在拖动周期性波动负载的工况下,电励磁同步电动机的节能效果比永磁同步电动机更为显著。这是因为电励磁的同步电动机可通过调节励磁电流来改变其磁场和功率因数,使输出的机械特性与负载特性相匹配。即通过调节励磁电流使其工作在欠励磁,过励磁以及正常激磁点。正常激磁点就是使同步电动机工作在系统功率因数角为0,无功功率最小的状态。所以设计一套能使电励磁同步电动机安全稳定而又节能运行的励磁装置是非常重要的。 本课题的任务就是设计一套可靠稳定的电励磁同步电动机节能励磁装置系统。使同步电动机即使在负载经常变化时,也能使其工作在功率因数值接近为1的过励状态,此时电机的节能效果最好。首先完成它的硬件设计,用仿真软件来校验所设计电路中各原件参数对否,并加以不断修正。再用Protel DXP软件完成PCB版的制作。并用软件程序调试来实现它的功能。 这套励磁装置主要是以PIC16F877单片机为智能化控制单元,实现输入信号的采进,控制算法的处理,最后由单片机引角RC2输出频率可变的脉宽调制波,来控制大功率晶闸管IGBT的导通与截止,从而改变励磁电流的大小,完成了功率因数角的闭环控制。另外,此套装置还有准角投励功能,失步保护功能,欠励过励保护功能和声光报警功能等。 在控制算法方面,由于同步电动机励磁系统具有非线性,时变性和复杂性等特点,传统的恒定三参数的PID控制器己不能起到很好的控制效果。所以将模糊神经网络控制方法应用到励磁系统控制中来,并用MATLAB中的SIMULINK库搭建控制系统,仿真结果表明:模糊神经网络控制与PID控制、模糊控制相比,它有更好的快速跟踪性能和抗干扰性能。