變頻器工作原理
直流－>振盪電路－>變壓器（隔離、變壓）－>交流輸出
方波訊號發生器使直流以50Hz的頻率突變，用正弦和準正弦的振盪器，波形類似於長城的垛口，一上一下的方波，突變數約為5V；再經過訊號放大器使突變數擴大至12V左右；經變壓器升壓至220V輸出
怎樣將直流電轉換成交流電？
有三種方法：
1、用直流電源帶動直流電動機----機械傳動到交流發電機發出交流電；這是一種最古老的方法，但現在仍有人在用，特點是成本低，易維護。目前在大功率轉換中還在使用。
2、用振盪器（就是目前市場上的逆變器）；這是比較先進的方法，成本高，多用於小功率變換；
3、機械振子變換器，其原理就是讓直流電流斷斷續續，透過變壓器後就能在變壓器的次級輸出交流電，這是一種比較老的方法，目前基本上已被淘汰。
現在日本發現一種有機物可以轉換
2交流電是指電壓或電流的幅值在0值附近震盪，也就是有正有負，方向會發生變化，而並不一定是正弦的。
直流電也並不是恆定不變的，它的幅值也是可以變化的，但不會改變方向。也就是說恆為正或恆為負。
在逆變器中不能單獨應用可控矽，它僅僅是起一個開關作用，必須要由振盪電路來控制可控矽的開/關狀態，得到方波形的交流電，再經變壓、濾波，得到較純的正弦波交流電。
UPS電源(UninterruptiblePowerSystem不間斷電源系統)利用逆變電路，即用直流電驅動一個振盪器，產生交流振盪，一般得到的是方波。如果經過濾波電路去除50Hz的諧波，就能得到比較純的50Hz交流電。
變頻器1
1.1變頻技術的概念
1.常用的調速方法變極調速、定子調壓調速、轉差離合器調速
2.變頻技術的概念把直流電逆變成不同頻率的交流電，或是把交流電變成直流電再逆變成不同頻率的交流電，或是把直流電變成交流電再把交流電變成直流電等技術的總稱。特點：電能不變，只有頻率變。
3.變頻技術的發展應交流電機無級調速的需要而誕生的。自20世紀60年代以來，電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術面臨著一場革命，即交流調速取代直流調速、計算機數字控制技術取代模擬控制技術已經成為發展趨勢。電機變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、失去技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速起動、制動效能，高效率、高功率因數和節電效果，得到廣泛應用。
變頻調速技術是強弱電混合、機電一體的綜合性技術，既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變)，又要處理資訊的收集、交換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高電壓大電流有關的技術問題，後者要解決控制模組的硬、軟體開發問題
4.變頻調速的主要發展方向
(1)實現高水平的控制
(2)開發清潔電能的變流器
(3)縮小裝置的尺寸
(4)高速度的數字控制
(5)模擬器與計算機輔助設計(CAD)技術
1.2變頻技術的型別及用途
1.變頻技術的型別主要有以下幾種
(1)交-直變頻技術(即整流技術)透過整流元件實現功率轉換。
(2)直-直變頻技術(即斬波技術)透過改變電力電子器件的通斷時間即改變脈衝頻率或寬度，從而達到調節直流平均電壓的目的
(3)直-交變頻技術(即逆變技術)利用功率開關將直流電變成不同頻率的交流電。
(4)交-交變頻技術(即移相技術)透過控制電力電子器件的導通與關斷時間，實現交流無觸點的開關、調壓、調光、調速等的目的
2.變頻技術的主要用途
(1)標準50HZ電源對頻率、電壓波形和幅值及電網干擾等有較高要求的。
(2)不間斷電源(UPS)停電時，將蓄電池的直流電逆變成50HZ的交流電，對裝置臨時供電。
