二十世纪后期，随着电力电子技术的发展，交流电动机应用于伺服控制越来越普遍。与直流伺服电动机比较，交流伺服电动机不需要电刷和换向器，因而维护方便和对环境无要求；此外，交流电动机还具有转动惯量、体积和重量较小，结构简单、价格便宜等优点；尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。交流电动机的缺点是转矩特性和调节特性的线性度不及直流伺服电动机好；其效率也比直流伺服电动机低。因此，在伺服系统设计时，除某些操作特别频繁或交流伺服电动机在发热和起、制动特性不能满足要求时，选择直流伺服电动机外，一般尽量考虑选择交流伺服电动机。
用于伺服控制的交流电动机主要有同步型交流电动机和异步型交流电动机。采用同步型交流电动机的伺服系统，多用于机床进给传动控制、工业机带入关节传动和其它需要运动和位置控制的场合。异步型交流电动机的伺服系统，多用于机床主轴转速和其它调速系统。
伺服电动机工作原理：
交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组，它始终接在交流电压上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。UfRf 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
1、异步型交流电动机
三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，三相交流电源的相与相之间的电压在相位上也是相差120度的，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。旋转磁场的转速为：
式中：f1——定子供电频率
P——定子线圈的磁极对数
n1——定子转速磁场的同步转速
定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转。一般情况下，电动机的实际转速n低于旋转磁场的转速n1。如果假设n= n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。
旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。假设三相绕组A、B、C中的电流相序按顺时针流动，则磁场按顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，则磁场按逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。
综上所述，异步电动机的转速方程为

式中 n——电动机转速； s——转差率。 根据此式我们知道，交流电动机的转速与磁极数和供电电源的频率有关。我们把改变异步电动机的供电频率f1实现实现调速的方法称为变频调速；而改变磁极对数P进行调速的方法叫变极调速。变频调速一般是无级调速，变极调速是有级调速。当然，改变转差
率S也可以实现无级调速，但该办法会降低交流电动机的机械特性，一般不使用。 2、同步型交流电动机
同步电动机的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。同步电动机的定子绕组与异步电动机相同，它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。
由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。
当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。
同步电动机运行时的转速与电源的供电频率有严格不变的关系，它恒等于旋转磁场的转速，即电动机与旋转磁场两者的转速保持同步，并由此而得名。同步交流电动机的转速用下式表达：
式中：f1——定子供电频率 P——定子线圈的磁极对数 n——转子转速
3、交流伺服电机的性能
对异步电动机进行变频调速控制时，希望电动机的每极磁通保持额定值不变。若磁通太弱，则铁心利用不够充分，在同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降。若磁通太强，又会使铁心饱和，使励磁电流过大，严重时会因绕组过热而损坏电动机。异步电动机的磁通是定子和转子磁动势合成产生的，下面说明怎样才能使磁通保持恒定。
由电机理论知道，三相异步电动机定子每相电动势的有效值E1为
式中
——每极气隙磁通； N1——定子相绕组有效匝数。
由上式可见，的值是由E1和f1共同决定的，对E1和f1进行适当的控制，就可以使气隙磁通保持额定值不变。下面分两种情况说明：
（1）基频以下的恒磁通变频调速
这是考虑从基频（电动机额定频率f ）向下调速的情况。为了保持电动机的负载能力，应保持气隙磁通不变。这就要求降低供电频率的同时降低感应电动机，保持E1/f1＝常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制。这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。
