变频器（Variable Frequency Drive，VFD）是一种电力电子设备，核心功能是通过改变电源的频率和电压，对交流电动机进行调速控制，同时具备软启动、节能降耗、过载保护等附加功能，广泛应用于工业生产、暖通空调、水泵风机、起重运输等领域，是现代电气传动系统的核心部件。
变频器的本质是电能变换装置，基于交流 - 直流 - 交流（AC-DC-AC） 变换原理工作，主要分为三个阶段：
整流阶段（AC→DC）
输入的工频交流电（如 AC 380V/50Hz、AC 220V/50Hz）通过整流桥（由二极管或晶闸管组成）转换为脉动直流电，再经过滤波电容或电感进行平滑滤波，得到稳定的直流母线电压。
中间直流环节
该环节主要作用是储能和稳压，分为电压型和电流型两种：
逆变阶段（DC→AC）
通过IGBT（绝缘栅双极型晶体管） 等功率开关器件的高频通断，将直流母线电压逆变为频率和电压可调的交流电，输出给电动机。变频器通过控制 IGBT 的开关频率和占空比，实现输出频率（0~ 几百 Hz）和电压的精准调节，从而改变电动机的转速。
调速依据：交流异步电动机的转速公式为 \(n=\frac{60f(1-s)}{p}\)（n为转速，f为电源频率，s为转差率，p为磁极对数）。在磁极对数固定时，电动机转速与电源频率成正比，因此调节频率即可实现无级调速。
变频器由主电路和控制电路两大部分组成，各部件功能明确：
主电路（功率回路）
整流桥：将工频交流电转换为直流电，是电能变换的第一步；
滤波单元：电压型变频器用电解电容，电流型变频器用平波电抗器，用于消除直流电压的脉动；
逆变桥：由 6 个 IGBT（或 MOSFET）组成三相桥式电路，是实现变频变压的核心部件；
制动单元 / 制动电阻：当电动机处于减速或制动状态时，会产生再生电能，制动单元将再生电能消耗在制动电阻上（或反馈回电网），避免直流母线电压过高损坏变频器；
输入 / 输出电抗器：抑制电网谐波、降低电磁干扰，同时保护变频器内部器件免受电压冲击。
控制电路（信号回路）
CPU 主控单元：变频器的 “大脑”，负责接收指令、运算控制算法（如 V/f 控制、矢量控制）、输出驱动信号；
驱动电路：将 CPU 输出的弱信号放大，驱动逆变桥的功率器件通断；
检测电路：检测输入电压、输出电流、直流母线电压等参数，实现过压、过流、过载等保护；
操作面板：用于参数设置（如频率、加速时间、保护阈值）、运行状态监控（如输出频率、电流、转速），支持本地启停操作；
通讯接口：如 RS485、Modbus、Profibus 等，支持变频器与 PLC、触摸屏、上位机等设备的联网控制。
选择变频器时，需重点匹配以下核心参数，确保与电动机和负载适配：
额定容量（kVA）：变频器能够长期输出的视在功率，需大于电动机的额定容量；
额定输出电流（A）：变频器长期运行允许的最大输出电流，需≥电动机的额定电流（重载工况需留 1.1~1.2 倍余量）；
输入电压范围：适配电网电压，如三相 380V 变频器的输入电压范围通常为 320V~460V，具备宽电压适应能力；
输出频率范围：常见为 0~50Hz（基本频率）或 0~400Hz（高频调速），需根据负载转速需求选择；
调速精度：矢量控制变频器的调速精度可达 ±0.1%~±0.5%，V/f 控制变频器约 ±2%~±5%；
过载能力：通常为 150% 额定电流 / 1min，或 120% 额定电流 / 长期，用于应对负载的短时冲击；
保护功能：需具备过压、过流、过载、过热、缺相、接地故障等保护功能。
节能降耗：对于风机、水泵等二次方律负载，采用变频器调速后，功耗与转速的三次方成正比，相比传统节流 / 调压方式，节能率可达 20%~60%；
软启动软停止：避免电动机直接启动时的大电流冲击，降低对电网和机械设备的损害，延长电机和设备使用寿命；
无级调速：可实现 0~ 额定转速范围内的平滑调速，满足不同工况的转速需求，提升生产效率；
完善的保护功能：自带多种保护，替代传统的热继电器、熔断器等保护装置，降低故障发生率。
环境要求：安装在通风良好、无粉尘、无腐蚀性气体的场所，环境温度控制在 - 10℃~40℃，温度过高时需加装散热风扇；
布线要求：主电路电缆（强电）与控制电路电缆（弱电）分开布线，避免电磁干扰；变频器输出端禁止接电容器或浪涌吸收器，否则会损坏逆变桥；
接地要求：变频器必须可靠接地，接地电阻≤4Ω，防止漏电和电磁干扰。
定期除尘：每 3~6 个月清理变频器内部的灰尘（尤其是散热风扇和电路板），防止灰尘堆积导致散热不良；
检查元器件：定期检查滤波电容、散热风扇、IGBT 等易损件，电容鼓包、风扇异响时需及时更换；
参数备份：定期备份变频器的参数，避免因故障或误操作导致参数丢失；
避免频繁启停：变频器的启动间隔需≥1min，防止频繁启动导致内部器件过热。
工业领域：风机、水泵、空压机的调速节能；起重机、电梯的速度控制；数控机床、轧钢机的精密传动；
暖通空调：中央空调冷水机组、冷却塔风机的变频调速，实现恒温控制和节能；
市政工程：供水系统的恒压供水、污水处理厂的搅拌机调速；
民用领域：家用空调、冰箱的压缩机调速，跑步机、洗衣机的电机控制。
变频器的分类方式多样，按控制方式、电源相数和用途的分类最为常用：