(3)中頻裝置廣泛應用於金屬熔鍊、感應加熱及機械零件的淬火。
(4)變頻調速產生頻率、電壓可調的電源。
(5)節能降耗
1.3常用電力電子器件簡介
1)閘流體(SCR)沒有自關斷能力，逆變時需要另設換流電路，造成電路結構複雜，增加變頻器成本。但由於元件容量大，在1000KVA以上的大容量變頻器中得到廣泛的應用。
2)門極可關斷閘流體(GTO）可透過門極訊號控制導通和關斷。它是利用門極反向電流而獲得自關斷能力，屬於全控器件，無需換流電路。已經逐步取代SCR。
3)電力電晶體(GTR)是一種高反壓電晶體，具有自關斷能力，並有開關時間短、飽和壓降低和安全工作區寬等優點。它被廣泛用於交直流電機調速、中頻電源等電力變流裝置中。主要用作開關，工作於高電壓大電流的場合，一般為模組化。
4)功率場效電晶體(MOSFET)根據門極電壓的電場效應進行導通與關斷的單極電晶體。具有自關斷能力強、驅動功率小、工作速度高、無二次擊穿現象、安全工作區寬等。用於小容量變頻器中。
3)電力電晶體(GTR)主要特點：
輸出電壓可以採用脈寬調製方式
載波頻率較低（開關時間較長）1.2-1.5KHZ
電流波形高次諧波成分較大，噪聲大。
輸出轉矩與工頻執行時相比，略有下降
5)絕緣柵雙極電晶體(IGBT)集GTR和P-MOSFET的優點於一身，具有輸入阻抗高、開關速度快、驅動電路簡單、通態電壓低、能承受高電壓大電流等優點。目前中小容量變頻器新產品中都採用它。適於高壓的為HV-IGBT。
6)智慧功率模組（IPM）是一種將功率開關器件及其驅動電路、保護電路等整合在同一封裝內的整合模組。目前採用較多的是IGBT作為大功率開關器件的模組，器件模組內集成了電流感測器，可以檢測過電流及短路電流。具有過電流保護、過載保護以及驅動電流電壓不足時的保護功能。
7)整合門極換流閘流體(IGCT)是一種中壓、大功率半導體開關器件。它是將門極驅動電路與門極換流閘流體GCT集成於一體，集GTO和IGBT的優點於一身。
2.1變頻器的基本結構
主要由主電路(包括整流器、中間直流環節、逆變器)和控制電路組成。
整流器將三相交流電轉換成直流電。
中間直流環節中間直流儲能環節，在它和電動機之間進行無功功率的交換。
控制電路常由運算電路、檢測電路、控制訊號輸入/輸出電路和驅動電路組成。主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等，其控制方法可以採用模擬控制或數字控制。目前許多變頻器已經採用微機來進行全數字控制，採用儘可能簡單的硬體電路，靠軟體來完成各種功能。
1.主控電路
2.控制電源、取樣及驅動電路
3.整流電路和逆變電路
2.1.1變頻器的主控電路
(1)基本任務
1)接受各種訊號
2)進行基本運算
3)輸出計算結果
(2)其他任務
1)實現各項控制功能
2)實現各項保護功能
2.1.2變頻器的控制電源、取樣及驅動電路
(1)控制電源提供穩壓電源
1)主控電路0~+5V
2)外控電路
(2)取樣電路
1)提供控制用資料
2)提供保護取樣
(3)驅動電路
.1.3整流電路和逆變電路
1.整流電路
將交流電轉換為直流電，應用最多的是三相橋式整流電路。分為不可控整流和可控整流電路。
2.逆變電路
將直流電轉換為交流電，應用最多的也是三相橋式逆變電路。
2.2變頻器的分類
的調製方式分
(1)PAM(脈幅調製)在整流電路部分對輸出電壓幅值進行控制，而在逆變電路部分對輸出頻率進行控制的控制方式。
(2)PWM(脈寬調製)保持整流得到的直流電壓大小不變的條件下，在改變輸出頻率的同時，透過改變輸出脈衝的寬度，來達到改變等效輸出電壓的一種方式。
1.按電壓
(2)按工作原理分
V/F控制對變頻器的頻率和電壓同時進行調節
轉差頻率控制為V/F控制的改進方式
向量控制將交流電機的定子電流分解成磁場分量電流和轉矩分量電流並分別加以控制的方式
