由于直流电动机在应用中存在着这样的一些不足，使得直流调速系统的应用也相应受到限制。并且随着电力电子技术，微处理器技术、控制技术以及PWM等技术的出现和发展，交流电机的调速越来越方便[2]。调速性能可以媲美直流电机的交流电机已经出现。并且交流电机具有价格低廉，制造方便，维护方便和坚固耐用的优点，这使交流电机调速系统在各行各业中得到了极广泛的应用。

1.1  变频调速系统的方案

目前，交流调速系统实用的控制方法主要有以下四种：（1）转速恒压频比（U/f=常数）控制；（2）转差频率控制；（3）矢量控制；（4）直接转矩控制。下面分别对这四种调速控制类型进行介绍。

早期的变频系统都是采用开环恒压频比（U/f=常数）的控制方式，U/f控制是转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，负载可以是通用标准异步电动机，所以通用性强，经济性好，是目前通用变频器产品中使用较多的一种控制方式，普遍应用在风机、泵类的调速系统中。但是由于这种控制方法是开环控制，调速精度不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降、稳定性变差[3]。

异步电动机转差频率控制是一种转速闭环控制。利用异步电动机的转矩与转差频率成正比的关系来控制电机的转矩，就可以达到与直流恒磁通调速系统相似的性能[4]。它的优点在于频率控制环节的输入频率信号是由转速转差信号和实测转速信号相加后得到的，在转速变化过程中，实际频率随着实际转速同步上升或下降，因此加、减速更平滑，容易稳定。其缺点是由于转差频率控制规律是从异步电动机稳态等效电路和稳态转矩公式推得的，所以存在动态时磁通的变化不能得到控制、电流相位没有得到控制等差距，使其不能达到与直流恒磁通调速系统同样的性能。

矢量控制也称为磁场定向控制，它着眼于电机磁场的直接控制。其主要思想是将异步电动机模拟成直流电动机，通过坐标变换的方法分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，实现正交或解耦控制，从而获得与直流电机一样良好的动态调速特性。因为这种方法采用了坐标变换，所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。

直接采用转矩反馈的内环控制可以抑制磁链变化对转矩的影响，近似地实现转速与磁链解耦，直接转矩控制系统正是突出了这一特色，与此同时，还获得了转矩的快速动态响应[5]。直接转矩控制（DTC）是继矢量控制后的又一种力矩闭环控制方法。它克服了坐标旋转变换和解耦运算的复杂性，直接对转矩进行控制，与矢量控制相比，DTC直接着眼于转矩控制，省掉了解耦控制所需的复杂旋转坐标变换和线性调节器，另外，DTC采用开关状态表查询方式确定开关状态，使控制结构大为简化。其缺点是：输出转矩有脉动，特别是低速性能不理想，在低速时，定子电压降对磁通观测影响较严重，使系统的低速性能难以保证，限制了系统的调速范围。

1.2  PWM技术及其发展

交流电机调速性能的不断提高在很大程度上是由于PWM技术的不断进步。随着电压型逆变器在高性能电力电子装置(如：交流传动、不间断电源和有源滤波器)中的应用越来越广泛，PWM控制技术作为这些系统的核心技术，引起了人们的高度重视，并得到深入的研究。所谓PWM技术就是利用半导体器件的导通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，以实现变压变频并有效地控制和消除谐波的一门技术。目前，几乎所有的变频调速装置都采用这一技术。PWM技术用于变频器的控制可以明显改善变频器的输出波形，降低电机的谐波损耗，并减小转矩脉动，同时还简化了逆变器的结构，加快了调节速度，提高了系统的动态响应性能。 Matlab异步电机矢量控制系统设计(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_61450.html