单片机控制的同步电动机励磁系统研制

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1、万方数据第5期工矿自动化No．52007年1o月IndustryandMineAutomationOct．2007文章编号：1671--251X(2007)05—0070--03单片机控制的同步电动机励磁系统研制魏红彬1，薛亚玲2，辛伊波2*(1．河南教育学院，河南郑州450014；2．洛阳理工学院电子工程学院，河南洛阳471023)摘要：在分析同步电动机功率因数原理的基础上，提出了以恒功率因数为控制目标提高电网功率因数的方案，设计了以恒功率因数为控制目标对励磁电流调节的同步电动机励磁装置，详细讨论了基于W77E85单片机的励磁控制系统的软

2、、硬件设计。实验表明该方案可行有效。关键词：同步电动机；功率因数；励磁电路；单片机中图分类号：TM341文献标识码：BDevelopmentofExcitationSystemofSynchronousMotorControlledbySingle—chipMicrocomputerWEIHong—binl，XUEYa—lin92，XINYi—b02(1．HenanInstituteofEducation，Zhengzhou450014，China．2．Dept．ofElectronicEngineeringofLuoyangInstitu

3、teofScienceandTechnology，Luoyang471023，China)Abstract：Onthebasisofanalysisofprincipleofpowerfactorofsynchronousmotor，aschemeofimprovingpowerfactorofpowernetworkwasputforwardwhichtookaimatcontrolofconstantpowerfactor．Anexcitationdeviceofsynchronousmotorforregulatingexcitati

4、oncurrentwasdesigned．Thesoft—wareandhardwaredesignofexcitationcontrolsystembasedonW77E85single—chipmicrocomputerwasdiscussedindetails．Theexperimentshowedthatthesystemisfeasibleandeffective．Keywords：synchronousmotor，powerfactor，excitationcircuit，single—chipmicrocomputer0引言励

5、磁系统是同步电动机的重要组成部分之一。同步电动机的励磁装置主要有2个作用：一是完成同步机的异步启动并牵入同步运行；二是进行励磁电流调节控制。在电力网运行中，要求功率因数越大越好，希望电网视在功率中的大部分为有功功率。提高企业电网的功率因数，既发挥供电设备的生产能力、改善电压质量，又减少线路损失、提高用户设备的工作效率，为用户节约电能。同步电动机消耗的有功功率取决于电动机所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流的大小。在欠励状态时，定子绕组向电网“吸取”无功功率；在过励状态时，定绕组向电网“回送”无功功率uJ。通过调节电收稿日期：20

6、07—03—26*基金项目：河南省教育厅科技攻关项目(2005430004)作者简介：魏红彬(1964一)，男，副教授，现主要从事计算机应用教学与研究工作．已发表论文20多篇。动机的励磁电流，使其处于过激状态，可以使同步电动机向电网“送出”无功功率，减少电网输送的无功功率，从而提高工矿企业电网的功率因数。l工作原理设备的总功耗为P，供电电压为U，实际功率因数为COSP，，理想功率因数为COS9。，则系统总无功电流为Jl—Ptan妒1／(~／茹)(1)系统理想无功电流为J2一Ptan仇／(√3U)(2)同步电动机的无功电流为J『。一，l—J2

7、一P(tan仇一tan仇)／(√3【，)(3)设同步电动机的有功功率为P。，无功功率为Q。，则同步电动机所负担无功功率为Q。一√3叭。(4)万方数据2007年第5期魏红彬等：单片机控制的同步电动机励磁系统研制·71·此时，同步电动机的功率因数为COS仇一P。／~／P：+P2(tan驴1一tan仇)2(5)所设计的装置采取恒功率因数调节励磁电流，将功率因数COS织设定为同步电动机的目标功率因数[2

8、。2装置结构本装置采用双单片机加外围装置构成。其中主CPU为20MHz的增强型单片机W77E58[3]，负责处理数据；副CPU为AT89C55，负

9、责处理通信事务。两者通过高速RAM交换数据。装置硬件结构框图如图1所示。励礅宴源r栩E磊击磊司∥氛电动机章压一l午l军驷一伊触发信号采样传感器隔离调理l输出接口采样板1采样板2输