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摘要：针对异步电机功率因数自动控制变频调速进行了详细的分析，由于能力与经验的限制，本文可能对异步电机功率因数自动控制变频调速论述不是很全面，没有面面俱到，在论述中也许会出现一些这样或那样的问题，或呈现出一些不成熟的思想，这都需要广大同行多多批评与指正，进而不断分析、探究以及总结，使异步电机功率因数自动控制变频调速得到优化。
关键词：异步电机；功率因数；自动控制；变频调速系统
引言
变频调速是交流电动机各种调速方式中效率最高、性能最好的调速方法,在整个交流调速中占有重要的地位，交流异步电机是领先交流电压运行的电机，广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。为了更好推动异步电机发展，现下文将会为大家分析一下异步电机功率因数自动控制变频调速系统。
一、异步电动机的功率因数
根据异步电动机的等效电路图，按功率因数定义，忽略定子损耗，推导出异步电动机的功率因数。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
二、系统设计
在该系统中，其基于异步电机功率因数特性及变频调速原理组成，系统设计情况如图1所示。
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在该系统中，其主要组成模块有：函数发生器、驱动电路、整流电路、异步电动机、PWM逆变器以及测速反馈装置。工作原理方面，在系统运行当中，其转速给定信号为ω2*，将ω2*用系统转子转速反馈系统ω2进行比较，再经过转速调节器处理之后，参考PWM控制信号电压给定输出值。之后，由功率因数给定信号根据系统转差角频率同功率因数间关系进行计算，获得频率信号△ω*，在将该参数同函数发生器作用后，则将获得给定信号ω1*。在系统运行中，该信号将在PMW控制发生器输入端产生作用，作为电压频率的给定值。之后，该控制信号将获得调制脉冲信号，在经过驱动放大电路处理之后实现逆变器开关元件关断以及导通情况的控制，以此在实现电机输入电压频率、幅值控制的基础上实现电机的变频调速功能，在保证电机能够较好运行在较高功率因数情况下达到节能目标。
（一）硬件设计
在该系统中，其硬件部分以交-直-交电压型变频电路组成，主电路方面，由滤波电路中、整流电路以及智能功率模块组成。控制方面，则以DSP芯片为核心，其外围单元包括有基于霍尔效应的光点编码器以及电流检测模块。
在该系统中，其为具有转速负反馈特征的闭环系统，系统将通过通信接口电路将参数传输给控制电路，由DSP在做好相关电流、电压信号采集后做好电动机转速的计算，并以SPWM算法为基础获得控制信号。在经过光点对电路隔离之后，则会对逆变器功率开关产生一个驱动作用，根据期望输出电压实现电机运行情况的控制，同时做好系统运行状态的监控。当系统在运行当中出现过电压、过热、短路以及过电流等异常情况时，DSP则将对SPWM进行封锁，对信号输出功能进行控制，使DSP当中的PWM变为高阻特征，系统停止运行，以此避免电动机以及逆变器发生损坏情况。
（二）软件设计
软件方面，该系统以功能模块方式进行设计，在主程序当中对系统的参数设定、故障判断以及DSP初始化功能进行实现。其中，初始化程序主要对外设硬件、DSP以及软件便梁实现初始化，具有中断功能，外设硬件主要包括有事件管理器、ADC转换器以及看门狗定时器等。初始化方面，其仅仅在程序开始执行以及系统复位情况下执行，SPWM程序在运行当中以电流电压信号采样，由定时器GPT1当中的中断执行程序实现转速的调节计算功能。
三、变频技术的发展和意义
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。在众多的交流调速技术中，交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频技术的发展得益于微电子和电力电子技术以及异步电动机控制理论的发展，也来自于市场的巨大推动力。一般占工业用电50%～60%的风机、泵和压缩机等通用机械上使用变频调速装置，将可节电30%左右，因此有着巨大的市场潜力。变频调速以其优异的调速和起制动性能，节电效果，广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
变频调速技术是由变频器将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电，通过变频器向交流电动机供电的技术。它作为电气传动领域中重要的基础技术，在改善电机特性，节能运行方面有显著作用，对生产实践有很高的理论价值，已经在工业领域的各个部门得到了广泛的应用。变频调速的优点在于当频率改变的时候转差率不变，因此转差损耗小，特性硬，调速范围宽，调速精度高，适用于各类调速性能较高的场合。变频调速的方法主要有标量控制、矢量控制（直接磁场定向和间接磁场定向）、直接转矩控制等。
四、结束语
总而言之，由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差。对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、轧机、大型机床、印染及造纸机械等，采用直流电机较经济、方便。但随着大功率电子器件及交流调速系统的发展，适用于宽调速的异步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美。
参考文献
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