1 簡介
變頻器（variable-frequencydrive，縮寫：vfd），也稱為變頻驅(qū)動器或驅(qū)動控制器，可譯作inverter（和逆變器的英文相同）。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)改變交流電動機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩，最常見的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉(zhuǎn)換器。
在變頻器出現(xiàn)之前，要調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速的應(yīng)用需透過直流電動機(jī)才能完成，不然就是要透過利用內(nèi)建耦合機(jī)的vs電動機(jī)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中用耦合機(jī)使電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速下降，變頻器簡化了上述的工作，縮小了設(shè)備體積，大幅度降低了維修率。不過變頻器的電源線及電動機(jī)線上面有高頻切換的訊號，會造成電磁干擾，而變頻器輸入側(cè)的功率因素一般不佳，會產(chǎn)生電源端的諧波。
變頻器的應(yīng)用范圍很廣，從小型家電到大型的礦場研磨機(jī)及壓縮機(jī)。全球約1/3的能量是消耗在驅(qū)動定速離心泵、風(fēng)扇及壓縮機(jī)的電動機(jī)上，而變頻器的市場滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。
變頻器技術(shù)和電力電子有密切關(guān)系，包括半導(dǎo)體切換元件、變頻器拓?fù)洹⒖刂萍澳M技術(shù)、以及控制硬件及固件的進(jìn)步等。
2 變頻器工作原理
2.1概述
主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
2.2整流器
最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.3平波回路
在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。
2.4逆變器
同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。
控制電路是給異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”組成。
（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。
（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
（3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
（5）保護(hù)電路：檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
變頻器原理框圖