直接轉矩控制把轉矩作為控制量，直接控制轉矩，是繼向量控制變頻調速技術之後的一種新型的交流變頻調速技術。
(3)按用途分
通用變頻器能與普通的籠式電動機配套使用，能適應各種不同性質的負載並具有多種可供選擇功能
高效能專用變頻器對控制要求較高的系統(電梯、風機水泵等)，大多采用向量控制方式
高頻變頻器高速電動機配套使用
(4)按變換環節分
交-交變頻器把頻率固定的交流電直接變換成頻率和電壓連續可調的交流電。無中間環節，效率高，但連續可調的頻率範圍窄。
交-直-交變頻器先把交流電變成直流電，再把交流電透過電力電子器件逆變成直流電。優勢明顯，目前廣泛採用的方式
(5)按直流環節的儲能方式分
電流型中間環節採用大電感作為儲能環節，無功功率將由該電感來緩衝。再生電能直接回饋到電網。
電壓型中間環節採用大電容作為儲能環節，負載的無功功率將由它來緩衝。無功能量很難回饋到交流電網。
2.3變頻器的額定值與頻率指標
1、輸入側的額定值
主要是電壓和相數小容量有
380V/50HZ，三相，用於國內裝置；
230V/50HZ或60HZ，三相，主要用於進口裝置；
(200-230V)/50HZ，主要用於家用電器。
2、輸出側的額定值
(1)輸出電壓最大值UN
(2)輸出電流最大值IN長時間透過
(3)輸出容量SN=UNIN
(4)配用電動機容量PN=SNηMcosφ
(5)超載能力是指輸出電流額定值的允許範圍和時間。大多數變頻器規定為150%IN、60S，180%IN、0.5S
3、頻率指標
(1)頻率範圍最高頻率和最低頻率之差。最低0.1~1HZ，最高為120~650HZ
(2)頻率精度指變頻器輸出頻率的準確程度。
(3)頻率解析度指輸出頻率的最小改變數。
2.4變頻器的主電路
變頻器的主電路主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三部分組成
交-直部分
(1)整流電路由VD1~VD6組成三相不可控整橋。
(2)濾波電容CF除濾波外，還有在整流電路與逆變電路之間去耦作用，以消除相互干擾。
(3)限流電阻RL與開關SL限制CF的充電電流，正常時透過開關短接電阻。
直-交部分
(1)逆變管VT1~VT6組成逆變橋，是變頻器實現變頻的環節，是核心部分。
(2)續流二極體VD7~VD12作用：
電動機為感性負載，無功分量返回直流電源提供“通道”。(頻率下降時，再生制動狀態)
(3)緩衝電路
由C01~C06，R01~R06及VD01~VD06構成。R01~R06是限制逆變管在接通瞬間C01~C06的放電電流。而VD01~VD06使得逆變管在判斷過程中R01~R06不起作用。
制動電阻和制動單元
制動電阻RB把再生到直流電路的能量消耗掉
制動單元VTB控制流經RB的放電電流IB
三相交流非同步電動機的轉速為
可見，在轉差率S變化不大的情況下，可以認為，調節電動機定子電源頻率時，電動機的轉速大致隨之成正比變化。若均勻改變電動機電源的頻率f，則可以平滑地改變電動機的轉速。
將直流電變換為交流電的過程稱為逆變，完成逆變功能的裝置叫逆變器，它是變頻器的重要組成部分
補充：逆變器件的工作條件
1.能承受足夠大的電壓和電流
電壓U線＝380V，三相全波整流後UL＝513V，UM＝537V。考慮到電感及負載動能反饋能量的效應，開關器件的耐壓應在1000V以上。
電流當PN＝150KW時，IN＝250A，IM＝353A，考慮過載能力，要求開關器件允許承受的電流應大於700A。
2.允許頻繁地接通和斷開
逆變過程實際上是若干個開關器件長時間地反覆交替導通和關斷的過程，這是有觸點開關器件無法做到的，必須依賴無觸點開關（即半導體開關器件），而無觸點開關要做到承受足夠大的電壓和電流並非易事。因此，變頻器的出現比非同步電動機晚了長達百年之久。
3.接通和關斷的控制必須十分方便
