按照变频器的工作原理，可分为交-交变频器和交-直-交变频器。交-交变频器是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，没有中间环节，其优点是只进行一次能量变换，效率较高，缺点是所用开关器件多，这种变频器的输出电压的频率调节范围最高不超过电源频率的1/2，从而限制了它的应用场合，一般用于低速、大功率的调速系统。交-直-交变频器是先将频率固定的交流电整流后变成直流电，再经过逆变电路把直流电变换成频率连续可调的交流电。交-直-交变频器在频率的调节和控制方面都具有明显的优势，现为变频器的主流产品，下面主要介绍交-直-交变频器的分类。

4.1.3.1 按主电路工作方式分类

交-直-交变频器可以分为电压型变频器和电流型变频器。

1.电压型变频器

在电压型变频器中，逆变电路所需要的直流电压是由整流电路或者斩波电路输出，通过直流中间电路的电容进行滤波平滑后产生的，在逆变电路中被变换为所需频率的交流电压。

在电压型变频器中，还需要有专用的放电电路，防止由于能量回馈给电容时直流电压上升，使变流器件因电压过高而被损坏。

2.电流型变频器

在电流型变频器中，整流电路给出直流电，并通过中间电路的电抗进行滤波后使电流平滑输出，在逆变电路中，被变换为所需频率的交流电提供给电动机。电流型变频器控制方式更适合于大容量变频器。

图4-3给出了电压型变频器和电流型变频器主电路的基本结构。

图4-3 主电路的基本结构

a）电压型 b）电流型

4.1.3.2 按开关方式分类

目前，逆变电路的开关方式，可以分为PAM控制、PWM控制和高载频PWM控制三种方式。

1）PAM（Pulse Amplitude Modulation）控制也称为脉幅调制控制。这种控制方式需要同时对整流电路和逆变电路进行控制，即在整流电路部分对输出电压（电流）的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制。逆变电路中变流器件的开关频率即为变频器的输出频率。

2）PWM（Pulse Width Modulation）控制也称为脉宽调制控制。变频器输出电压的大小是通过改变输出脉冲的占空比来实现的，通过改变输出脉冲的宽度，控制逆变电路的开关器件的通断，达到对输出电压或电流的控制。为了使异步电动机在进行调速运转时能够平滑地调节，目前使用最多的是占空比按正弦规律变化的正弦波脉宽调制，这种控制方式也被称为SPWM控制。

3）高载频PWM控制。为了达到降低电动机噪声的目的。还可以采用高载频PWM控制方式，载频频率为10～20kHz以上，由于这种控制方式对开关器件的开关速度有较高的要求，所用开关器件只能使用具有较高开关速度的IGBT或MOSFET等电力电子器件。

PWM控制和高载频PWM控制时，变频器的输出频率不等于逆变电路中开关器件的开关频率。

4.1.3.3 按控制方式分类

异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为

式中 f——电源频率（Hz）；

p——电动机磁极对数。

改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，进而达到改变电动机转速。异步电动机的转差率为

式中 n——异步电动机的转速（r/min）；(www.daowen.com)

n₁——同步转速（r/min）。

由此异步电动机的转速为

当电动机为空载运行时，转差率s基本上为0，而当电动机带动额定负载时，则转差率一般在1％～10％的范围内。从式（4-3）可知，改变公式中的任意一个参数，都可以达到改变电动机转速的目的。

当对异步电动机调速时，希望电动机的主磁通保持额定值不变，因为磁通降低，在同样转子电流下，电磁转矩变小，电动机的负载能力下降；磁通太强，电动机的励磁电流过大，又限制了定子电流的负载分量，负载能力也要下降。由电机理论知道，三相异步电动机定子每相电动势的有效值为

E＝4.44fNΦK_m1 （4-4）

式中 K_m1——电动机转矩系数。

由于4.44NK_m1均为常数，所以定子绕组的反电动势E与fΦ成正比，当忽略电动机定子绕组阻抗压降时，可得

U₁≈E∝fΦ （4-5）

为使气隙磁通保持恒定，变频调速时，单纯采用变频的办法是不行的，所以按照控制方式，可以分为V/F控制方式、转差频率控制方式和矢量控制方式三种。

1.V/F控制

它的特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，使U/f的值保持一定。当在额定频率以下调频时同时调压，当在额定频率以上调频时，因为电源电压无法上调，电压保持不变。采用V/F控制方式的变频器控制电路成本较低，多用于对精度要求不太高的通用变频器中，变频变压实现的常用方法是脉宽调制。

2.转差频率控制

异步电动机的转差频率f_s＝sf（f为异步电动机定子电压的频率，也为变频器的输出频率），只要调节变频器的输出频率就可以使电动机具有某一所需的转差频率f_s，同时此转差频率对应电动机的某一输出转矩。采用转差频率控制是在E/f控制的基础上，变频器的输出频率是由与电动机的实际转速对应的电源频率及所需转差频率的和来决定的。采用转差频率控制时需要的电动机的实际速度，是通过安装在电动机上的速度传感器和变频器控制电路中的运算电路完成的。变频器的控制电路通过适当的算法，根据检测到的电动机速度产生转差频率和其他控制信号，达到在进行调速控制的同时控制电动机输出转矩的目的。所以和V/F控制方式相比，因加有电流负反馈对频率和电流进行控制，在负载发生较大变化时，仍能达到较高的速度准确度和具有较好的转矩特性。

3.矢量控制

由直流电动机的调速方法得到启发，即电动机的转矩为磁场和与其相垂直的电流的乘积。矢量控制的方式是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并分别加以控制，由于是通过控制异步电动机定子电流的大小和相位，即控制定子电流矢量，故被称为矢量控制方式。这种控制方式利用现代计算机技术解决了大量的计算问题，从而使得矢量控制方式得以成功实施。矢量控制方式可以对异步电动机进行高性能的控制，不仅调速，而且可以直接控制电动机的转矩，所以已经在许多需要进行精密控制的领域和厂商指定的变频器专用电动机中得到了应用。

随着变频调速技术的发展及现代控制理论在变频器中的应用，目前在新型矢量控制变频器中已经增加了自适应功能。带有这种功能的变频器可以自动地对电动机的参数进行辨识，从而调整控制算法中的有关参数，使得对普通异步电动机进行有效的矢量控制也成为可能。

4.1.3.4 按照用途分类

1.通用变频器

通用变频器可以对普通异步电动机进行调速控制，是变频器中数量最多、应用最广泛的一种。大容量变频器主要用于以冶金工业的一些低速场合，中小容量的变频器主要有节能型和通用型两种。

节能型变频器是一种以节能为主要目的的变频器。它的控制方式比较单一，主要应用于风机、泵等二次方律负载，具有体积小、价格低等方面的优势。

通用型变频器在设计过程中考虑了在变频器应用中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准备。这种变频器功能较多，同时保证变频后电动机的机械特性符合负载的要求，主要用于生产机械的调速上。此外，高性能通用型变频器还配备各种控制功能，如PID调节、PLC控制、PG（脉冲编码器）闭环速度控制等。

2.专用变频器

专用变频器是针对某一种特定负载而设计的，它在某一方面的性能比较优良。此外，有些专用变频器具有最好的性能价格比，变频器的主电路、回馈制动电路和各种接口电路等被做成一体，从而达到了缩小体积和降低成本的要求。