通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。

变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。

变频器是一个驱动系统中的一部份，其中重要的组件包括交流电动机、驱动控制器（即变频器）本身以及变频器的操作接口。

交流电动机

变频器所驱动的交流电动机一般是三相感应电动机，有些变频器可以驱动单相电动机或特殊的同步电动机使用，但主要仍以驱动三相感应电动机为主，在成本上也比较便宜。一般常会用变频器驱动为定速驱动而设计的感应电动机，不过变频器驱动感应电动机时，其电压应力也会提高，因此一般会建议选用为变频器驱动而设计的变频电动机，且需符合NEMA（英语：National Electrical Manufacturers Association）标准MG-1的Part31，也就是电动机在没有噪声滤波器或电抗器的条件下，可以承受大小为额定电压3.1倍，上升时间不小于0.1μs的电压。

变频器

变频器部份是一个利用固态电子器件的电力电子系统，大多数的变频器是交流/交流转换器，输入及输出都是交流的电压。不过像使用共同直流电源（common DC bus）或是利用太阳能为电源时，则会使用直流/交流转换器的架构。交流/交流转换器可分为三个部份：分别是交流转换为直流的整流器、直流链（DC link）及是直流转换为交流的逆变器，其中又以电压源变频器（Voltage-source inverter，简称VSI）最常见。

电压源变频器所用的整流器，最简单的是三相、六步脉冲、全波整流的二极管电桥（英语：diode bridge），其直流链包括一个大容量的电容，可以平滑直流输出的涟波（英语：ripple (electrical)）及提供后极逆变器稳定的电压输入，再利用逆变器的主动功率晶体将电压转换为近似弦波的交流电压输出。电压源变频器的输入功因较导通角控制（英语：Phase fired controllers）的电流源变频器（CSI）或负载换流变频器（LCI）要高，其失真量也较低。变频器也可以规划成将单相交流电转换为三相交流电的相转换器（英语：phase converter）。

自1950年代起，因着固态功率元件额定电压、电流及切换频率的大幅增加，使得变频器技术有明显的进步。绝缘闸双极晶体管（IGBT）在1983年发明[7]，自1990年代起成为变频器逆变器中最常使用的功率晶体 [8][9][10]。

变频器驱动电动机的方式有很多，其中最简单的是V/f标量控制，变频器的输出电压和输出频率成正比，适用在定转矩的负载中。例如460V，60 Hz的电动机，其电压和频率的比例为460/60 = 7.67 V/Hz，电压和频率的关系称为V/f曲线．有些V/f控制的变频器有输出电压和输出频率平方成正比的曲线，或是多段可设定的V/f曲线。V/f控制可以适用在许多简单的应用中，但一些需要低速高转矩、动态速度调整、位置控制或转矩控制的高阶应用中，较不适合使用V/f控制。

另外二种常用的驱动技术分别是矢量控制及直接转矩控制（DTC），根据输出电流及电动机转速调整输出电压的大小及角度[13]，目的是精准控制电动机的磁通及转矩。

SPWM的弦波输入及二阶（2-level）的PWM输出

变频器的输出是利用逆变器，用脉冲宽度调变（PWM）的方式输出交流电压，其中弦波PWM（SPWM）是最直接调整电动机电压及频率的方式，在右图上方，有大小及频率均可调整的参考弦波讯号（绿色）及锯齿型的载波讯号（蓝色），若参考信号超过载波，则输出高电位，反之，则输出低电位，即可产生一个脉冲宽度随时间变化的输出讯号，输出讯号在滤波后即接近弦波。变频器的脉冲宽度调变除了SPWM外，还有其他的方式，其中空间矢量调变（英语：Space vector modulation）（SVPWM）越来越受到欢迎。

利用变频器可以将电动机在大于额定速度的条件下运作，但提供给电动机的功率不得超过其额定功率。这种应用称为“弱磁”，而电压和频率的比例也会较低。永磁同步电动机由于磁铁产生的磁链为定值，因此弱磁区的速度范围较窄，绕线转子电动机及感应电动机弱磁区的速度范围较广，例如对100 hp, 460 V, 60 Hz, 1775 RPM（4极）的感应电动机提供460 V, 75 Hz的电压（6.134 V/Hz），其转速为额定转速的125%（2218.75 RPM），在输出功率不超过100%的条件下，其转速只有额定转矩的60/75 = 80%。若感应电动机的速度更高时，因着崩溃转矩（breakdown torque）的下降，电动机所能输出的转矩会更低。一般电动机可输出额定功率的转速上限约为额定转速的130%至150%，绕线同步电动机的转速上限更高，有些碾轧用的电动机可以在额定转速的200%至300%时输出额定功率，电动机的最大转速则受转子的机械强度所限制。

变频器中会有一个以微处理器或数位讯号处理器为核心的嵌入式系统，控制变频器的运作。相关程序则是在微处理器或者数位讯号处理器的固件中。变频器会提供显示资讯、变量及机能方块有关的参数，使用者可以透过操作器或通讯进行修改，来监制及保护变频器及驱动的电动机及设备。

变频器可以配合以下的功率选配件使用：

安装在变频器和电源之间：断路器或保险丝、电磁开关、噪声滤波器、交流电抗器、被动滤波器。

安装在直流链上：制动斩波器、制动电阻。

安装在变频器和电动机之间：输出电抗器、弦波滤波器、dV/dt滤波器。