一、概述
        變頻調速不是指改變交流電動(dòng)機的磁極對數來(lái)使電動(dòng)機得到極為有限的幾種轉速的調速方式。它是指交流電動(dòng)機放棄用傳統的標準的三相正弦波交流電源驅動(dòng)，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(lái)驅動(dòng)交流電動(dòng)機，并對其進(jìn)行無(wú)級調速的電機調速技術(shù)。
        不管何種機械只要使用，都需要用原動(dòng)機給其機械提供動(dòng)力。在絕大多數情況下，各種機械所使用的原動(dòng)機均由各種交流電動(dòng)機或直流電動(dòng)機擔任，能夠調速是多數工業(yè)裝置必須具備的功能，通常改變裝置的運行速度，可在裝置內增加機械變速環(huán)節，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(dòng)機即電機上采用電子裝置或電器傳動(dòng)環(huán)節。而在需要進(jìn)行調速的拖動(dòng)系統中，則基本上采用的是直流電動(dòng)機。由于早于交流電動(dòng)機問(wèn)世，且進(jìn)入實(shí)用的直流電動(dòng)機可分別對磁場(chǎng)電流和轉矩電流分別進(jìn)行控制，所以調速性能遠遠優(yōu)于交流電動(dòng)機。
        既然如此，為什么現要放棄直流電動(dòng)機調速系統，改用調速困難的交流電動(dòng)機呢？這是因為直流電機在具備有優(yōu)良的調速特性之外，在電機的結構、制造、保養、運用方面存在著(zhù)很大缺陷；甚至是無(wú)法預防和幾乎無(wú)法找到技術(shù)措施，來(lái)應對直流電機才有的特別缺陷。具體說(shuō)來(lái)4點(diǎn)：1、隨著(zhù)設備容量的增大，所需的驅動(dòng)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(chē)運行過(guò)程中存在的換向火花無(wú)法解決。3、由電刷和換向器接觸引入電流的方式，結構復雜，運轉中產(chǎn)生的碳粉又造成故障增加，清理、保養工作量大的缺陷；4、大功率的直流電機比同功率交流電動(dòng)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(guò)對電機運行的長(cháng)期實(shí)踐中發(fā)現，直流電動(dòng)機在實(shí)踐中出現的這種不足，完全可以通過(guò)用交流電動(dòng)機取代直流電動(dòng)機，同時(shí)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(zhù)同時(shí)期內電力、電子技術(shù)的發(fā)展，相應須配備的交流開(kāi)關(guān)器件也容易設計制造，并且在成本、體積、重量、運行、保養方面也明顯優(yōu)于直流系統；利用電力電子元器件組成的無(wú)觸點(diǎn)系統，彌補了調速性能不如直流電動(dòng)機驅動(dòng)系統的不足。于是結構簡(jiǎn)單，堅固耐用，維護保養簡(jiǎn)單的三相交流異步鼠籠電動(dòng)機就成為調速系統的原動(dòng)機，而被大量使用于各種調速系統中。

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

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。
電能的變換形式可概括為以下四種：
① AC—→DC 把交流電能轉換為直流電能，實(shí)現這種轉換的裝置統稱(chēng)為整流器；如用于充電、電解等。
② DC—→AC 把直流電能轉換為交流電能，實(shí)現這種轉換的裝置統稱(chēng)為逆變器。如用于各種變頻電源、電焊機電源、交流電動(dòng)機的變頻調速等。
③ AC—→AC 將交流電能的任一參數（幅值，頻率和相位）加以轉換，實(shí)現這種轉換的裝置統稱(chēng)為交流變換器。其中，對于交流電壓幅值進(jìn)行轉換的電路稱(chēng)為交流調壓器，對交流頻率進(jìn)行轉換的電路則稱(chēng)為變頻器。如用于調溫、調光、交流電動(dòng)機的變頻調速等。
④ DC—→DC 將直流電能的任一參數（幅值和極性）加以轉換，實(shí)現這一轉換的裝置稱(chēng)為直流變換器或稱(chēng)直流斬波器；如用于直流電壓變換器，開(kāi)關(guān)電源，直流電動(dòng)機的牽引傳動(dòng)等。
2、將直流電變?yōu)轭l率電壓可調的交流電的變換器稱(chēng)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(wú)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(lái)就稱(chēng)為變頻器。先把工頻交流通過(guò)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(dòng)機），故這種變頻器稱(chēng)為交—直—交變頻器，又稱(chēng)間接變頻器，相對于交——交變頻器（直接變頻器），它的優(yōu)點(diǎn)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(guò)三相全波整流橋器件二極管構成變流器，輸出直流電通過(guò)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(guò)由控制電路輸出的觸發(fā)信號，按一定規律分別使構成逆變器的電力電子半導體元件有規律的通、斷動(dòng)作，使逆變器輸出頻率和電壓均可變的交流電源來(lái)驅動(dòng)交流電動(dòng)機而完成這一模式所要求的預定動(dòng)作。
        直流中間環(huán)節電路的作用是對整流電路的輸出進(jìn)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換為頻率和電壓都任意可調的交流電源，逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來(lái)實(shí)現對異步電動(dòng)機的調速控制。

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換為交流電源，在逆變電路中一般由六個(gè)開(kāi)關(guān)組成一個(gè)三相橋式電路，交替打開(kāi)和關(guān)斷這六個(gè)開(kāi)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