Φm ，式中C1=4.44Kn1N1为常数，因此，在变频时要维持磁通恒定，只要使V1 与F1成比例的改变即可。此时，由公式n0=(1-s)60 f1/p得，所以，带负载时转速降落Δn为Δn=sn0=60f1s/p,将异步电动机的转矩公式 T=3PU12R12/{2SF1П[（R1+R12/S）2+
2'T?(3P/2?)(U/F)SF/R?S，可以导出1112（X1+X12）2]}近似处理后得
'R2TSF1?3PU12/2?F12，由此可见，当U1/F1为恒值时，对于同一转矩T1，sF1是基本不变的。
也就是说，在恒压频比条件下改变频率时，机械特性基本是批心平行上下移动的，频率降低，转速下降， T太小将限制调速系统的带负载能力，所以在低频时，采用定子压降补偿法来适当的提高电压U1，以增强带负载的能力。从而达到比较满意的效果。
保持Tmax=常数的恒磁通控制方式 对于U1/F1=常数的控制方式，无法保证最大的转距。对于要求调速范围的的恒转距负载，则希望在整个调速范围内Tmax不变，即使保持?m恒定。可采用E1/F1=常数的恒磁通控制方式。保持Tmax=常数，此时，机械特性曲线形状不变，不同定子频率下的机械特性曲线平行，且最大转距保持不变，但由于异步电动机的感应电动势E1不好测量和控制，所以在实际应用中，采用电压补偿的方法来达到维持最大转距的目的。考虑到低频空载时，由于电阻压降减小，应减少补偿量，否则将使电动机中?m增大，导致磁路过饱和而带来的问题，故U与F1的曲线是折线。
保持Pd=常数的恒功率控制方式 变频调速时，在定子频率大于额定频率的情况下，若仍按照上述方法进行控制，则定子电压要高于额定电压，这是不允许的。所以当在频率超过额定频率时，往往使定子电压不再升高，而保持U1为额定电压不变，这样一来，气隙磁通就就会小于额定磁通，从而导致转距减少，保持Pd=常数时的恒功率控制方式
Tm?3PU12'24?F1[R1?R12?(x1?x2)]所要求的电压与频率的协调关系。可知，
，忽略R1时；
U12U12Tm?C()Tm?C1F1。额定转距?F12（式中?为过载倍数），对于恒功率调速，有
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1U11TnF1?Tn1F11，可得出F1?U1F1，只要满足U1F1=常数的条件，即可达到恒功率调速。
恒电流控制方式 在变频调速时，保持异步电动机的定子电流I1为恒值，称为恒流控制方式。I1的恒定是通过PI调节器的电流闭环调节作用来实现的。恒流变频调速与恒磁通变频调速的机械特性基本一样。都属于恒转距调速，在变频调速时，最大转距Tm是不变的，由于恒流控制限制了I1，所以恒流时的最大转距Tm要比恒磁通时小得多，使过载能力降低。因此，这种控制方式只适用于负载不大的场合。
第二章 调速系统设计方案
2.1控制要求
2.1.1调速系统总体方案
转速开环恒压频比的调速系统，虽然结构简单，异步电动机在不同频率小都能获得较硬的机械特性但不能保证必要的调速精度，而且在动态过程中由于不能保持所需的转速，动态性能也很差，它只能用于对调速系统的静，动态性能要求不高的场合。如果异步电动机能象直流电动机一样，用控制电枢电流的方法来控制转矩，那么就可能得到和直流电动机一样的较为理想的静，动态特性。转差频率控制是一种解决异步电动机电磁转矩控制问题的方法，采用这种控制方案的调速系统，可以获得与直流电动机恒磁通调速系统相似的性能。
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图2.1 调速系统总体框图
为了使系统具有较好的动静态性能，满足设计要求，可将整个系统设计为转速单闭环控制系统，采用转差频率调节方式，对转速进行动态调节，考虑电动机负载为恒转距负载，在高频段，采用恒比例控制方式来做近似恒磁通控制方式；在低频段，采用恒磁通补偿方法来维持磁通的恒定，实现恒磁通变频调速。当频率高于额定转速时，维持
U1?Un，实现恒功率调节。选用大规模集成电路HEF4752来产生PWM控制信号，以减轻单片机的负担，使它能够有足够的时间来完成闭环控制，系统检测和保护等任务。
由于电动机功率不大，整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，驱动电路，光电隔离电路，HEF4752大规模集成电路，保护电路，51-单片机，8253定时/记数器，8255可编程接口芯片，8279通用键盘/显示器，I/O接口芯片，CD4527比例分频器和测速发电机等组成。
2.3 用单片机控制的交流调速
微处理器（单片机）取代模拟电路作为电动机的控制器，具有如下特点：
