具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

实施例1

如图1所示，一种异步电机电容自动内补偿控制装置，包括定子绕组、交流电源、主电容器C01-C03、副电容器C04-C06、调节器、交流开关K1。

定子绕组包括三相主绕组Wa1、Wb1、Wc1和三相副绕组Wa2、Wb2、Wc2。主、副绕组的感应电压值比值为1:1。Wa1首端与Wc2末端连接，连接点为A1，Wb1首端与Wa2末端连接，连接点为B1，Wc1首端与Wb2末端连接，连接点为C1，构成三个电势向量为V形的接线。连接点A1、B1、C1通过交流开关K1分别与交流电源端A0、B0、C0连接。

绕组设计：考虑到电容内补偿有消除漏抗的作用，对于低压电机，可按380-400V进行绕组设计。以36槽、节距y=8，极数为4的定子线槽为例，说明其连接方式：各线圈组以位于上层线圈的槽号为标志，在绕组加“·”的一端作为其首端，另一端为末端，编号为1、2、3与19、20、21的两个线圈组并联成主绕组Wa1，编号为10、11、12与28、29、30两个线圈组并联成副绕组Wa2，Wb1、Wc1依次推后6个线槽排放，Wb2、Wc2两个二次绕组也依次推后6个线槽排放。

主绕组Wa1、Wb1、Wc1的末端分别为连接点A2、B2、C2，副绕组Wa2、Wb2、Wc2的首端分别为连接点A3、B3、C3，连接点A2与C3、B2与A3、C2与B3之间分别连接副电容器C04、C05、C06，连接点A2与C1、B2与A1、C2与B1之间分别连接主电容器C01、C02、C03。

主电容器C01、C02、C03分别对主绕组Wa1、Wb1、Wc1进行前期的电容内补偿，并利用主副绕组的连接，使副绕组在调节器快速通断时，不会因电流突变而产生过大的电流。例如与Wa2副绕组串联的C5副电容器，使A3端的电压值瞬间维持恒定。由于三个副绕组存在绕组漏感，通过三只副电容器对三个调节器产生续流作用；例如B3端瞬间断流时，流经Wb2的电流将由副电容器C06提供辅助通路，最终使与B1端和B3端连接的单相调节器断流后利用副电容器C06的续流作用而避免电压闪变。三个副绕组与三个副电容器采用滞后120°电角度方式连接，使副绕组中的电流相位超前30°电角度，主绕组电流相位滞后30°的电角度，例如wc2绕组电流相位超前30度，wa1绕组电流滞后30度，两者相加使电机的电压相量与电流相量接近与同相位。若两组电容器按照电动机电流额定值的二分之一选取时，可使主绕组与副绕组的电流数值及电流相位在接近额定值时相同，从而电机的功率因数接近1.0，并使三相负荷电流值下降15%。在夹角为60度的主副两绕组端点连接电容器，是内补偿的技术要点。

调节器包括三个单向调节器，主、副绕组连接点A1与A3、B1与B3、C1与C3之间分别连接一个单向调节器，单相调节器包括四只整流管D1-D4/D5-D8/D9-D12组成的单相整流桥和绝缘栅双极晶体管T1/T2/T3，单相整流桥的直流正输出端和直流负输出端分别与绝缘栅双极晶体管T1/T2/T3的C极和E极连接，同时单相整流桥直流正输出端和直流负输出端分别与整流管D13/D14/D15的阴极和阳极连接，以保证单向整流桥的可靠关断。在三个调节器接近全导通时，A3、B3、C3接近于A1、B1、C1三端电压。

调节器的控制方法如图4所示，包括以下步骤：

第一步，分别用单向变压器和电流互感器对异步电机的相电压与电流取样，

第二步，进行信号转换，将电压量与电流量分别转换成5-10V的电压相量，

第三步，进行相位比较，将电压量与电流量二者的相位差值转换成信号，在后者滞后前者90度至0度的相位变换中，逐渐降低比较信号，

第四步，进行逻辑运算，根据初始设定信号进行运算而给出直流值的信号，

第五步，脉宽调制，采用载波频率为5-15KHZ的三角形载波比较法，在两者的相位差较大时，调节器内的绝缘栅双极晶体管的导通宽度较大，反之，则较小，从而动态调节副绕组的电压值与副电容器的电容量，达到自动内补偿效果。

实施例2

如图2所示，一种异步电机电容自动内补偿控制装置，包括定子绕组、交流电源、主电容器C01-C03、副电容器C04-C06、调节器、交流开关K1。定子绕组包括三相主绕组Wa1、Wb1、Wc1和三相副绕组Wa2、Wb2、Wc2，主、副绕组的感应电压值比值为√3:1，副绕组的电压相量较主绕组超前30电角度设置。Wa1首端与Wc2末端连接，连接点为A1，Wb1首端与Wa2末端连接，连接点为B1，Wc1首端与Wb2末端连接，连接点为C1，构成三个电势相量为V形的接线。连接点A1、B1、C1通过交流开关K1分别与交流电源端A0、B0、C0连接。

三个副绕组Wa2、Wb2、Wc2分别前移30度电角度并设计成相电压值220V，三个主绕组Wa1、Wb1、Wc1设计成线电压值380V，前者的导线截面对应加大。绕组设计采用极相组为30的相带组合方式或双层排布方式，其中双层排布方式指将主、副绕组分两层布置，副绕组与主绕组形成夹角为30度的联接方式。例如Wa1 和Wc2两绕组之间的夹角为30度电角度。

