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Un不变，频率f1越高，磁通?m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Un=常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为
?r2m1pU12sT?2??? （2-4）2???r?2??2?f1??r1?????x1?x2??????s????
上式求
dT?0，得最大转矩和临界转差率为 ds1m1pU12 Tm?22?f1r1?r12??x1?x?2?2?? sm?r?2r12??x1?x?2?2 （2-5）
由于f1较高，x1、x?2和
r?2比r1大的多，则上式变为 s1m1pU121Tm??22?f1?x1?x?2?f1
?r2?r21sm???x1?x?22?f1?L1?L?2?f1 （2-6）因此，频率越高时，Tm越小，sm也越小。保持 Un为常数，升高频率调速时
的机械特性如图1（b）所示。
2 交直交变频调速系统的研究
3.1 变频调速系统的构成
交直交变频调速系统主要主要包括交直交变频器、控制对象（交流电动机）和利用于反馈的各种传感器等三部分，其中交直交变频器的电源输入端接到三相交流电源上。交直交变频器按输出电源性质不同又可分为交直交电压型变频器和交直交电流型变频器。交直交变频器的优劣决定了交直交变频调速系统控制效果的优劣。
3.1.1 变频器调速原理
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，它的原理是利用功率半导体器件如IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到调速、节能、保护系统的目的。而交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。它的主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，大体上可分为两类，即：电压型与电流型变频器。电压型变频器是将电压源的直流变换为交流，其直流回路滤波的是电容。这种整流变频装置具有结构简单、谐波少、定子与转子功率因数可调等优点，可以明显地改善电机的运行状态。电流型变频器是将电流源的直流变换为交流，其直流回路滤波的是电感。这种整流变频装置在应用于双馈调速中时，由于在同步调速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差，所以在双馈调速中应用的不多。
变频器是交直交变频调速的主要部分，其基本构成如图3-1所示，它由整流、滤波、逆变等部分组成。
L+ABIGBT2IGBT6IGBT4CVdVdIGBT5IGBT3IGBT1MC_ 图3-1变频调速系统的结构原理图
交流电源经整流、滤波、逆变后变成直流电源，再通过逆变器的有规则的导通和截止使之输出频率可变的电源。其主回路主要由三部分构成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 （1） 整流器部分
整流器是一个整流装置，简单的说就是种将工频交流电源变换成直流电源的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电变成直流电，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。
（2） 滤波回路部分
滤波回路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。在整流器的整流后的直流电压中，含有六倍的电源频率的脉动电压。此外，逆变器的回路产生的脉动电流也使直流电压发生波动。为了抑制这些波动的电压，而采用直流电抗器和电容器来吸收脉动电压或电流。在装置容量较小的时候，如果电源的输出阻抗和整流器的容量足够时，可以省去直流电抗器而直接采用简单的阻容滤波回路。 （3） 逆变器部分
逆变器与整流器相反，它的作用是在所确定的时间里使六个功率开关管有规则地导通、关断，从而将直流电能转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
3.1.2 变频器容量的确定
变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器容量的确定至关重要。变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性，因此，合理的容量将保证最优的投资。变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区，根据现有资料和经验，这里给出了三种基本的容量选择方法，它们之间互为补充。
1. 从电流的角度
大多数变频器容量可从三个角度表述：额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项，变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出，或随变频器输出电压而降低，都很难确切表达变频器的能力。
选择变频器时，只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是，确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数，例如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼形异步电动机额定电流，冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多，同时它允许短时处于堵转工作状态，且辊道传动大多是多电动机传动。应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。
2. 从效率的角度
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，则系统效率才较高。从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点：
（1）变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器在高的效率值下运转。
（2）在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，但应略大于电动机的功率。
（3）当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利用变频器长期、安全地运行。
（4）经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。
（5）当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置，以利达到较高的节能效果。 3. 从计算功率的角度
对于连续运转的变频器必须同时满足以下3个计算公式：
P?Pm?
满足负载输出：n?3P?3KUIcos??10nee 满足电动机容量：
满足电动机电流：
In?K?Ie
式中Pn为变频器容量（单位kW），Pm为负载要求的电动机输出功率（单位kW），Ue为电动机额定电压（单位V）， In为变频器的额定电流，Ie为电动机额定电流（单位A），?为电动机效率（通常约为0．85），osc?为电动机功率因数（通常约为0．75），k是电流波形补偿系数（由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，而含有高次谐波的成分，其电流应有所增加，通常K约为1.05～1.1）。
变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增大。
虽然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波较多，除对电网有污染外，也使电机自身增加损耗，引起电机发热。再有，变频器价格贵、投资回收器长、技术复杂、尤其在实现闭环自动控制时，还需进行技术处理。
3.2 交直交变频调速的优势特性
交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。变频调速具有调速范围较大，精度高；调速时平滑性好，效率高，低速时，特性静关率较高，相对稳定性好； 起动电流低，对系统及电