原创： 麥總/Mute
变频器，顾名思义，就是用来变换电源频率的器件。登陆各大百科网站，大家可以看到这样的定义：变频器是指在机电驱动系统中，通过改变电机的输入频率来控制交流电机速度的一种可调速驱动装置。
那么，为什么需要使用变频器对电机进行调速控制呢？关于这个问题，我们还是得先从电机的应用场景说起。
在工业生产过程中，我们经常需要使用电机对物体或部件的速度、位置进行准确的控制，比如：输送带、起重机、冲压线、收放卷...等各种不同类型的机器应用场合。在还没有掌握电机调速技术的时候，人们只能借助齿轮箱、离合器...等复杂的机械传动装置去解决物体运动控制的问题。
生产生活中还有另外一类应用，需要使用电机驱动叶轮转动，以便能够推动气体、液体的流动或使其产生压力。同样是因为无法灵活的控制电机和叶轮的转速，早期人们只能通过管道内阀门和叶栅...等机械装置的开闭来实现对流体流量和压力的控制。
可以看到，由于无法灵活控制电机的转速，无论是在机器还是流程应用领域，人们都不得不借助各种机械辅助装置来解决设备的控制问题，其局限性是显而易见的，这不仅增加了系统的复杂性和使用成本，同时也在很大程度上制约了其设备的总体性能和灵活性。因此，长期以来，人们一直希望能够为机器和设备的控制找到一种经济实用的电机调速技术。
早期的电机调速技术其实是面向直流电机的，这其中一个非常重要的原因是人们首先掌握了将交流电变换到直流电的整流技术。直流电机有着非常不错的机械特性，并且调速也比较简单，只需要改变电枢电压或励磁电流即可以达到调节电机转速的目的，而调节电枢电压最简便的方法就是串电阻，电阻串的越多，电压降得越多，直流电机转速就越慢。
不过，直流电机的缺点也极为突出，例如：集电环及碳刷的存在使其必须定期维护；制造工艺十分复杂，从而造成较高的制造成本...等。
相比之下，交流电机的内部结构就要简单得多，无需集电环和碳刷，不论在制造工艺，还是总体应用成本方面，都有着非常明显的优势，唯一需要解决的就是调速问题。
尽管伟大的科学家 Nikola Tesla 早在 1888 年就发明了交流电和感应电机，但在之后的近百年间，交流电机却都只能以一个或几个（基于绕组极对数）设计好的固定转速运行。原因在于交流电机的转速是与其电源频率成正比、并与极对数成反比的，即：
n = 60 f（ 1 - s ）/ p
n 为电机转速（r/min）；
f 为电源频率（Hz）；
s 为转差率；
p 为电机绕组极对数；
其中转差率 s 和绕组极对数 p 都是电机本身的固有特性参数，在电机设计完成后就已经基本确定了，若要灵活的调节电机转速，唯有改变其动力电源的输入频率；而在变频器问世之前，人们基本上是没有什么方法可以有效的对从电网获取的交流电源的频率进行快速调整的。
时间来到上个世纪的七八十年代，随着半导体技术尤其是微处理器和晶闸管技术的发展，人们已经能够使用微处理器精确的控制功率半导体元件（如晶闸管）的输出状态了。这样，如果让电路中有序排列（并联/串联）的多个功率元件在微处理器的控制下，按照特定的时序连续完成导通和关闭的动作，就能够立即将输入侧直流电变换成为交流电输出了，也就是我们经常说的（直流-交流）逆变技术。而在这个过程中，通过微处理器调整功率元件开闭的动作周期（频率），即可以实现对逆变输出频率的调节和控制。
最后，再将逆变技术与之前的整流技术相结合，我们就能够根据应用需求，把来自供电网络的工频电源，快速转换成相应频率的交流电，从而实现对交流电机转速的调节控制。这其实就是变频器。
如果把电机看成汽车的话，那么变频器的作用就类似汽车的油门：油门大，车速就高；油门小，车速就低；对应到变频器，输出频率高，电机转速就高，输出频率低，电机转速就低。而事实上，现在新能源电动汽车的调速原理，也的确就是这样的。
简而言之，无法调速的交流电机只是一个胖子，而能够调速的交流电机才是一个灵活的胖子。变频器的作用就是把交流电机变成灵活的胖子。在变频器的协助下，交流电机真正实现了近乎直流电机的机械特性，进而在生产生活中的各类电机调速应用中逐渐取代了直流电机，极大的简化了机器设备的系统结构，并降低了其总体使用成本。
自第一代变频器诞生以来，其发展经历了几十年的风风雨雨，技术的进步已经让变频器成为工业制造领域最重要的电气设备之一。而今，脱胎换骨的变频器已经超越了最初发明者设定的使用场景，除了交流电机的调速，它还可以用于不间断电源，以及船舶码头的变频供电，甚至在新能源汽车上也有了变频应用。
当然，这些都是后话了...
本文转自：什么是变频器...