（1）使电路更简单 模拟电路为了实现控制逻辑需要许多电子元件，使电路更复杂，采用微处理器后，绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。
（2）可以实现较为复杂的控制 微处理器具有更强的逻辑功能，运算速度快，精度高，有大容量的存储单元。因此，有能力实现复杂的控制。
（3）灵活性和适应性 微处理器的控制方式是有软件来实现的，如果需要修改控制
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规律，一般不必改变系统的硬件电路，只须修改程序即可，在系统调试和升级时，可以不断尝试选择最优参数，非常方便。
( 4 ) 无零点漂移，控制精度高 数字控制不会出现模拟电路中经常遇见的零点漂移问题，无论被控量是大还是小，都可以保证足够的控制精度。
（5）可以提供人机界面，多机连网工作。
用工业控制计算机可谓功能强大，它有极高的速度，很强的运算能力和接口功能，方便的软件功能，但是由于成本高，体积过大，所以只用于大型的控制系统，可编程控制器则恰好相反，它只能完成逻辑判断，定时，记数和简单的运算，由于功能太弱，所以它只能用于简单的电动机控制。在民用生产中，通常用介于工控机和可编程控制器之间的单片机作为微处理器。本次设计就是用单片机作为电动机的控制器。
在设计中用单片机作为电动机的核心控制元件来取代模拟电路，就可以将传统的调速方案中的一些缺点避免，达到提高控制精度的目的。在本次设计中所用到的控制方式是用转差频率闭环控制。
转速开环恒压频比调速系统虽然结构简单，异步电动机在不同的频率下都能够获得较硬的机械特性曲线，但是不能保证必要的调速精度；而且在动态过程中由于不能保持所需要的转距，动态性能也很差，它只能用于对调速系统的动静态性能要求都不高的场合。如果异步电动机能像直流电动机一样，用控制电枢电流的方法来控制转距，那么就能够得到和支流电动机一样的动静态性能。转差频率控制是一种解决异步电动机电磁转距控制问题的方法，采用这种控制方案的调速系统，可以获得与直流电动机恒磁通调速相似的性能。
转差频率控制的基本概念，原理
PTe?m??1''3NpI2R22由式
W1S?'3NpU12R2/S'W1[(R1?R2/S)2?W12(Ll1?L'l2)2] 可以得出异步电动机
'U12SW1R2Te?3Np()'222'2W(SR?R)?SW(L?L)1121l1l2的机械特性方程式 令式中 Ws?SW1，它是
U1Eg4.44F1N1Kn1?m??U1?Eg?4.44F1N1KN1?m2?转差频率。 又由式 即： W1W1 所以：
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'4.44N1Kn123WR222Te?Km?K?3N()?NNKpp1n1'2(SR1?R2)?Ws2(Ll1?L'l2)2 式中 m2?2
2m由于异步电动机机械特性曲线上有一最大值，当转差频率小于临界转差频率（对应于电磁转距最大的转差率）时，电动机运行在稳定工作区，电动机的电流比较小；当转差率大于临界转差率时，电动机进入不稳定工作区，电动机的电流增大，转距减小。所以在调速过程中要使电动机的转差频率小于临界转差率。也就是说，异步电动机稳定工
'''W?SWSR?R(L?L)?Rs112l1l22作时的转差率很小，从而 也很小，可以认为 ， ，所2'TT?K?W/Reemms2以可近似写成。此式表明，在转差频率Ws很小的范围内，只要能够
保持气隙磁通 ?m不变，异步电动机的转距就近似与转差频率成正比，这就是说，在异步电动机中控制Ws，就能和直流电动机中控制电流一样，能够达到控制转距的目的。控制转差频率就代表了控制转距，这就是转差频率控制的基本原理。
转差频率控制的基本规律
上面只是近似找到了转距与转差频率的正比关系，可以用它表明转差频率控制的基本原理，但是这一正比关系必须有两个条件才能成立。首先转差频率Ws必须较小，即控制系统必须对Ws限幅，使其满足Ws?Wsmax；其中Wsmax?SmW1，Sm对应于最大转距时的转差频率。这就是转差频率控制的基本规律之一。对Ws限幅的功能由转速调节器来实现。上述的第二个条件是气隙磁通必须保持恒定。异步电动机可以控制的量是定子电流
I1，而I1中包括励磁电流分量I0和负载电流分量I2'，只有保持励磁电流分量I0恒定，才
'?IIm02能使气隙磁通 恒定，而和 均难以直接测量，若能找到I0，I1和 Ws之间的函数
关系。当负载改变引起Ws变化时，只要调节I1，使I0保持不变，问题就解决了。
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