主绕组Wa1、Wb1、Wc1的末端分别为连接点A2、B2、C2，副绕组Wa2、Wb2、Wc2的首端分别为连接点A3、B3、C3，连接点A2与C3、B2与A3、C2与B3之间分别连接副电容器C04、C05、C06，连接点A2与C1、B2与A1、C2与B1之间分别连接主电容器C01、C02、C03。

调节器为三相调节器，三相调节器包括六只整流管D1-D6组成的三相整流桥和和绝缘栅双极晶体管T1，三相整流桥的三个交流输入端分别与定子副绕组的连接点A3、B3、C3连接，三相整流桥的直流正输出端和直流副输出端分别与绝缘栅双极晶体管T1的C极和E极连接，同时三相整流桥直流正输出端和直流副输出端分别与整流管D7的阴极和阳极连接。当调节器全导通时，即构成电势相量为星三角的组合电路。在副绕组的A3、B3、C3三端，可连接转子电路进行重载启动。

调节器的控制方法和实施例1相同。

实施例3

如图3所示，一种异步电机电容自动内补偿控制装置，包括定子绕组、转子绕组、交流电源、主电容器C01-C03、副电容器C04-C06、调节器、交流开关K1、K2和K3。定子绕组包括三相主绕组Wa1、Wb1、Wc1和三相副绕组Wa2、Wb2、Wc2，主、副绕组的感应电压值比值为1:1。Wa1首端与Wc2末端连接，连接点为A1，Wb1首端与Wa2末端连接，连接点为B1，Wc1首端与Wb2末端连接，连接点为C1，构成三个电势向量为V形的接线。连接点A1、B1、C1通过交流开关K1分别与交流电源端A0、B0、C0连接。

主绕组Wa1、Wb1、Wc1的末端分别为连接点A2、B2、C2，副绕组Wa2、Wb2、Wc2的首端分别为连接点A3、B3、C3，连接点A2与C3、B2与A3、C2与B3之间分别连接副电容器C04、C05、C06，连接点A2、B2、C2分别连接主电容器C01、C02、C03，主电容器C01、C02、C03首尾相连，构成三角形接线。主电容器C01、C02、C03与主绕组Wa1、Wb1、Wc1是接近滞后120°角度的曲折串联关系，副电容器C04、C05、C06与副绕组Wa2、Wb2、Wc2也是曲折串联关系，两组电容器均可产生并联于电机激磁感抗两端的效果，因此主、副绕组匝数的设计可较常规设计增加5%与10%匝数，以此保证电机空隙磁密在0.65T与0.7T之间。

调节器全导通时主、副绕组电压分别为相电压220V，其电势相量为三个V形；利用主电容器对三相主绕组进行电容内补偿，并利用其与副绕组的联接关系，使副绕组在调节器的快速通断时，不至于因电流突变而产生过大的电流。例如与副绕组Wb2串联的副电容器C06，使B3端的电压值瞬间维持恒定，同理也使A3、C3二端的电压在瞬间维持恒定；三个主绕组因存在绕组漏感，可用三只副电容器对三个调节器产生瞬间的续流作用；例如调节器快速断开时，A3端瞬间断流，流经 Wa2的电流将由副电容器C05提供辅助通路，Wb1 绕组也产生对应变化，从而利用副电容器C05的续流作用使调节器断流后避免电压闪变。

调节器为三相调节器，三相调节器包括六只整流管D1-D6组成的三相整流桥和和绝缘栅双极晶体管T1，三相整流桥的三个交流输入端分别与定子副绕组的连接点A3、B3、C3连接，三相整流桥的直流正输出端和直流副输出端分别与绝缘栅双极晶体管T1的C极和E极连接，G极连接PWM控制环节，同时三相整流桥直流正输出端和直流副输出端分别与整流管D7的阴极和阳极连接。

转子绕组包括三相绕组Wa3、Wb3、Wc3，三相绕组Wa3、Wb3、Wc3一端连接在一起，三相绕组Wa3、Wb3、Wc3另一端经过交流开关K2分别与定子主绕组连接点A3、B3、C3连接，同时又通过交流开关K3短接。

在绕线式转子的三个接线端经交流开关K2与定子绕组的三个调节端A3 、B3、C3联成组合回路时，电机起动初期的较大较差率使得转子绕组感应有接近于电源频率的电压，其自身的阻抗经wa2、wb2、wc2三相副绕组与电源构成回路，还有一部分经三个副电容器与三个副绕组构成回路，但起主导作用的还是经调节器构成调节回路，因为这种三相调节器逐渐接近于零的调节器方式恰好与重载的起动过程两者对应，相互配合。

电机起动时，调节器预先设定在半导通至全导通之间，并在起动中向全导通过渡，在调节器的逐渐导通过程中，定子绕组成为转子绕组的阻抗，通过三相输入电压从220V逐渐向零值过渡的PWM的调节方式，将开路的转子绕组电压逐渐向零值过度，在起动接近完成时，连接点 A3、B3、C3之间的电压值逐渐接近于零，最后闭合交流开关K3，并同时断开与定子绕组相连的交流开关K2，完成低电流起动过程，电机运行于额定转速。调节器的控制方法和实施例1和2相同，只是在进行逻辑运算时需加入初始设定。

上述三个实施例中主、副电容器的额定电压为230V-450V，主、副电容器的容量比例为5:1-5，两者的容量之和KVA同电机输入功率KW之比为2-4：5。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。