由交流电动机转速公式n=n0（1-s）=60f/p（1-s）（异步电动机）和n0=60f/p（同步电动机）可知，改变f可改变n；改变p是有级调速，改变s调速，比较困难。仅改变f不能获得良好的变频特性。真正变频调速时，需要同时改变U和f，保持磁通量恒定，即VVVF。
1.异步电动机稳态模型
若忽略空间和时间谐波、磁饱和、铁损，则稳态模型可用T型等效电路表示，见图5-3a。
图5-3 异步电动机等效电路
图中，Rs、Rr′为定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；L1s、L1r′为定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；Lm为定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；Us、ω1为定子相电压和供电角频率；Is、Ir′为定子相电流和折合到定子侧的转子相电流。
2.转速开环异步电动机变压变频调速
常采用电压-频率协调控制即U/f控制，分为基频以下和基频以上两种方式。
（1）基频以下调速 为充分利用电动机铁心、电动机产生转矩，基频以下用恒磁通控制，保持φm不变，当f1从额定值f1N向下时，必须同时降低Eg，电动势频率比是恒定值。但绕组中感应电动势难以直接控制，当电动势的值较高时，忽略定子电阻和漏磁阻感抗压降，认定定子相电压Us≈Eg，则
Eg/f1=常数
即恒压频比控制方式，控制特性见图5-4。低频时，Us和Eg都小，定子电阻和漏磁电感抗压降所占分量相对较大，抬高定子相电压Us，便补偿定子压降，称为压频补偿或转矩提升。
（2）基频以上调速 频率从f1N升高，但定子电压Us不可能超额定电压UsN，只能保持Us=UsN，这将使磁通量与频率呈反比下降，异步电动机工作在弱磁状态。基频以下和以上控制特性见图5-5。如电动机在不同转速下都能使所带负载电流达到额定值，转矩基本随磁通变化而变化。在基频以下磁通恒定，转矩恒定，为恒转矩调速；基频以上转速升高时磁通恒减小，转矩也降低，为恒功率调速。
图5-4 恒压频比控制特性
图5-5 异步电动机变压变频调速的控制特性
3.恒压频比时的机械特性(www.xing528.com)
基频以下用恒压频比控制时，异步电动机的电磁转矩为
s很小时，有
由此，带负载时的转速降Δn为
Us/ω1恒定时，对同一转矩Te，Δn基本不变。即在恒压频比时改变ω1，机械特性曲线平行下移，见图5-6a。将最大转矩改写为
可见，最大转矩Temax随ω1降低而减小。频率很低时，Temax很小，电动机带负载能力减弱，采用低频电子压降补偿，适当提高Us，可增强带载能力。在基频f1N以上变频调速时，Us=UsN不变，机械特性方程式为
最大转矩为
当ω1提高时，同步转速提高，最大转矩减小，机械特性曲线上移。因频率提高而电压不变，气隙磁通势必减弱，转矩减小、转速提高，可认为输出功率不变。
图5-6中采用通用变频器。为避免过电流，频率给定后设积分环节。U/f控制得到理想转矩-速度特性，在改变电源频率调速时，保证电动机磁通不变。U/f控制变频器结构简单，开环控制，低频时，必须转矩补偿。
图5-6 异步电动机变压变频调速机械特性及结构原理
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