最基本的控制如頻率的上升和下降、改變頻率的同時還要改變電壓等。
半導體開關器件詳見課件第一講或教材P6-9
2.5調速的基本控制方式
對非同步電動機進行調速控制時對主磁通的要求希望主磁通保持額定值不變
太弱鐵心利用不充分，同樣定子電流下電磁轉矩小，電動機負載能力下降。
太強則處於過勵磁狀態，為防電機過熱，負載能力也下降。
1.基頻以下的恆磁通變頻調速
E1=4.44f1N1Φm
要求降低供電頻率的同時降低感應電動勢，保持E1/f1=C。而E1難於直接測量和直接控制，當E1和f1較高時，可忽略漏抗，讓定子相電壓U1和頻率f1的比值保持常數.即為V/F控制方式。
當頻率較低時，V/F控制需要人為提高定子電壓以補償定子電壓降的影響。
2.基頻以上的弱磁變頻調速
頻率由額定值向上增大，但電壓U1受額定電壓U1N的限制不能再升高，只能保持U1=U1N不變。使主磁通隨著f1的上升而減小，相當於直流電動機弱磁調速的情況屬於近似的恆功率調速方式。
3.非同步電動機的變頻調速必須按照一定的規律同時改變其定子電壓和頻率，即必須透過變頻裝置獲得電壓和頻率均可調節的供電電源，實現VVVF調速控制。(即V/F控制)
VVVF(VariableVoltageVariableFreqency)
2.6脈寬調製技術
1.概念對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈衝，其脈衝寬度隨正弦規律變化。
2.相控交-直-交型變頻電路為使輸出電壓和輸出頻率都得到控制，變頻器通常由一個可控整流電路和一個逆變電路組成，控制整流電路以改變輸出電壓，控制逆變電路來改變輸出頻率。
3.PWM交-直-交型變頻電路的組成及電路特點(1)輸出接近正弦波。(2)整流電路採用二極體，cosφ≈1。(3)電路簡單。(4)控制輸出脈寬來改變輸出電壓，加快變頻過程的動態響應。
4.PWM控制的基本原理取樣控制理論的結論衝量(窄脈衝的面積)相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上，其效果基本相同。
如圖1-38PWM波形和正弦半波是等效的。這種脈衝的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM波形(正弦脈寬)。
調製方法把所希望的波形作為調製訊號，把接受調製的訊號作為載波，透過對載波的調製得到所期望的PWM波形。
載波UC採用等腰三角波，因為它的上下寬度與高度呈線性關係且左右對稱，當它與任何一個平緩變化的調製訊號波相交時，如果在交點時刻控制電路中開關器件的通斷，就可以得到寬度正比於訊號波幅值的脈衝，這正好符合PWM控制要求
調製波Ur為正弦波
經正弦調製後的脈衝系列中，各脈衝的上升沿與下降沿是由正弦波和三角波的交點來決定的。
5.電壓型單相橋式逆變電路
負半周VT2通VT3交替通斷輸出為-Ud或0
(1)單極性PWM控制方式
PWM波形只在一個方向變化的控制方式。輸出有三種電平(0，±Ud)
(2)雙極性PWM控制方式
三角波在每個半周其內，都是在正負兩個方向變化。PWM波形也是在兩個方向變化。輸出只有兩種電平。(±Ud)
Ur>UC時開關通
Ur＜UC時開關斷
(3)三相逆變電路
6.PWM型逆變電路的控制方式
(1)載波比載波頻率fc與調製訊號頻率fr之比。N=fc/fr
(2)非同步調製載波訊號與調製訊號不保持同步關係的調製方式。當調製訊號頻率變化時，通常保持載波頻率固定不變，因此N是變化的。特點：輸出脈衝的個數不固定，脈衝相位也不固定，正負半週期的脈衝不對稱。
在非同步調製方式中，希望儘量提高載波頻率，以使在調製訊號頻率較高時仍能保持較大的載波比，改善輸出特性。
(3)同步調製N=C在變頻時使載波訊號和調製訊號保持同步的調製方式。在三相PWM逆變電路中，通常公用一個三角載波訊號，取N為3的整數倍且為奇數。
