控制电路，还有利于提升电气控制系统运行的可靠性和稳定性。针对电阻性负载问题，可利用可控硅对导通角进行灵活的调节，在该技术的支持下，软开关装置在开启和关闭的过程中，均能将导通角控制在 0-180以内，从而实现开关的智能化关闭以及开启。2.2 静止无功补偿装置静止无功补偿装置在电气控制系统中具有重要的作用，利用电子技术，优化静止无功补偿装置，可让装置在最大程度上满足电力系统中不断波动的功率需求。当用电需求发生变化，功率需求也会出现波动，而经过电子技术改良的静止无功补偿装置，可适应各种功率需求，在电力系统的功率频繁波动的情况下，还能够保持可靠稳定的运行状态。达成这一目标的关键在于，将电子技术与实时动态监测技术相结合，对电网功率的波动情况，展开动态化实时监控，静止无功补偿装置，能够对电网功率的实时变化情况，进行自动化检测，当电网处于低频振荡状态时，该装置能够对电力系统的负荷实行调节，进而减少电力系统对功率的损耗。将电子技术与静止无功补偿装置有机整合，可将电路电压控制在稳定区域内，增强电力输送电力资源的质量和能力，以实现良好的电气控制目标4。2.3 调节带脉冲宽度Pulse Width Modulation 技术，简称为 PWM 控制技术，科学使用该技术，能够实现对脉冲宽度的有效调节，在此基础上，采集到有利用价值的波形。这种技术常应用于各类转换器中。例如，在开关稳压电源中，PWM系统由电压-脉宽转换器、RC 滤波电路、控制电路开关功率的放大器以及三角波发生器等组建而成。将三角波输入到电压比较器中，能够获取到所需方波，实现对三极管元器件通断的全面控制。基于电压负反馈的具体形式，将反馈引进到比较器中，当开关电源中产生的电压值超标时，电压比较器就会自动比较反馈电压和标准电压，通过比较放大器控制输出电压，能够有效降低电压值。若输出电压与三角波同时存在于电压比较器中，可以发现输出方波的低电平时长明显有所延长，当该方波处于三极管基级中，可缩减发射级的导通时长，通过这种方式能够减小输出电压，达成稳定电压的目的。PWM 技术的发展促进了电气控制系统的自动化发展，将该技术应用到电气系统中，能够起到节能减耗的作用。在实际操作 PWM 控制技术时，要将其应用到电压的调整上，利用其强大的功能，提升电压的稳定性，促使电路负载响应的更加快速高效。与此同时，PWM技术在功率消耗的减少方面，也发挥着重要的作用，其能够加强电气控制系统的并联能力。由此可知，加大对PWM 控制技术的研究和应用，是增强电气控制系统各项功能最直接有效的途径5。在电力系统中，应用 PWM 控制技术主要是依托于，电子技术对面积的精准计算和调节，当电气设备的控制力相同时，对同等面积的窄脉冲实行控制，可以让电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering122形状各异的脉冲在电气控制的不同阶段，保持着高度的一致性，从而提升窄脉冲波长的稳定性。在调节脉冲宽度的过程中，具体的工作流程为：安装 PMW 逆变器装置调节转矩脉冲，这种以 PWM 控制技术为核心的逆变器装置，环境适应性较强，即电气设备的电流与电压谐波，处于不同的运行环境时，所产生的转矩脉冲也存在一定的差异性，而 PWM 逆变器装置能够对不同运行环境下产生的不同转矩脉冲，展开相应的调节，在调节的过程中，固定转子会发挥出显著的作用，其能够灵活调节逆变器的工作频率，为脉冲宽度的精准调节夯实基础，促使电气控制更加科学、精准。当前，PWM 控制技术日益成熟，适用范围逐步扩大，而非局限在逆变电路的应用上，但在运作功率较大的特殊装置上，无法应用 PWM 技术。为此在应用该技术前，要对装置的运行功率进行系统的检测，避免给电子技术在电气控制系统中的有效应用造成不良影响。2.4 降低电阻抗影响电子技术在电气控制系统中起到的作用，体现在多个方面，降低电网阻抗的影响就是其中一方面。目前电力系统在输出和使用中，会优先选用交流电，以满足不同电气设备对电力能源的需求。影响电力系统正常运行的因素有很多种，电网产生的谐波电流是主要因素，可通过安装有源电力滤波器的形式，降低电网阻抗的影响，该装置可对电路中的补偿元件展开全方位的检测，并将主输电与谐波电流分开，在这一过程中，补偿装置可快速对谐波电流做出一系列反应，并产生相应的分量电流，通过分量电流对谐波电流的对抗，可将谐波电流消除，在不断的循环反复中，电路中的谐波电流可得到全面的控制，以此降低谐波电流对电路稳定运行的不良影响。科学应用电子技术，能加快有源电力滤波器的指令响应，并且补偿装置强大的功能，能够适应运行条件不同、功率不同的电路。指令电流对电路实行相应的运算后，也可对补偿电路做出反馈，将无功电流与谐波分量电流实施分离检测后，能够提升有源电力滤波器在电路中的应用价值。