由于，E1难于直接检测及直接控制，当E1和f1的值较高时，定子的漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，则可近似地保持定子相电压U1和频率f1的比值为常数，即认为U1=E1，保持U1/f1＝常数即可。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。 当频率较低时，U1和E1都变小，定子漏阻抗压降（主要是定子电阻压降）不能忽略。在这种情况下，可以适当提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响，使气隙磁通基本保持不变。如图6-23所示，其中曲线a为U1/E1＝常数时的电压——频率关系。曲线b为有电压补偿时近似的（E1/f1＝常数）电压——频率关系。
（2）基频以上的弱磁通变频调速
这是考虑由基频开始向上调速的情况。频率由额定值f向上增大，但电压U受额定电压U1n的限制不能再升高，只能保持U1=U1n不变。必然会使磁通随着f1的上升而减小，这属于近似的恒功率调速方式，上述两种情况综合起来。
由上述分析可知，变频调速时，一般需要同时改变电压和频率，以保持磁通基本恒定。因此，变频调速器又称为VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。
4、交流电动机变频调速的控制方案
根据生产的要求、变频器的特点和电动机的种类，会出现多种多样的变频调速控制方案。这里只讨论交-直-交(Ac-Dc-Ac)变频器。
（１）开环控制
VVVF-通用变频器 IM-异步电动机
该控制方案结构简单，可靠性高。但是，由于是开环控制方式，其调速精度和动态响应特性并不是十分理想。尤其是在低速区域电压调整比较困难，不可能得到较大的调速范围和较高的调速精度。异步电动机存在转差率，转速随负荷力矩变化而变动，即使目前有些变频器具有转差补偿功能及转矩提升功能，也难以达到0.5%的精度，所以采用这种V/F控制的通用变频器异步机开环变频调速适用于一般要求不高的场合，例如风机、水泵等机械。
图6-26 矢量控制变频器的异步电动机变频调速
VVVF -矢量变频器
（2）无速度传感器的矢量控制
无速度传感器的矢量控制变频器异步电机变频调速系统控制框图如图6-26所示。对比图6-25图，两者的差别仅在使用的变频器不同。由于使用无速度传感器矢量控制的变频器，可以分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制，自动改变电压和频率，使指令值和检测实际值达到一致，从而实现了矢量控制。虽说它是开环控制系统，但是大大提升了静态精度和动态品质。转速精度约等于0.5%，转速响应也较快。
如果生产要求不是十分高的情形下，采用矢量变频器无传感器开环异步电机变频调速是非常合适的，可以达到控制结构简单，可靠性高的实效。
（3）带速度传感器矢量控制
带速度传感器矢量控制变频器的异步电机闭环变频调速系统控制框图如图6-27所示。 图6-27 异步电机闭环控制变频调速
PG-速度脉冲发生器
矢量控制异步电机闭环变频调速是一种理想的控制方式。它具可以从零转速起进行速度控制，即甚低速亦能运行，因此调速范围很宽广，可达100:1或1000:1；可以对转矩实行精确控制；系统的动态响应速度甚快；电动机的加速度特性很好等优点。
然而，带速度传感器矢量控制变频器的异步机闭环变频调速技术性能虽好，但是毕竟它需要在异步电动机轴上安装速度传感器，严格地讲，已经降低了异步电动机结构坚固、可靠性高的特点。况且，在某些情况下，由于电动机本身或环境的因素无法安装速度传感器。再则，多了反馈电路和环节，也增加了出故障的机率。
因此，如若非采用不可的情况下，对于调速范围、转速精度和动态品质要求不是特别高的条件场合，往往采用无速度传感器矢量变频器开环控制异步机变频调速系统。 （ 4）永磁同步电动机开环控制
永磁同步电动机开环控制的变频调速系统控制框图如图6-28所示。
图6-28 永磁同步电动机开环控频调速
SM-同步电动机 （PM. SM）-制变永磁式
假如将图6-25中异步电动机（IM）换成永磁同步电动机（PM、SM），就是第四种变频调速控制方案。它具有控制电路简单，可靠性高的特点。由于是同步电动机，它转速始终等于同步转速，转速只取决于电动机供电频率f1，而与负载大小无关（除非负载力矩大于或等于失步转矩，同步电动机会失步，转速迅速停止），其机械特性曲线为一根平行横轴直线，绝对硬特性。
如果采用高精度的变频器（数字设定频率精度可达0.01%），在开环控制情形下，同步电动机的转速精度亦为0.01%。因为同步电动机转速精度
与变频器频率精度相一致（在开环控制方式时），所以特别适合多电机同步传动。 至于同步电动机变频调速系统的动态品质问题，若采用通用变频器V/F控制，响应速度较慢；若采用矢量控制变频器，响应速度很快。