交流变频调速是近几十年发展起来的新技术。由于其优良的调速性能、显著的节电效果和在国民经济各个领域的广泛适用性，被公认为最有前途的调速方法。
变频技术
变频技术是一种可以根据特定电路的要求变换电信号频率的应用技术。
其主要类型如下：
交流DC变频技术(即整流技术)
直接-直接变频技术(即斩波技术)
DC-交流变频技术(电子振荡、功率逆变器)
交-交变频技术(即相移技术)
变频器/逆变器
变频器是将固定频率的交流电转换成连续可调的交流电的装置。VVVF(变压变频)可以是交-DC-交或交-交变频技术。变频器的控制对象是三相交流异步电动机和三相交流同步电动机。无论哪种形式，电能都不会转变成其他形式的能量，只是频率发生了变化。
随着变频器的出现，电气传动发生了技术革命，交流调速取代了DC调速。
变频器的工作原理
变频器是利用功率半导体器件的通断功能将工频电源转换到另一频率的电能控制装置，可实现软启动、变频调速、提高运行精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
交流低压交流DC交通逆变器系统框图
变频器的结构主要包括：
主电路(包括整流器、中间DC环节和逆变器)和控制电路。
整流器：将交流电转换成直流电的电力电子设备。它的输入电压是正弦的，输入电流是非正弦的，具有丰富的谐波。
中间DC环节：中间DC储能环节，与电机交换无功功率。逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置。其输出电压是非正弦的，其输出电流近似为正弦的。
控制电路：通常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。主要任务是完成逆变器的开关控制、整流器的电压控制以及各种保护功能等。控制方法可以是模拟控制或数字控制。现在很多变频器都已经是微机全数字控制，硬件电路尽量简单，软件完成各种功能。
通过改变电源频率，可以改变电源电压，根据电机的实际需要提供所需的电源电压，从而达到节能调速的目的。
变频器的分类
1、按调制方式划分
(1)PAM(脉冲幅度调制):在整流电路中控制输出电压幅度，在逆变电路中控制输出频率的一种控制方式。
(2)PWM(脉宽调制):一种通过改变输出频率和输出脉冲的宽度来改变等效输出电压的方法，同时保持整流后的DC电压的大小不变。
2、根据工作原理
(1)V/F控制：同时调节变频器的频率和电压。
(2)转差频率控制：一种改进的V/F控制方法。
(3)矢量控制：将交流电机定子电流分解为磁场分量电流和转矩分量电流并分别控制的方式。
(4)直接转矩控制：直接控制转矩，是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型交流变频调速技术。
3、按用途
(1)通用变频器：可与普通笼型电机配套使用，适应各种不同性质的负载，具有多种可选功能。
(2)高性能专用变频器：用于控制要求高的系统(电梯、风机、泵等。)，多采用矢量控制方式。
(3)高频变频器：高速电机一起使用。
4、点按变换链接
(1)交-交变频器：直接将固定频率的交流电转换成频率和电压连续可调的交流电。无中间环节，效率高，但连续调节频率范围窄。
(2)交流-DC-交流变频器：先将交流电转换成直流电，再通过电力电子器件将交流电转换成直流电。优点是显而易见的，也是目前广泛采用的方式。
5、根据DC链的储能模式。
(1)电流型：中间环节使用一个大电感作为储能环节，无功功率会被这个电感缓冲。再生电能直接反馈到电网。
(2)电压型：中间环节采用大电容作为储能环节，负载的无功功率会被其缓冲。无功能量很难反馈到交流电网。
变频器的选择原则
考虑到变频器运行的经济性和安全性，有必要为变频器的选择留有适当的余量。要准确选择类型，必须把握以下原则：
1、充分了解受控对象的性能要求。一般来说，如果要求起动转矩、调速精度和调速范围，应考虑矢量变频器，否则可选用通用变频器。
2、了解负载特性。如果是一般场合，需要确定逆变器是G型还是P型。
3、了解所用电机的主要铭牌参数：额定电压和额定电流。
4、确定负载可能的最大电流，并将此电流作为待选变频器的额定电流。如果电流小于自适应电机的额定电流，根据自适应电机选择相应的变频器，并考虑成本因素。在以下情况下，考虑将容量扩大一步：
长期高温和重负荷
异常或故障可能造成灾难性后果的场所。
目标负荷波动很大。
现场电网长期偏低，负荷接近额定值。
绕线电机、同步电机或多极电机(6极以上)
5、充分了解每个逆变器支持的选项是正确选择的基础。在选择和安装变频器时，必须掌握以下原则：
(1)下列情况应选用交流输入电抗器和DC电抗器：民用场合，如酒店中央空调，电机功率大于55KW电网质量差或者容量小的；不选的话可能会造成干扰，三相电流偏差大，变频器频繁爆炸。
