1 望眼欲穿近百年
1.1 结构简单价低廉
三相交流异步电动机的发明在电力拖动史上有着十分重要的意义。因为它的转子电路不需要和外电路相联接，转子绕组由两侧端部互相短接的铜条或铝条(俗称鼠笼条)构成，可以自成回路，形状象个“鼠笼”，故常称为笼形电动机，如图1-1所示。
图1-1 异步电动机的构造
在所有电动机中，这种结构在简单、坚固方面是首屈一指的。这带来了使用寿命长、易于维修、以及价格低廉等极为突出的优点，使它在整个电力拖动领域独占鳌头。在20世纪80年代以前，约占工农业生产机械中电动机总量的85％以上。
1.2 生产要求转速变
图1-2 刨台的原拖动系统
随着各种加工技术的不断进步，许多生产机械对无级调速的要求也越来越迫切。以50年代龙门刨床刨台的拖动系统为例，其拖动系统采用Ｇ-Ｍ(发电机-电动机组)调速系统，如图1-2所示。图中，直接拖动刨台的是直流电动机DM，DM由直流发电机G1提供电源，G1又由交流电动机AM来带动，AM在带动G1的同时，还带动一台励磁发电机G2。G2发出的电，一方面为DM和G1提供励磁电流，同时也为控制电路提供电源。除此以外，为了改善DM的机械特性，还采用了一台结构复杂、价格昂贵的交磁放大机DMA。
可见，为了实现无级调速，简直已经到了不惜工本的地步。这充分说明 >>
了:生产机械对电动机进行无级调速的要求是多么地迫切！
1.3 变频难产失欢颜
(1) 异步电动机的转速公式
三相交流电动机中，一个十分重要的“角色”便是旋转磁场，它是三个交变磁场合成的结果。这三个交变磁场的特点是:
l 产生磁场的交变电流在时间上互差三分之一周期(T/3)，这由三相交流电源本身的特点所决定;
l 三个磁场的轴线在空间位置上互差2π/3电角度，这可以通过三相绕组在定子铁心中的安排来实现。
旋转磁场的转速称为同步转速，由下式决定:
(1-1)
式中，n0—同步转速，r/min;
f—电流的频率，Hz;
p—旋转磁场的磁极对数。
而异步电动机之所以被冠以“异步”二字，是因为其转子的转速nM永远也跟不上旋转磁场的转速n0。两者之差称为转差:Δn＝n0－nM (1-2)
式中，Δn—转差，r/min;
nM—电动机的转速，r/min。
转差与同步转速之比，称为转差率:
(1-3)
式中， s—转差率。
由式(1-1)和式(1-3)，可以推导出:
(1-4)
(2) 异步电动机的调速方案
式(1-4)表明，要改变异步电动机的转速，除了改变频率以外，只有两种办法:
l 改变磁极对数
>这可以通过改变定子绕组的接法来实现，如图1-3(a)所示。
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图1-3 异步电动机的调速方法
这种方法的缺点是十分明显的:一台电动机最多只能安置两套绕组，每套绕组最多只能有两种接法。所以，最多只能得到4种转速，与无级调速相去甚远。
l 改变转差率
这种方法适用于绕线转子异步电动机，通过滑环与电刷改变外接电阻值来进行调速，如图1-3(b)所示。
显然，这是通过改变在外接电阻中消耗能量的多少来调速的，不利于节能。此外，由于增加了滑环与电刷，从而增加了容易发生故障的薄弱环节。
1.4 变频调速难实现
式(1-4)是在发明异步电动机的当时就知道了的，所以，变频可以调速是和异步电动机“与生俱来”的。
一方面，生产机械迫切地要求无级调速，另一方面，改变频率可以实现无级调速的原理又是如此明明白白地摆在那儿。而变频调速装置却如此地难产，成为了人们翘首以盼地期待着的技术！
变频调速技术真正地进入到能够推广普及的实用阶段，已经是20世纪80年代了。人们企盼了将近一个世纪！
是什么原因使变频调速技术如此地姗姗来迟呢？
2 开关器件最关键
目前应用得最为广泛的是交－直－交变频器，今通过其基本结构，来看看要实现变频调速需要解决哪些问题。
图1-4 交-直-交变频器的主电路框图
交－直－交变频器的基本框图如图1-4所示，其工作过程是:先将电源的三 >>
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