基于DSC的异步电动机变频调速系统设计(2)
变频调速技术如今已深入我们生活，变频调速系统的控制方式包括V/F、矢量控制(VC)、直接转矩控制(DTC)等。V/F控制方式主要是运用在低成本、性能要求较低的场合;而矢量控制方法的引入，开始了变频调速系统在高性能场合的运用。如今随着半导体技术的发展及数字控制的普及，矢量控制的应用已经从高性能领域扩展到通用驱动及专用驱动的场合，甚至运用到变频空调、冰箱、洗衣机等家用电器。交流驱动器已在工业机器人、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、电动汽车、起重机设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的发展，MCU的处理能力逐渐强大，处理速度逐渐提升，变频调速系统已经有能力处理复杂的任务，实现复杂的控制算法，传动性能也因此达到了一定的高度。然而现在的变频驱动技术主要使用PWM合成驱动方式，这要求其控制器有很强的PWM生成能力。
从20世纪60年代后半期开始，电力电子器件从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)，器件的更新促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。
1.5 交流调速的基本类型
由电机学理论，交流异步电动机转速公式为：
式中：n为异步电动机的转速：f为电网频率：s为电动机转差率：p为电动机极对数。
由上式可以看出交流电机调速方法主要有三大类：其一是改变电机定子绕组的极对数p,称变极调速；其二是在电机中旋转磁场的同步转速恒定时，调节转差率s，称为变转差率调速；三是调节供电电源频率f，成为变频调速。
（1） 变极调速：变极调速一般是通过改变定子绕组的接线方式改变电动机的定子绕组极对数，从而达到调速的目的。
（2） 变转差率调速：变转差率调速实现方法众多，例如调压调速，转自串电阻调速，串级调速和电磁转差离合器调速等方法。
（a） 调压调速：改变电动机定子电压来实现调速的方法称为调压调速。对于单相电动机，可在0—220V之间的某值；对于三相电机，可在0—380V之间的某值。由于电动机的转矩与电压平方成正比，所以最大转矩成平方倍下降，只有很窄的调速范围，使用价值不大。
（b） 绕线式电动机转子串电阻调速方法：改变转子回路串入电阻值的大小，可以运行在不同的转速上。串入的阻值越大，根据电动机机械特性，电动机的转速越低。此方法设备简单，初期投资小，控制方便，但低速运行是，转差功率大，以发热的形式消耗在电阻上，效率不高。属于有级调速，机械特性差，转速稳定性差。
（c） 绕线式电动机转子串级调速方法
这种调速方式中转差功率的一部分消耗掉，大部分通过整流和有源逆变装置回馈给电网。这种调速方式能量利用率有所提高，但是额外增加设备投资，而且增加的回馈系统也要消耗一定的能量，其利用率还不够理想。但是对于高压大容量风机等泵类负载，串级调速的节能优势很明显。