VFD（变频驱动）或者VVFD（可变电压和频率驱动）是专门设计并用于控制交流感应电动机（单相和三相）的速度而不影响电力消耗的精密电子装置，转矩，阻抗，磁通等。它被集成到操作员界面，用于接收所需的速度控制命令（使用键盘）。为什么VFD不能被其他直接的方式所取代？以下讨论将提供使用VFD来控制交流电机转速的确切目的。
任何交流电动机的基本速度与其定子极数成反比，并与供电电压的频率成正比。因此，为了改变交流电机的速度，我们需要改变定子极数的频率或数量。由于每个电机的定子极数是固定的，显然我们不能改变它们。通过一些更简单的方法改变电源电压的频率，可以改变电机的转速。
然而，仅在恒定电压（120或230）下更改频率会导致电机的等效阻抗减小，从而导致更大的磁通量，并导致电机开始危险地产生巨大的电流。因此，必须将电源电压与特定固定比例下的频率成比例地减小。否则会导致电机的磁通量饱和，电机损坏。频率和电压成比例地改变也确保了恒定的转矩，因为气隙中的磁场是恒定的。
VFD的目的是专门用于通过严格遵守上述参数来控制交流电动机的转速。这里，通过改变输入电压的大小以及恒定比例的频率来改变电动机的速度，因此即使在较低的速度下，电动机也能够保持恒定的转矩。
交流电动机的基本特性使其施加的电压和频率始终处于特定的恒定比例。参考相邻的图表（点击放大），我们考虑以460V / 60Hz频率工作的交流电机的最佳性能（斜率表示以及转矩）的示例。现在，如果施加的电压降低到230伏，保持斜率与原来一致，我们清楚地看到所需的频率是30Hz。第二个图表简单地表示在频率没有改变并保持在60Hz的情况下电动机的斜率或转矩如何下降。将460乘以60或230乘以30，我们很容易找到交流电机所需的安全运行比，每赫兹约7.67伏特。
VFD的设计正是VFD的主要目的。
话虽如此，同样重要的是要知道，交流电机的速度不能超过其特定基准速度（额定铭牌速度）。超过此限制将导致磁场弱化，扭矩减小，以及电机的非线性或突然行为。
由于上述理论应该帮助您了解VFD的目的，下一页将说明VFD的工作原理。
VFD单元中的电子电路分为三个主要阶段，即 输入转换器（桥式整流级），DC总线（滤波级）和输出反相器（使用微控制器和IGBT）。
我们来看看每个阶段的运作方式。
输入转换器：这个阶段由布置成规则桥接配置的大功率二极管组成。这里应用的交流电源被整流并转换成直流。但是这个DC不是没有剩余的交流分量和谐波。它需要进一步的过滤。
直流母线：此处使用电感器和电容器从整流谐波和AC残余物中剥离并滤波整流的直流电。这个阶段有助于使电机的输出完全无波纹，并且是交流电机的理想选择。
逆变器：正如名称所示，这个阶段将DC从直流母线转换回AC，但是以非常特殊的方式形成电路的心脏或者大脑。它由专门设计和编程的复杂的微控制器IC组成，特别是与输入频率成比例地改变输出频率，并从单相输入端产生三相输出。该阶段特别使变频器非常独特，是控制交流电动机转速的最理想选择。
输出：从上述阶段（微控制器IC）的命令被发送到输出IGBT（绝缘栅双极晶体管），它将从直流总线接收的电压切换成窄的切碎步骤（非常类似于调光开关中使用的原理）。为此，IC采用PWM技术并将DC转换为准正弦波。这些波的切换时间越长，输出到电机的电压越高，反之亦然。这个过程实际上负责两个重要的功能 - 改变输出电压而不浪费电力，并且非常关键的是以特定的给定速率同时改变其频率以保持转矩和磁通量恒定。
简而言之，VFD具有以下重要特征：
过流保护，特别适用于控制高惯量的电机。
恒定扭矩确保更宽范围的速度控制，从而实现整个系统的高效节能控制。
VFD在所有输入电压干扰（如谐波，波纹，下伏，浪涌等）之间充当障碍，并阻止它们进入电机。
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