感应电动机的电压源驱动：V/f控制

图9.1a所示为由图5.7所示的三相电压型逆变器构成的感应电动机驱动电路。

逆变器可以产生任意大小及频率的三相交流电，将此电压作为VVVF的VRS（控制电压源）。另一方面，基于空间矢量表示的感应电动机等效电路（稳态工作）如图9.1b所示，使用此图可以分析感应电动机调速系统的条件。以旋转坐标系空间矢量表示的感应电动机电路与相量表示的电路完全相同，但需要注意以矢量表示的是三相一体化电路。

对于图9.1b所示电路，采用与相量同样的算法表示感应电动机的特性，可以得到式（9.1）～式（9.3）。其中，I″_s为定子电流，I″_r为转子电流，T′为换算成电气量的机械转矩^[1]。并且，E″_s为端子电压V″_s减去绕组电阻压降值的电压，假定称之为内部电压^[2]。

图9.1 基于三相逆变器的感应电动机驱动电路及其等效电路

从上面方程式可以看出，所有与电压有关的量都表示为（E″_s/ω_s）的形式，感应电动机的转矩与输入电流（定子电流）的特性曲线如图9.2所示，用可变频率电源驱动感应电动机时，若将内部电压E″_s与频率按比例进行调整，则两个特性曲线如图9.2所示进行平移。如果将具有图示负载特性的机械负载连接到感应电动机的轴上，则电动机就会沿着负载特性曲线，工作点向低转速的方向移动，达到变频调速的目的。这是众所周知的感应电动机比例平移特性，它是基于端子电压与速度比恒定情况下的比例平移。另外，从式（9.3）可知，（R_r/ω_sl）也是呈比例的形式，这表明根据转子电阻与转差角速度比恒定的条件，也能引起比例平移。因为与本例无关，所以省略对其进行说明。(www.zuozong.com)

图9.2 感应电动机在（E″_s/ω_s）比恒定控制时的工作特性

因此，由VVVF逆变器驱动感应电动机进行变频调速时，必须进行E/f恒定控制（内部电压与频率比恒定控制）。但是，由图9.1b所示电路可知，适合比例平移的条件是（E″_s/ω_s），由于E″_s只比端子电压V″_s少了绕组电阻压降部分，因此，在实际工作时，如图9.3所示，端子电压V工作的条件是必须对电阻压降进行修正。而且，实际控制的是施加电压与频率之比，所以一般称之为V/f控制。市场上普遍使用的逆变器中多数都具有此类控制功能。

图9.3 在电压源驱动时感应电动机（端子电压/频率）之比的设定条件