變頻器工作原理
直流－>振盪電路－>變壓器（隔離、變壓）－>交流輸出
方波訊號發生器使直流以50Hz的頻率突變，用正弦和準正弦的振盪器，波形類似於長城的垛口，一上一下的方波，突變數約為5V；再經過訊號放大器使突變數擴大至12V左右；經變壓器升壓至220V輸出
怎樣將直流電轉換成交流電？
有三種方法：
1、用直流電源帶動直流電動機----機械傳動到交流發電機發出交流電；這是一種最古老的方法，但現在仍有人在用，特點是成本低，易維護。目前在大功率轉換中還在使用。
2、用振盪器（就是目前市場上的逆變器）；這是比較先進的方法，成本高，多用於小功率變換；
3、機械振子變換器，其原理就是讓直流電流斷斷續續，透過變壓器後就能在變壓器的次級輸出交流電，這是一種比較老的方法，目前基本上已被淘汰。
現在日本發現一種有機物可以轉換
2交流電是指電壓或電流的幅值在0值附近震盪，也就是有正有負，方向會發生變化，而並不一定是正弦的。
直流電也並不是恆定不變的，它的幅值也是可以變化的，但不會改變方向。也就是說恆為正或恆為負。
在逆變器中不能單獨應用可控矽，它僅僅是起一個開關作用，必須要由振盪電路來控制可控矽的開/關狀態，得到方波形的交流電，再經變壓、濾波，得到較純的正弦波交流電。
UPS電源(UninterruptiblePowerSystem不間斷電源系統)利用逆變電路，即用直流電驅動一個振盪器，產生交流振盪，一般得到的是方波。如果經過濾波電路去除50Hz的諧波，就能得到比較純的50Hz交流電。
變頻器1
1.1變頻技術的概念
1.常用的調速方法變極調速、定子調壓調速、轉差離合器調速
2.變頻技術的概念把直流電逆變成不同頻率的交流電，或是把交流電變成直流電再逆變成不同頻率的交流電，或是把直流電變成交流電再把交流電變成直流電等技術的總稱。特點：電能不變，只有頻率變。
3.變頻技術的發展應交流電機無級調速的需要而誕生的。自20世紀60年代以來，電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術面臨著一場革命，即交流調速取代直流調速、計算機數字控制技術取代模擬控制技術已經成為發展趨勢。電機變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、失去技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速起動、制動效能，高效率、高功率因數和節電效果，得到廣泛應用。
變頻調速技術是強弱電混合、機電一體的綜合性技術，既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變)，又要處理資訊的收集、交換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高電壓大電流有關的技術問題，後者要解決控制模組的硬、軟體開發問題
4.變頻調速的主要發展方向
(1)實現高水平的控制
(2)開發清潔電能的變流器
(3)縮小裝置的尺寸
(4)高速度的數字控制
(5)模擬器與計算機輔助設計(CAD)技術
1.2變頻技術的型別及用途
1.變頻技術的型別主要有以下幾種
(1)交-直變頻技術(即整流技術)透過整流元件實現功率轉換。
(2)直-直變頻技術(即斬波技術)透過改變電力電子器件的通斷時間即改變脈衝頻率或寬度，從而達到調節直流平均電壓的目的
(3)直-交變頻技術(即逆變技術)利用功率開關將直流電變成不同頻率的交流電。
(4)交-交變頻技術(即移相技術)透過控制電力電子器件的導通與關斷時間，實現交流無觸點的開關、調壓、調光、調速等的目的
2.變頻技術的主要用途
(1)標準50HZ電源對頻率、電壓波形和幅值及電網干擾等有較高要求的。
(2)不間斷電源(UPS)停電時，將蓄電池的直流電逆變成50HZ的交流電，對裝置臨時供電。
