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一、三相异步电动机变频调速原理
由于电机转速n与旋转磁场转速n1接近，磁场转速n1改变后，电机转速n也
60f1就随之变化，由公式n1?可知，改变电源频率f1，可以调节磁场旋转，从
p而改变电机转速，这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为
n?60f1?1?s??n1?1?s? p式中f1为异步电动机的定子电压供电频率；p为异步电动机的极对数；s为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率f1，可以改变同步转速n，从而改变转速。如果频率f1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为
U1?E1?4.44f1N1km?m
式中E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率；N1为定子每相绕组匝数；km为基波绕组系数，?m为每极气隙磁通量。
如果改变频率f1，且保持定子电源电压U1不变，则气隙每极磁通?m将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率f1时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通?m的目的。 .1、基频以下变频调速
为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率f1时，保持
U1为常数，使气每f1极磁通?m为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转
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m1pU1矩为
T?2?fr?2s?????1??1????2?r?2??r???x1?x2??????s??2?m1p?U1???22??f1??r?2?2
?r1??x1?x2????s??2f1r?2s1上式对s求导，即
dT?0，有最大转矩和临界转差率为ds21m1pU121m1p?U1?f1 Tm????22?f1r1?r12??x1?x?2?222?f1?f1?r1?r12??x1?x?2?2??sm?r?2r12??x1?x?2?2由上式可知：当U1?常数时，在f1较高时，即接近额f1定频率时，r1=?x1?x?2?，随着f1的降低，Tm减少的不多；当f1较低时，?x1?x?2?较小；r1相对变大，则随着f1的降低，Tm就减小了。显然，当f1降低时，最大转矩Tm不等于常数。保持
U1?常数，降低频率调速时的机械特征如图1所示。f1这相当于他励直流电机的降压调速。
图1 变频调速的机械特性
（a）基频以下调速（
U1?常数） （b）基频以上调速（U1=常数） f1（a） 2、基频以上变频调速
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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T?m1pU122?f????1??1????r?2s?2?2???r?r???x1?x?s2?????2
?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?2r??x1?x?2?212 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?r?21sm???x1?x?22?f1?L1?L?2?f1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。
二、SIMULINK仿真模型
建立三相异步电动机的变频调速仿真模型，可以采用simulink提供的仿真模块，如交流电源，电压测量，异步电机，电机测量等。其中，三相交流电源位于【Power System】的Power Electronics中，将三相交流电源的频率设置成60Hz，电压值设置的与电机的电压相同。电压表位于【Power System】的Measurement中，异步电机模块位于【Power System】库的Machines中，双击电机模型，设置其参数，设置如图（a）所示，设置增益K的值为（30/3.14）
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其仿真图形如实例图（b）所示。
（a）变频调速仿真模型
（b）异步电动机参数设置
三、结果集分析
这是个简单的电机调速仿真系统，虽然简单但是仍然要观察电机的性能指标，其中比如超调，调节时间等。
上升时间tr是输出响应从零开始第一次上升到稳态值所需的时间。tr越小，表示初始响应速度越快。由自动控制原理可知，系统的快，稳是相对矛盾的，两者是冲突的，一般我们都在寻找一个两者最佳的平衡点。
根据参数设定将，ts分别设定为40ms，由于初始设定的频率为60Hz，根据 n1?60f1 p-可编辑修改-
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可知n1应该为1800r/min。
（1）未变频时仿真结果
（c）示波器读数
由图可知，由于没有负载，所以定子和转子电流以及电磁转矩均最终趋于0，根据公式n1?60f1可知，转速最终稳定在1800r/min，同时在40ms左右，电p机的转速到达标准，与预定结果差入不大。 （2）变频时仿真结果（基频以下调速）
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三相异步电动机变频调速
