《电力电子》 ２００７ 年 ４ 期

58  |  Power Electronics

知识讲座

Lectures

在 直 流 电 动 机 中 ，主 磁 通 和 电 枢 电 流 分 布 的 空 间

位置是确定的，而且可以独立控制，交流异步电动机的

磁 通 则 由 定 子 与 转 子 电 流 合 成 产 生 ， 它 的 空 间 位 置 相

对于定子和转子都是运动的，除此以外，在笼型异步电

动机中，转子电流还是不可测和不可控的。因此，异步

电动机的动态数学模型要比直流电动机模型复杂得多，

在 相 当 长 的 一 段 时 间 里 ， 人 们 对 它 的 精 确 表 述 还 不 得

要领。好在不少机械负载，例如风机和水泵，并不需要

很 高 的 动 态 性 能 ， 只 要 在 一 定 范 围 内 能 实 现 高 效 率 的

调 速 就 行 ， 因 此 可 以 只 根 据 电 动 机 的 稳 态 模 型 来 设 计

其 控 制 系 统 。 异 步 电 动 机 的 稳 态 数 学 模 型 如 第 一 讲 中

所述，为了实现电压 － 频率协调控制，可以采用转速开

环 恒 压 频 比 带 低 频 电 压 补 偿 的 控 制 方 案 ，这 就 是 常 用

的 通 用 变 频 器 控 制 系 统 。 如 果 对 调 速 范 围 和 起 制 动 性

能 要 求 高 一 些 ，可 以 采 用 转 速 闭 环 转 差 频 率 控 制 的 方

案 。 本 讲 将 分 别 介 绍 这 两 类 基 于 稳 态 数 学 模 型 的 变 压

变 频 调 速 系 统。

５．１　　转速开环恒压频比控制调速系统——通用变频器 －

异步电动机调速系统

现 代 通 用 变 频 器 大 都 是 采 用 二 极 管 整 流 器 和 由 全

控开关器件 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 或功率模块 Ｉ Ｐ Ｍ 组成的 Ｐ Ｗ Ｍ 逆变器，

构成交 － 直 － 交电压源型变压变频器，它们已经占据了

全球 ０．５￣５００　ｋＶＡ 中、小容量变频调速装置的绝大部分

市场。所谓“通用”，包含着两方面的含义： 一是可以和

　上海大学　 陈伯时

通用的笼型异步电动机配套使用； 二是具有多种可供选

择的功能，适用于各种不同性质的负载。

图 ５ － １ 绘出了一种典型的数字控制通用变频器 － 异

步电动机调速系统原理图。它包括主电路、驱动电路、

微机控制电路、保护信号采集与综合电路，图中未绘出

开关器件的吸收电路和其它辅助电路。

通用变频器 － 异步电动机调速系统的主电路由二极

管整流器 Ｕ Ｒ 、Ｐ Ｗ Ｍ 逆变器 Ｕ Ｉ 和中间直流电路三部分

组成，采用大电容 Ｃ

１

和 Ｃ

２

滤波，同时兼有无功功率交

换的作用。为了避免大电容在合上电源开关 Ｑ

１

后通电

的 瞬 间 产 生 过 大 的 充 电 电 流 ，在 整 流 器 和 滤 波 电 容 间

交流电机变频调速讲座

Lectures on Variable Frequency Speed Control of AC Machines

第五讲　　基于稳态模型的异步电动机变压变频调速系统

VVVF Speed Adjusting Systems of Induction Motors based on Steady

State Model

图 ５－１　　数字控制通用变频器－异步电动机调速系统原理图