一、概述
        變頻調(diào)速不是指改變交流電動機的磁極對數(shù)來使電動機得到極為有限的幾種轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。它是指交流電動機放棄用傳統(tǒng)的標準的三相正弦波交流電源驅(qū)動，而是接在由既能改變電源頻率，又能改變電源電壓的變頻器提供的電源來驅(qū)動交流電動機，并對其進行無級調(diào)速的電機調(diào)速技術(shù)。
        不管何種機械只要使用，都需要用原動機給其機械提供動力。在絕大多數(shù)情況下，各種機械所使用的原動機均由各種交流電動機或直流電動機擔任，能夠調(diào)速是多數(shù)工業(yè)裝置必須具備的功能，通常改變裝置的運行速度，可在裝置內(nèi)增加機械變速環(huán)節(jié)，但這增加了較大的成本及產(chǎn)品的體積，最好的方法是直接在原動機即電機上采用電子裝置或電器傳動環(huán)節(jié)。而在需要進行調(diào)速的拖動系統(tǒng)中，則基本上采用的是直流電動機。由于早于交流電動機問世，且進入實用的直流電動機可分別對磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，所以調(diào)速性能遠遠優(yōu)于交流電動機。
        既然如此，為什么現(xiàn)要放棄直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，改用調(diào)速困難的交流電動機呢？這是因為直流電機在具備有優(yōu)良的調(diào)速特性之外，在電機的結(jié)構(gòu)、制造、保養(yǎng)、運用方面存在著很大缺陷；甚至是無法預防和幾乎無法找到技術(shù)措施，來應(yīng)對直流電機才有的特別缺陷。具體說來4點：1、隨著設(shè)備容量的增大，所需的驅(qū)動電源的電壓、電流也在不斷提高，而直流電機受換向器的片間電壓限制，在制造上困難很大；2、直流電機車運行過程中存在的換向火花無法解決。3、由電刷和換向器接觸引入電流的方式，結(jié)構(gòu)復雜，運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的碳粉又造成故障增加，清理、保養(yǎng)工作量大的缺陷；4、大功率的直流電機比同功率交流電動機的體積和重量更大、更重，在某些安裝空間非常狹窄的裝置上安裝非常困難。
        通過對電機運行的長期實踐中發(fā)現(xiàn)，直流電動機在實踐中出現(xiàn)的這種不足，完全可以通過用交流電動機取代直流電動機，同時由于交流電弧的熄弧遠比同電壓等級的直流電弧熄弧的技術(shù)難度小很多，隨著同時期內(nèi)電力、電子技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)須配備的交流開關(guān)器件也容易設(shè)計制造，并且在成本、體積、重量、運行、保養(yǎng)方面也明顯優(yōu)于直流系統(tǒng)；利用電力電子元器件組成的無觸點系統(tǒng)，彌補了調(diào)速性能不如直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)的不足。于是結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，維護保養(yǎng)簡單的三相交流異步鼠籠電動機就成為調(diào)速系統(tǒng)的原動機，而被大量使用于各種調(diào)速系統(tǒng)中。

