變頻器改變輸出電壓頻率和幅度，以改變所連接的感應(yīng)電機(jī)的速度、功率和扭矩，以滿足負(fù)載條件。典型的變頻器由三個(gè)主要部分組成：

整流器 中間電路/直流母線 逆變器

您可能會(huì)注意到該圖看起來(lái)與雙轉(zhuǎn)換 UPS 非常相似。事實(shí)上，兩者之間的主要區(qū)別在于，UPS 中逆變器部分的控制試圖保持一致的電壓和頻率輸出，而不管電流輸出如何，而不是通過通常一致的電流輸出來(lái)改變電壓和頻率來(lái)加速或減慢電機(jī)負(fù)載。因此，變頻器通常根據(jù)最大電流輸出來(lái)額定，而 UPS 根據(jù)功率輸出來(lái)額定。

雖然變頻器各部分的具體配置可能因制造商而異，但基本結(jié)構(gòu)是相同的。整流器部分由一組快速開關(guān)組成，可將輸入的交流電壓源轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電壓。中間電路由直流總線和相關(guān)電路組成，用于穩(wěn)定和平滑脈動(dòng)整流器輸出。直流總線電壓大約是輸入交流電源電壓的 1.414 倍，具體取決于設(shè)計(jì)類型。該直流母線電壓可供逆變器部分使用，逆變器部分從直流母線電壓合成交流正弦波電壓輸出。

逆變器部分的輸出不是真正的正弦波，而是基于脈寬調(diào)制 (PWM) 原理的近似值，脈寬調(diào)制 (PWM) 是主要的逆變器技術(shù)。逆變器部分中的一組快速動(dòng)作開關(guān)產(chǎn)生與直流母線電壓成比例的恒定幅度的電壓脈沖。在三相變頻器中，有六個(gè)開關(guān)，每相有一對(duì)開關(guān)。在每對(duì)開關(guān)中，一個(gè)開關(guān)生成正弦波的正分量，第二個(gè)開關(guān)根據(jù)直流總線電壓生成正弦波的負(fù)分量。開關(guān)“接通”的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電壓就越高；相反，開關(guān)“關(guān)閉”的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電壓就越低。每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間稱為脈沖寬度。這些正負(fù)直流電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間/間隔決定了合成的交流輸出電壓和頻率。

這些開關(guān)打開和關(guān)閉的速度稱為載波頻率。當(dāng)載波頻率增加時(shí)，相關(guān)輸出可以具有更高的分辨率，從而產(chǎn)生更平滑的輸出波形，并且紋波/失真更少。這種更平滑的輸出可以提高低速時(shí)的電機(jī)扭矩性能，并降低電機(jī)疊片噪音。此外，更快的開關(guān)有可能實(shí)現(xiàn)更好的逆變器輸出可控性以及相關(guān)的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

較舊的逆變器設(shè)計(jì)通常使用可控硅整流器 (SCR) 或雙極結(jié)型晶體管 (BJT) 作為開關(guān)組件。SCR 可以在 250 至 500 Hz 范圍內(nèi)工作，而 BJT 可以在 1 至 2 kHz 范圍內(nèi)工作。大多數(shù)現(xiàn)代變頻器的逆變器部分都使用絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。IGBT 可以以更高的頻率（高達(dá) 20 kHz）開啟和關(guān)閉。與老式 SCR 和 BJT 逆變器相比，與 IGBT 相關(guān)的更高載波頻率提供了一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，但也有一個(gè)稍后討論的嚴(yán)重權(quán)衡。

IGBT 通常不用于變頻器整流器前端。變頻器整流器通常使用 SCR 或類似的較慢開關(guān)組件。SCR 的優(yōu)勢(shì)在于，其設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，在輸入電壓質(zhì)量可變的情況下更加穩(wěn)健，并且成本相對(duì)較低。然而，正如有人提到逆變器上 IGBT 的較高載波頻率可能會(huì)導(dǎo)致問題一樣，整流器前端的 SCR 頻率較低也會(huì)導(dǎo)致問題。前端的這些較慢的開關(guān)頻率可能會(huì)導(dǎo)致電壓源中出現(xiàn)過多的諧波失真。根據(jù)變頻器引入的總諧波失真的大小以及共享相同服務(wù)的其他負(fù)載（照明、計(jì)算機(jī)等），可能需要根據(jù) IEEE 519-1992 進(jìn)行緩解。通過使用 12 脈沖逆變器代替 6 脈沖逆變器，或者添加線路電抗器或用于驅(qū)動(dòng)隔離的相移鋸齒形變壓器，可以實(shí)現(xiàn)一些緩解措施。驅(qū)動(dòng)隔離變壓器旨在保護(hù)變頻器免受上游電源干擾的干擾。它們對(duì)于減輕變頻器反射回電力系統(tǒng)的諧波電流的幅度作用甚微。