智能低压电器控制技术研究

智能低压电器控制技术研究

荆伟 ,马巧龙,丁泽文黄涛,朱相连

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摘要：电器控制技术在人们的日常生活中非常常见，各类电器产品中均应用了该技术。随着时代的进步，许多先进技术得到了深入应用，在电器产品中便深入应用了智能低压电器控制技术，在其帮助下实现了电器控制的智能化发展。从长远角度看，传统电器产品已经愈加滞后，并会被逐步淘汰，增加了智能低压电器控制技术的电器产品将会成为未来的主流，基于此在电器产品中应重视进一步优化智能低压电器控制技术设计方案，同时要重视加深对该技术的研究，使相关电器产品可以得到应用，便捷人们的日常生活。本文中便围绕智能低压电器控制技术进行了简单阐述。

关键词：智能化；智能控制器；控制技术；微处理器

一、智能化控制技术

智能化控制技术，主要借助的是微处理器，并利用微处理器的特点来控制电器产品、各个元件以及电气电路系统，提高了便捷性。在低压电器产品中，若使用智能控制技术，能够有效发挥该技术的监督与控制作用，将传统电器的基本工作原理与新型电子处理方式相结合，能够让控制环节实现智能化，确保电器始终保持良好工作状态，加快发展脚步。

二、智能化控制技术的应用设计方案

（一）智能控制器的功能

在早期的万能式断路器中，其主要功能就是为了保护电流，但是该电器并不具备智能化的特点，只能在某一方面发挥出优势[1]。那么在当前信息时代中，智能电器研发行业一定要使用智能控制技术，对智能控制器起到保护作用，并测量出准确的电网参数，再加上该技术具备友好的人机交互界面、通信技术以及在线升级等功能，可以更好地满足当前配电系统的智能化要求。

（二）智能控制器的硬件设计

智能控制器硬件的设计原理：电网信号主要通过互感器来进行信息传递的，经过变换以后能够转换成二次侧信号，把主回路大信号转换成弱信号，然后经过信号处理电路后进入到微处理器的ADC模块，让MCU根据采样的AD离散值进行计算处理与分析，运用保护算法来监测电网的实时状态，一旦检测出故障，MCU能够及时向外界发出警报，并且驱动脱扣部件动作，分断断路器，减少损失。基于此，相关技术人员及时使用了智能控制技术，让智能控制器对数据进行准确的搜集与测控，更好的管控电器运行系统，降低故障发生率。

（三）智能控制器的软件设计

对于智能控制器的软件来讲，其主要采用的是NXP中的ARM Cortex-M0+的微处理器，并利用MCUXpressoIDE开发平台来进行编程，确保数据的准确性。在此过程中，还可将白盒、黑盒测试加入进去，进行不断的实验，这样一来，既能提高软件系统的稳定性与可靠性，也能让智能控制器更加完善，充分发挥优势。

三、关键技术分析

（一）信号处理技术

随着社会的发展，市场逐渐提高了对电力量测的要求，让其必须具备对电流、电压、功率、电能以及谐波的量测能力，保证用电安全，减少浪费[2]。在智能低压电器中控制中，信号处理是关键技术之一，把空心电流互感器作为主要采集工具，负责采集、整理主回路电流信号，让空心CT通过di/dt的变化量将大电流信号转化成毫伏级电压信号。但是，电感存在着相位超前效应，若不及时作出调整，将会使接收的信号有误，不利于下一步工作的开展，需要相关技术人员对信号做出调理复原，消除一切影响因素。因此，电路采用了积分回路来让信号变得滞后性，以此来起到相位补偿的作用。与此同时，相关技术人员还可适当选取截止频率，将衰减系统控制在合理范围内，使其与电流谐波次数成正比，降低故障率。

（二）保护处理技术

现阶段，在智能控制器保护方面可以选择保护处理技术，因为该技术的优势非常明显，可以实现过载长延时保护、短路延时保护、短路瞬间保护以及接地故障保护等等，每种方式都能给智能电器起到很好的保护作用，能够保证智能电器的使用不受影响。首先是过载长延时保护，其主要是模拟双金属片过电流是热效应的积累，其动作时间会随着故障电流的增大而减少，确保系统正常运行[3]。在这其中，当能量积累到一定程度时，主回路电流会给设备造成破坏，那么MCU会第一时间发出脱扣指令，及时摆脱危险，提高安全性。其次是短路短延时与接地故障保护，其主要采用的是反时限特性和定时限特性的保护方式，当相电流大于瞬时保护值时，相关设备无需发出指令，能够直接避免影响因素，这在一定程度上提高了安全性，给用户的使用安全提供了保障。

（三）通信技术

在智能低压电器控制技术的众多关键技术中，通信技术的应用非常关键，这其中又与计算机技术密切相关。智能电器中实际上便是融入了许多先进通信技术的电器。智能电器之所以能够实现愈加智能化的发展，与通信技术的应用密不可分，而且随着我国“节能减排”政策的大力推动，电器领域对智能低压电器控制技术的应用更成为了一种必然趋势，在其帮助下可以提升电能管理的智能化水平，使得电器功耗进一步下降。

智能电器中通信技术的具体应用通过MCU的UART模块实现，在各种转换芯片的辅助下共同集成为外部设备接口。当需要对智能电器进行智能化控制时，可通过“主站”，即上位机向控制器发送信号，控制器需要通过UART模块对信号数据进行解析，并根据信号中的信息作出判断，进而实现对电器的控制。随着时代的发展，智能家居被逐步推广，住户可以通过电脑、手机完成对电器的智能化控制，例如住户可以通过手机app远程控制，极大地提升了便捷性。

结语：现如今，科技进步的速度非常快，各类先进技术在社会上逐渐出现，加快了发展脚步，给社会带来了更多收益。在此背景下，智能电器研发行业开始将先进技术带入进去，对于计算机技术与智能电气控制技术的融合也越来越紧密，受到了广泛关注，而智能化开始逐渐渗透到人们的日常生活与工作中，逐步向着智能化的方向发展，极大编辑了人们的日常生活，提高了生活质量。那么在智能电器研发行业要想在预期轨道上面发展，一定要使用智能化电器控制技术，扩大发展渠道，取得更多利益。

参考文献

[1]萧磊.温州大学乐清工业研究院副院长舒亮：追求智能科技 赋能传统电器[J].中国高新科技,2020(21):33-34.

[2]王环,叶爱芬,吴烈.虚拟仿真技术在智能低压电器实验教学中应用研究[J].电脑知识与技术,2019,15(35):258-259+261.

[3]王石磊,吴必妙.基于WinCS控制的智能低压电器实验岛的开发[J].冶金自动化,2019,43(03):35-39.