变频器主电路大部分都是采用大功率晶体管作为开关元件的交—直—交变频器电路。变频器控制电路则采用单片微型计算机或微处理器构成的脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）控制系统。
4.3.2.1 变频器主电路
采用大功率晶体管（GTR）作为功率开关元件的交—直—交变频器结构如图4.21所示。
图4.21 变频器主电路图
图4.21中整流器使用了六个硅整流元件接成三相桥式整流电路，亦可使用三相硅整流模块来简化系统结构。
滤波器采用两只高压大电容跨接在整流电路的直流输出端，以缓冲直流部分与负载之间的无功功率，从而构成电压型变频器。为了更安全，在每个电容上并联一个大电阻作为断电时电容释放电能之用。
图4.22 逆变器晶体管导通情况
逆变器一般都采用大功率晶体管模块构成，对于小容量系统可以使用六单元晶体管模块，以简化系统；中等容量系统则采用三个两单元晶体G管模块构成功率逆变器。
1.方波输出变频器原理
在图4.21电路中，假设在一个360°周期内，每个晶体管导通180°且当同一桥臂上奇数编号的元件导通，必须关断偶数编号的元件。相邻两相的元件导通相位差为120°，此时各个晶体管导通情况如图4.22所示。
从图4.22可以知道，在每一60°区间内有三个晶体管导通，每隔60°更换一个晶体管；在0°~180°区间内晶体管VT1导通，60°~240°内VT2导通，其余晶体管类推。因此在任何一个60°区间均有三个晶体管导通，接通三相负载。
根据晶体管的导通与关断情况，按不同的导通区间分别，绘出三相负载的等值电路，如图4.23所示。
图4.23 不同导通区间逆变器等值电路
在0°~60°区间，VT1，VT5，VT6导通，如图4.23（a）所示，按电路特性可以得出其相电压为
同理可以绘出60°~120°区间的等值电路，如图4.23（b）所示，其相电压为(www.daowen.com)
图4.24 电压波形图
以此类推，可以得到其他四个区间的相电压瞬时值，再由计算值，将这些区间的电压波形连接起来，就得到如图4.24（a）、（b）、（c）所示的相电压波形。再由相电压与线电压的关系，可以求出线电压值，绘出如图4.24（d）、（e）、（f）所示的波形。
从相电压和线电压的波形图可以看出，三相波形相同且为阶梯形交变电压，U、V、W各相电压相位相差120°，故输出三相电压是对称的。
2.脉宽调制逆变器的工作原理
上述的交—直—交电压型变频电路为180°导电型，输出为矩形波电压。由傅氏变换可知这种电压含有较大的谐波成分。用矩形波电压供电的电动机，其效率将下降5%~7%，功率因数下降8%左右，而电流却增加10%左右。若在逆变器的输出端采用滤波器来消除低次谐波分量，则具有不经济、增大逆变器输出阻抗等弱点，使得逆变器的输出特性变坏，故矩行波输出的逆变器在实际中使用较少。
脉宽调制逆变器是利用逆变器具有的开关元件，由控制线路按一定的规律来控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一系列等幅而不等宽的矩形脉冲波形，来近似等效于正弦电压波形。如图4.25所示为正弦波的正半周，并将其分为N等份，（图4.25中N=12）。每一等份的正弦曲线与横轴所形成的面积均用一个相同面积的等幅矩形脉冲来代替。这样由N个矩形脉冲所形成的波形便等效了正弦波的正半周，正弦波的负半周也可用相同方法来等效。
理论上可以严格地计算出各段矩形脉冲的宽度，作为控制逆变器开关元件导通的依据，可以通过数字电路来实现，在实施方案中，可采用正弦波与三角波相交的方案来确定各分段矩形脉冲的宽度。
图4.25 与正弦波等效的矩形脉冲列
三角波是上下宽度线性变化的波形，任何一个平滑的曲线与三角波相交时都会得到一组等幅的、脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。当正弦波与三角波相交时，便可得到定幅值，而宽度随正弦规律变化的矩形脉冲，如图4.26所示。
图4.26 脉宽调制方法与输出电压波形
若用这一组矩形脉冲作为逆变器各开关元件的控制信号，则在逆变器输出端可以获得一组类似的矩形脉冲，其幅值为逆变器的直流侧电压，而宽度按正弦规律变化。这一组矩形脉冲可用正弦波来等效，如图4.26（b）所示中虚线。对于正弦波的负半波必须用相应的负值三角波来进行调制。
当逆变器输出端需要升高电压时，只要增大正弦波相对三角波的幅值，这时逆变器输出的矩形脉冲幅值不变而宽度相应增大，从而达到了调压的要求。另外通过改变正弦波的频率就可以在逆变器的输出端进行变频。
3.PWM信号的形成
脉宽调制（PWM）信号除了用三角波和正弦波相交产生外，还可以使用专用的PWM信号发生器芯片“HEF4572”，或利用单片微型计算机来产生PWM信号，具体方法可以查阅相关书籍。
4.3.2.2 微机控制系统
该部分内容在这不再详述，请参阅相关资料。
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