(2)交流输出电抗器应在下列情况下选择：变频器到电机的线路超过100米(一般原则)。
(3)以下情况一般选择制动单元和制动电阻：提升负载；频繁而快速的加速和减速；惯性大(自由停车需要1分钟以上，恒速行驶电流小于加速电流)
变频技术的节能功能
1、变频节能：
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计动力驱动时都留有一定的余量。电动机不能满负荷运转。多余的转矩除了满足动力驱动的要求外，还增加了有功功率的消耗，造成了电能的浪费。压力高时，可以降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。
当电机转速由N1变为N2时，电机轴功率(P)的关系如下：P2/P1=(N2/N1) 3，说明降低电机转速可以达到立方节能效果。
2、动态调节和节能：
快速适应负载变化并提供最高效率的电压。变频调速器在软件上配有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机高效运转的输出。
3、通过转换自身的V/F功能来省电：
在保证电机输出转矩的情况下，可以自动调节V/F曲线。降低电机的输出转矩，降低输入电流，达到节能状态。
4、带软启动节能的变频：
当电机以全电压启动时，它需要
电动机通过电磁作用由定子绕组和转子绕组产生转矩。绕组因其感抗。对于电网来说，阻抗特性是感性的，电机在运行过程中吸收了大量的无功功率，导致功率因数非常低。
采用变频节能调速器后，其性能变成了：
交流- DC -交流，经过整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器具有抗电网阻抗特性，功率因数高，减少无功功率损耗。
根据负载转速的变化要求，通过改变电机工作电源的频率来改变电机转速，从而获得合理的电机运行工况。在不同转速下，保持较高的运行效率，既降低了功耗，又提高了起动性能，保护电机和负载设备免受瞬时起动的冲击，延长了它们的工作寿命，提高了电机和负载设备的工作精度。实践证明，变频技术用于风机、水泵的驱动控制场合，取得了显著的节电效果，一般节电30-50%。
变频技术的发展现状
目前最新的尖端变频技术涉及低电磁噪声、静音、专业化、系统化、网络化、“易用”模式、参数趋势图、内置应用软件、分布式应用、参数自调整、功能设置软件等技术。
1、低电磁噪音和静音
新型通用变频器除了采用高频载波方式的正弦波SPWM调制实现静音外，还在通用变频器的输入侧增加了交流电抗器或有源功率因数校正电路APFC，并在逆变电路中采用软PWM控制技术，改善输入电流波形，降低电网谐波，在抗干扰和抑制高次谐波方面符合EMC国际标准，实现了所谓的清洁电能转换。
2、专业化
为了充分发挥变频调速技术的独特功能，尽可能满足现场控制的需要，衍生出了许多特殊的机型。如风机、水泵、空调、起重机、恒压供水、数控机床、纺织机械、同步输送机、疏浚船、拉丝机、空压机等。
3、系统性
除了向数字化、智能化、多功能单机发展外，还向集成化、系统化方向发展。这些技术的完成可以集成逆变器、伺服装置、控制器和通信装置，甚至自动化和驱动系统、通信和数据管理系统都可以作为驱动装置通常嵌入在“全集成自动化”系统中，以便为用户提供最佳的系统功能。
4、网络
可以提供多种兼容的通讯接口，支持多种不同的通讯协议，内置RS485接口，个人电脑可以向通用变频器输入操作命令和设置功能码数据。
5、“易于使用”模式
机器里固化的“调试指南”会指导你一步一步填写调试表格，不需要记忆任何参数，充分体现了可操作性。
6、参数趋势图
参数趋势图可以及时显示每个信号的当前运行状态，用户可以在调试过程中随时监控和记录运行参数。
7、内置应用软件
可内置多种应用软件，部分品牌可提供130多种应用软件满足现场过程控制的需要，如PID控制软件、张力控制软件、速度串级链、速度跟随、电流平衡、变频器功能设定软件、通讯软件等。
8、分布式应用程序
现代自动化工程趋向于分布式，这就要求智能设备与现代机械设备模块化、分布式、集成化。这不仅会给机器设备的生产、调试和维护带来成本优势，还会给设备扩展带来很高的灵活性。
9、参数的自调整
只要用户设置数据组代码，就不必逐项设置，一般变频器会自动设置
变频调速技术在工业中的应用越来越广泛。节能、省力，易于形成自动控制系统。变频调速技术的应用也是改造、挖潜、增加效益的有效途径。特别是在高能耗、低产出设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济效益。
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