交流電機可分為同步電機和異步電機兩大種類，如果電機轉子的轉速與定子旋轉磁場的轉速相等，轉子與定子旋轉磁場在空間同步地旋轉，這種電機就稱為同步電機。如果電機轉子的轉速不等于定子旋轉磁場的轉速，轉子與定子旋轉磁場在空間旋轉時不同步，這種電機就稱為異步電機。異步電機具有結構簡單、價格便宜、運行可靠、維護方便、效率較高的優點，得到廣泛應用。其主要缺點在于功率因數低，運行時必須從電網吸收無功電流來建立磁場，故其功率因數小于1。
交流電機類型
按其原理不同，交流電動機可分為同步電動機和異步電動機兩大類，同步電動機的旋轉速度與交流電源的頻率有嚴格的對應關系，在運行中轉速嚴格保持恒定不變；異步電動機的轉速隨著負載的變化稍有變化。
按所需交流電源相數的不同，交流電動機又可分為單相和三相兩大類，目前使用最廣泛的是三相異步電動機，這是由于三相異步電動機具有結構簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護方便等優點。在沒有三相電源的場合及一些功率較小的電動機則廣泛使用單相異步電動機。
三相異步電動機根據其轉子結構的不同又可分鼠籠式和繞線式兩大類，其中鼠籠式應用最為廣泛。
交流異步電機具有以下的特點。交流異步電動機具有結構簡單、堅固耐用、價格便宜、工作可靠、效率較高、無需保養等特點，特別是采用鼠籠式轉子時，交流電動機具有其他電動機不可比擬的優點，隨著電子調速技術的發展，已成為電力拖動選擇的主要機型。
三相異步電機的構造及工作原理
三相異步電機的定子和轉子由層疊、壓緊的硅鋼片組成；兩端采用鋁蓋封裝，在轉子和定子之間沒有相互接觸的部件、結構簡單、運行可靠、經久耐用、價格低廉，如圖3-1所示。
三相異步電機的定子繞組是一個對稱的三相繞組。當三相異步電機接到三相電源上，定子繞組就能夠產生一個旋轉磁場。該磁場切割轉子繞組，在轉子繞組中感應電動勢。如果轉子繞組電路閉合，則會產生轉子電流，該電流與定子旋轉磁場相互作用，使轉子繞組導體受到電磁力的作用，從而使轉子跟著定子旋轉磁場同方向旋轉，電機就能帶動機械負荷。如果三相異步電機轉子的轉速與旋轉磁場的轉速相同，則轉子繞組的導體不切割旋轉磁場的磁力線，導體中就沒有感應電動勢和電流，也就不會產生電磁力使轉子轉動。
三相異步電動機的基本結構
三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、風扇、風扇罩、接線盒、吊環等其他附件。
1）定子部分
定子部分是用來產生旋轉磁場的，三相交流異步感應電動機定子由定子鐵芯、定子繞組等部分組成。
(2)定子鐵芯
交流異步感應電動機定子鐵芯是電動機磁路的一部分
(3)定子繞組
定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱交流電流時，就會產生旋轉磁場。
（4）轉子部分
異步電動機的轉子分為繞線形與鼠籠形兩種，因此稱為繞線異步感應電動機與鼠籠形異步感應電動機。
三相異步電機的工作原理
在交流異步電動機中，定子繞組流過依次相差1200相位角的三相交流電時，產生旋轉磁場。該旋轉磁場在轉子繞組中產生感應電動勢，因為繞組是閉合回路，所以產生感應電流，有電流的繞組導體在旋轉磁場中產生電磁力，對轉軸形成電磁轉矩帶動轉軸轉動。
2.3轉差率與異步電動機運行狀態之間的關索
異步電動機可以有三種運行狀態,它與轉差率s或轉速n之間的關系可用圖3-8來表示。
1）電動機運行狀態。當0<n<n0或0<s<1, 為電動機運行狀態。如前所述，由于轉子與旋轉磁場存在差速，轉子導體就能切割磁場而感應電動勢及電流，產生的電動轉矩為驅動轉矩，電動機即能克服負載轉矩與磁場同方向旋轉。電動機從電源吸收電功率，從軸上輸出機械功率。
3)電磁制動狀態。當n<0或s>1時,為電磁制動狀態。如果串動機所帶負載的轉矩很大,電動機不僅不能帶動負載, 反而會在負載轉矩的作用下朝著相反的方向旋轉。例如，在吊車起吊貨物時,由于貨物過重,電動機不僅不能將貨物吊起來，反而由于貨物的下沉而使電動機反轉，即轉速n變為負值，電磁轉矩即為制動轉矩。此時電動機一方面從電網只收電功率，另一方面又從軸上吸收機械功率，兩部分功率變為電動機內部的損耗，異步電動機運行于電磁制動狀態,也稱為“反接制動”狀態。
異步電動機工作特性分析
異步電動機的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動機的主要物理量（轉差率，轉矩電流，效率，功率因數等）隨輸出功率變化的關系曲線。 1）轉差率特性
隨著負載功率的增加，轉子電流增大，故轉差率隨輸出功率增大而增大。 2）轉矩特性
隨著轉速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉速略有下降，而異步電動機轉矩曲線為一個上翹的曲線。（近似直線）
3）電流特性
空載時電流很小，隨著負載電流增大，電機的輸入電流增大。
4）效率特性
其中銅耗隨著負載的變化而變化（與負載電流的平方正比）；鐵耗和機械損耗近似不變； 效率曲線有最大值，可變損耗等于不變損耗時，電機達到最大效率。 異步電動機額定效率載74～94%之間；最大效率發生在(0.7～1.0)倍額定效率處。 5）功率因數特性
