1．变频调速基本原理
异步电动机的转速可表示为n= 60f/p（1-s）。式中s称为转差率。当电动机刚刚开始起动时，n=0，s=1;若电动机处于理想空载，n=n1（n1称为同步转速），s=0，此时转子与定子旋转磁场同步，额定负载情况下，s为2% - 5%；所以异步电动机的额定转速总是接近于同步转速，如2890r/min，1450r/min，975 r/min，741r/mm等。
电动机和负载的转速与频率、电动机的极对数、转差率有关。从电动机转速公式很容易看出，改变供电频率就会改变电动机的转速，但变频器通常是通过同时改变供电电压和频率进行速度调节的，这种方法的目的是不管转速如何都要获得恒定的可用电动机转矩；转矩公式为T= KΦIcosΦ=常量，而Φ=常量；在这种条件下，不管频率如何，在额定电流下，都将获得额定的电动机转矩；对于一台异步电动机，定子绕组产生磁通：Φ=LI在某频率f下加电压U在绕组两端，符合欧姆定律，记为U=ZI;如果忽略定子绕组电阻，一个绕组在交流下的电抗可记为Z=ωL，故U=ωLI；ω代表角频率：ω= 2πf;所以，为了获得恒定的磁通，进而获得恒定的辖矩，U/f必须是一个与频率无关的常数。也就是说，电压必须与频率成正比变化。
2．变频器调速矢量控制原理
变频器矢量控制的出发点是通过数学的方法，对交流电动机的模型进行解耦，使各物理量分解为励磁分量和转矩分量，然后模仿直流电动机的控制方法进行控制。变频器矢量控制图如图2-2所示，直流调速系统有着优异的动静态调速性能，原因是直流电动机的磁通可通过单独调节励磁电流来实现控制，与电枢电流调节彼此互不影响，容易做到磁通恒定，在磁通恒定的情况下，转矩与电枢电流成正比，而交流电动机的磁通无法单独控制。异步电动机的模型是多输入（电压、电流、频率、相位）、多输出（磁通、转矩），并且多个变量耦合在一起的，调节电压、电流既影响磁通又同时影响转矩。
图2-2 变频器矢量控制图
解耦的基本方法以产生同样的旋转磁场为约束条件，产生旋转磁场不一定非用三相绕组、通三相交流电不可，也可采用通两相交流电的两相绕组，再进一步采用以同步转速旋转的坐标系，此时的模型与直流电动机一样。
以转速、磁链闭环微机控制的电流滞环型PWM变频调速系统为例，矢量控制的原理框图如图2-3所示。
图2-3 矢量控制的原理框图
3．有速度（位置）传感器矢量控制和无速度（位置）传感器矢量控制
在矢量控制系统开发的初期都要求在电动机轴上装设编码器，测取速度（位置）信号，有些场合安装编码器困难，所以又开发了无速度传感器系统。无速度传感器系统现在是热门话题，方法很多，但真正用于工业产品的都基于同样的原理即电压、电流模型法。
电压模型使用电动机参数较少，在速度高于5% - 10%（高速）时，计算精度较高，低于5% - 10%（低速）时，由于电压太低，计算误差大。电流模型使用电动机参数多，特别是受转子电阻变化影响大，计算误差略大，但这种误差与转速无关。在有速度传感器的系统中，高速时使用电压模型，控制精度高；低速时使用电流模型，精度虽不如高速时高，但仍能正常运行。在无速度传感器系统中，高速时角速度由比较电压、电流模型计算结果（辨识）得到，因此只能达到有速度传感器系统的低速水平；低速时由于电压模型不准，基准没了，无法辨识，因此系统只能抛弃矢量控制，改为开环工作。现在市场上的无速度传感器矢量控制系统在低速时都是开环系统，性能差。它们只适合用于无长期低速运行，且高速时调速精度要求不高的场合。
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