变频调速装置（变频器-VFD）在电子领域有重要应用。对于VFD，大部分电子领域的朋友都非常熟悉。为了提高人们对VFD的认识，本文将介绍VFD的控制方法。

低压通用变频输出电压380~650V，输出功率0.75~400kW，工作频率0~400Hz。其主电路采用交流-DC-交流电路。其控制方式经历了以下四代。

一.正弦脉宽调制(SPWM)控制模式

其特点是控制电路结构简单，成本低，机械硬度好，能满足一般变速器平滑调速的要求，已广泛应用于工业的各个领域。但在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降影响显著，降低了最大输出转矩。另外，它的机械特性毕竟没有DC电机那么硬，动态转矩能力和静态调速性能也不尽如人意。而且系统性能不高，控制曲线会随着负载的变化而变化，转矩响应较慢，电机转矩利用率不高。低速时，由于定子电阻和逆变器死区效应的存在，性能和稳定性变差。因此，人们开发了矢量控制变频调速。

二、电压空间矢量(SVPWM)控制模式

它是基于三相波形的整体生成效应，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，并以内多边形逼近圆的方式进行控制。经过实际使用，得到了改进，即频率补偿可以消除速度控制的误差；低速时定子电阻的影响通过磁链幅值的反馈估计来消除。闭环输出电压和电流，提高动态精度和稳定性。但是控制电路环节多，没有引入转矩调节，系统性能没有得到根本提升。

三、矢量控制(VC)模式

矢量控制变频调速的方法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic通过三相转两相变换转换为两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再根据转子磁场通过定向旋转变换转换为同步旋转坐标系下的DC电流Im1、IT1(Im1相当于DC电机的励磁电流；1相当于电枢电流与转矩成正比)，然后通过模仿DC电机的控制方法得到DC电机的控制量，通过相应的坐标逆变换实现对异步电机的控制。交流电机本质上相当于DC电机，速度和磁场两个分量是独立控制的。通过控制转子磁链，进而分解定子电流，得到转矩和磁场两个分量。通过坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法具有划时代的意义。但在实际应用中，由于转子磁链难以精确观测，系统特性受电机参数影响较大，等效DC电机控制过程中使用的矢量旋转变换复杂，导致实际控制效果难以达到理想的分析结果。

四.直接转矩控制(DTC)模式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首先提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了矢量控制的上述不足，以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构和优良的动静态性能得到了迅速发展。该技术已成功应用于电力机车牵引的大功率交流传动。直接转矩控制直接分析交流电机在定子坐标系中的数学模型来控制电机的磁链和转矩。它不需要把交流电机等同于DC电机，省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算。它不需要模仿DC电机的控制或简化交流电机的数学模型来进行解耦。

五.矩阵交-交控制模式

VVVF变频、矢量控制变频和直接转矩控制变频都是交-DC-交变频中的一种。常见的缺点是输入功率因数低，谐波电流大，DC电路储能电容大，不能向电网反馈再生能量，即不能四象限运行。因此，矩阵式交-交变频应运而生。矩阵交-交变频省去了中间的DC环节，从而省去了体积大、价格高的电解电容。它可以实现功率因数为L，输入电流为正弦，可以四象限运行，系统功率密度高。虽然这项技术尚未成熟，但仍然吸引了许多学者对其进行深入研究。本质上不是间接控制电流和磁链等效，而是直接实现转矩作为被控量。具体方法是:

1.控制定子磁链进入定子磁链观测器，实现无速度传感器模式；

2.自动识别(ID)根据电机的精确数学模型自动识别电机参数；

3.计算与定子阻抗、互感、磁饱和系数、惯性等相对应的实际转矩、定子磁链和转子速度。实时控制；

4.实施波段控制。根据磁链和转矩的带间控制，产生PWM信号来控制逆变器的开关状态。矩阵式交-交变频具有快速转矩响应。