交流电动机变频调速系统控制方案的选择 

    

 

 

一、 交流电动机变频调速

    交流电动机不论三相异步电动机还是三相同步电动机，它们的转速 N

 

公式为：

    N0=60F/P 

 

（同步电动机） N=N0(1-S)=60F/P(1-S) 

 

（异步电动机）

    式中：F-频率；P-极对数；S-转差率（0～3%或 0～6%

 

）。

    由转速公式可见，只要设法改变三相交流电动机的供电率 F，就十分方便地改变了电
动机的转速 N。比改变极对数 P 和转差率 S 两个参数简单得多，特别是近二十多年来，静
态电力变频调速器突飞猛进的发展，使得三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的

 

主流。

    实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。例如：标准设计的三相异步
电动机，380V，50Hz。如果电压不变，只改变频率，会产生什么问题？380V 不变，频率
下调(<50Hz)，会使电机气隙磁通 φ(约等于 V/F)饱和；反之，380V 不变，频率向上调
(>50Hz)，则使磁通减弱。所以，真正应用变频调速时，一般需要同时改变电压和频率，
以保持磁通基本恒定。因此，变频调速器又称为 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)

 

装置。

    

 

 

二、 交流电动机变频调速四种控制方案的分析

    根据生产的要求，变频器的型式和电动机的种类，会出现多种多样的变频调速控制方
案。这里只讨论交-直-交(Ac-Dc-Ac)变频器。至于交-交循环变频器（Ac-Ac 相控变频）以及
自同步控制逆变器（不论 Ac-Ac 方式还是 Ac-Dc-Ac 方式），即俗称无换向器电动机，均

 

不展开讨论。

    

 

１、开环控制的通用变频器三相异步电动机变频调速系统

    该控制方案结构简单，可靠性高。但是，由于是开环控制方式，其调速精度和动态响
应特性并不是十分理想。尤其是在低速区域电压调整比较困难，不可能得到较大的调速范
围和较高的调速精度。异步电动机存在转差率，转速随负荷力矩变化而变动，即使目前有
些变频器具有转差补偿功能及转矩提升功能，也难以达到 0.5%的精度，所以采用这种
V/F 控制的通用变频器异步机开环变频调速适用于一般要求不高的场合，例如风机、水泵

 

等机械。

    2

 

、无速度传感器的矢量控制变频器异步电机变频调速系统

    两者的差别仅在使用的变频器不同。由于使用无速度传感器矢量控制的变频器，可以分
别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制，自动改变电压和频率，使指令值和检
测实际值达到一致，从而实现了矢量控制。虽说它是开环控制系统，但是大大提升了静态
精度和动态品质。转速精度约等于 0.5%

 

，转速响应也较快。