电工电子技术在电气工程中的应用研究.pdf

造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 技术与创新113电工电子技术在电气工程中的应用研究沙 燕江苏省淮安工业中等专业学校，江苏 淮安 223200摘要：随着科技的不断进步，电工电子技术得到了快速发展，其在电气工程中的应用也日益广泛。文章介绍了电工电子技术在电气工程中应用的重要性，探讨了电工电子技术在电气工程中的应用，包括电力电子技术、电机控制技术、电力系统自动化技术等，以供参考。关键词：电工电子技术；电气工程；电机控制；电力系统自动化分类号：TM1；TM0电工电子技术作为电气工程的基石，其在现代科技和工业领域中的重要性不言而喻。电力电子技术通过电能的变换、控制和调节，实现了电能的高效利用和传输，为各种电气设备的正常运行提供了稳定可靠的电源。随着科技的不断进步，电工电子技术将继续发挥关键作用，推动电气工程的创新和进步。1 电工电子技术在电气工程中应用的重要性电工电子技术在电气工程中扮演着至关重要的角色，其影响深远且多广泛。（1）通过在电力系统中的广泛应用，电工电子技术提高了电气系统的稳定性和可靠性。遥测、遥信、遥控等先进技术实现了对电力系统的远程监控和自动化调节，使系统能够更加灵活、快速地适应各种变化，减少了因操作失误而引起的故障风险。（2）电工电子技术降低了能源损耗，提高了电能质量。通过先进的电力电子器件和控制系统，电力系统能够更加高效地进行电能转换和传输，减少了能源在传输过程中的损失。同时，继电保护、故障诊断等技术的应用保障了电能的高质量供应，避免了因系统故障而导致的电能波动和不稳定。（3）电工电子技术为设备的运行和生产过程的控制提供了有力支持。在电机控制方面，通过先进的控制算法和电机驱动技术，实现了设备运行的精确控制，提高了生产效率和产品质量。在自动化监控方面，电工电子技术使工作人员能够通过远程监控系统对电力设备进行实时管理，减少了人工操作的时间，提高了工作效率。2 电力电子技术的应用2.1 在电力转换领域的应用电力电子技术在电力转换领域带来了革命性的变革。在电气工程的高电压、大功率场景中，直流变换器和交流变换器是其实际应用的杰出代表。直流变换器以其高效的电压调节能力，实现了高电压直流电向低电压直流电的平稳、快速转换，满足了各种电气设备的电源需求。交流变换器则通过其独特的逆变技术，将交流电源转化为直流电源，为各种需要直流电源的设备和系统提供了可靠的电力保障。这些变换器的智能化、高效化应用，大幅提高了电力系统的能量传递效率，使电力系统的控制更加灵活和精确1。例如，直流变换器通过先进的电力电子器件和控制算法，实现了对电压的高效调节，提高了电力传输的精准度和稳定性。同时，交流变换器的逆变技术为需要直流电源的设备提供了可靠的电力支持，广泛应用于电气设备、工业系统等领域。这一切的背后都离不开电力电子技术的支撑，它的不断发展使这些设备越来越小型化、高效化，同时大幅提高了电力系统的稳定性和可靠性。电力电子技术的不断进步推动了电气工程的发展，为能源转换和利用提供了强大的技术支持。因此，电力电子技术在电力转换方面的应用无疑为电气工程的发展注入了强大的动力，促使整个领域向着更加高效、智能的方向迈进。2.2 在电力系统自动化中的应用电力电子技术在电力系统自动化中发挥着重要作作者简介：沙燕，女，本科，一级教师，研究方向为电子电工。文章编号：2096-3092（2024）01-0113-03 技术与创新 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料114用。静止无功补偿装置和有源滤波器等装置的应用可以提高电力系统的稳定性和可靠性，降低能源损耗，提高电能质量。（1）静止无功补偿装置是一种利用电力电子器件实现无功补偿的装置，它可以对电网中的无功功率进行快速、准确地补偿，从而稳定电网的电压和电流，提高电力系统的稳定性。为了进一步提高其性能，可以考虑引入先进的电力电子元件和控制算法，以适应电力系统动态变化的需求。