变频调速装置的基本原理

    由于电力电子技术、交直交变频技术、三相逆变电路技术的快速发展，变频调速装置得到了快速普及，也成为了一种很好的执行装置。交流电动机作为一种价廉物美的动力源，早就被用户广泛接受。现在又能够大范围地、连续无级地、高效率地进行调速，可谓如虎添翼。

    变频调速原理已经很“古老”了。众所周知的电磁同步转速公式

   n0=60 f/p    r/m    (2-26)

    实际转速公式

   n=60f(1-s)/p=n0（1-s）    r/m   (2-27)

    十分熟悉的M-s曲线（图2-23中，每一频率对应一条曲线），无需过多地解释。

    变频器之所以在近几十年才能得到普及，关键在于是否能高效地得到大功率的变频电源。原来要得到各种频率的方波电源，还是十分困难的。但是它不仅包含了我们所需要的正弦基波分量，同时还包含了大量的，我们所不需要的，甚至有害的高频分量。特别是其中的逆序分量和零序分量。为了了解不同波形所包含的高频分量，请参见图2-24。(a)的方波除了基波之外，还明显地包含三次分量；(b)的SPWM波形除了基波之外，包含的其他高次分量很小。所以引入SPWM技术可以有效地改善波形的质量（为了看清波形，图2-24中所画出的被调制波形，仅使用了较低的调制频率。实际应用的调制频率可达数千至数十千赫兹）。但是只有在找到大功率的高速开关器件时才有可能，电力电子技术的成果使之成为了现实。

    电动机作为一种电磁系统，电磁感应定律是必须服从的。为了保证电动机磁路中的磁通密度基本不变（过低时未得到充分利用，过高时将会出现饱和），调频必须与调压同步进行，故有电压频率曲线，即VVVF技术。

    图2-23    电动机的滑差

   (s)-转矩关系图

    图2-24    波形分解

   (a)方波；(b) SPWM波形