图1 转差频率控制的基本规律 根据并联支路的分流公式
''R2/S?jW1L'l2R2?jWsL'L2I0?I1'?I1''R2/S?jW1(Ll2?Lm)R2?jWS(L'l2?Lm)
I0?I1R?Ws2L'l2R?Ws2(L'l2?Lm)2'22122取等式两侧向量的副值相等，得： 令I0?常数，可以看出图1，它具有如下性质：（1），当Ws=0时，I0?I1，在理想空载时定子电流等于励磁电流；（2），若Ws值增大，定子电流I1也相应增大；（3），当
Lm?L'l2I?IWs??时， 10L'l2，这是I1?f(WS)曲线的渐近线；（4），Ws为正负值时，I1的对应值不变，I1?f(WS)左右对称。上述关系表明：只要对定子电流I1和 Ws的关系符合
I0?I11R2?Ws2L'l2'R2?Ws2(L'l2?Lm)222图1或符合
的规律，就能保持气隙磁通 ?m 恒定，这就是
转差频率控制的基本规律之二，它有函数电流发生器来实现。
总结起来，转差频率控制的基本规律是：
（1）在Ws?Wsmax的范围内，转距基本上与WS成正比，条件是气隙磁通 ?m恒定。
I0?I1R?Ws2L'l2R?Ws2(L'l2?Lm)2'22122（2）定子电流I1和 Ws的关系符合图1或式子
的规律，
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就能够保证气隙磁通 ?m恒定。
转差频率控制的变频调速系统实现上述转差频率控制的转速闭环变频调速结构原理图如图2所示，可以看出该系统具有以下特点：
（1）采用电流源变频器，使控制对象具有较好的动态响应，而且便于回馈制动，这是提高系统动态性能的基础。
（2）和直流电动机双闭环调速系统一样，外环是转速环，内环是电流环，转速调节器的输出是转差频率给定值
*UWS，代表转距给定。
（3）转差频率Ws的控制作用分两路，分别作用在可控整流器和逆变器上。前者通
*UI?f(W)UWs函数发生器，按i1信号，再通过电流调节器控制定S的大小产生相应的过1*子电流，以保持?m恒定，另一路按Ws?W?W1产生对于于定子频率W1的控制电压Uw1，决定逆变器的输出频率。
（4）转速给定信号
*Uws，Uw，UW1都反向，相序鉴别器判断UW1的极性以决定环形
分配器的输出相序，而UW1信号本身则经过绝对值变换器决定输出频率的大小，这样就很方便的实现了异步电动机的可逆运行。
调速系统的工作原理
（1）起动过程 起动过程如图2所示。首先说明起动过程是一个恒定子电流，恒
*Uw转差角频率起动的过程，转速给定信号由电位器设定，作为转速调节器的输入信号，
在起动瞬间（对应于图中的A点电动机的转速）Ws?0，而测速发电机TG输出信号
UW?0，
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图2 调速系统的工作原理图
*U转速调节器的输入信号最大，其输出最大达到限幅值WS而转速调节器的输出信号
送给了电流函数发生器，所以此时函数发生器的输出达到最大值，因而其输出也达到最
*Uil大给定值max，接下去的电流调节环的速度比转速调节环的速度快得多，可以认为，*IU1i转速过度过程中实际定子电流始终跟踪了1，而在起动过程中由于电动机转速还没**UUWSwsmax退下来，转差频率给顶值一直有达到给定值，转速调节器输出不会从限幅值***UUUwsmaxi1i保持不变，也一直保持1max不变。所以可以认为起动过程是一个恒定子电流，
恒转差频率驱动过程。
I0?I1R?Ws2L'l2R?Ws2(L'l2?Lm)2'22122由式子
可知，定子电流I1，转差频率Ws恒定，则励磁电
流I0也恒定，因此气隙磁通 ?m恒定。图三中，A点对应于起动瞬间，由于电动机的转速为0（W=0），所以按WS?W?W1产生的对应于顶子额定电流为Ws?WS?W?W1，记为W11，如果逆变器输出频率保持W11不变，则电动机的工作点将沿着这条曲线达到B点，记此时的异步电动机的转速为W1B，假如控制系统此时对其进行采样，按WS?W?W1产生的定子频率W1为W1?WS?WB，由于电动机的转速不能突变，因此电动机的工作点移到了这条曲线上的C点。按以上的方法分析下去，可以知道异步电动机的工作点将沿着A?B?C?D?……移动，最终达到稳定工作点N。
以上分析中，控制系统对转速进行采样的时刻时间断的，如果控制采用连续系统方
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法，则电动机的转速变化将立即通过控制系统改变控制器的输出频率。这样，沿着A?B?C?D?……的连线将趋向于沿着A ?C ?E ?G……这条曲线，而这条曲线说明在异步电动机起动过程中，电磁转距保持不变，这一结论可以从上面的定子电流
I1，转角频率Ws，气隙磁通?m恒定。
负载变化
图3 负载变化图
*UW负载变化如图3所示，负载变化时，若转速给定信号为，电动机工作点为N，
当负载变化从TL1增加为TL2时，电动机的转速W将逐渐降低，测速发电机输出信号UW减
**W?W?WWUU1产生的对应于定子频率1由于ws增大而增大，少，转速调节器ws增大，按S控制电压UW1增大，决定了逆变器的输出频率增加，电动机的机械特性曲线上移，最终
'N电动机在新的工作点处稳定工作。
调速过程
**T?TUULL1如果不改变，但转速给顶信号从W1增大到W2时，速度调节器的输入为正**W?W?WWUUS11wsws值，其输出将增大，按产生的对应于定子频率，由于增大而增大，*UWW1ws控制电压增大，决定了逆变器的输出频率增加，电动机的机械曲线上移，当增*
NW大时，电动机的工作点将瞬间地从1点转到12对应的特性曲线上的A点，在A点电磁
转距Te?TL1，因而电动机将加速，转速上升，按WS?W?W1产生的对应于定子频率W1由
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*'WW?Wws1于增大而增大，逆变器的输出频率增加，电动机的机械特性曲线上移，只要，
定子频率W1将不断增大，电动机的工作点将沿着图中的A到N2曲线运动，到了N2点
'W?W1时，电动机的转速，电磁转距Te?TL1，电动机将在N2点上稳定运行，这就完成
了电动机的加速过程。
电动机反转
**U??UWSwsmax，按WS?W?W1当转速给定信号反相时，速度调节器输出负限幅值，
*WW1ws产生的对应于定子频率由于变负而减小逆变器的输出频率降低，电动机的机械特
性曲线下移，电动机以最大制动转距减少到零。当转速接近于零时，按WS?W?W1产生的对应的W1由正值变负时，通过相序鉴别器使环形分配器的相序改变，电动机实现反向运行。
近似动态结构
转差频率控制系统的动态性能虽比转速开环系统有较大提高，但是在采用经典线性控制理论和工程设计方法分析和设计，仍要作较大的近似处理。在建立转差频率控制系统的动态结构图时，仍做如下处理：
（1）忽略异步电动机的铁损。
（2）忽略异步电动机旋转电动势对系统动态过程的影响，或者说，忽略哦率和转速对电压控制系统的影响。
（3）认为组成系统的各环节的输入输出关系都是线性的。 （4）认为磁通?m在动态过程中保持不变。
参照转速开环的变频调速系统的动态结构图，可以画出转差控制系统的近似动态结构图，如图4所示：
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