（2）有源滤波器则是一种利用电力电子器件实现谐波抑制和无功补偿的装置，它可以对电网中的谐波电流进行检测和补偿，从而减少谐波对电网和其他设备的影响，提高电能质量。随着电力系统中非线性负载的增加，有源滤波器的应用将变得更为重要，为电力系统提供清洁、稳定的电能。总之，电力电子技术在电气工程中的应用不仅提高了电力系统的稳定性和可靠性，还降低了能源损耗，提高了电能质量。同时，随着技术的不断发展，电力电子技术的应用也将更加广泛和高效，为电力系统的自动化提供更多创新的解决方案。3 电机控制技术的应用3.1 精确控制轧机的参数在轧钢厂中，电机控制的应用对于生产过程至关重要。通过精确控制轧机的速度和张力等参数，可以确保产品的尺寸、形状和性能符合要求，提高产品质量和生产效率。这种控制方式采用了先进的电机控制算法和传感器技术，可以实现高精度的速度调节和张力控制，使轧机的运行更加稳定和可靠。通过实时监测生产过程中的各项参数，电气控制系统能够快速响应并调整轧机的运行状态，确保产品尺寸的一致性和稳定性。这不仅可以避免产品质量不稳定和生产效率低下的问题，还可以降低能源消耗和设备损耗，提高企业的经济效益。因此，电机控制在轧钢厂中的应用为企业的生产过程提供了重要的保障和支持。通过提高生产线的智能化水平，电机控制不仅提高了产品质量和生产效率，还有助于企业更加灵活地应对市场需求的变化，增强竞争力。企业通过采用先进的电机控制技术，能够更好地适应市场变化，实现可持续的发展。3.2 实现节能运行电机控制的应用可以实现电机的节能运行，提高能源利用效率。通过智能化的电机控制技术，可以实时监测电机的运行状态和负载情况，实现电机的优化运行和负载匹配，避免了能源的浪费和电机的过度损耗。这种节能运行方式不仅可以提高企业的经济效益，还可以减少对环境的影响，实现可持续发展。电机控制技术还可以根据电机的运行状态和负载情况自动调整电机的运行参数，实现能源的优化利用和节约。例如，通过实施智能化的电气控制系统，可以在电机负载较低时降低电机的运行速度，以适应实际需求，减少不必要的能耗。这种智能化的电机控制技术可以为企业带来可观的节能效果，为保护环境和促进可持续发展作出了积极的贡献。通过减少能源浪费，企业不仅能够在经济上受益，还能在社会责任和环境可持续性方面展现领导力。这种可持续的节能运行方式将成为未来电机控制技术发展的重要趋势，有助于构建更加环保和经济、高效的工业体系2。3.3 实现控制方式多样化随着技术的不断发展，电机控制的方式变得越来越多样化。除了传统的电气控制方式，还可以采用先进的控制算法和传感器技术，实现更加智能化和精准的控制。例如，通过应用神经网络和模糊控制等算法，可以实现对电机的自适应控制，提高电机的响应速度和控制精度。此外，还可以采用先进的传感器技术，实时监测电机的运行状态和负载情况，实现电机的优化运行和负载匹配。这些多样化的控制方式可以满足不同场景和需求，为企业提供更加灵活、高效和精准的电机控制解决方案。4 电力系统自动化技术的应用4.1 自动化监控在电力系统自动化技术中，电工电子技术的自动化监控起到了重要的作用。通过遥测、遥信、遥调和遥控等先进技术，能够实现对电网状态的实时监测，涵盖了关键参数如电压、电流、功率等以及设备的工作状态和运行情况。这些关键信息通过自动化系统进行实时收集、处理和分析，为工作人员提供了全面且准确的电力系统运行状况。在监控方面，电工电子技术不仅能够迅速捕捉电力系统中的异常变化，还能够对设备运行状态进行实时跟踪。这有助于及早发现潜在的问题和设备故障，提前采取预防性维护措施，最大限度地避免因设备故障而引发的停电或其他严重问题。通过遥控技术，电工电子系统还能够实现对电力造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 技术与创新115设备的遥控，在远距离情况下就能对设备进行调整和控制。这提高了电力系统运行的灵活性和响应速度，减少了人工干预的时间，深化了电力系统的自动化程度3。