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同步电动机励磁节能控制的研究

周亚群  
【摘要】:同步电动机具有功率因数可调、转速恒定等优点从而被广泛应用在工农业生产中,同时励磁系统是同步电动机的重要组成部分,直接影响其运行特性。因此同步电动机的励磁装置对提高功率因数,节约能源起着至关重要的作用。 本文首先建立同步电动机和励磁系统的数学模型,阐述了同步电动机的节能特性并对同步电动机的节能因素进行了分析,详细研究了同步电动机起动及运行时的励磁调节,分析了晶闸管整流电路的实现及存在的问题,同时阐述了IGBT空间矢量法在整流电路中应用的可能性,并具体分析了其数学模型及公式的推导。其次在MATLAB仿真环境下对同步电动机的异步起动及励磁系统进行了仿真实验,分析了在变负载和变励磁电压下同步电动机功率因数的改变,对恒功率因数闭环控制的晶闸管整流电路及恒励磁电压控制的IGBT整流电路进行了仿真比较,同时建立了PID和AVR+PSS励磁控制系统的仿真模型。最后实验测得同步电动机的V形曲线,在MATLAB环境下对其进行拟合,在DSPTMS320LF2812芯片为控制核心的实验平台下对晶闸管整流电路的同步电动机的励磁系统进行调试验证,分析实验数据得出同步电动机的节能效果。 仿真结果及实验结果表明:改变同步电动机的负载和励磁电压可以改变电动机的功率因数达到节能的效果;IGBT整流励磁系统比晶闸管整流励磁系统的响应速度更快、调节更加灵敏、控制性能更加优良,同时PWM整流的网侧电流为正弦波可以运行在单位功率因数下,交流侧电流的谐波含量小,从而达到更好的节能效果。


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