Из теории электропривода, известно, что синхронная скорость ротора асинхронного двигателя (АД) равна:
,
где f1 – частота напряжения статора; рп – число пар полюсов машины.
Это даёт возможность регулировать скорость АД изменением частоты f1 напряжения, питающего статор.
При частотном регулировании возможна работа АД в широком диапазоне скоростей с малым скольжением, что снижает потери электроэнергии в машине и обеспечивает высокий КПД АД. Коэффициент мощности АД с уменьшением скольжения и частоты (f1) растёт вследствие снижения падений напряжения на индуктивных элементах машины. Частотное регулирование является единственно возможным способом получения очень высоких скоростей вращения (до 300 000 об/мин). Применение соответствующих замкнутых систем автоматического управления позволяет строить частотно-регулируемые электроприводы с достаточно большим диапазоном регулирования скорости D = 1:(20…30) и хорошим быстродействием.
Для обеспечения постоянной перегрузочной способности двигателя, хорошей линейности его механических характеристик и ненасыщения его магнитной системы необходимо с изменением частоты напряжения статора изменять и амплитуду этого напряжения. При всех практически приемлемых способах частотного регулирования уменьшение частоты напряжения статора должно сопровождаться уменьшением его амплитуды, и наоборот: увеличение частоты должно сопровождаться увеличением амплитуды. Поэтому в качестве источников питания таких электроприводов используют источники переменного напряжения, желательно синусоидального, с регулируемой частотой и амплитудой. Несинусоидальность напряжения источника питания обусловливает дополнительные потери в цепях двигателя от высших гармонических тока.
Основной недостаток частотно-регулируемых электроприводов – сложность технической реализации силовых источников питания с раздельными каналами регулирования частоты и амплитуды напряжения, имеющих хорошее быстродействие и форму напряжения, близкую к синусоидальной.
Согласование между частотой и амплитудой напряжения в управлении скоростью и моментом АД возможно лишь при формировании в виде независимых координат потока двигателя или тока статора. При рассматриваемом здесь способе частотного управления в качестве управляющих воздействий используются частота и напряжение статора. Этот способ частотного управления следует отличать от способа частотно-токового управления, при котором в качестве управляющих воздействий принимаются частота и ток статора.