4.2 故障诊断在电力系统自动化中，电工电子技术发挥着关键作用，尤其是在故障诊断方面。通过监测电网的运行状态，电工电子系统能够实时捕捉电力系统中的异常情况，包括电压波动、电流不平衡等，从而及时发现潜在的故障迹象。遥信技术是一项关键的技术，它通过传感器和设备的联动，实现了对电力系统中各种参数的实时监测。当系统中出现异常时，遥信系统会自动发出警报，提示运维人员注意。这种实时监测和警报系统有助于在故障发生的初期就快速作出反应，减少故障对整个系统的影响。电工电子技术还能够通过数据分析和算法诊断，对电力系统中的潜在问题进行深入分析。这种智能化的故障诊断系统能够快速判断故障的类型、位置和影响，为后续的维修工作提供指导，加速故障处理的进程。通过自动化的故障诊断技术，可以大幅提高电力系统故障处理的效率和准确性，减少了对人工判断的依赖，降低了人为错误的风险，提高了电力系统的稳定性和可靠性。在快速发展的电力行业中，这样的自动化故障诊断技术对于保障电力系统的稳定运行至关重要。4.3 远程监控和自动调节电工电子技术的远程监控和自动调节为电力系统的现代化和智能化提供了关键支持。通过先进的遥测、遥信和遥控技术，工作人员可以远程实时监控电力系统的运行状态，包括发电厂、变电站、输电线路等各个环节的参数。这种远程监控系统能够在第一时间捕捉到系统的运行异常，为及时干预和故障排除提供了有力的支持。远程监控系统不仅能够实时获取电力系统的运行数据，还可以通过自动调节技术进行实时控制4。例如，通过遥控技术，可以在不同的负荷情况下实现电力设备的调节，以满足实际需求。这种自动调节系统具有高度的灵活性和响应速度，能够快速适应电力系统的变化，提高了系统的稳定性和效率。远程监控和自动调节的优势还在于降低了人力成本和操作失误的风险。通过自动化系统，可以实现对电力系统的集中监控和管理，减少了人员需要实地操作的频率，降低了维护和运维的成本。同时，自动化系统的智能算法和逻辑能够减少人为操作误差，提高了电力供应的质量和可靠性。4.4 继电保护继电保护是电力系统自动化中的一项关键应用，继电保护是为了保护电力系统及相关设备免受各种异常情况的损害，确保系统的安全稳定运行。通过自动化系统和继电保护装置，电工电子技术能够实现对电网的实时监测和故障响应。在继电保护中，电工电子技术通过遥测和遥信等技术实时监测电力系统中的各项参数，如电压、电流等。当系统中出现异常情况，如短路、过载等故障，继电保护系统会迅速作出响应，通过切断或隔离故障区域，防止故障扩大，确保其他部分的正常运行。差动保护装置是一种常见的继电保护装置，它通过比较输入和输出电流的差值，实现对电流异常的快速检测和定位。此外，还有过电流保护、过压保护等多种继电保护装置，它们通过先进的电工电子技术，实现对电力系统各种异常情况的监测和处理。继电保护的实施可以有效减少因故障引起的停电和设备损坏，提高了电力系统的稳定性和可靠性。通过电工电子技术的应用，继电保护系统能够迅速、精准地响应各类故障，为电力系统提供了强大的安全保障，确保了电力供应的连续性和稳定性。5 结束语电工电子技术在电气工程中具有广泛的应用前景和重要的研究价值。未来，电工电子技术的发展趋势将朝着高效、智能、绿色的方向发展，引入新型半导体器件和高性能控制系统，全面提升电力系统的自动化水平。在不断推动科技前沿的同时，笔者期待看到电工电子技术在未来在解决电力领域的各类挑战中发挥更重要的作用，助力实现能源的可持续利用和社会的可持续发展。参考文献1 熊力颖,何晓琼,韩鹏程,等.基于改进控制策略的交直流独立光储电源系统J.电气工程学报,2022,17(3):95-103.2 杨文婷.光纤双法珀腔传感器解调技术研究D.西安:西安工业大学,2023.3 吴克呈.工业电气自动化控制的应用及前景分析J.造纸装备及材料,2023,52(3):62-65.4 李畸勇,冯端正,戈鑫,等.单电感双输出Buck变换器的非线性控制方法研究J.广西大学学报(自然科学版),2022,47(5):1209-1219.