综合以上各种因素可以发现，无刷双馈电机定子绕组的极数配合问题是错踪复杂的，具体的选择要根据实际要求来定。
如果将变频器用于极数较小的控制绕组一侧，不仅可以实现电机转速的平滑调节，更重要的是大大降低了变频器的容量，同时也降低了对功率器件的耐压要求，因为对于一台6kV的无刷双馈电机来说，即使进行0～100％调速时，其控制绕组的电压也不超过2kV，一般进行±25％～±50％调速,则控制绕组的电压应低于1000V，可采用低压功率器件组成变频器，大大降低了成本，提高了可靠性。另外，还由于变频器接在控制绕组一侧，对电网的谐波污染要小得多。
4.4.3无刷双馈变频调速电机设计原则
由以上分析可见，无刷双馈电机也有其局限性，在设计时应根据具体要求综合考虑。
1）无刷双馈电机的同步转速最高为1000r/min，此时取P=2，q=1
2）为减小变频器的容量，及减小损耗，q/p的值应尽量小，对于600r/min同步速的电机，若选p=4、q=1时，变频器容量仅为电机容量的20％；而选p=3、q=2时，则为电机容量的40％。
3）调速范围越大，控制绕组电压就越高，要求变频器功率器件的耐压越高。好在电厂风机，水泵的调速范围有限，这应不成问题。
4）设计实例：将一台200MW机组引风机电机（PN=1600kW、6kV、980r/min)改成无刷双馈变频调速电机。
设计同步转速为1000r/min，则由n=，取p=2、q=1
变频器容量
PN×110％=580kW
调速范围500～1500r/min，变频器输出频率为0～±25Hz，控制绕组电压为690V左右，额定电流250A，可用耐压为1700V，电流为800A的IGBT功率器件组成。
5）投资核算：1600kW/6kV电机约￥25万元，改为无刷双馈电机，约￥40万元，30％电机容量的变频器（含输入变压器及起动装置）约￥45万元，共计￥85万元/套；若用高压变频装置，约需要￥250万元，约为无刷双馈变频调速电机的三倍。
综上所述，无刷双馈电机的调速范围为500～1500r/min为宜，这样的电机造价要比普通电机高50％左右，电机造价的增加可以从调速装置（变频器）的节约中得到补偿。转速越低，二者差值越小。若转速再高，无刷双馈电机将增大许多，制造也较困难，不一定合算。
4.4.4无刷双馈电机的优缺点
无刷双馈变频调速系统与其他交流调速系统相比，具有以下突出的优点：
1）通过变频器的功率仅占电机总功率的一小部分，可以大大降低变频器的容量，同时大大降低变频器功率器件的耐压要求，从而大大降低了调速系统的成本；
2）功率因数可调，可以提高调速系统的力能指标；
3）取消了电刷和滑环结构，大大提高了系统运行的可靠性；
4）即使在变频器发生故障的情况下，电机仍然可以运行于感应电动机的状态下，保证拖动设备的正常工作；
5）电机的转速仅与功率绕组和控制绕组的极数、频率及相序有关，而与负载转矩无关，因此电机具有硬的机械特性（同步机特性），并且转速的控制十分精确。
其不足是：起动特性较差，要借助感应起动器起动，适用于不是频繁起动的场合。
由上面的分析可知，无刷双馈变频调速电机与普通笼型电机加高压变频器或绕线式电机串级调速或双馈调速系统相比，有明显的优越性，它合理地将变频技术和电机本身的结构改造相结合，充实了电机调速的内涵，是集电机设计与制造技术、电力电子技术、计算机控制技术为大成的机电一体化的高技术产物；它既解决了高压变频调速系统的高成本，又避免了绕线式电机的有刷调速，是很有发展前途的交流调速方案。
4．5无换向器电动机
4.5.1无换向器电动机的工作原理
无换向器电动机是指由变频器、同步电动机、转子位置检测器（测频器）组成的可变速电动机，又称为晶闸管电动机或无整流子电动机。无换向器电动机的变频器与鼠笼式异步电动机变频调速时用的变频器相似，亦分为交－直－交变频器和交－交变频器两类。采用交－直－交变频器时，称为直流无换向器电动机；采用交－交变频器时，称为交流无换向器电动机。目前，用于泵与风机调速节能的多为直流无换向器电动机，故下面所讲述的无换向器电动机均是指直流无换向器电动机而言。
如图29所示，无换向器电动机的工作原理和运行特性与具有三个换向片的直流电动机相似，这是由于同步电动机与反装式的直流电动机相似；变频器的逆变器相当于直流电动机换向片（整流子），其作用是使电流换向；转子位置检测器相当于直流电动机的电刷，其作用是把旋转电路和静止电路相连，起检测转子位置的作用。因无换向器电动机运行特性与直流电动机相似，又用逆变器和转子位置检测器取代了在工作中容易产生火花的换向器（换向片和电刷），故无换向器电动机也称为无整流子电动机、晶闸管电动机。
