0. 問題的提出
轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、動(dòng)態(tài)性能都有限，要提高靜、動(dòng)態(tài)性能，首先要用轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)，這是很明顯的，但是，是否能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能呢？還得進(jìn)一步探討一下。
電力傳動(dòng)的基本控制規(guī)律
我們知道，任何電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)都服從于基本運(yùn)動(dòng)方程式：
提高調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能主要依靠控制轉(zhuǎn)速的變化率，根據(jù)基本運(yùn)動(dòng)方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制，因此，歸根結(jié)底，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。
1. 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念
直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，控制電流就能控制轉(zhuǎn)矩，因此，把直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號當(dāng)作電流給定信號，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號。
在交流異步電機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素較多，控制異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的問題也比較復(fù)雜。
按照恒 eg / 控制（即恒控制）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩公式（6-12）
重寫為：
將代入上式，
得：
令 ws = sw1 ，并定義為轉(zhuǎn)差角頻率；，是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)；
則
當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，s 值很小，因而也很小，只有的百分之幾，可以認(rèn)為，則轉(zhuǎn)矩可近似表示為：
式（6-61）表明，在s 值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比。這就是說，在異步電機(jī)中控制，就和直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。
控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。
2. 基于異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律
上面分析所得的轉(zhuǎn)差頻率控制概念是在轉(zhuǎn)矩近似公式（6-61）上得到的，當(dāng)較大時(shí)，就得采用式（6-12）的精確轉(zhuǎn)矩公式，把這個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性），畫在下圖
可以看出：
在較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段上，轉(zhuǎn)矩 te基本上與成正比，
當(dāng)te 達(dá)到其最大值temax 時(shí)，達(dá)到smax值。
對于式（6-12），取 dte / ds = 0 可得 ：
在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給限幅，使其限幅值為：
就可以基本保持 te與的正比關(guān)系，也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩控制。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。
上述規(guī)律是在保持恒定的前提下才成立的，于是問題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持恒定？我們知道，按恒 eg/ 控制時(shí)可保持恒定。在上圖的等效電路中可得：
由此可見，要實(shí)現(xiàn)恒 eg/控制，須在us/ = 恒值的基礎(chǔ)上再提高電壓 us 以補(bǔ)償定子電流壓降。
如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時(shí)恒 eg/控制所需的電壓-頻率特性us = f (, is) 如下圖所示
上述關(guān)系表明，只要 us 和及 is 的關(guān)系符合上圖所示特性，就能保持 eg/恒定，也就是保持恒定。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二。
總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：
（1）在 ≤sm 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 te 基本上與成正比，條件是氣隙磁通不變。
（2）在不同的定子電流值時(shí)，按上圖的函數(shù)關(guān)系 us = f ( , is) 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。
3. 轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)
系統(tǒng)組成
控制原理
性能評價(jià)
系統(tǒng)組成
控制原理
實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。
頻率控制——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr的輸出信號是轉(zhuǎn)差頻率給定，
與實(shí)測轉(zhuǎn)速信號相加，即得定子頻率給定信號，即
電壓控制——由和定子電流反饋信號 is 從微機(jī)存儲的 us = f ( , is) 函數(shù)中查得定子電壓給定信號，用和控制 pwm電壓型逆變器，即得異步電機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。
性能評價(jià)
式（6-66）所示的轉(zhuǎn)差角頻率與實(shí)測轉(zhuǎn)速信號相加后得到定子頻率輸入信號這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)。它表明，在調(diào)速過程中，實(shí)際頻率隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速 同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。
性能評價(jià)（續(xù)）
同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr飽和，系統(tǒng)能用對應(yīng)于sm 的限幅轉(zhuǎn)矩tem 進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性。
性能評價(jià)（續(xù)）
由此可見，轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠象直流電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)那樣具有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能，是一個(gè)比較優(yōu)越的控制策略，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜。
然而，它的靜、動(dòng)態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：
（1）在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時(shí)，是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中如何變化還沒有深入研究，但肯定不會(huì)恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。
（2）us = f ( , is) 函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。
（3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 = +，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測信號不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。