交流调速的功率控制原理（P理论）

—揭示电机调速实质的新理论

理论创始人： 屈维谦（中国）

性质： 中国自主知识产权的 电机调速新理论

关键字：功率控制 调速 工业节能 节能 节电 电机调速 内馈调速 斩波 斩波内馈 斩波控制

P理论的内涵与推论

交流调速的实质在于控制其机械功率，电机转速与机械功率成正比。改变机械功率的主要机理有两种，即电磁功率控制和损耗功率控制。电磁功率控制改变的是理想空载转速，损耗功率控制是增大转速降。前者为高效率节能型调速，后者为低效率耗能型调速。调速的技术性能取决于调速机理，机理相同但方法不同的调速，技术性能是一致的。

内馈调速与变频调速同属于电磁功率控制，区别在于控制的对象不同，内馈调速控制的是转子，变频调速控制的是定子，两者的调速性能基本一致，传统理论把两者划分为变频和变转差率的观点缺乏科学根据而且背离实际。

机械特性是调速性能的集中体现。凡是平行特性曲线的调速必然是电磁功率控制、高效率的；凡是汇交特性曲线的调速必然是损耗功率控制、低效率的。

P理论的简要证明

根据图1 异步机功率圆模型，转速按力学定律表达为

式中：Pm为异步机输出的机械功率；

Tfz为异步机的负载转矩。

显然，负载转矩是由机械负载性质所决定的客观存在，不能成为调速控制量，因此，惟有控制机械功率才能实现调速。

改变机械功率PM的方法：

根据能量转换和守恒定律，对于转子

其中:Pem为定子传输给转子的电磁功率；

p2为转子的损耗功率。

结合公式(1),异步机转速为

于是调速有改变电磁功率Pem和损耗功率△P2两种机理。

定子、转子控制

高效率的交流调速关键是如何控制电磁功率的Pem，至于选择定子控制还是转子控制，仅仅是控制的对象不同，并没有本质的区别。

定子控制与转子控制的对比

变频调速是定子控制的典型代表，特点是通过控制定子电压改变定子的电磁功率，为了避免调压时破坏主磁通恒定（否则将产生较大的损耗），必须同时辅以变频，使电压与频率的比值为定值。定子控制的优点是适用于鼠笼型异步机，主要缺点是在高压交流调速时，控制装置承受电源高压，经济性和可靠性变差。另外，由于需要控制电压和频率两个变量，技术较为复杂。

内馈调速是转子控制的典型代表。特点是通过附加电势直接改变转子的电磁功率，同时将其回馈到定子特设的内馈绕组。内馈调速的突出优点是回避了定子高压，实现了高压电机低压控制，技术简单，可靠性高，成本低廉。缺点是转子存在滑环和电刷。目前经过改进，已经使电刷的连续运行寿命提高了3倍，大大减少了维护量。