空載時，定子電流基本上用來產生主磁通，有功功率很小，功率因數也很低； 隨著負載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數逐漸升高； 在額定功率附近，功率因數達到最大值。 如果負載繼續增大，則導致轉子漏電抗增大（漏電抗與頻率正比），從而引起功率因數下降。
三相異步感應電動機的轉矩與功率的關系
三相異步感應電動機的機械特性
三相異步感應電動機在牽引控制中，采用轉差頻率矢量控制策略進行控制。三相異步感應電動機的機械特性一般分為兩個階段。
能量回收 再生制動
三相異步感應電動機可以工作于兩種運動狀，即電動運轉狀態和制動運轉狀態。
1）電動運轉狀態。在三相異步感應電動機處于電動運轉狀態時，供電系統向三相異步感應電動機供給電能，產生正向旋轉的驅動轉矩。三相電源中任何兩相接線交換，都產生反相旋轉的驅動轉矩。通過簡單的換相接線，即可實現電動汽車電動逆向行駛（倒車）。
2)制動運轉狀態。三相異步感應電動機的三種制動運轉狀態：反饋制動、反接制動和能耗制動。一般情況下，電動汽車利用反饋制動回收能量可以達到車輛所消耗能量的10%～15%,這對與電動汽車的節能有重要意義。
在反饋制動狀態，感應電動機被電動車帶動，并將一部分慣性能量轉換為轉子鋼耗，而大部分通過進入定子。除去定子銅耗與鐵耗后，電能反饋到電流轉換器被轉換并儲存到動力電池中，因此又稱為發電制動。由于Te為負，s<0，所以反饋制動狀態的機械特性是電動狀態機械特性向第三象限的延伸。
交流異步電機起動方式
三相異步電動機從接通電源，轉子從靜止狀態轉到穩定狀態運轉的過程，稱為起動過程。電動機起動性能最重要的是起動電流和起動轉矩。鼠籠式異步電動機起動常用方法有直接起動、自耦減壓起動、星-三角起動、軟起動、變頻起動等。
- 直接起動
直接起動就是利用閘刀開關或交流接觸器將電動機直接接入電網，使其在額定電壓下起動，又叫全壓起動。
2)降壓起動
降壓起動目的是為了限制起動電流，減小電動機起動時對電網的影響，其方法是在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，待電動機轉速接近穩定時，再把電壓恢復到正常值。
3)軟起動器
軟起動器以電子和可控硅為基礎，是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。
4)變頻器啟動
變頻器是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。主要由整流器和逆變器兩大部分組成。
交流異步電機交流調速控制
異步電機的調速方法主要有調定子電壓調速、滑差電機的轉差離合器調速、繞線式電動機的轉子串電阻調速、串級調速、雙饋調速、變頻調速等等。轉差功率是否被損耗，是衡量異步電機系統效率高低的標準，高效調速指轉差率不變，因此無轉差損耗，有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如調定子電壓調速，轉差功率以發熱形式消耗在轉子電阻中；轉差離合器的調速方法，能量損耗在離合器線圈中；轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中。因此這些方法均屬于轉差功率損耗型，效率較低。串級調速和雙饋調速可以把吸收的轉差功率返回電網或轉換能量加以利用，屬于轉差功率利用型，但是調速范圍較窄，且諧波影響較大。變頻調速是通過改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法，沒有轉差功率損耗，效率高；調速范圍大，機械特性硬，精度高，因此得到了廣泛的應用。
交流異步電機控制技術
20世紀90年代后，交流電機驅動系統的研制和開發有了新的突破。相比直流電機，交流電機體積小、重量輕、效率高、調速范圍寬、可靠性高、價格便宜、維修簡單方便，在電動汽車上得到了廣泛應用。當電動汽車減速或制動時，電機處在發電制動狀態，給電池充電，實現機械能到電能的轉換。在電動汽車上，由功率半導體器件構成的PWM功率逆變器把蓄電池電源提供的直流電變換為頻率和幅值都可以調節的交流電。三相異步電機逆變器的控制方法主要有V/f恒定控制法、轉差率控制法、矢量控制法和直接轉矩控制法(DTC)
矢量控制
矢量控制又稱磁場定向控制，按同步旋轉參考坐標系定向方式可分為轉子磁場定向、氣隙磁場定向和定子磁場定向控制。轉子磁場定向可以得到自然的解耦控制，在實際系統中得到廣泛應用，而后兩種定向會產生耦合效應，必須通過解耦的補償電流實施補償。
直接轉矩控制
直接轉矩控制以轉矩為中心來進行磁鏈、轉矩的綜合控制。和矢量控制不同，直接轉矩控制不采用解耦的方式，從而在算法上不存在旋轉坐標變換，簡單地通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉矩，并根據與給定值比較所得差值，實現磁鏈和轉矩的直接控制。
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