随着变频调速技术的不断发展和日益完善,异步电机已经成为目前主要的动力设备。异步电机在额定负载附近,不仅具有良好的机械特性,而且能够获得良好的功率因数和效率值。但是在轻载条件下异步电机的效率会明显下降,存在严重的能源浪费。本课题旨在研究一种带有负载跟随功能的节能变频控制系统。论文首先对异步电机在变频调速下的能耗进行深入分析,探究造成各项损耗的原因,并得到异步电机可控损耗与定子电压之间的关系,为异步电机的效率优化控制提供了理论依据。接着在能耗分析的基础上深入研究了异步电机在变频调速条件下的效率优化控制策略,根据异步电机功率因数和效率值与负载率之间的关系,设计了最佳调整电压控制策略,仿真结果表明该控制策略能够迅速根据负载情况进行效率优化,响应时间短但不能保证电机运行于最佳工作点;利用黄金分割算法设计了在线搜索的效率优化控制策略,仿真结果表明基于搜索算法的效率优化控制策略能够实现电机效率的最优化,但是搜索时间较长,不适用于负载变化频繁的场合;结合上述两种控制方案各自的优势,论文设计了基于最佳调整电压和在线搜索的混合效率优化控制策略,通过仿真证明该控制策略不仅能够使系统运行于效率最优点,同时控制时间变短,保证了对负载的快速跟踪。根据上述控制策略,论文设计并完成了异步电机效率优化变频调速控制的硬件系统。系统主电路由电压型整流电路和逆变电路组成,系统的控制电路主要由电源及驱动电路板、核心控制板、检测电路板以及其他辅助电路等构成。其中核心控制板以DSP和CPLD为处理单元,在满足系统对快速性和实时性要求的同时保证了系统的可靠性和灵活性;电源及驱动电路板采用开关电源电路设计的方式满足了系统对多路隔离直流电源的需求,并设计合理的驱动电路实现对IGBT快速可靠的隔离驱动;同时设计其他辅助电路以保证系统稳定性和可靠性。通过系统调试,所设计的硬件系统运行稳定,能够满足效率优化变频控制系统的要求。最后通过对DSP和CPLD的编程,完成了包括电机软起动、电机变频调速、电流和功率等相关量的测量与计算、故障综合处理、人机交互等程序设计,并在电机空载条件下验证了硬件平台的稳定性和相关算法的有效性。