變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的，當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用N表示

N=60f/p                                           （7-1）

式中：f為三相交流電源頻率，一般為50Hz；p為磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)p=1時(shí)，N=3000r/min；p=2時(shí)，N=1500r/min。

由式（1-10）可知磁極對(duì)數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速N越慢。轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速N要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率s表示：

s=[n₁－n]/n₁]×100%                                   （7-2）

當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組加上電源而轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1；啟動(dòng)后的極端情況n=N，則s=0，即s在0～1之間變化。一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的s=（1～6）%。綜合式（7-1）和式（7-2）可以得出

n=60f（1-s）/p                                   （7-3）

由式（7-3）可以得出，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的異步電動(dòng)機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的。

但是，為了保持在調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電動(dòng)機(jī)的磁通量恒定，因此電動(dòng)機(jī)定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。變頻器就是在調(diào)整電動(dòng)機(jī)電源頻率（VariableFrequency）的同時(shí)還要調(diào)整電壓（VariableVoltage）的變換裝置，故簡(jiǎn)稱VVVF（裝置）。

（1）變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速過程

變頻器的輸出頻率從f_X1上升至f_X2的加速過程如圖7-1所示。當(dāng)頻率f_X上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n₀隨即也上升，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n_M因?yàn)橛袘T性而不能立即跟上。結(jié)果是轉(zhuǎn)差Δn增大了，導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流也增大。為此，在電動(dòng)機(jī)的加速過程中，必須處理好加速的快慢與拖動(dòng)系統(tǒng)慣性之間的矛盾。在生產(chǎn)實(shí)過程中，變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速過程屬于不進(jìn)行生產(chǎn)的過渡過程，從提高生產(chǎn)率的角度出發(fā)，加速過程應(yīng)該越短越好。由于變頻調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)存在著慣性，如果加速過程太快，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n_M將跟不上電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起加速電流的增大，若達(dá)到過流限值而使變頻器跳閘。所以，在設(shè)置加速過程參數(shù)時(shí)，必須折中處理的問題是，在防止加速電流過大的前提下，盡可能地縮短加速過程。

（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)的減速過程

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)妮^高轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速的過程稱為減速過程。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的減速過程是通過降低變頻器的輸出頻率來實(shí)現(xiàn)減速的，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)?/span>n₁下降至n₂，即變頻器的輸出頻率從f_X1下降至f_X2的減速過程，如圖7-2所示。

當(dāng)頻率剛下降的瞬間，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)立即下降，但由于拖動(dòng)系統(tǒng)具有慣性的緣故，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不可能立即下降。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組切割磁場(chǎng)的方向和原來相反了。從而，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向，以及所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向都和原來相反了，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。由于所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向相反，能夠促使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速地降下來，該狀態(tài)稱為再生制動(dòng)狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)狀態(tài)發(fā)出的電能，將通過和逆變開關(guān)管反向并聯(lián)的二極管全波整流后反饋到直流電路，使直流電路的電壓U_D升高，稱為泵升電壓。如果直流電壓U_D升得太高，將導(dǎo)致整流器和逆變器的器件損壞。所以，當(dāng)U_D上升到一定限值時(shí)，須通過能耗電路(制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元)放電，把直流回路內(nèi)多余的電能消耗掉。

變頻調(diào)速系統(tǒng)的減速過程和加速過程相同，在變頻調(diào)速系統(tǒng)的減速過程屬于不進(jìn)行生產(chǎn)的過渡過程，故減速過程應(yīng)越短越好。由于變頻調(diào)速系統(tǒng)存在著慣性的原因，頻率下降得太快了，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起再生電流的增大和直流回路內(nèi)泵升電壓的升高，甚至可能超過設(shè)置的限值，導(dǎo)致變頻器因過電流或過電壓而跳閘。所以，在設(shè)置系統(tǒng)減速過程參數(shù)時(shí)，必須在防止減速電流過大和直流電壓過高的前提下，盡可能地縮短減速過程。