(3)中頻裝置廣泛應用於金屬熔鍊、感應加熱及機械零件的淬火。
(4)變頻調速產生頻率、電壓可調的電源。
(5)節能降耗
1.3常用電力電子器件簡介
1)閘流體(SCR)沒有自關斷能力，逆變時需要另設換流電路，造成電路結構複雜，增加變頻器成本。但由於元件容量大，在1000KVA以上的大容量變頻器中得到廣泛的應用。
2)門極可關斷閘流體(GTO）可透過門極訊號控制導通和關斷。它是利用門極反向電流而獲得自關斷能力，屬於全控器件，無需換流電路。已經逐步取代SCR。
3)電力電晶體(GTR)是一種高反壓電晶體，具有自關斷能力，並有開關時間短、飽和壓降低和安全工作區寬等優點。它被廣泛用於交直流電機調速、中頻電源等電力變流裝置中。主要用作開關，工作於高電壓大電流的場合，一般為模組化。
4)功率場效電晶體(MOSFET)根據門極電壓的電場效應進行導通與關斷的單極電晶體。具有自關斷能力強、驅動功率小、工作速度高、無二次擊穿現象、安全工作區寬等。用於小容量變頻器中。
3)電力電晶體(GTR)主要特點：
輸出電壓可以採用脈寬調製方式
載波頻率較低（開關時間較長）1.2-1.5KHZ
電流波形高次諧波成分較大，噪聲大。
輸出轉矩與工頻執行時相比，略有下降
5)絕緣柵雙極電晶體(IGBT)集GTR和P-MOSFET的優點於一身，具有輸入阻抗高、開關速度快、驅動電路簡單、通態電壓低、能承受高電壓大電流等優點。目前中小容量變頻器新產品中都採用它。適於高壓的為HV-IGBT。
6)智慧功率模組（IPM）是一種將功率開關器件及其驅動電路、保護電路等整合在同一封裝內的整合模組。目前採用較多的是IGBT作為大功率開關器件的模組，器件模組內集成了電流感測器，可以檢測過電流及短路電流。具有過電流保護、過載保護以及驅動電流電壓不足時的保護功能。
7)整合門極換流閘流體(IGCT)是一種中壓、大功率半導體開關器件。它是將門極驅動電路與門極換流閘流體GCT集成於一體，集GTO和IGBT的優點於一身。
2.1變頻器的基本結構
主要由主電路(包括整流器、中間直流環節、逆變器)和控制電路組成。
整流器將三相交流電轉換成直流電。
中間直流環節中間直流儲能環節，在它和電動機之間進行無功功率的交換。
控制電路常由運算電路、檢測電路、控制訊號輸入/輸出電路和驅動電路組成。主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等，其控制方法可以採用模擬控制或數字控制。目前許多變頻器已經採用微機來進行全數字控制，採用儘可能簡單的硬體電路，靠軟體來完成各種功能。
1.主控電路
2.控制電源、取樣及驅動電路
3.整流電路和逆變電路
2.1.1變頻器的主控電路
(1)基本任務
1)接受各種訊號
2)進行基本運算
3)輸出計算結果
(2)其他任務
1)實現各項控制功能
2)實現各項保護功能
2.1.2變頻器的控制電源、取樣及驅動電路
(1)控制電源提供穩壓電源
1)主控電路0~+5V
2)外控電路
(2)取樣電路
1)提供控制用資料
2)提供保護取樣
(3)驅動電路
.1.3整流電路和逆變電路
1.整流電路
將交流電轉換為直流電，應用最多的是三相橋式整流電路。分為不可控整流和可控整流電路。
2.逆變電路
將直流電轉換為交流電，應用最多的也是三相橋式逆變電路。
2.2變頻器的分類
的調製方式分
(1)PAM(脈幅調製)在整流電路部分對輸出電壓幅值進行控制，而在逆變電路部分對輸出頻率進行控制的控制方式。
(2)PWM(脈寬調製)保持整流得到的直流電壓大小不變的條件下，在改變輸出頻率的同時，透過改變輸出脈衝的寬度，來達到改變等效輸出電壓的一種方式。
1.按電壓
(2)按工作原理分
V/F控制對變頻器的頻率和電壓同時進行調節
轉差頻率控制為V/F控制的改進方式
向量控制將交流電機的定子電流分解成磁場分量電流和轉矩分量電流並分別加以控制的方式
