《控制器》-第4章三相异步电动机

本章需掌握的问题交流电动机为什么能旋转——旋转磁场的产生异步的含义是什么——转差率电动机如何反向？电动机的机械特性曲线电磁功率、起动电流、起动转矩电动机的制动有关电动机的相关计算

异步电动机的应用非常广泛：在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机械，矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。交流电动机的分类：

交流电动机的作用是将交流电能转换成机械能,交流电动机分异步电动机和同步电动机两大类。1.按电机定子相数分：三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。2.按电机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机.4.1三相异步电动机的结构4.1.1异步电动机的分类与用途这是电动机的外形4.1.2三相异步电动机的结构三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。端盖机座这是三相异步电动机的基本结构示意图这是三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子这是三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子转子轴承端盖机座1.定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。这是机座定子铁心和定子绕组示意图定子绕组机座铁心定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成这是定子硅钢片在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2定子绕组星接定子绕组角接端子这是绕线型转子铁心与绕组

2.转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子笼型转子的电机称笼型电动机饶线型转子的电机称饶线型电动机外接电阻电刷滑环转子铁心转子绕组转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。这是转子硅钢片

笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。这是笼型转子U1W2V1U2W1V2设：电流的流入端用表示电流的流出端用表示在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组定子绕组U1U2V1V2W1W2iAiBiCuAuBuCiAiBiCU1V1W1U2V2W2转子绕组

规格代号：中心高132mm，短机座2号铁心，2极产品型号：异步电动机Y132S－2电动机的额定技术数据：（1）额定电压UN

电动机额定状态下运行时定子绕组上应加的线电压，单位为V或KV。（2）

额定电流IN

电动机在额定状态下运行时，定子绕组的线电流，单位为A或KA。（3）额定功率PN

电动机在额定状态下运行时，其轴上输出的机械功率，单位为W或KW。（4）频率f1

电动机交流电源的频率，我国规定为50HZ。4.2三相异步电动机的型号和主要数据（5）额定转速nN

电动机在额定状态下（UN、IN、PN）运行时电动机转子的转速，单位为r／min。（6）额定功率因数cos

N

在额定负载下，

N是定子相电流与相电压的相位差，三相异步电动机的cos

随负载的变化而变化，其范围为0.2~0.9，轻载时cos

较低。（7）额定效率

N

额定输出功率PN与额定输入功率之比PN1，即额定输入功率电动机的额定技术数据：电动机铭牌上还标明绕组的接法

如有的电动机铭牌上标识出电压为220／380V，接法标识为

／Y时，则表明，当电源电压为220V时，电动机定子绕组采用

形方式联接，而当电源电压为380V时，电动机定子绕组采用Y形方式联接。例3.1.1：已知一台三相异步电动机的额定功率PN＝3.8KW，额定电压UN＝380V，额定功率因数cos

N＝0.7，额定效率

N＝0.85，额定转速nN＝950r／min，求额定输入功率P1N和额定电流IN。[解]根据额定输入功率额定电流从直流电动机说起“通电导体在磁场中受力的作用”的原理，励磁线圈两个端线同有相反方向的电流，使整个线圈产生绕轴的扭力，使线圈转动。要进行“换向”，增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转。•••SN

n0ne(i)FF转子导体

旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。4.3三相异步电动机的工作原理4.3.1异步电动机的转动原理iA=ImsintiB=Imsin(t-120

)iC=Imsin(t+120

)iAiBiC相序A-B-C-A对称三相电流流入对称三相绕组。

ti0设：电流的流入端用表示电流的流出端用表示4.3.2三相绕组产生的旋转磁场iAiBiCU1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2iA1两极旋转磁场t=0°tiU1W2V1U2W1V2iA=0iB为负值iC为正值NS0°设：电流的流入端用表示iBiC电流的流出端用表示tt=60°iNS60°iC

