自工控领域中变频器从研发到应用开始，已经伴随着我们各种行业生产线技术前行了几十年，作为承担电机调速重任的设备，其不管是改善生产工艺还是节能上面，都有着关键性的作用。从专业技术层面来解释阐述的话，这是一种利用变频技术与微电子技术结合，从而完成改变交流电机电源频率的方式，来控制交流电动机转速的电力控制设备。

而变频器于电机调速而言，有何意义了？为何交流电机需要利用它来完成调速？

关于变频器的重要性，我们从以下几个方面来了解一下它的诞生和发展过程。

工业生产中，使用电机对物体或部件的速度、位置进行准确的控制，是一个必要的过程，比如：起重设备，织机设备，物料传送带，收放卷...等各种不同类型的机器设备。

在电机调速技术还不成熟的时候，人们只能采用一些机械辅助件去解决物体运动控制的问题，比如：齿轮箱、离合器...等复杂的机械传动装置，如果遇到一些无法自由调节电机的情况，为了达到某种运动目的，就需要更换齿轮箱，改变传动比，或者是切换离合器，这个过程不仅非常费时，而且对机械的损耗也非常大。

在另一类流体控制应用场景中，电机通过带动叶轮转动，从而推动气体、液体流动或使其产生相应的气压，液压，早期同样是由于无法自由的控制电机转速，只能通过管道内的阀门进行开闭，来实现对流体流量和压力的控制，这样的控制模式非常浪费电能。

在没有变频器的年代，由于无法自由的调节电机转速，为了达到某种运动目的，传统的机械不得不增加很多配件，这不仅增加了整体系统复杂性与成本，还限制了设备的性能和发展空间，为了解决这些问题，推出简单而高效的电机调速技术，一直是工业传动研究的热点和痛点。

为了解决问题，早期电机调速的重点一直是直流电机，其主要原因之一，就是人们首先掌握的是整流技术，而且直流电机的机械特性，也非常适宜某些场景需求，最简单的调整电枢电压的方法就是串入电阻，阻值越大，压降越大，直流电机转速越慢。

然而，直流电机的缺陷也是非常明显的，例如：集电环及碳刷需要定期维护、直流电机制造工艺复杂，制造成本高...等。这就意味着，在大范围的电机应用中，直流电机并不适合。

而交流电机与直流电机相比，内部结构就要简单很多，没有换向器等结构，制造方便，牢靠稳定，适合于高转速，高电压，大电流的应用场合，唯一需要解决的便是交流电机的调速问题。

Nikola Tesla发明交流电机

早在 1888 年，交流电和交流电机就已经问世，但在之后很长一段时间，交流电机都因为其结构原因，只能以一个或多个固定的速度运行，其转速与频率成正比，与极对数成反比：

n = 60 f（ 1 - s ）/ p

通过上述公式可看出，转差率 s 和极对数 p 都是电机的固有特性参数，在电机制造完成后就不能改变了，若想自由的调节转速，只有改变其动力电源的输入频率f；而在变频器诞生之前，基本没有什么手段能自由调整电网电压的频率。 

随着20世纪80年代的半导体技术的兴起与发展，其中微处理器和晶闸管的技术也越发成熟，已是可以使用微处理器控制晶闸管的导通状态了。这样，使用微处理器控制上下桥开关元件的导通闭合，按照特定的时序连续完成动作，就能够将直流电变换为交流电，这也就是我们经常说的逆变技术；同时，我们可以调整功率元件开闭的动作周期，即可以实现对逆变输出频率的调节。

然后在通过与整流技术相结合后，就可根据所需电源的幅值与频率，将电网的标准频率和快速转换成相应频率以及相应电压的交流电，以此来改变电机的输入频率，完成对交流电机转速的调节控制；变频器在经过漫长的技术发展过程中，变频器完成了在应用中升级和演化的发展，最终成为如今我们所看到的样子，这都是由许多工控从业人员与科研人员的不懈努力的成果。

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