交流电动机调速方式比较与变频调速工作原理

变频器一般指，交流电动机变频调速器，它是通过改变电动机的工作电压和工作频率而实现调速的电力电子控制设备（简称VVVF调速装置）。

1. 交流电动机调速依据

根据电机学原理，电动机转子转速为：

$n_{m} =n_{0} (1-S)=\frac{60f}{P} (1-S)$ (1-1)

其中，n。为同步转速

f 为电源频率

P 为极对数

S 为转差率

由式（1-1）可见，改变转子转速n。的方式有三种：

（1）改变频率

（2）改变极对数

（3）改变转差率

2. 变频调速基本原理

2.1 交流异步机的机械特性

n0为同步转速，为额定转速，T为额定转矩，T为最大转矩，为额定转差

从额定转矩到空载这段为交流异步机的线性工作段，当负载转矩大于额定转矩，即从额定转矩到最大转矩段，表明交流异步电机的过载能力；当负载转矩大于最大转矩时，进入负阻特性段，电机得不到稳定的工作状态。

变频调速是通过改变电动机电源供电频率而达到改变同步转速的一种方法。图2所示为改变电动机同步转速而获得的一组机械特性。由图可见，在保持最大转矩基本不变的条件下，实现了连续平滑的调速。

其中， $n_{0x} =\frac{60f_{x} }{P} (x=1,2,3,4……）$

在改变同步转速的过程中，可得到基本平行的特性，而最大转矩基本保持不变。“基本保持不变”是指随着同步转速的降低，电源供电电压也随之降低。而由于电压降低，导致转子侧一次电阻阻抗和压降发生了变化，因此，最大转矩略微下降。这个变频调速中略显不足的问题，目前已有改进的方法，比如转矩提升。

2.2 从电压频率关系看变频调速

在变频调速中，为了在改变电源频率时电动机的磁通能够保持不变，以便获得最大的转矩，还需对电源电压进行调节。

根据电机学原理，电动机感应电动势的有效值为：

$E_{1}=4.44K_{e}f_{1} N\phi$ （1-2）

其中， $K_{e}$ 为绕组系数，电动机的常数

$f_{1}$ :定子电源频率

N：定子匝数，电动机常数

$\phi$ ：定子中通过的磁通

将（1-2）式两边除以 $f_{1}$ ,可以得到

$\frac{E_{1} }{f_{1}} =4.44K_{e}N\phi$ (1-3 )

由式（1-3）可见，若能控制电动机感应电动势与电源频率之比（ $\frac{E_{1} }{f_{1} }$ ）为常数时，则电动机定子通过的磁通 $\phi$ 将是一个基本不变的常数。这样就可以获得最大的转矩。

如果忽略定子阻抗压降，则定子电压 $V_{1}$ 近似等于 $E_{1}$ 。

结论： $\frac{V_{1} }{f_{1} } =C$ ，则磁通基本不变。

3. 调速方式对比分析