1、交流电动机变频调速控制方法解析摘要：直流电动机以其转矩控制特性和动静态特征在早期得到了广泛的应用，但是随着使用出现了诸如费用高昂、维护频繁以及结构复杂等问题，进而在电子电力技术的推动下交流调速系统应运而生，并得到了迅速推广应用，但很多单位和企业对交流电动机的调速和控制方法还没有一个清晰的认识和了解，这对于交流电动机调速系统的选择使用和维护是非常不利的。基于此，本文对交流电动的调速方法及其常用装置的特征进行了阐述，给交流电动机变频调速方案的选择提供了参考和指导。 关键词：变频；变转差率；开环和闭环控制 中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码：A 交流电动机调速方法近年来得到了广泛的应用，
2、它的惯量小、结构设计简单、可在恶劣环境中使用，并且维护检修比较方便、容易实现高速化、高压化以及大容量化，还具有非常明显的成本优势。交流电动机调速技术因其具有优质、节电、降耗、增产的特点已经逐渐成为我国电气传动的中枢。 虽然交流电动机调速方法在现实使用中具有明显的优势，但是由于很多企业和部门对于交流电动机调速的方法缺乏明确的判断和认识，对于各种调速方案的使用条件和优缺点认识不够，在使用过程中出现了一系列的问题，不能使各种调速方案的作用得到最大化的发挥。为了避免这些问题的出现和蔓延，也为了进一步提高对于交流电动机调速方法及其控制方案的理解，本文从交流电动机调速的基本方法及其装置入手，对交流电动机的
3、调速控制方法及其 特点进行了详细的分析，并研究了各类交流电动机的调速控制方案的适用场合和条件，为交流电动机调速方案作用的最大化发挥提供了参考和指导。 1 交流电动机调速方法阐述 根据交流电动机的基本转速公式(下式(1)、(2)可以发现只要改变转差率 S、交流电机供电率 F 以及极对数 P 中的任意一个交流电机的转速就会发生改变，由此引出了三最基本的调节电机转速的方法，即常说的变频调速(改变频率 f1)、变转差率调速（改变 s） 、变极调速（变极对数p）三种调速方式。 同步电动机转速公式：N0=60F/P(1) 异步电动机的转速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2) 式中： P
4、为极对数； F 为频率； S 为转差率（03%或 06%） 。 由于电机供电率 F 的改变比转差率 S 和极对数 P 的改变要简单得多，所以变频调速在实际中比另外两种调速方式的应用要广泛的多，特别是近年来静态电力变频调速器的迅速兴起和发展促使了三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。总的来说，交流电动机的调速方法有不改变同步转速和改变同步转速两种方式。基于此，在生产实际中，不改变同步转速的调速方法有应用油膜离合器、液力偶合器、电磁转差离合器等调速以及绕线式电动机的串级调速、斩波调速以及转子串电阻调速。我们还应该注意到仅仅改变电动机的频率不一定能获得良好的变频特性，还需要对对电压做出调整，
5、以便使磁通保持在一个恒定位置。 2 各种调速方法及其装置的特征分析 （1）变频调速 变频调速是一种改变同步转速的调速方法，它的主要装置是能够改变电源频率的变频器。一般有两大类变频器：交流交流变频器以及交流直流交流变频器，而我国使用的是后一种变频器。它的主要特点如下表 1 所示： 表 1 变频调速的主要特点 （2）转子串电阻调速 转子串电阻调速的原理是转子串电阻加大了电动机的转差率，因而串入的电阻越大就会使转速越低，对设备的要求比较简单，但是在使用过程中会产生热量。它的主要特点如下表 2 所示： 表 2 转子串电阻调速的主要特点 （3）定子调压调速 定子电压的改变会产生一系列机械特性各异的曲线，
6、进而产生不同转速。但是电压的平方正比于电动机的转矩决定了该方法的调速范围不大。基于此，在实际应用中有人提出了转子电阻值大的笼型电动机或者在绕线式电动机上串联频敏电阻能够扩大其调速范围的观点，并得到了证实。调压调速的核心设备是一个能使电压发生改变的电源，主要有晶闸管调压、自耦变压器、串联饱和电抗器等几种，其中以第一种调压方式为最好。它的主要特点如下表 3 所示： 表 3 定子调压调速的主要特点 （4）串级调速 串级调速是通过在绕线式电动机转子回路中联入可变附加电势来改变电动机转差的一种调速方法。在这个过程中可变附加电势对于转差功率的吸收能力决定了串级调速的程度，并且根据吸收方式的不同，串级调速又
7、可分为晶闸管串级调速、机械串级调速以及电机串级调速三种形式，第一种为最常用的形式。它的主要特点如下表 4 所示： 表 4 串级调速的主要特点 （5）变极调速 该种方法主要是针对笼型电动机而言的，它改变的是定子绕组的接线方式，因此设备要求比较简单。它的主要特点如下表 5 所示： 表 5 变极调速的主要特点 参考文献 1 周志敏，周纪海，纪爱华.变频调速系统设计及维护M.北京：中国电力出版社，2007：76. 2 王晓明.电动机的单片机控制(第二版)M.北京：北京航空航天出版社，2007：157-158. 3 罗春民.我国变频调速技术的发展概况J.广东科技，2007(04). 4 孙立志.PWM 与数字电动机控制技术应用M.北京：中国电力出版社，2008：19.