=0iB为负值iA为正值iAiBiC0U1W2V1U2W1V2t=90°NS90°iA为正值iB为负值iC为负值tiiAiBiC0U1W2V1U2W1V2t=180°iA=0iB为正值iC为负值180°NStiiAiBiC0U1W2V1U2W1V2t=60NS60°t=90°NSt=0°NS90°t=180NS180°0°U1W2V1U2W1V2U1W2V1U2W1V2U1W2V1U2W1V2U1W2V1U2W1V2

空间相差120º

角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为360º

)。综上分析可以得出：tiiAiBiC02旋转磁场的转向U1V1W1U2V2W2iAiC90

60°0

U1W2V1U2W1V2NS0°U1W2V1U2W1V2NS60°相序A-C-B-AU1W2V1U2W1V2NS90°iB

改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的转向;改变了旋转磁场的转向,也就改变了三相异步电动机的旋转方向。综上分析可以得出：3四极旋转磁场iAiBiCU1V1W1U2V2W2U1'V1'W1'U2'V2'W2'60°0°t=0°U1W2'V1U2'W1'NSU2W1V2U1'W2V1'V2'0°SNt=60°NSU1W2'V1U2'W1'U2W1V2U1'W2V1'V2'30°SN0°tiiAiBiC0tiiAiBiC090°180°t=90°NS45°SNt=180°NS90°SN90°U1W2'V1U2'W1'U2W1V2U1'W2V1'V2'U1W2'V1U2'W1'U2W1V2U1'W2V1'V2'iAiBiCU1V1W1U2V2W2U1'V1'W1'U2'V2'W2'

当定子每相中有两个绕组串联,且每相绕组在空间相差60º时,通入对称三相交流电后,也产生一个旋转磁场,但它是一个四极旋转磁场。当电流变化一周,旋转磁场在空间只转了半周(180º空间角),旋转速度较两极磁场慢了一半。4旋转磁场的速度及转差率pn0=——60

f1综上分析可以得出：—电源的频率—磁极对数n0s=——=—–n0–nn0

nP=1n0=3000r/minP=2n0=1500r/minP=3n0=1000r/minn=(1–s)n0定义:转差率0

<

s

<

s

N=

0.015

~

0.06转子转速4旋转磁场的速度及转差率pn0=——60

f1n0s=——=—–n0–nn0

nn=(1–s)n0转差率转子频率转子转速同步转速感应电动机的变压器等效模型4.3.3三相异步电动机的等效电路定子绕组的电压方程若定、转子间空气隙主磁通感应电动机的变压器等效模型4.3.3三相异步电动机的等效电路定子感应电动势有效值：转子电路电压平衡方程：转子感应电动势有效值：4.3.3三相异步电动机的等效电路转子电路模型转子的效应可用阻抗表示：转子旋转时，等效每相转子的电动势的有效值:式中，E20

为转子静止时的感应电动势。X20为转子静止时的漏电抗。转子旋转时的电压平衡方程为转子漏电抗：4.3.3三相异步电动机的等效电路转子电路模型三相异步电动机等效电路机械功率等效电阻折算值转子旋转时的相电流:转子静止时的相电流例4.3一台三相4极笼型异步电动机，定子绕组为三角形连接，已知PN=10kW，U1N=380V，f1=50Hz，nN=1455r/min，定子每相电阻R1=1.375Ω，漏电抗X1=2.43Ω，转子电阻R2′=1.047Ω，漏电抗

X2′=4.4Ω，励磁电阻

RC=8.34Ω，励磁电抗

XM=82.6Ω，试计算额定负载运行时的定子相电流、功率因数和效率。[解]额定转差率定子阻抗：Z=R+jX=1.375+j2.43=2.79∠60.5°(Ω)转子等效阻抗：(Ω)励磁电阻：Z=R+jX=8.34+j82.6=83.02∠84.23°(Ω)例4.3一台三相4极笼型异步电动机，定子绕组为三角形连接，已知PN=10kW，U1N=380V，f1=50Hz，nN=1455r/min，定子每相电阻R1=1.375Ω，漏电抗X1=2.43Ω，转子电阻R2′=1.047Ω，漏电抗

