随着控制理论的不断完善和控制系统的不断发展,交流调速系统越来越可以与直流调速系统相抗衡、相媲美了。我们在利用变换器驱动电机的同时,另外一个问题却出现了。为了改善逆变器的输出性能,高频化已成为电力电子技术发展的方向。但随着开关频率的提高,开关损耗急剧增大,使逆变器的效率严重下降,在一定程度上限制了逆变器工作频率的进一步提高、性能的改善及应用领域的扩大。在大功率的电机调速领域,由于受到开关器件的限制,逆变器只能工作在较低的开关频率,使得低频纹波分量较大,容易造成电机的附加损耗和转矩脉振等,整个系统的效率也下降了。本文借鉴近些年来重庆大学电气工程学院电力电子系新发展的双频变换理论,将基于单周控制和滞环控制的双频逆变器用于异步电机调速系统中,以达到提高了大功率等级逆变器的性能和效率的目的。低频开关对高频开关处理的电流进行了分流,传递大部分功率,减少了开关损耗;高频部分传递小部分功率,提高系统动态响应。文章通过对异步电机矢量控制的研究又得到了合适的双频逆变器供电的异步电机调速系统的控制方法,使系统具有良好的动静态性能。本文通过计算机仿真,发现双频逆变器供电的异步电机调速系统有着单频逆变器供电系统无法比拟的优势。双频调速系统跟单个高频逆变器供电的系统相比,它们的定子电流谐波和转矩脉动都比较小,但是前者高频开关电流最多只相当于后者的19%,开关损耗大大降低。双频调速系统跟单个低频逆变器供电的系统相比,它的定子电流谐波含量只相当于后者的12%,转矩脉动也只相当于后者的10%,这样调速过程中电机的附加损耗和振动都大大减小了。为了进一步研究双频逆变器供电给异步电机调速系统的现实可行性,本文在前面理论分析和仿真的基础上,设计了双频半桥逆变器的硬件电路,并进行了实验分析。该电路高频部分采用双路积分器ACF2101实现单周控制,克服了积分器的积分复位时间不是瞬时所带来的问题,低频部分用电流传感器将电流信号转化为电压信号实现滞环控制。通过理论分析、仿真研究和少量实验探讨,我们发现双频逆变器确实可以用来提高逆变器的效率,在大功率交流调速系统中有一定利用价值。