異步電機主要的三種調(diào)速方法解析

變極調(diào)速

由于一般異步電動機正常運行時的轉(zhuǎn)差率S都很小，電機的轉(zhuǎn)速n= n1（1-S）決定于同步轉(zhuǎn)速n1。從n1=60f1/P可見，在電源頻率f1不變的情況下，改變定子繞組的極對數(shù)P，同步轉(zhuǎn)速n1就發(fā)生變化，例如極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速就下降一半，隨之電動機的轉(zhuǎn)速也約下降一半。顯然，這種調(diào)速方法只能做到一級一級地改變轉(zhuǎn)速，而不是平滑調(diào)速。

變極電動機一般都用鼠籠式轉(zhuǎn)子，因為鼠籠轉(zhuǎn)子的極對數(shù)能自動地隨著定子極對數(shù)的改變而改變，使定、轉(zhuǎn)子磁場的極對數(shù)總是相等而產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。若為繞線式轉(zhuǎn)子，則定子極對數(shù)改變時，轉(zhuǎn)子繞組必須相應地改變接法以得到與定子相同的極對數(shù)，很不方便。

要使定子具有兩種極對數(shù)，容易得到的辦法是用兩套極對數(shù)不同的定子繞組，每次用其中一套，即所謂雙繞組變極，顯然，這是一個很不經(jīng)濟的辦法，只在特殊情況下才采用。理想的辦法是：只裝一套定子繞組而用改變繞組接法來獲得兩種或多種極對數(shù)，即所謂單繞組變極。對于倍極比情況（如2/4極、4/8極等），單繞組變極早已為人們所采用，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，非倍極比（如4/6極、6/8極等）以及三速（如4/6/8等）采用單繞組變極也得到廣泛應用。

變頻調(diào)速

當電源的頻率f1改變時，同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/P與頻率成正比變化，于是電動機的轉(zhuǎn)速n也隨之改變，所以改變電源頻率就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。

變頻調(diào)速按控制方式不同，可分為U/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。

（1） U/f控制。U/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的。通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。U/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，缺點是變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且在低頻時必須進行轉(zhuǎn)矩補償，才能改善低頻轉(zhuǎn)矩特性。

（2） 轉(zhuǎn)差頻率控制。頻率控制就可以使電動機具有對應的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在U/f控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出感器，有時還加有電流反饋，以對頻率和電流進行控制，因此是一種閉環(huán)控制方式。該方式可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應特性。

（3）矢量控制。矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、O坐標軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序、時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的，例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前，在變頻器中實際應用的矢量控制方式主要有基于專差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。

基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標變換對電動機定子電流的相位進行控制。使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)方式，需要在電動機上安裝速度傳感器，因此應用范圍受到限制。