直接轉矩控制把轉矩作為控制量，直接控制轉矩，是繼向量控制變頻調速技術之後的一種新型的交流變頻調速技術。
(3)按用途分
通用變頻器能與普通的籠式電動機配套使用，能適應各種不同性質的負載並具有多種可供選擇功能
高效能專用變頻器對控制要求較高的系統(電梯、風機水泵等)，大多采用向量控制方式
高頻變頻器高速電動機配套使用
(4)按變換環節分
交-交變頻器把頻率固定的交流電直接變換成頻率和電壓連續可調的交流電。無中間環節，效率高，但連續可調的頻率範圍窄。
交-直-交變頻器先把交流電變成直流電，再把交流電透過電力電子器件逆變成直流電。優勢明顯，目前廣泛採用的方式
(5)按直流環節的儲能方式分
電流型中間環節採用大電感作為儲能環節，無功功率將由該電感來緩衝。再生電能直接回饋到電網。
電壓型中間環節採用大電容作為儲能環節，負載的無功功率將由它來緩衝。無功能量很難回饋到交流電網。
2.3變頻器的額定值與頻率指標
1、輸入側的額定值
主要是電壓和相數小容量有
380V/50HZ，三相，用於國內裝置；
230V/50HZ或60HZ，三相，主要用於進口裝置；
(200-230V)/50HZ，主要用於家用電器。
2、輸出側的額定值
(1)輸出電壓最大值UN
(2)輸出電流最大值IN長時間透過
(3)輸出容量SN=UNIN
(4)配用電動機容量PN=SNηMcosφ
(5)超載能力是指輸出電流額定值的允許範圍和時間。大多數變頻器規定為150%IN、60S，180%IN、0.5S
3、頻率指標
(1)頻率範圍最高頻率和最低頻率之差。最低0.1~1HZ，最高為120~650HZ
(2)頻率精度指變頻器輸出頻率的準確程度。
(3)頻率解析度指輸出頻率的最小改變數。
2.4變頻器的主電路
變頻器的主電路主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三部分組成
交-直部分
(1)整流電路由VD1~VD6組成三相不可控整橋。
(2)濾波電容CF除濾波外，還有在整流電路與逆變電路之間去耦作用，以消除相互干擾。
(3)限流電阻RL與開關SL限制CF的充電電流，正常時透過開關短接電阻。
直-交部分
(1)逆變管VT1~VT6組成逆變橋，是變頻器實現變頻的環節，是核心部分。
(2)續流二極體VD7~VD12作用：
電動機為感性負載，無功分量返回直流電源提供“通道”。(頻率下降時，再生制動狀態)
(3)緩衝電路
由C01~C06，R01~R06及VD01~VD06構成。R01~R06是限制逆變管在接通瞬間C01~C06的放電電流。而VD01~VD06使得逆變管在判斷過程中R01~R06不起作用。
制動電阻和制動單元
制動電阻RB把再生到直流電路的能量消耗掉
制動單元VTB控制流經RB的放電電流IB
三相交流非同步電動機的轉速為
可見，在轉差率S變化不大的情況下，可以認為，調節電動機定子電源頻率時，電動機的轉速大致隨之成正比變化。若均勻改變電動機電源的頻率f，則可以平滑地改變電動機的轉速。
將直流電變換為交流電的過程稱為逆變，完成逆變功能的裝置叫逆變器，它是變頻器的重要組成部分
補充：逆變器件的工作條件
1.能承受足夠大的電壓和電流
電壓U線＝380V，三相全波整流後UL＝513V，UM＝537V。考慮到電感及負載動能反饋能量的效應，開關器件的耐壓應在1000V以上。
電流當PN＝150KW時，IN＝250A，IM＝353A，考慮過載能力，要求開關器件允許承受的電流應大於700A。
2.允許頻繁地接通和斷開
逆變過程實際上是若干個開關器件長時間地反覆交替導通和關斷的過程，這是有觸點開關器件無法做到的，必須依賴無觸點開關（即半導體開關器件），而無觸點開關要做到承受足夠大的電壓和電流並非易事。因此，變頻器的出現比非同步電動機晚了長達百年之久。
3.接通和關斷的控制必須十分方便