X2′=4.4Ω，励磁电阻

RC=8.34Ω，励磁电抗

XM=82.6Ω，试计算额定负载运行时的定子相电流、功率因数和效率。[解]定子额定相电流为：以定子相电压为参考相量，即例4.3一台三相4极笼型异步电动机，定子绕组为三角形连接，已知PN=10kW，U1N=380V，f1=50Hz，nN=1455r/min，定子每相电阻R1=1.375Ω，漏电抗X1=2.43Ω，转子电阻R2′=1.047Ω，漏电抗

X2′=4.4Ω，励磁电阻

RC=8.34Ω，励磁电抗

XM=82.6Ω，试计算额定负载运行时的定子相电流、功率因数和效率。[解]功率因数：cosφ=cos30.49°=0.862输入功率：额定效率：P1N=3U1NI1N

cosφN=3×380×11.7×0.862

=11497（W）4.4.1三相异步电动机的功率和转矩介绍

4.4三相异步电动机的功率与转矩设输入电动机的三相总功率为U和I为定子绕组的线电压和线电流；cos

为定子绕组的功率因数。P2

=Pme

–P0输入功率P1电磁功率PM机械功率Pme输出功率P2定子铜损Pcu1转子铜损Pcu2空载损耗P0定子铁损PFe1转子铁损PFe2电动机效率电动机的电磁功率又可表示为旋转磁场的角速度电磁转矩电动机输出的全部机械功率为转子旋转的角速度输出转矩4.4.1三相异步电动机的功率和转矩介绍

电磁转矩可由输出机械功率P求出，当忽略空载损耗TN=

9.55———–PN(W)nN(r/min)P

=T•

=T

——2

n60T

=————P2

n/60T

=

9.55———–P

(W)n

(r/min)（N

•m）

电动机轴上输出的是额定功率PN，电动机转速是

电磁转矩是由旋转磁场

和转子电流的有功分量相互作用而产生的，所以电磁转矩

T=CT

m

I2’cos

2与结构有关的常数4.4.2电磁转矩

额定转速nN，这时输出的转矩为额定转矩TN，即4.4.2电磁转矩

式中式中，整理可得：电动机机械特性参数表达式：影响电动机机械特性的因素：定子绕组电压U1、频率及电动机的参数（如转子电阻

、转子电抗

、转差率s

）4.4.2电磁转矩

电磁转矩T

对转差率s求微分，然后令dT/ds=0，求得对应于最大电磁转矩Tmax

的转差率为临界转差率：最大电磁转矩：一般地,

R1<<X1+X2’,可得化简表达式：4.4.2电磁转矩

最大电磁转矩Tmax

越大，电动机过载能力越强，在电动机接入电源瞬间，转速为零，s=1，得起动转矩倍数：对于绕线式电动机，通过在转子回路串接附加电阻，起动转矩：过载转矩倍数：使

R′2

增大，可增大起动转矩Tst，从而改善起动性能。临界转差率过载转矩倍数通常sm=0.1～0.2，故smR1/R2′≈0.2～0.4，s/sm+sm/s＞2，电动机机械特性实用表达式通常三相异步电动机在额定状态附近运行时，转差率比忽略smR1/R2′可得较小，s/sm<<sm/s，进一步简化得【例】某异步电动机，查到额定数据如下：额定功率为30kW，额定转速为722r/min，过载转矩倍数为3.08。若试求额定转矩，最大转矩和起动转矩。最大转矩为临界转差率为起动转矩为【解】额定转矩为【接前例】某异步电动机，查到额定数据如下：额定功率为30kW，额定转速为722r/min，过载转矩倍数为3.08。试估算负载为2倍额定负载时，该电动机的转速。【解】转矩-转差率简化公式可知，电动机在额定状态附近运行时，转矩与转差率近似成正比。额定转差率为负载转加倍后，电机转速为4.4.3机械特性TstTmnNTNdn0n0Tabc