上面所述的反装式直流电动机是指其磁极与电枢绕组的安装位置正好与直流电动机相反。反装式直流电动机（同步电动机）的磁极安装在转子上，电枢绕组装在定子上；而直流电动机的磁极安装在定子上，电枢绕组装在转子上。
转子位置检测器与电动机同轴相连。它的任务是控制逆变器中晶闸管随着转子位置的变化而按一定顺序导通。图29(b)所示为光电变换器式转子位置检测器，其原理是：当其中间具有两个缺口的腰鼓形光电变换器铝板的缺口部分经过设定的三个光源之一时，转子位置检测器就发出脉冲信号，触发逆变器中某晶闸管导通；当此铝板的非缺口部分经过光源时，光线被挡住，就没有信号。这样，转子位置检测器就根据转速，并经触发电路使逆变器的晶闸管按一定顺序轮流导通，即把由整流器输入的直流电逆变为频率可调的三相交流电，供给同步电动机。
无换向器电动机的转速控制多采用改变晶闸管整流器的导通滞后控制角α实现的。由图29(b)所示，改变转速是通过改变给定电压Ug的大小，就可改变导通滞后控制角α及整流器的输出直流电压Ed的大小，从而改变无换向器电动机的转速。这是因为改变控制角α后，即改变直流电压Ug的大小，可得出无换向器电动机的一组互相平行的机械特性曲线，如图30所示。若把叶片式泵与风机的转矩－转速特性曲线按相同比例尺作在其上，则其与无换向器电动机机械特性曲线（转矩－转速特性曲线）的交点即为工作点（运行工况点）。由图可见，泵或风机的转速随着直流电压值Ug的减小而减小。
4.5.2无换向器电动机的主要优缺点
无换向器电动机的主要优点是：
1）调速特性好从图30所示无换向器电动机的机械特性曲线（转矩－转速特性曲线）可以看出，当改变整流器输出的直流电压Ud时，可得出一组互相平行的机械特性曲线，它们与直流电动机的机械特性曲线很相似，机械特性硬（即转速对转矩的变化率小），有较宽的调速范围，在开环控制时可达10∶1（即50～5Hz）到20∶1（即50～2.5Hz）。
2）效率高图31为典型无换向器电动机的调速效率ηv、电动机及调速装置的综合效率及ηz及电源功率因数cosφ的实测示例。从图可见，其在宽的转速范围内均具有高的ηv值。
3）单机容量大与直流电动机相比，无换向器电动机没有换向器的电刷，因此，它既不会在工作中产生火花，可适用于恶劣环境和易燃易爆场合；又易于实现高电压、大容量、高转速，如目前无换向器电动机的容量已达50MW、转速达6000r/min、电压达10kV。
4）控制线路比较简单与鼠笼式电动机的变频调速相比，无换向器电动机的控制线路比较简单，这主要表现在换流线路上。所谓换流，就是指变频器中把欲触发的晶闸管导通以及把先前已导通的晶闸管关断这一过程。鼠笼式电动机变频调速时，为实现其逆变器晶闸管的关断，需设置复杂的强迫换流电路。而无换向器电动机可采用较简单的反电势换流电路。这是由于无换向器电动机为同步电动机，其转子上装有励磁绕组，当对其通过直流电时，将形成磁场，这个励磁磁场将感应产生电势，这如同直流电机电枢中的反电势一样。利用这一反电势换流时，可省去强迫换流电路所必需的换流晶闸管、电容器、电抗器等辅助设备，大大简化了控制线路，并提高了其运行效率。反电势换流又称为自然换流或反电势自然换流。
无换向器电动机的不足之处是：
1）电动机在启动或低速运行时（小于额定转速的5％～10％），因反电势小，不能进行反电势换流。常采用断续电流换流法（断流法）。断续电流换流法常采用的操作过程是：当变频器的逆变器某一晶闸管需要关断时，把变频器的整流器由整流状态（控制角α<90°）运行转为逆变状态（控制角α>90°）运行。这时由于整流器电压极性反了，使供给变频器的逆变器的电流强迫降为零，从而使逆变器的所有晶闸管都截止；然后给应该导通的晶闸管加上脉冲，待重新供电时，逆变器也就完成了换流过程。当电动机在采用断续电流换流法启动或低速运行时，电动机产生的转矩脉动要比正常运行时大得多。此外，采用断续电流换流法时需要增加一些换流控制电路。
2）由于无换向器电动机采用反电势换流，故其过载能力较低。解决过载能力低的有效措施是：随着负载大小的变化，实现无换向器电动机励磁电流和给定换流超前角γ0的自动调节。γ0是指无换向器电动机在空载时，电机相电流I和空载电势E0之间的夹角。
3）大型的变频装置及其控制系统需占用较大空间。如一台容量为6000kW、2300V的装置，需要2.4m×3.6m×13.5m的安装空间。
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