交流电动机变频调速系统概述

所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为一种“电能→机械能”的转换装置，并通过对电能的控制来产生所需的转矩和转速。交流电动机与直流电动机的最大不同之处就在于交流电动机没有直流电动机的机械换向器——整流子。

在19世纪80年代以前，由于直流电动机转矩容易控制，直流电动机作为调速电动机的代表一直广泛应用于工业生产中。直到19世纪末，人们发明了交流电，解决了三相交流电的输送与分配问题，加之又制成了经济实用的交流笼型异步电动机，这就使交流电动机在工业中逐步得到了广泛的应用。但是随着生产技术的发展，对电动机在起制动、正反转以及调速精度、调速范围等静态特性与动态响应方面又提出了新的、更高的要求。而交流电动机比直流电动机在控制技术上更难以实现这些要求，所以20世纪前半叶，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，几乎都是采用直流调速技术。

虽然直流调速系统的理论和实践应用都已经比较成熟，但是由于直流电动机的单机容量、最高电压、最高转速以及过载能力等受机械换向的约束，限制了直流调速系统的进一步发展，促使人们开始寻求用交流电动机代替直流电动机的调速方案，研究没有换向器的交流调速系统。交流电动机的主要优点是：没有电刷和换向器，结构简单，运行可靠，使用寿命长，维护方便，价格比相同容量的直流电动机低。早在20世纪30年代就有人提出用交流调速代替直流调速的理论，但是直到20世纪60年代，随着电力电子技术的发展，采用电力电子变换器的交流调速系统才得以实现。1971年，F.Blaschke提出了交流电动机矢量控制原理，使交流传动技术从理论上解决了交流电动机转矩控制的问题，其控制特点与直流电动机一样。但是矢量控制理论的提出只解决了交流传动控制理论上的问题，而要实现矢量控制技术相当麻烦。直到全控型大功率电力电子器件、大规模集成电路和计算机控制技术出现后，才可以用软件来实现矢量控制算法，使硬件电路规范化，从而降低了成本，提高了控制系统的可靠性，因此高性能的交流调速系统也应运而生。由此可见，电力电子技术和计算机控制技术的发展给交流调速系统的发展奠定了物质基础，是推动交流调速系统不断发展的动力。

交流电动机主要有异步电动机（感应电动机）和同步电动机两大类。交流电动机的转矩参数表达式、机械特性实用公式、转速公式分别为(https://www.xing528.com)

可以看出，异步电动机的调速方法可以分成三类：改变定子绕组的磁极对数P；改变电源频率f₁；改变电动机的转差率s。其中改变转差率又可以通过调定子电压、转子电阻等方法来实现。同步电动机的调速可以通过改变供电频率，从而改变同步转速的方法来实现。这样电动机就有很多种不同的调速方式。而现代交流变频调速是近代新兴起来的高科技。

变频调速是通过改变交流异步电动机的供电频率进行调速的。由于变频调速具有性能良好、调速范围大、稳定性好、运行效率高等特点，特别是采用通用变频器对笼形异步电动机进行调速控制，使用方便，可靠性高，经济效益显著，所以交流电动机变频调速技术的应用已经扩展到了机床等工业生产的所有领域，并且在空调、电冰箱、洗衣机等家电产品中得到了更加广泛的应用。