《电力电子》 ２００７ 年 ４ 期
60 | Power Electronics
提 高 调 速 系 统 动 态 性 能 主 要 依 靠 控 制 转 速 的 变 化
率 ｄ ω ／ ｄ ｔ 。根据基本运动方程式，控制电磁转矩 Ｔ
ｅ
就
能控制 ｄ ω ／ ｄ ｔ ，因此，归根结底，调速系统的动态性
能就是控制转矩的能力。
在 异 步 电 动 机 变 压 变 频 调 速 系 统 中 ， 需 要 控 制 的
是电压（ 或电流） 和频率，怎样通过控制电压（ 电流） 和频
率 来 控 制 电 磁 转 矩 ， 便 成 为 提 高 动 态 性 能 时 需 要 解 决
的问题。
５．２．１ 转差频率控制的基本概念
直流电动机的转矩与电枢电流成正比，控制电流就
能控制转矩，因此，把直流双闭环调速系统转速调节器
的输出信号当作电流给定信号，也就是转矩给定信号。
在交流异步电动机中，影响转矩的因素较多，控制
异步电动机转矩的问题也比较复杂。在第一讲 １ ． ２ ． ３ 节
中，分析了恒 Ｅ
ｇ
／ ω
１
控制（ 即恒Φ
ｍ
控制） 时的电磁转矩
公式，得到式（１－１３），现再写出如下：
2
'
2
1
2
2
'
'
1
2
1
3
lr
r
r
g
p
e
L
s
R
R
s
E
n
T
?
?
?
?
??
?
?
??
?
?
?
（５－１）
将
m
Ns
s
m
Ns
s
m
Ns
s
g
Φ
k
N
Φ
k
N
Φ
k
N
f
E
1
1
1
2
1
2
44
.
4
44
.
4
?
?
?
?
?
?
代入式（５－１），得
2
'
2
1
2
2
'
'
1
2
2
2
2
3
lr
r
r
m
Ns
s
p
e
L
s
R
R
s
Φ
k
N
n
T
?
?
?
?
（５－２）
令
1
?
?
s
s
?
，并定义为转差角频率，
2
2
2
3
Ns
s
p
m
k
N
n
K
?
，是
电 机 的 结 构 常 数 ， 则
2
'
2
'
'
2
)
(
lr
s
r
r
s
m
m
e
L
R
R
Φ
K
T
?
?
?
?
（５－３）
当电机稳态运行时，ｓ 值很小，因而
s
?
也很小，只
有
1
? 的百分之几，可以认为
'
'
r
lr
s
R
L
??
?
，则转矩可近似
表 示 为
'
2
r
s
m
m
e
R
Φ
K
T
?
?
（５－４）
式（５－４）表明，在 ｓ 值很小的稳态运行范围内，如果
能够保持气隙磁通 不变，异步电动机的转矩就近似与
转差角频率 成正比。这就是说，在异步电动机中，控
制 就能够达到间接控制转矩的目的。控制转差频率就
代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。
５．２．２ 基于异步电动机稳态模型的转差频率控制规律
上面分析所得的转差频率控制概念是根据式（５－４）这
个转矩近似公式得到的，当
s
? 较大时，就得采用式（５－１）
的 精 确 转 矩 公 式 ， 把 这 个 转 矩 特 性 （ 即 机 械 特 性 ）
)
(
s
e
f
T
?
?
画在图 ５－４ 上面，可以看出，在
s
? 较小的稳态
运行段，转矩
e
T
基本上与
s
? 成正比，当
max
e
T
达到其最
大值 时，
s
? 达到
max
s
?
值。对于式（５－１），取
0
/
?
s
e
d
dT
?
，
可 得
lr
r
lr
r
s
L
R
L
R
?
?
'
'
max
?
（５－５）
而
'
2
max
2
lr
m
m
e
L
Φ
K
T
?
（５－６）
在转差频率控制系统中，只要给
s
? 限幅，使其限
幅 值 为
lr
r
s
sm
L
R
?
?
max
?
?
（５－７）
就可以基本保持
e
T
与
s
? 的正比关系，也就可以用
转 差 频 率 控 制 来 代 表 转 矩 控 制 。 这 是 转 差 频 率 控 制 的
基本 规 律之 一 。
上述规律是在保持
m
Φ
恒定的前提下才成立的，于
是问题又转化为，如何能保持
m
Φ
恒定？我们知道，按恒
1
/
?
g
E
控制时可保持
m
Φ
恒定。在第一讲图 １ － ３ 的等效电
路 中 可 得
1
1
1
1
)
(
)
(
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
g
ls
s
s
g
ls
s
s
s
E
L
j
R
I
E
L
j
R
I
U
?
?
?
?
?
（５－８）
由此可见，要实现恒
1
/
?
g
E
控制，须在
恒值
?
1
/
?
s
U
知识讲座
Lectures
图 ５－４ 按恒
m
Φ
值控制的
)
(
s
e
f
T
?
?
特性