机械特性曲线

n=f(T)在额定电源电压UN

和额定频率fN

下，电动机按规定的接线方式，定、转子无外接电阻时的机械特性n=f(T)，称为（固有）机械特性曲线。额定运行点最大转矩点起动点同步转速点1.起动点Tst

是电动机刚刚接入电源尚未转动时的转矩。启动瞬间n=0，s=1。Tst∝U12一般λst=1.0～2.8。Tst<T负载，不能起动，

可空载或轻载起动。Tst>T负载，可带负载起动。接通电源瞬间，由于n=0，电动机此时的电流达到最大，容易过热。一般Ist=(4～7)IN

，一般不允许频繁起动电动机。Tn0T'stsmR2

R2U1U1U'1TmaxTsts'mn0R2↑→Tst↑2.额定转矩TN

额定转矩是电动机在额定运行状态下的电磁转矩。TstTmnNTNdn0n0Tabc

机械特性曲线

n=f(T)如:某电动机铭牌数据给出的额定功率PN为2.2kW，额定转速nN为1430转/分，则额定转矩为:3.最大转矩TmaxTmax

是在一定的电源电压下，电动机提供的最大转矩。不同R2的机械特性R2R2Tn0R2<

R2’Tmsmsmn0''U1不同电源电压的机械特性Tn0U1>

U1

'TmU1TmU1smn0'"'Tmax

U12，与R2无关sm∝R24.同步转速点在该点，有n=n0，s=0，T=0。此时，转子与定子磁场同步旋转，转子绕组上无感应电动势，也没有转子电流，故不产生电磁转矩。在无外力作用的情况下，三相异步电动机不可能在该点运行。sT10TmsmabcsNTNn0转矩特性

T=f(s)转矩特性

n0n0TabcTstTmnNTN——机械特性曲线的两个区域起动过程：d当Tst>

T负载

时,电机起动。在cb段n↑→s↓T↑→ba段在ba段n↑→s↓T↓→T=T负载T负载=TN(匀速稳定运行在d点)ab段为稳定运行区域，bc段为不稳定运行区域。4.4.3机械特性

s↑直到T=T2'

电机稳定运行在新的转速下，工作于d'点则

:

n↓

n

=

(1–s)n0→

T↑n0n0TabcTstTmT2'd'n'nNTN=T2N

d转矩平衡方程式T=T2+T0

=负载转矩+空载转矩转速平衡过程

电动机工作在稳定运行区时,具有自适应能力。——机械特性曲线的两个区域4.4.3机械特性若负载转矩突然增大为T2’,T'2>TN

，例如,原来在额定负载下稳定运行(工作于d点),例4.4.1已知某台三相异步电动机的额定数据为：PN＝4.5kW，nN＝950r／min，效率

N＝84.5％，UN＝380V，cos

N＝0.84，接成星形(Y)，f1＝50HZ，过载系数

m＝2，起动转矩倍数

st＝1.7。求：（1）磁极对数P；（2）额定转差率sN；（3）额定转矩TN；（4）额定输入功率P1N；（5）定子的额定电流IN；（6）最大转矩Tmax；（7）起动转矩Tst。[解]（1）根据nN=950r/min，可以得出n0=1000r/min

