變頻調速裝置（變頻器-VFD）在電子領域有重要應用。對于VFD，大部分電子領域的朋友都非常熟悉。為了提高人們對VFD的認識，本文將介紹VFD的控制方法。
低壓通用變頻輸出電壓380~650V，輸出功率0.75~400kW，工作頻率0~400Hz。其主電路采用交流-DC-交流電路。其控制方式經歷了以下四代。
一.正弦脈寬調制(SPWM)控制模式
其特點是控制電路結構簡單，成本低，機械硬度好，能滿足一般變速器平滑調速的要求，已廣泛應用于工業(yè)的各個領域。但在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降影響顯著，降低了最大輸出轉矩。另外，它的機械特性畢竟沒有DC電機那么硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能也不盡如人意。而且系統(tǒng)性能不高，控制曲線會隨著負載的變化而變化，轉矩響應較慢，電機轉矩利用率不高。低速時，由于定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在，性能和穩(wěn)定性變差。因此，人們開發(fā)了矢量控制變頻調速。
二、電壓空間矢量(SVPWM)控制模式
它是基于三相波形的整體生成效應，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，并以內多邊形逼近圓的方式進行控制。經過實際使用，得到了改進，即頻率補償可以消除速度控制的誤差；低速時定子電阻的影響通過磁鏈幅值的反饋估計來消除。閉環(huán)輸出電壓和電流，提高動態(tài)精度和穩(wěn)定性。但是控制電路環(huán)節(jié)多，沒有引入轉矩調節(jié)，系統(tǒng)性能沒有得到根本提升。
三、矢量控制(VC)模式
矢量控制變頻調速的方法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic通過三相轉兩相變換轉換為兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再根據轉子磁場通過定向旋轉變換轉換為同步旋轉坐標系下的DC電流Im1、IT1(Im1相當于DC電機的勵磁電流；1相當于電樞電流與轉矩成正比)，然后通過模仿DC電機的控制方法得到DC電機的控制量，通過相應的坐標逆變換實現對異步電機的控制。交流電機本質上相當于DC電機，速度和磁場兩個分量是獨立控制的。通過控制轉子磁鏈，進而分解定子電流，得到轉矩和磁場兩個分量。通過坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法具有劃時代的意義。但在實際應用中，由于轉子磁鏈難以精確觀測，系統(tǒng)特性受電機參數影響較大，等效DC電機控制過程中使用的矢量旋轉變換復雜，導致實際控制效果難以達到理想的分析結果。
四.直接轉矩控制(DTC)模式
1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首先提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了矢量控制的上述不足，以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結構和優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術已成功應用于電力機車牽引的大功率交流傳動。直接轉矩控制直接分析交流電機在定子坐標系中的數學模型來控制電機的磁鏈和轉矩。它不需要把交流電機等同于DC電機，省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算。它不需要模仿DC電機的控制或簡化交流電機的數學模型來進行解耦。
五.矩陣交-交控制模式
VVVF變頻、矢量控制變頻和直接轉矩控制變頻都是交-DC-交變頻中的一種。常見的缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，DC電路儲能電容大，不能向電網反饋再生能量，即不能四象限運行。因此，矩陣式交-交變頻應運而生。矩陣交-交變頻省去了中間的DC環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格高的電解電容。它可以實現功率因數為L，輸入電流為正弦，可以四象限運行，系統(tǒng)功率密度高。雖然這項技術尚未成熟，但仍然吸引了許多學者對其進行深入研究。本質上不是間接控制電流和磁鏈等效，而是直接實現轉矩作為被控量。具體方法是:
1.控制定子磁鏈進入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器模式；
2.自動識別(ID)根據電機的精確數學模型自動識別電機參數；
3.計算與定子阻抗、互感、磁飽和系數、慣性等相對應的實際轉矩、定子磁鏈和轉子速度。實時控制；
4.實施波段控制。根據磁鏈和轉矩的帶間控制，產生PWM信號來控制逆變器的開關狀態(tài)。矩陣式交-交變頻具有快速轉矩響應。
