平移的，异步电动机带载稳态运行时可知
?U?Tl?3np?1???1?2s?1R'2?sR1?R'2?2?s?221?Ll1?L'l2?2
此式表明，对于同一恒定负载要求，即以一定的转速nA 在一定的负载转矩
TA下运行时，电压和频率可以有多种不同的组合，其中频率与输入电压要求比
之一定恒值，这也是最容易实现的。它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般的调速要求。但是低速带载能力还较差，需对定子压降实行补偿。
为了近似的保持气隙磁通的恒定，以便充分利用电机铁心，也为了保持励磁电流的不至于过大，从而发挥电机产生转矩的能力，在基频以下采用恒压频比的控制方式，实行恒压频比控制时，同步转速自然也随着频率变化而变化
n0?60?1/2?n（pr/min）因此带负载时的转速降落为
?n?sn0?(60/2?np)s?1 r/min
在式上式中所表示的机械特性近似直线段上，可以相应导出
s?1?R'2Te?U?3np?1???1?2
由此可见，当U1/?1为恒值时，对同一恒定转矩T，s?1是基本不变的，因
而?n也是基本保持不变的，也就是说，在恒压频比条件下改变频率时，机械特性基本上是平行下移的，它们和直流电机调速时特性变化情况基本近似，所不同的是当转矩达到最大值以后，转速再降低时，特性曲线就折回来了。而且频率越低的时候转矩会变得越小。
对前式整理可得出频率与输入电压为恒值时最大转矩Temax随角频率?1的变化关系为下式：
Temax3?U??np?1?2??1?R1212
?R1?2?????Ll1?L'l2??1??1?可见，Temax是随着?1的降低而减小的，当频率很低时，Temax太小将限制调速系统的带载能力，需要采用定子压降补偿，适当提高电压 U1可以增强带载的
能力。
临界转矩可以改写成
Tem?(3np/2)(Us/w1)1Rs/w1?(Rs/w1)2?(Lls?L,lr)2
可见临界转矩是随着输入频率的降低而降低的。当频率较低时，临界转矩减
小，电动机带负载能力减弱，采用低频定子降压补偿，适当提高电压，可以增强带负载能力，由于带定子压降补偿的恒压频比能够基本保持气隙磁通的不变，顾允许输出转矩也基本保持不变，所以基频一下的变压变频调速属于恒转矩调速。
在基频以上调速时，当角频率提高而电压不变时，同步转速也随之提高，临界转矩减少，气隙磁通也势必减弱，允许输出转矩减少而转速上升，允许输出功率基本不变，所以基频以上的调速属于弱磁恒功率调速。
2.3 系统实现方案分析 首先采用三相双极性
SPWM逆变电路产生三相交流电源，全控型器件可以选用
IGBT，这样通过调节外加直流电源的大小便可获的理想的输出交流电压源幅值，然后通过改变给定的频率信号来改变异步电机的转速，基本模型如下图所示
f t 定 升降速时间设给GI U/f曲线 U f 低频电压补偿 f + 电压型逆变电路 —SPWM调制和驱动 M 图 2.6 模型图
恒压频比变频调速系统基本原理结构如图2.7所示，系统由升降速时间设定环节，U—F曲线，SPWM调制和驱动等环节组成。其中升降速时间设定环节G1用来限制电动机的升频速度，避免频率上升过快而造成电流和转矩的冲击，起到软启动控制的作用。U—F曲线用于根据频率确定相应的电压，该曲线不经过原点，以保持U/F不变，并在低频时进行适当的电压补偿。SPWM和驱动环节将根据频率和电压要求产生按正弦脉宽调制的驱动信号，控制控制逆变器以实现电动机的变压变频调速。基本的仿真模块图如下所示
图 2.7 MATLAB仿真图
系统由升降速时间设定、U-f 曲线、SPWM 调制和驱动等环节组成。其中升降速时间设定用来限制电动机的升频速度，避免转速上升过快而造成电流和转矩的冲击，相当于软起动的作用。 U-f 曲线用于根据频率确定相应的电压，以保持压频比不变，并且低频时进行适当的电压补偿。SPWM 和驱动环节将会根据频率和电压要求产生按正弦脉宽调制的驱动信号，控制逆变器以实现电动机的变压变频调速。根据实验原理图在MATLAB软件环境下查找器件、连线，接成入上图所示的线路图。
3 MATLAB模块设置及仿真
3.1 MATLAB介绍
MATLAB软件是由美国Math Works 公司推出的用于数值计算和图形处理
的科学计算系统，又名为矩阵实验室，被誉为“巨人肩上的工具”。由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不想学习其它高级语言那么难以掌握，用MATLAB编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。在这个环境下，对所要求解的问题，用户只需要简单的列出数学表达式，其结果便以数值或者图形方式表达出来。
最早开发MATLAB软件的目的适用于帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从MATLAB诞生开始，由于其高度的集成性和应用的方便性，在高校中得到了广泛的应用于推广。由于它能快速的实验科学人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，收到了大多数收到了大多数科研人员的青睐。他可以很方便的设计出哼屁啊oil昂的界面，也可以很方便的设计出漂亮的用户接口，同时还因为它具有最丰富的函数库，极其容易实验计算功能，另外MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口，可以很方便的与其他语言实现混合编程，这些都进一步的扩宽了它的应用领域和范围。
Simulink是MATLAB软件的扩展与体现，他是实现动态系统系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，它与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其优点是使用户能够把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本系统功能模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及其功能，而不必考查功能模块是如何实现和工作的，通过对这些基本功能模块的调用再将它们连接起来就可惜构建成为所需要的系统模型，从而完成系统仿真模型的分析与构建Simulink可以模拟线性与非线性系统，连续与非连续系统，或它们的混合系统，他是强大的系统仿真工具。除此之外，他还提供了图形动画处理方法，以方便用户观察系统的仿真过程。
在Simulink中专门设置了电力系统“SimPowerSystems”的模块库，包括10类模块库，即电源元件库，线路元件库，电力电子元件库，电机元件库，连接器元件库，电路测量模块元件库，附加元件库，演示教程，电力图形读者接口和电力系统元件库。电力系统模块可以在Simulink模块浏览窗口进入，也可以在MATLAB命令窗口键入powerlib命令进入。
3.2 MATLAB模块选用以及参数设置
直流源的设置：打开SimPowerSysterms，选中DC Votage Source 参数设置如
下所示
图3.1 直流源参数设置
该模块为SPWM逆变电路提供直流源。
三相全桥模块的设置：打开SimPowerSysterms，选中Universal Bridge 参数设置如下