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變頻調速原理及方法
只要平滑地調節(jié)異步電動機的定子供電頻率fi．就可以平滑調節(jié)異步電動機
的同步轉速以o，從而實現異步電動機的無級調速。這便是變頻調速的最初設想。
表面上看，只要改變定子電壓的頻率fi就可以調節(jié)轉速大小，但事實上只改變fi并
不實現正常的調速。
根據電機理論可知，在電動機調速時，一個重要的因素是希望保持電機每極磁通量
垂m為額定值不變。磁通太弱則沒有充分利用電機的鐵芯，是一種浪費；若要增大磁通，
又會使鐵芯飽和從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。對于直流電
動機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要給電樞反應的補償合適，保持甌不變是很容易做到的。
而在交流異步電動機中，磁通是定子和轉子磁動勢合成產生的，怎樣才能保持磁通恒定是
研究變頻調速的關鍵問題。顯然只要控制好E.和fi比例為常值，
便可達到控制磁通垂n不變的目的。當然，如何控制好E和f的比倒，則還要考慮基頻
（額定頻率）以下調速和基頻以上調速兩種情況。
1)基頻以下調速。由E,表達式可知，要保持甌不變，當頻率f，以額定值廠IN向下
調節(jié)時，必須同時降低E,，使即采用恒定的電動勢頻率比的控制方式?；蛟赨．≈E前提下，
通過調節(jié)U．來近似調節(jié)E，使這便是常用的變頻調速用恒壓頻比的控制方式。
低頻時，Ul和E.都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不能再忽略。這
時，可以人為地把電壓Ul抬高一些，以便近似地補償定子壓降。帶定子壓降補償的恒壓
頻比控制特性于圖11. 53中b線，無補償的控制特性則為a線。
2)基頻以上調速。在基頻以上調速時，頻率可以以flN往上增高，且電壓Ul卻不能
增加得比額定電壓UlN還要大，最多只能保持Ul -U/N。由El表達式可知，此時增大f，
只能迫使磁通西m與頻率f，成反比地降低。當然，此時電動機的轉速是提高了，有點相
當于直流電動機弱磁升速的情況。如前所述，此時<Z>m降低，除了造成電動機鐵芯浪費
外，因為電動機電磁轉短Toc甌（IZ不變條件下），故電動機會出現拖動轉矩的下降，且
調頻倍數越大，轉速越高，拖動轉矩將越低。這便有把基頻以下調速和基頻以上調速兩種
情況合起來,異步電動機變頻調速控制特性。如果電動機在不同轉速下都具有額定電流，
則電機都能在溫升允許條件下長期運行，這時轉矩基本上隨磁通變化。按照電力拖動原理，
在基頻以下，即在fi≤flN區(qū)域，屬“恒轉矩調速”性質；而在基頻以上，即fi≥IN區(qū)域，
則基本上屬于“恒功率調速”o按拖動負荷分類，恒轉矩負荷適合用“恒轉矩調速”方式,
而恒功率負荷則適合用“恒功率調速”方式。自動門拖動系統(tǒng)中，完全用的是“恒轉矩調速”
方式進行變頻調速控制的。當然，根據E-與Ul之間的近似關系，還會有不同恒壓頻比調速方式，
也就有不同的調速后機械特性。這其中最好的方式當屬“恒Er／硼1比例控制一，即按轉子
磁鏈定向的矢量控制。相關理論及知識請參考有關交流異步電動機調速系統(tǒng)專著，本書在
此不多敘述。
