交流电机调速控制的核心在于根据电机类型（异步电机/同步电机）和应用场景（例如调速精度、成本、能耗）调整电机的关键输入参数，例如电压、频率、电流或磁场。以下按技术成熟度和应用范围对主流控制方法进行详细分析：

一、“压频配合”调速（异步电机主流）

1、变频调速（VVVF，变压变频）

• 原则：将工频交流电（如220V/50Hz、380V/50Hz）通过“变频器”转换成“电压、频率可调”的交流电，以满足电机不同转速的要求（频率提高则转速提高，频率降低则转速降低）。
• 关键逻辑：当电机定子阻抗一定时，U/f比必须保持不变。否则，会造成磁通饱和或不足，导致电机烧毁或转矩降低。因此，变频器需要实时协调电压和频率。
• 分类:
  • 标量控制：仅控制电压和频率的幅值。结构简单，成本低，适用于对调速精度要求不高的场合，如风机、水泵（如家用空调室外机）。
  • 媒介控制：将电机电流分解为“励磁电流”与“转矩电流”，分别进行精确控制，以达到类似直流电机的高动态响应（例如：数控机床、电梯曳引机）。
  • 直接扭矩控制（DTC）：跳过电流分解，直接控制电机转矩和磁链，响应速度更快，适用于轧机、伺服系统等高动态场景。
• 优势：调速范围宽（0至额定转速，甚至超过额定转速），效率高（接近额定效率），转矩稳定。
• 缺点：变频器成本较高，高频时可能产生谐波干扰（需加滤波器）。

2、软启动器调速（辅助调速、间断调速）

• 原则：通过晶闸管（SCR）逐渐提高电机定子电压，实现“平滑启动”，避免启动时的大电流冲击。部分软启动器支持“调压式调速”（通过降低电压来减少转差率s，从而间接降低转速）。
• 应用：仅适用于“启动阶段”或“短时间、低精度减速”（如传送带轻载调速），无法实现大范围连续调速（电压过低会导致电机过热）。
• 优势：成本比变频器低；保护功能齐全（过流、过载）。
• 缺点：调速范围窄（一般只能降至额定转速的70%）；低速时功率因数低。

二、基于“极对调节”的调速（变极调速）

• 原则：根据异步电机转速公式 n = 60f(1-s)/p通过改变电机定子绕组的“极对数p”（例如，2极→4极），直接改变电机的同步转速。50Hz时，2极电机的同步转速为3000rpm，4极电机的同步转速为1500rpm。
• 实施方法：通过电机绕组的“换向开关”（例如星三角切换、双星切换）改变绕组的电流方向，从而改变极对数。
• 应用：仅适用于“分步调速”场景（例如，冲床、压缩机、风扇）。电机必须设计为支持多极对（例如，2/4极、4/6极双速电机）。
• 优势：结构简单、成本低、运行可靠、调速时无效率损失。
• 缺点：只能实现“固定档位”调速（如2档、3档），无法实现连续平稳的调速。

三、基于“转差率调节”的调速（低精度、低功耗场景）

1.定子调压调速

• 原则：通过电压调节器（例如自耦变压器、晶闸管调压电路）降低定子电压U，使电动机转矩T减小（T与U²成正比）。当负载转矩不变时，转差率s增大，实际转速降低。
• 优势：电路简单，成本极低。
• 缺点：调速范围窄（只能实现10%～30%的降速）；低速时电机发热严重（转差功率损失大），转矩不足。

2、转子串电阻调速（仅适用于绕线转子异步电动机）

• 原则：绕线转子异步电动机的转子绕组可以外接电阻，增大转子电路电阻R2，可以增大转差率s（s与R2成正比），从而降低实际转速（同步转速不变，转差率增大导致实际转速降低）。
• 应用：适用于“短时调速”或“启动调速”场景（例如：起重机、绞车）。需配合“转子变阻器”手动或自动调节电阻值。
• 优势：结构简单，成本低，调速时转矩稳定（启动转矩大）。
• 缺点：低速时转子阻力损失大（电能转化为热能），效率低，调速精度差（阻力档位有限）。