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(hào)當(dāng)作電流給定信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。
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(duì)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u(píng)s = 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(píng)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(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定，
與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加，即得定子頻率給定信號(hào)，即
電壓控制——由和定子電流反饋信號(hào) is 從微機(jī)存儲(chǔ)的 us = f ( , is) 函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào)，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(píng)價(jià)
式（6-66）所示的轉(zhuǎn)差角頻率與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加后得到定子頻率輸入信號(hào)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(píng)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(duì)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(píng)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(cè)信號(hào)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(hào)上來了。