隨著大規模積體電路和計算機控制技術的發展，以及現代控制理論的應用，使得交流電力拖動系統逐步具備了寬的調速範圍、高的穩速範圍、高的穩速精度、快的動態響應以及在四象限作可逆執行等良好的技術效能，在調速效能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調速技術中，變頻調速具有絕對優勢，並且它的調速效能與可靠性不斷完善，**不斷降低，特別是變頻調速節電效果明顯，而且易於實現過程自動化，深受工業行業的青睞。
變頻調速技術的發展，大體可以從如下4個方面進行綜述。
1 電力電子器件的更新
逆變器從採用閘流體半控器件到採用gtr全控器件，其輸出波形從交流方波發展為脈寬調變(pwm)波形，大大減小了諧波分量，拓寬了非同步電動機變頻調速範圍，並減小了轉矩的脈動幅度。然而，gtr工作頻率一般在2khz以下，載波頻率和最小脈寬都受到限制，難以得到較為理想的正弦波脈寬調變波形，使非同步電動機在變頻調速時產生雜訊。
igt的工作頻率可在10~20khz之間，與gtr相比，不僅工作頻率高出乙個數量級，而且在電壓和電流指標均已超出gtr。由於逆變器載波頻率的提高，以及可以構成特定的pwm波形 ，非同步電動機變頻調速控制器的諧波雜訊大為降低。
智慧型功率模組(ipm)是以igbt為開關器件，同時含有驅動電路和保護電路的一種功率整合器件(pic)。ipm的保護功能有過電流、短路、欠電壓、過電壓和過熱等，還可以實現再生制動。由ipm組成的逆變器只需對橋臂上各個igbt提供隔離的pwm訊號即可。
簡單的外部電路和控制電路的整合化，使變頻器體積大為減小。還有，由於功率開關器件的故障檢測和保護電路接近故障點，故可以抑制故障擴大，保證裝置可靠執行。
2 控制策略的發展
第1代變頻器採用的是恆壓頻比控制方式，它根據非同步電動機等效電路確定的線性進行變頻調速。電壓是指基波的有效值，改變u/f只能調節電動機的穩態磁通和轉矩，談不上動態控制。為提高低頻時電動機產生的轉矩，通常採用提公升電壓以及隨負載變化補嘗定子繞組電壓降的辦法，可以拓寬變頻調速範圍至20∶1左右。
第2代變頻器的主要特徵是採用向量控制方式，它參照直流電動機的控制方式，將非同步電動機的定子電流空間向量分解為轉子勵磁分量和轉矩分量。首先是要控制勵磁，所以又把向量控制稱為磁場定向控制。至於轉矩的控制則是間接的。
向量控制的主要缺點是需要複雜的座標變換運算，以及需檢測轉速訊號。因此，進一步提出無速度感測器向量控制的方法，它根據非同步電動機實際執行的相電壓和相電流，以及定轉子繞組引數推算出轉速觀測值，以實現磁場定向的向量控制。由於轉速觀測值的精度受到所用計算引數與電動機實際執行引數之間偏差大小的影響，所以無速度感測器向量控制的調速精度和範圍，均低於帶速度編碼器的向量控制方案。
一般前者的調速精度為1%，輸出額定轉矩時的最低頻率只能達到1hz左右，而後者調速精度為0.01%，最低頻率為0.1hz。
與向量控制並行發展的還有直接轉矩控制方式，它以非同步電動機的轉矩作為被控量，強調轉矩的直接控制效果，並不刻意追求輸出電流為正弦波形。非同步電動機的直接轉矩控制是直接在定子座標上計算磁鏈的幅值和轉矩的大小，對其進行直接跟蹤調節，以獲得迅速的動態響應，其響應速度可小到1~2ms。從轉矩調控要求看，磁鏈有點誤差，並不會對轉矩控制效能產生重大影響。
這種控制方式的優點是對電動機引數變化不敏感。
近幾年來，不依賴電動機模型的模糊自尋優控制、人工神經網路等智慧型化控制方法開始引入到交流調速系統中，成為交流調速控制理論、控制技術新的研究發展方向。
3 數字微處理器的應用
數位化使得控制器對資訊的處理能力大幅度提高 ，許多難以實現的複雜控制，採用微機控制器後便都解決了。高效能的向量控制系統，如果沒有微機的支援是不可能真正實現的。此外，微機控制技術給交流調速系統增加了多方面的功能，特別是故障診斷技術得到了完全的實現。
