异步电机主要的三种调速方法解析

变极调速

由于一般异步电动机正常运行时的转差率S都很小，电机的转速n= n1（1-S）决定于同步转速n1。从n1=60f1/P可见，在电源频率f1不变的情况下，改变定子绕组的极对数P，同步转速n1就发生变化，例如极对数增加一倍，同步转速就下降一半，随之电动机的转速也约下降一半。显然，这种调速方法只能做到一级一级地改变转速，而不是平滑调速。

变极电动机一般都用鼠笼式转子，因为鼠笼转子的极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变，使定、转子磁场的极对数总是相等而产生平均电磁转矩。若为绕线式转子，则定子极对数改变时，转子绕组必须相应地改变接法以得到与定子相同的极对数，很不方便。

要使定子具有两种极对数，容易得到的办法是用两套极对数不同的定子绕组，每次用其中一套，即所谓双绕组变极，显然，这是一个很不经济的办法，只在特殊情况下才采用。理想的办法是：只装一套定子绕组而用改变绕组接法来获得两种或多种极对数，即所谓单绕组变极。对于倍极比情况（如2/4极、4/8极等），单绕组变极早已为人们所采用，随着科学技术的发展，非倍极比（如4/6极、6/8极等）以及三速（如4/6/8等）采用单绕组变极也得到广泛应用。

变频调速

当电源的频率f1改变时，同步转速n1=60f1/P与频率成正比变化，于是电动机的转速n也随之改变，所以改变电源频率就可以平滑地调节异步电动机的转速。

变频调速按控制方式不同，可分为U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等。

（1） U/f控制。U/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的。通用型变频器基本上都采用这种控制方式。U/f控制变频器结构非常简单，缺点是变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且在低频时必须进行转矩补偿，才能改善低频转矩特性。

（2） 转差频率控制。频率控制就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在U/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出感器，有时还加有电流反馈，以对频率和电流进行控制，因此是一种闭环控制方式。该方式可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。

（3）矢量控制。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、O坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序、时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的，例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。目前，在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于专差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。

基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制。使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此应用范围受到限制。