一、基本思路
如前所述，在異步電機轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動勢調(diào)速的關(guān)鍵就是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個可變頻、可變幅的電壓。怎樣才能獲得這樣的電壓呢？對于只用于次同步電動狀態(tài)的情況來說，比較方便的辦法是將轉(zhuǎn)子電壓先整流成直流電壓，然后再引入一個附加的直流電動勢，控制此直流附加電動勢的幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。
這樣，就把交流變壓變頻這一復(fù)雜問題，轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流變壓問題，對問題的分析與工程實現(xiàn)都方便多了。
對直流附加電動勢的技術(shù)要求
首先，它應(yīng)該是可平滑調(diào)節(jié)的，以滿足對電動機轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)的要求；
其次，從節(jié)能的角度看，希望產(chǎn)生附加直流電動勢的裝置能夠吸收從異步電動機轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞來的轉(zhuǎn)差功率并加以利用。
二、系統(tǒng)方案
根據(jù)以上兩點要求，較好的方案是采用工作在有源逆變狀態(tài)的晶閘管可控整流裝置作為產(chǎn)生附加直流電動勢的電源，這就形成了圖7-4a中所示的功率變換單元cu2。
按照上述原理組成的異步電機在低于同步轉(zhuǎn)速下作電動狀態(tài)運行的雙饋調(diào)速系統(tǒng)如圖7-5所示，習(xí)慣上稱之為電氣串級調(diào)速系統(tǒng)（或稱scherbius系統(tǒng)）。
系統(tǒng)組成
功率變換單元
ur — 三相不可控整流裝置，將異步電機轉(zhuǎn)子相電動勢 ser0 整流為直流電壓 ud。
ui — 三相可控整流裝置，工作在有源逆變狀態(tài)：
可提供可調(diào)的直流電壓 ui ，作為電機調(diào)速所需的附加直流電動勢；
可將轉(zhuǎn)差功率變換成交流功率，回饋到交流電網(wǎng)。
三、 工作原理
（1）起動
起動條件：
對串級調(diào)速系統(tǒng)而言，起動應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)子電流 ir 或足夠大的整流后直流電流 id ，為此，轉(zhuǎn)子整流電壓 ud 與逆變電壓 ui 間應(yīng)有較大的差值。
起動控制
控制逆變角，使在起動開始的瞬間，ud與 ui 的差值能產(chǎn)生足夠大的 id ，以滿足所需的電磁轉(zhuǎn)矩，但又不超過允許的電流值，這樣電動機就可在一定的動態(tài)轉(zhuǎn)矩下加速起動。
隨著轉(zhuǎn)速的增高，相應(yīng)地增大角以減小值 ui ，從而維持加速過程中動態(tài)轉(zhuǎn)矩基本恒定。
工作原理（續(xù)）
（2）調(diào)速
調(diào)速原理：通過改變角的大小調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。
調(diào)速過程：
工作原理（續(xù)）
（3） 停車
串級調(diào)速系統(tǒng)沒有制動停車功能。只能靠減小角逐漸減速，并依靠負載阻轉(zhuǎn)矩的作用自由停車
結(jié) 論
串級調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角實現(xiàn)平滑無級調(diào)速
系統(tǒng)能把異步電動機的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。