磁极对数（2）额定转差率为（3）额定转矩为=45.24N

m（4）额定输入功率（5）根据额定电流（7）起动转矩Tst=

stTN=1.7

45.24=76.91N

m（6）最大转矩Tmax=

mTN=2

45.24=90.48N

m例：已知PN=4.5KW，nN=950r/min，

N=84.5%，

U1=380V，Y接，f1=50Hz，

m=2，st=1.7。求：（1）磁极对数P；（2）SN；

（3）TN；（4）输入功率P1；（5）最大转矩Tm；（6）起动转矩Tst解：（1）P=3SN=n1

nNn11000

950

1000==0.05（2）（3）TN=9.55PNnN=9.55450×103950=45.24N·m（4）P1=PN

N4.50.845==5.33kW（5）Tm=

mTN=2×45.24=90.48Nm（6）Tst=

stTN=1.7×45.24=76.91Nm1.起动过程存在的问题起动初始瞬间，n=0，s=1

（1）起动电流IST大，5~7IN。频繁起动会使电动机过热。过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，影响邻近负载的正常工作。（2）起动转矩TST不大，虽然刚起动时转子电流较大，但转子感抗大，使转子的功率因数很低,不能带动较大负载起动。4.5三相异步电动机的使用4.5.1三相异步电动机的起动（1）直接起动直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。特点：起动转矩小；起动电流大，比额定值大4~7倍；影响同一电网上其它负载的正常工作。优点：简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机（2）降压起动

起动时降低电动机的电源电压，以限制起动电流，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。2.起动方法起动转矩与外加电压平方成正比，降压的同时也大大的降低了起动转矩，因此这种方法使用于轻载或空载起动。a星形—三角形（Y-

）转换降压起动FU~~W2U1U2V1V2W1Q1转子定子绕组只适用于正常运行时为

接法的电动机

Q2YU1U2V1W1V2W2Y型W1V1U1U2V2W2

型FU~~W2U1U2V1V2W1Q1转子定子绕组

Q2Y

起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的三分之一

型Y型IlY/Il

=1/3TstY/Tst

=UPY2/UP

2

=(Ul/3)2

(Ul)2=1/3IlY=IPY=UPY/|Z|=Ul/(3|Z|)Il

=3IP

=

3UP

/

|Z|=3Ul/|Z|a星形—三角形（Y-

）转换降压起动~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2起动三相自耦变压器M3

~b自耦变压器降压起动~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2运转起动三相自耦变压器M3

~b自耦变压器降压起动~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2运转起动三相自耦变压器M3

~b自耦变压器降压起动Ist=(0.55)2

Ist"自耦变压器抽头有0.55,0.64,0.73等Ist=

(0.55)

Ist'IstIst"Ist'如:变压器变比则变压器副方电流为—=0.551n而变压器原方电流电动机起动转矩Tst=(0.55)2

Tst"结论:

电动机起动电流Ist和起动转矩Tst均为直接起动的1/n2。

绕线式电动机起动时，在转子绕组中串电阻，减小起动电流。c转子串电阻起动2

R2+XS2E2I2=————2

起动时先将起动变阻器的阻值置于最大位置，随着转速的上升，逐渐减小起动电阻，直到电动机转速接近额定值时，再全部切除起动电阻，使电动机进入正常运行状态。转子串电阻起动，不但减小了起动电流而且增大了cos

2，提高了起动转矩。起动电阻Q定子绕组转子绕组滑环电刷~~

例4.5.1

一台笼型三相异步电动机定子绕组为三角形联接，PN＝28KW，UN＝380V，IN＝58A，cos

N＝0.88，nN=1455r/min，st=1.2,Ist/IN=6,m=2.3，起动负载转矩为71.5Nm，要求起动电流不大于150A。（1）该电动机能否采用星形－三角形转换方法进行起动？（2）若采用自耦变压器降压起动，当自耦变压器的抽头为64％（）时，能否满足起动要求？

解

（1）电动机额定转矩为直接起动时的起动转矩为星形－三角形起动时的起动转矩星形－三角形起动时的起动电流直接起动时的起动电流为可以采用星形－三角形转换起动方法。（2）

用自耦变压器降压起动时能满足要求。p=

(1–s)

——60

f1n

=(1–s)

n0调速方法4.5.2三相异步电动机的调速在某一确定负载下，人为的改变电动机转速称为调速。

改变电动机转速有三种方法：改变磁极对数P、改变转差率s、改变电源频率f1。

改变定子绕组所形成的磁极对数与改变电源频率的调速方法适用于笼型异步电动机，它们是改变旋转磁场转速n0的调速方法。

改变电动机转差率的方法只适用于绕线式异步电动机，它不改变旋转磁场的转速n0，而是在转子绕组电路中串联电阻，改变转差率，实现对电动机的调速。变频调速是通过改变电动机电源频率得到的平滑调速。1.变频调速