最基本的控制如頻率的上升和下降、改變頻率的同時還要改變電壓等。
半導體開關器件詳見課件第一講或教材P6-9
2.5調速的基本控制方式
對非同步電動機進行調速控制時對主磁通的要求希望主磁通保持額定值不變
太弱鐵心利用不充分，同樣定子電流下電磁轉矩小，電動機負載能力下降。
太強則處於過勵磁狀態，為防電機過熱，負載能力也下降。
1.基頻以下的恆磁通變頻調速
E1=4.44f1N1Φm
要求降低供電頻率的同時降低感應電動勢，保持E1/f1=C。而E1難於直接測量和直接控制，當E1和f1較高時，可忽略漏抗，讓定子相電壓U1和頻率f1的比值保持常數.即為V/F控制方式。
當頻率較低時，V/F控制需要人為提高定子電壓以補償定子電壓降的影響。
2.基頻以上的弱磁變頻調速
頻率由額定值向上增大，但電壓U1受額定電壓U1N的限制不能再升高，只能保持U1=U1N不變。使主磁通隨著f1的上升而減小，相當於直流電動機弱磁調速的情況屬於近似的恆功率調速方式。
3.非同步電動機的變頻調速必須按照一定的規律同時改變其定子電壓和頻率，即必須透過變頻裝置獲得電壓和頻率均可調節的供電電源，實現VVVF調速控制。(即V/F控制)
VVVF(VariableVoltageVariableFreqency)
2.6脈寬調製技術
1.概念對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈衝，其脈衝寬度隨正弦規律變化。
2.相控交-直-交型變頻電路為使輸出電壓和輸出頻率都得到控制，變頻器通常由一個可控整流電路和一個逆變電路組成，控制整流電路以改變輸出電壓，控制逆變電路來改變輸出頻率。
3.PWM交-直-交型變頻電路的組成及電路特點(1)輸出接近正弦波。(2)整流電路採用二極體，cosφ≈1。(3)電路簡單。(4)控制輸出脈寬來改變輸出電壓，加快變頻過程的動態響應。
4.PWM控制的基本原理取樣控制理論的結論衝量(窄脈衝的面積)相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上，其效果基本相同。
如圖1-38PWM波形和正弦半波是等效的。這種脈衝的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM波形(正弦脈寬)。
調製方法把所希望的波形作為調製訊號，把接受調製的訊號作為載波，透過對載波的調製得到所期望的PWM波形。
載波UC採用等腰三角波，因為它的上下寬度與高度呈線性關係且左右對稱，當它與任何一個平緩變化的調製訊號波相交時，如果在交點時刻控制電路中開關器件的通斷，就可以得到寬度正比於訊號波幅值的脈衝，這正好符合PWM控制要求
調製波Ur為正弦波
經正弦調製後的脈衝系列中，各脈衝的上升沿與下降沿是由正弦波和三角波的交點來決定的。
5.電壓型單相橋式逆變電路
負半周VT2通VT3交替通斷輸出為-Ud或0
(1)單極性PWM控制方式
PWM波形只在一個方向變化的控制方式。輸出有三種電平(0，±Ud)
(2)雙極性PWM控制方式
三角波在每個半周其內，都是在正負兩個方向變化。PWM波形也是在兩個方向變化。輸出只有兩種電平。(±Ud)
Ur>UC時開關通
Ur＜UC時開關斷
(3)三相逆變電路
6.PWM型逆變電路的控制方式
(1)載波比載波頻率fc與調製訊號頻率fr之比。N=fc/fr
(2)非同步調製載波訊號與調製訊號不保持同步關係的調製方式。當調製訊號頻率變化時，通常保持載波頻率固定不變，因此N是變化的。特點：輸出脈衝的個數不固定，脈衝相位也不固定，正負半週期的脈衝不對稱。
在非同步調製方式中，希望儘量提高載波頻率，以使在調製訊號頻率較高時仍能保持較大的載波比，改善輸出特性。
(3)同步調製N=C在變頻時使載波訊號和調製訊號保持同步的調製方式。在三相PWM逆變電路中，通常公用一個三角載波訊號，取N為3的整數倍且為奇數。