1.2.1 低壓通用變頻器控制方式發展

低壓通用變頻器輸出電壓分為380V級和660V級，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，主電路都采用交-直-交形式。其控制方式經歷四代發展。

第一代：正弦脈寬調制（Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM）。控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。

第二代：電壓空間矢量（磁通軌跡法），又稱正弦矢量脈寬調制（Sinusoidal Vector Pulse Width Modulation, SVPWM），以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形。SVPWM是以內切多邊形逼近圓的方式而進行控制的，經實際使用后又有所改進：引入頻率補償，消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；輸出電壓、電流形成閉環，以提高動態的精度和穩定度。但SVPWM的控制電路環節較多，且沒有對轉矩進行調節，所以系統性能沒有得到根本改善。

第三代：矢量控制（Vector Control, VC）（磁場定向法）。矢量控制的實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對轉矩和磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，以轉子磁通定向，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。然而轉子磁鏈難以準確觀測，以及矢量變換的復雜性，造成實際效果不理想。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。

第四代：直接轉矩控制（Direct Torque Control, DTC）。直接轉矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等來間接控制轉矩，而是把轉矩直接作為被控量來控制。其控制的是定子磁鏈，本質上不需要轉速信息；控制上對除定子電阻外的所有電機參數變化魯棒性良好；所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便地實現無速度傳感器控制。這種控制依賴精確的電機數學模型和對電機參數的自動識別（Identification, ID），通過ID運行自動確立電機實際的定子阻抗互感、飽和因素、電機慣量等重要參數，然后根據精確的電機模型估算出實際轉矩、定子磁鏈和轉子速度，并由磁鏈和轉矩的Bang-Bang控制產生PWM信號對逆變器的開關狀態進行控制，實現很快的轉矩響應速度和很高的速度、轉矩控制精度。