異步電動機功率因數(shù)控制(編輯修改稿)
2025-08-26 01:16 本頁面
【文章內容簡介】 第 3 頁對于恒轉矩負載，特別是對于恒轉矩在重載時的運行狀況，電動機轉速、負載轉矩受電壓的變化影響很小。因此電動機的輸出功率基本不變，因此可認為，恒轉矩負載時，電動機的輸出功率與電壓變化無關。對于變轉矩負載，由于電動機在低速時也能穩(wěn)定運行，因此允許的電壓、轉差率和相應的轉速變化范圍較大，而變轉矩負載的阻轉矩是隨轉矩變化而變化的，例如對風機、泵類的負載轉矩與速度成平方關系。因此變轉矩負載的輸出功率將隨電壓的降低而降低，對于轉差較小的電機，當電壓下降，轉速和輸出功率隨之下降的幅度很小，而對轉差較大的電機，轉速和輸出功率隨電壓下降而下降的幅度較大空間。由于電壓的降低總是使勵磁電流減小，轉子電流增大。盡管定子電流可能增大或減小，但定子電流與電源電壓之間的相角總是減小的，所以，功率因數(shù)將隨電壓的增加而減小，隨電壓的減小而增大。 異步電動機的節(jié)能控制方法分析提高變頻調速電動機的運行效率，節(jié)能優(yōu)化的研究主要分為以下三個方向：改進電動機本身與變頻調速裝置的設計；研究異步電動機的效率優(yōu)化控制策略；從整個系統(tǒng)的角度，研究多臺電機的協(xié)調運行優(yōu)化控制策略。具體的實現(xiàn)方法有：，由電機和損耗模型推導損耗最小或效率最高時的最優(yōu)磁通值，這種方法可以實現(xiàn)變頻調速系統(tǒng)的效率全局最優(yōu)化，最優(yōu)磁通直接由計算得到，控制速度快。但是，由于溫度和飽和效應的影響，模型的參數(shù)在不同工況下變化明顯，特別是對 PWM 變頻驅動的異步電動機，由于處于非正弦波電壓下供電，電機氣隙中存在大量諧波勵磁電流產生的時間諧波磁場，這些諧波磁場增加了電機的定轉子鐵損，從而影響了模型的控制精度；，通過在線搜索的方式使輸入功率達到最小，實現(xiàn)節(jié)能目標，這種方法能實現(xiàn)電機傳動系統(tǒng)的效率全局最優(yōu)，不需要電機參數(shù)和模型的檢驗信息，但是，該方法的動態(tài)收斂速度不能另人滿意，尤其不適用于負載變化快的調速系統(tǒng)；，實現(xiàn)起來比較簡單， 第 4 頁但是只能實現(xiàn)部分效率的優(yōu)化，而且其控制效果受到飽和現(xiàn)象和電機參數(shù)變化的影響，不能實現(xiàn)節(jié)能控制的全局最優(yōu)。 第 5 頁3 異步電動機功率因數(shù)控制系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)原理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)采用交直交電壓型變頻電路，主電路由整流電路、濾波電路以及智能功率模塊（IPM）構成，控制部分以單片機芯片 C8051 為核心，外圍設備單元包括電流電壓檢測模塊，抗負載干擾電路等。系統(tǒng)由單片機負責采集電壓電流值，計算電動機功率因數(shù)，同時，抗負載變化干擾電路對負載變化作出反應，輸出電壓。根據以上采集的數(shù)據和 SPWM 的控制算法，得到 SPWM 的控制信號，經過光電隔離電路后，驅動逆變器功率開關器件（IPM 模塊）產生期望的輸出電壓來控制電機運行；同時該模塊監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當系統(tǒng)出現(xiàn)短路、過電壓、過電流或過熱等異常情況時，單片機將封鎖 SPWM 控制信號輸出，并使單片機的 PWM 輸出口變?yōu)楦咦钁B(tài)，停止系統(tǒng)工作，從而防止逆變器和電動機損壞。 電壓電流的檢測及處理由于本系統(tǒng)為功率因數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)，所以功率因數(shù)的檢測是必不可少的部分。由第三章我們已經知道，功率因數(shù)是通過測量電壓和電流而確定的，下面介紹一下電壓和電流的測量。a) 電流的測量在本系統(tǒng)進行空載和負載試驗時，由于被測電機的容量和負載可在一個較大范圍內改變，因此電機的電流變化的范圍很大，給電流測量帶來了精度和量程
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