二、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的優(yōu)勢
        與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電動機進行調(diào)速控制的交流拖動系統(tǒng)有許多優(yōu)點，如節(jié)能，容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機的調(diào)速控制，可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制，容易實現(xiàn)電動機的正反切換，可以進行高頻度的起停運轉(zhuǎn)，可以進行電氣制動，可以對電機進行高速驅(qū)動，可以適應(yīng)各種工作環(huán)境，可以用一臺變頻器對多臺電動機進行調(diào)速控制，電源功率因數(shù)大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)。
        異步電動機的調(diào)速控制是通過改變變頻器的輸出頻率實現(xiàn)的；因此在進行調(diào)速控制時，可以通過控制變頻器的輸出頻率使電動機工作在轉(zhuǎn)差較小的范圍，電動機的調(diào)速較寬，并可以達到提高運行效率的目的。
        對電動機的正反轉(zhuǎn)切換，電源進行換相切換，利用變頻調(diào)控時，只需改變變頻器內(nèi)部逆變電路換流器件的開關(guān)順序即可達到對輸出進行換相的目的，很容易就實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)切換，而不需要專門設(shè)置正反轉(zhuǎn)切換裝置。對在電源下運行的電動機進行正反切換時，如果在電動機尚未停止時就進行相序的切換，電動機內(nèi)將會由于相序的改變而流過大于起動電流的電流，有燒毀電動機的危險，所以通常必須等電動機完全停下來之后，才能夠進行換相操作，而在采用變頻調(diào)速系統(tǒng)中，由于可以通過改變變頻器的輸出頻率，使電動機按照斜坡函數(shù)的規(guī)律進行減速，并使電動機減速至低速范圍后，再進行相序切換。進行相序切換時電動機的電流可以很小，同樣，在電動機的加速過程中可以通過改變變頻器的輸出頻率使電動機按照斜坡函數(shù)的規(guī)律進行加速，從而達到限制加速電流的目的。
        由于電動機的起動電流較大，并存在與起動時間成正比的功率損耗，所以不能使電動機進行高頻度起停運轉(zhuǎn)。而對于變頻調(diào)速系統(tǒng)來說，由于電動機起停都是在低速區(qū)進行，加減速過程都比較平緩，電動機的功耗和發(fā)熱較小，可以進行較高頻度的起停運轉(zhuǎn)。
        變頻驅(qū)動系統(tǒng)中的調(diào)速控制是通過改變變頻器的輸出頻率進行的，當把變頻器的輸出頻率降至電動機的實際轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的頻率以下時，負載的機械能將被轉(zhuǎn)換為電能，并被回饋到變頻器。而變頻器則可以利用自己的制動回路將這部分能量以熱能消耗或回饋給供電系統(tǒng)中，并形成電氣制動。此外，一些變頻器還具有直流制動功能，即在需要制動時，可以通過變頻器給電動機加上一個直流電壓，并利用該電壓產(chǎn)生的電流進行制動。
        當用電源對異步電動機進行驅(qū)動時，電動機的起動電流為額定電流的5-7倍；而在用變頻器對異步電動機驅(qū)動時，由于可以將變頻器的輸出頻率降至很低時起動，電動機的起動電流很小，因而變頻器輸入端的容量也可以比較小。一般來說，變頻器輸入端電源的容量只需為電動機輸出容量的1.5倍左右即可。這也說明變頻器也可以同時起到減壓起動器的作用。
        隨著控制理論、交流調(diào)速理論和電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器技術(shù)也得到了充分的重視和發(fā)展，由高性能變頻器和專用的異步電動機組成的控制系統(tǒng)，在性能上已經(jīng)達到和超過了直流電動機的伺服系統(tǒng)。
        由于變頻器具有上述優(yōu)點，因此在各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

三、變頻器的基本原理及控制方式
1、電力電子技術(shù)是以功率處理電能變換為主要對象的工業(yè)電子技術(shù)。一般包括電力半導體器件，功率變換器及其控制系統(tǒng)。
電能的變換形式可概括為以下四種：
① AC—→DC 把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置統(tǒng)稱為整流器；如用于充電、電解等。
② DC—→AC 把直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置統(tǒng)稱為逆變器。如用于各種變頻電源、電焊機電源、交流電動機的變頻調(diào)速等。
③ AC—→AC 將交流電能的任一參數(shù)（幅值，頻率和相位）加以轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置統(tǒng)稱為交流變換器。其中，對于交流電壓幅值進行轉(zhuǎn)換的電路稱為交流調(diào)壓器，對交流頻率進行轉(zhuǎn)換的電路則稱為變頻器。如用于調(diào)溫、調(diào)光、交流電動機的變頻調(diào)速等。
④ DC—→DC 將直流電能的任一參數(shù)（幅值和極性）加以轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的裝置稱為直流變換器或稱直流斬波器；如用于直流電壓變換器，開關(guān)電源，直流電動機的牽引傳動等。
2、將直流電變?yōu)轭l率電壓可調(diào)的交流電的變換器稱逆變器。如果把變成的交流電能送回交流電網(wǎng)的叫做有源逆變；如果把變成的交流電能供給負載用了叫做無源逆變；逆變器輸入可以是蓄電池等直流供電電源，也可以由交流電網(wǎng)整流獲得的電源。（如下圖）

逆變器總起來就稱為變頻器。先把工頻交流通過整流器變成直流，然后把直流變換成頻率電壓可控制的交流電供給負載（例如三相異步交流變頻電動機），故這種變頻器稱為交—直—交變頻器，又稱間接變頻器，相對于交——交變頻器（直接變頻器），它的優(yōu)點是輸出交流電的頻率可高于輸入交流電的頻率。

交——直——變 的變頻器的原理
        該原理是首先將工頻交流通過三相全波整流橋器件二極管構(gòu)成變流器，輸出直流電通過中間儲能元件電容或者蓄電池，再作為逆變器的輸入能量，通過由控制電路輸出的觸發(fā)信號，按一定規(guī)律分別使構(gòu)成逆變器的電力電子半導體元件有規(guī)律的通、斷動作，使逆變器輸出頻率和電壓均可變的交流電源來驅(qū)動交流電動機而完成這一模式所要求的預定動作。
        直流中間環(huán)節(jié)電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。
        逆變電路是變頻器最主要部分之一，它的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源，逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。

三相逆變器的工作原理
        逆變電路的基本作用是將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，在逆變電路中一般由六個開關(guān)組成一個三相橋式電路，交替打開和關(guān)斷這六個開關(guān)，就可以在輸出端得到相位上各相差120°（電氣角）的三相交流電源，如下圖