2.4.1 滤波电路原理为将交流电压转换成直流电压，电力电路中的单向桥式整流会借助二极管的导通性进行转换，在这一过程中，难免会出现相应的纹波，常规下频率不同的直流电压和交流电压可一同存在，但只有保持直流电、去除交流电，才可以应用到电子电路上的电子元件中。为此要采取科学有效的手段去除纹波，而滤波电路有将纹波有效去除。常见的滤波器有：LC 滤波、电容器滤波、RC滤波以及电感滤波这四种。RC 滤波器的电路图（图 1）。经过对图 1 的分析，可得出以下内容即：1 级滤波有 1个滤波电阻 R1，和 2 个滤波电容，分别是 C1 和 C2。2 级滤波有 1 个滤波电阻 R2，和 2 个滤波电容，分别是C2 和 C3。2 级的滤波电路，在去除整流器输出电压的波纹时，效果要明显强于普通的电容滤波。图 2 为 LC 滤波的电路图，从图中可知，该电路中用滤波电感 L1 取代了滤波电阻。整流电流可通过两条传输路径，输出交流电，这两条传输路径分别是：在滤波电容 C1 的支持下，将交流电接入地端；在电感 L1、电容 C2 的滤波支持下，将交流电更好的去除，并获得品质更优的直流电。2.4.2 温度传感器中输出信号在电气控制系统中，温度传感器强大的感知能力，图 1：RC 滤波电路图图 2：LC 滤波电路图电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering123能够对周围的温度展开全面的感知，并将所感知到的温度转变成输出信号，其输出信号的方式有两种，一种是恒流源输出，另一种是恒压源输出。温度传感器想要高效传输信号，就要构建通讯渠道，而上位机和滤波板是建立渠道的核心技术，在建设通信渠道的过程中，为保障直流电的品质，需要加强对滤波电路的构建，以提升温度传感器检测温度的精准性，保证检测结果的准确性。在不同的滤波电路下，温度传感器的检测精度会存在一定的差异性。例如，在恒流源的输出中，电感滤波对电流有限制作用，但对电压无限制允许其发生变化，原因在于，恒流源本身的性质决定了电流要处于稳定的状态，因此在恒流源中应用电感滤波不具备科学性，会产生较大的测量误差。这时恒流源控制器就要通过持续的调整和变动，才能够保持电流稳定，使其不出现任何的变化，以此抵抗电感的抑制。在这种情况下，检测结果与实际的温度情况，会存在明显的偏差。而将 RC 滤波应用到恒流源控制器上，在检测温度参数时，可将测量误差控制在最小限度内，为检测结果的精准性提供坚实的保障。在恒压源输出电路中，可采用电感滤波，原因在于恒流源与恒压源的应用需求相反，其本身允许电流发生变化，需要保持电压的稳定6。3 电子技术在电气控制系统中的发展趋势3.1 调节电能质量电子技术在电气控制系统中，主要的应用点在于控制谐波电流，但在实际操作中，对谐波电流的限制还存在一定的局限性。为此，借助电子技术，对用户在用电过程中的功率以及用电需求，展开综合性分析，能够增强输电电能的质量。在应用电子技术时，要加强对载波移项技术、电压逼近技术的结合，强化对电网谐波的控制能力，以提升谐波电流的低效质量和效率。此外，还应将信息化技术与电子技术深度融合，通过对谐波电流的有效控制，使电力系统的输电更加稳定。3.2 改进电压器变压器是电力系统的重要组成部分。当前，我国大型的发电企业仍在应用工频变压器，随着电子技术的发展，变压器也得到了一定的突破，在工作效率、占用空间方面取得了一定的发展，但高频化仍然是变压器未来主要的发展方向。运用电子技术。实时监测变压器运行期间的电流。在优化变压器的过程中，还可设置风险预警装置等，确保电气设备的故障问题能够及时被发现。现行的变压器在大功率设备中的局限性较多，在未来不断改进的过程中，要加大对绝缘栅双极型晶体管研究力度，以弥补变压器低频化的漏洞。4 结论综上所述，在新时期，大众对电力资源的需求量不断扩大，在这种背景下，电子技术需要持续性创新和升级，在电气控制系统中发挥出更多的作用，基于电力系统的实际需求，科学应用电子技术，降低电力能源在各个传输环节中的损耗，推动电力企业实现成本最小化、效益最大化，以满足社会大众对电力资源多样化的需求。参考文献1 胡友春.电气控制系统中的电子技术应用探讨J.电子元器件与信息技术,2022,6(10):238-241.2 高严,江晨,于大海,等.电子技术在电气控制系统中的应用 J.集成电路应用,2022,39(09):38-40.3 邢朝旭.电子技术在电气控制系统设计中的应用J.中国设备工程,2020(24):93-94.4 廖莎.应用电子技术在电气运行与控制中的应用J.数字技术与应用,2020,38(03):88+90.5 王文娟.电子技术在电气控制中的应用研究 J.电子测试,2022(16):131-132+57.6 佘爱荣.浅谈电气控制系统故障原因分析及检修策略 J.内燃机与配件,2021(20):128-129.作者简介张涵（1991-）,男，河南省商丘市人。工学硕士，商丘师范学院电子电气工程学院，助教。研究方向为电气自动化。