电能是现代社会中使用最广泛的能源,应用于生产的各个领域,其质量与发展密切相关。衡量电能质量指标中,功率因数和谐波具有重要的参考价值,所以减少电网波形畸变、提高电网功率因数具有研究意义。各种用电设备中,电机广泛应用于工业生产,其用电量占社会总用电量的64%左右。电机要建立磁场,首先需要从电力系统中吸收大量的无功功率,而且电机在使用中还常常存在着功率不匹配等问题,都会造成了电网功率因数的降低。随着开关技术的发展,电机中电力电子器件的使用也给电力系统带来谐波污染,造成电能损耗。从电机的角度出发,提高功率因数减少谐波同时也是在改善电网电能的质量。本文借鉴了开绕组电机双端逆变的拓扑结构,结合瞬时无功理论,设计了一种电机功率因数补偿装置,推导了补偿装置与电机和电网之间能量交换关系,得出补偿装置的拓扑结构和控制原理,从而提出了一种异步电机功率因数补偿控制方法。以普通三相异步电机的方程为基础,在Matlab软件中搭建了开绕组电机的补偿控制模型,结合实验电机的参数进行仿真。采用综合补偿模型后,电机谐波减少,功率因数明显提升,直流侧电容电压可以稳定在某一定值,结果表明,该模型可以补偿无功抑制谐波,维持直流侧电压稳定,验证了控制方法的有效性和补偿装置的可行性。实验的硬件电路以TMS320F28335 DSP(Digital Signal Processing)为控制核心。设计了实验装置平台,包括主电路、采样电路、触发电路等主要功能模块。在CCS(Code Composer Studio)中设计了软件部分的主程序和各种中断程序,然后结合软件硬件进行了调试。观察实验结果可知,补偿装置可以明显提高电机的功率因数,在不同的负载情况下,功率因数均有提高,接近额定负载时,功率因数最高可提高到0.9618,提升幅度为25%左右,实验验证了本文所提出控制方法的合理性。