关键词：
功率因数
谐波
开绕组异步电机
综合补偿
DSP
摘要：
电能广泛应用在人类社会的各个领域,是社会发展的主要动力,因此,对于电能的质量要求越来越高。电力系统的功率因数和谐波是衡量电能质量的两个重要参数,因此提高功率因数和减少谐波具有重要意义。异步电机广泛应用于工业生产中,它的耗电量约占社会总用电量的50%以上,并且功率因数较低,因此异步电机的运行需要从电力系统中吸收大量的无功功率,造成了电力系统的功率因数较低。同时,随着大量电力电子装置的使用,给电力系统带来了严重的谐波污染,不仅造成了大量的电能损耗,而且影响了异步电机等用电设备的正常使用。因此提高异步电机的功率因数和减少谐波对于改善电能的质量具有重要意义。本文研究一种无功和谐波的综合补偿装置来提高异步电机的功率因数和减小电力系统中的谐波。本文基于开绕组异步电机结构,借鉴了双端逆变器控制电机的拓扑结构,应用瞬时无功功率理论,推导出了谐波与异步电机转矩之间的关系式以及综合补偿装置的数学模型,最后设计了异步电机无功和谐波的综合补偿装置的拓扑结构和控制方法。应用MATLAB仿真软件根据实验电机的实际参数搭建了基于开绕组电机的综合补偿装置的仿真模型,仿真结果表明在加综合补偿装置之后功率因数可以达到1,谐波减少,从而验证了理论和补偿装置的可行性。以TMS320F28335 DSP(Digital Signal Processing)为控制核心,设计并制作了包括主电路、触发电路、采样电路、电源电路等功能模块的异步电机补偿装置实验平台,并且根据硬件电路进行了程序设计。本文以0.75kW异步电机搭建的实验平台进行相关实验测试和研究,实验结果表明,电机在不同负载率的情况下:补偿后的无功功率值比补偿前的无功功率明显减少;补偿后电机的功率因数比补偿之前的功率因数有比较大的提高,在额定功率下功率因数可以提高到0.9407,提升幅度为31%左右,在负载率为69%时,功率因数提升幅度最高为44.22%。实验结果表明,所设计的补偿方法能够提高异步电机的功率因数,该补偿方法在实际应用中是可行的。
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