U/f控制理论的基础原理

给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U₁后，绕组中便产生感应电动势E₁（见图3-2），根据电动机理论，E₁的表达式为

E₁=4.44K₁N₁f₁Φ_m

式中 E₁——定子绕组的感应电动势有效值；

K₁——定子绕组的绕组系数，K₁<1，为常数；

N₁——定子每相绕组的匝数，为常数；

f₁——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率；

Φ_m——旋转磁场的主磁通，大小和定子空载电流成正比，为了保证电动机工作在磁通的最佳值，Φ_m也为常数。

图3-2 感应电动势的产生

图3-3所示是电动机的铁心磁饱和曲线，由图3-3可见，在a点为特性线的最佳点，当大于a点，进入饱和区，当电动机调频工作时，要保持a点不变。

当电动机工作时，I₁增加，I₂增加，产生的磁通大小相等，方向相反，相互抵消，即工作时主磁通是不变的，仍然保持在空载电流的设定值（见图3-4）。

(www.xing528.com)

图3-3 电动机铁心磁饱和曲线

图3-4 主磁通不变

将上述常数带入公式，有E₁=f₁C，由于ΔU很小，当U₁较高时，ΔU可忽略，有：

U₁≈E₁=f₁C

上式可改写为

U₁/f₁=C（常数）

U₁上升，f₁上升；U₁下降，f₁下降。

即U₁/f₁=常数，这就是变频器的基本U/f控制模式。该控制线是任何控制模式都要遵守的。

U/f控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在各产业的各个领域得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。其机械特性终究没有直流电动机机械特性硬度好，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高，控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢，电动机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差。

应用范围：可以满足大部分对调速响应动态性能要求不高的场合，如风机、水泵负载。