若电源电压U1不变，则磁通随频率而变。通常电机在设计中，将磁通

的数值选择在接近饱和值上。

在改变f1的同时要同步调节电源电压U1，以保持U1/f1比值为恒定，从而维持磁通恒定不变。异步电动机变频调速的控制方式主要有：（1）保持U1/f1比值恒定的恒转矩变频调速方式这种方式是将频率f1从额定值往下调，U1同时减小。

这种调速方法的机械特性较硬，调速范围较宽，但低速性能较差。如果电源频率f1

能实现连续调节，就能实现无级变频调速。Tn0f1f

1f1>f

1

>f

f

1n

nNn

TN

调速过程中，由于U1=4.44f1N1

，T=CT

I2cos

2，如果负载转矩不变磁通又是恒定的，则转子电流不变，电动机输出转矩也不变，故为恒转矩调速。（1）保持U1/f1比值恒定的恒转矩变频调速方式

在电源电压U1不变的情况下，提高电源频率会使磁通

减小，输出转矩随之减小。对于恒功率负载，使电动机转速升高，从而异步电动机的电磁功率基本保持不变，属恒功率变频调速方式。（2）恒功率变频调速方式这种方式是将频率从额定值向上调Tn0f1f

1f1<f

1

<f

1f

1n

nNn

TN

这种恒功率变频调速方式（也称为恒压弱磁变频调速方式）的机械特性较软。a.大范围无级平滑调速；b.需要专门的变频调速设备，且成本较高。特点：

变频器简介实现变频调速就要有变频电源，变频电源是由变频器提供的。

变频器的基本结构：主电路包括整流、滤波和逆变三个部分。交流电源整流滤波逆变M电动机主电路驱动电路运算电路保护电路检测电路~控制电路频率和电压可调的交流电源

控制电路的功能是向主电路提供控制信号，它包括进行电压和频率运算的运算电路、对主电路进行电流电压检测的检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路以及主电路和控制电路的保护电路。交流电源整流滤波逆变M电动机主电路驱动电路运算电路保护电路检测电路~控制电路频率和电压可调的交流电源

在现代变频器中，普遍采用正弦波脉宽调制（SPWM）方式将直流电转换为频率和电压可调的交流电。它是通过改变输出的脉冲宽度，使输出电压的平均值接近于正弦波。即，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排，当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小。如果脉冲间的间隔小，相应的输出电压大；反之，脉冲间的间隔较大，相应的输出电压也较小。0tTu0tTu

变频调速器应用实例：变频供水控制系统压力设定可编程序控制器变频调速器接触器压力传感器水泵机组用户管网各种控制信号

系统以可编程序控制器为控制核心，实现系统要求的控制。通过压力传感器检测到用户水压的大小，将这一信号送入PLC，PLC与压力的设定值比较后，将按编制好的程序进行处理，然后向变频调速器发出速度调节信号，调节水泵的旋转速度，从而实现恒压供水。其他变频调速方式电压空间矢量（SVPWM）控制方式

以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。其他变频调速方式矢量控制（VC）方式

将异步电动机在三相坐标系下的定子电流通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流（相当于直流电动机的励磁电流和与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。其他变频调速方式直接转矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。其他变频调速方式矩阵式交—交控制方式

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。4.5.2三相异步电动机的调速调速方法n

=(1–s)

n1p=

(1–s)

——60

f12.改变极对数p

调速—有级调速

变极调速是通过改变异步电动机定子旋转磁场磁极对数来改变旋转磁场转速n0，从而实现调速。当极对数增加一倍时，旋转磁场的转速n0就降低一半，转子转速也将降低一半，显然这种调速方法是有级调速。SU1U2U

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