一、三相异步电动机变频调速原理
由于电机转速n 与旋转磁场转速1n 接近，磁场转速1n 改变后，电机转速n 也
就随之变化，由公式1
160f n p
=可知，改变电源频率1f ，可以调节磁场旋转，从
而改变电机转速，这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为
()()1
16011f n s n s p
=
-=- 式中1f 为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s 为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率1f ，可以改变同步转速n ，从而改变转速。如果频率1f 连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为
1111m 4.44m U E f N k φ≈=
式中1E 为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；1f 为定子电源频率；1N 为定子每相绕组匝数；m k 为基波绕组系数，m φ为每极气隙磁通量。
如果改变频率1f ，且保持定子电源电压1U 不变，则气隙每极磁通m φ将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率1f 时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m φ的目的。 .1、基频以下变频调速
为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率1f 时，保持
1
1
U f 为常数，使气每极磁通m φ为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转
矩为()()222
2111
111
212222*********p r r m pU f m U s s T f r r f r x x r x x s s ππ⎡⎤
⎛⎫⎢⎥ ⎪
⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦
''⎛⎫== ⎪''⎛⎫⎝⎭'+++'+++ ⎪⎝⎭ [1][8]
上式对s 求导，即
0dT
ds
=，有最大
转矩和临界转差率为()()
()
2
2
11
111
22
221111121111212222m m p U T f f r r x x f r r x x ππ⎛⎫=
= ⎪⎝⎭''++++++ ()
2
2
2112m s r x x '=
'++由上式可知：当
1
1
U f =常数时，在1f 较高时，即接近额定频率时，()112r x x '+，随着1f 的降低，m T 减少的不多；当1f 较低时，()12x x '+较小；1r 相对变大，则随着1f 的降低，m T 就减小了。显然，当1f 降低时，最大转矩m T 不等于常数。保持
1
1
U f =常数，降低频率调速时的机械特征如图1所示。这相当于他励直流电机的降压调速。
图1 变频调速的机械特性
（a ）基频以下调速（
1
1
U f =常数） （b ）基频以上调速（1U =常数） （a ） 2、基频以上变频调速
在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电压时不允许的，只能保持电压为n U 不变，频率1f 越高，磁通m φ越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当于它励电动机弱磁调速。
保持n U =常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为()
2
2
211221112
2r m pU s
T r f
r x x s
π⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥
⎪⎢⎥ ⎪⎝
⎭
⎣⎦
'=
'
'+
++
上式求
0dT
ds
=，得最大转矩和临界转差率为 ()()
2
112
21111222m T f r r x x π=
'+++
()
2
2
21
12m s r x x '=
'++
由于1f 较高，1x 、2x '和
2
r s
'比1r 大的多，则上式变为 ()()2111121
22121121
11221
2m m m pU T f x x f r r s x x f L L f ππ≈'∝
'+'≈=∝
''++
因此，频率越高时，m T 越小，m s 也越小。保持 n U 为常数，升高频率调速时的机械特性如图1（b ）所示。
二、SIMULINK 仿真模型
建立三相异步电动机的变频调速仿真模型，可以采用simulink 提供的仿真模块，如交流电源，电压测量，异步电机，电机测量等。其中，三相交流电源位于【Power System 】的Power Electronics 中，将三相交流电源的频率设置成60z H ，电压值设置的与电机的电压相同。电压表位于【Power System 】的Measurement 中，异步电机模块位于【Power System 】库的Machines 中，双击电机模型，设置其参数，设置如图（a ）所示，设置增益K 的值为（30/）其仿真图形如实例图（b ）所示。
（a ）变频调速仿真模型