微機控制技術及大規模積體電路的應用提高了交流調速系統的可靠性，操作、設定的多樣性和靈活性，降低了變頻調速裝置的成本和體積。
以微處理器為核心的數字控制已成為現代交流調速系統的主要特徵之一，用於交流調速系統的微處理器發展情況簡介如下：
3.1 微控制器
開始採用微機控制時，總要選用cpu、rom、ram、定時器/ 計數器、i/o、 a/d、d/a等晶元，組成最小微機系統。為了適應這種需要，一些公司開始在一塊晶元上直接整合這些部件，稱為微控制器。就其組成而言，可以說，一片微控制器芯就是一台計算機，大大縮小了控制器的體積，降低了成本，增強了功能。
隨著微控制器效能不斷提高，微控制器具有了豐富的硬體資源和軟體資源。然而微控制器對大量資料處理或浮點運算能力有限，因此有待於進一步提高運算速度。
3.2 數字訊號處理器(dsp)
為了提高運算速度，20世紀80年代初期出現了數字訊號處理器，其中採取了一系列措施，包括整合硬體乘法器、提高時鐘頻率、支援浮點運算等，以提高運算速度。近幾年來，將dsp做成磁心，把pwm生成、a/d變換器等整合於乙個晶元上 ，成為一種32位的速度高、功率強大的微控制器，其應用日益廣泛。
3.3 精簡指令集計算機
risc在2023年前後問世，它是將控制器、pwm、a/d等組成一體做成晶元，是計算機體系結構上的一次突破，使微處理器在效能上獲得了質的飛躍。微處理器的進步往往只靠改進vlsi(超大規模整合)硬體的工藝，來提高時鐘頻率和微處理器速度。risc則把著眼點放在經常使用的基本指令的執行效率上，依靠硬體與軟體的優化組合來提高速度。
在risc中，揚棄了運算複雜而用處不大的指令，省出這些指令所占用的硬體資源 ，以提高簡單指令的執行速度。自risc誕生以來，經過10多年的發展，其工作速度已從2~3m ips提高到1000mips。
3.4 高階專用積體電路
asic也稱為適合特定用途的ic，是專用晶元的標準單元、門陣列合在一起的內部門陣列和作為程式使用的可程式設計邏輯陣列的結構。能完成特定功能的初級專用積體電路早已商品化，例如交流變壓變頻用的spwm波形發生器有hef4752、sle4520。 高階專用積體電路的功能遠遠超過乙個發生器，往往能夠包括一種特定的控制系統，例如德國iam2023年推出的vecon,它是乙個交流伺服系統的單片向量控制器，能完成向量運算的dsp 協處理器、pwm定時器，以及其他外圍和介面電路，都整合在乙個晶元之內，使可靠性大大提高。
4 功能綜合化
新一代的變頻器由於具有功能很強的微處理器支援，除能完成電動機變頻調速的基本功能外，還具有內建的可程式設計、引數辨識及通訊等功能。例如：
4.1 自動加減速
變頻器可實現模糊最優加減速，它根據電動機的負載狀態而自動設定加減速的最短時間;或者在設定的最短加減速時間內，將加速電流限制，將減速的直流過電壓控制在允許值以內。
4.2 程式執行
變頻器可以根據預設的速度值和執行時間執行多段程式執行。例如，各段執行時間、加減速時間以及正反向均可事先設定。
4.3 節電執行
變頻器能自動選定輸出電壓，使電動機執行於最小電流狀態，從而使電動機損耗最低，其效率在原有節能基礎上再提高3%。
4.4 電動機引數辨識
無速度感測器向量控制變頻器需要根據電動機引數推算轉速觀測值。一般製造廠商將變頻器供電的標準電動機引數事先設定好，也可以由使用者將所有電動機的引數進行新的設定。新型變頻器也可以做到第一次試執行時按規定程式自動辨識電動機引數並列印出來。
這樣就拓寬了變頻器的應用範圍，而且使用很方便。
4.5 通訊和反饋功能
新型變頻器一般都帶有rs232/422/485通訊介面，可以實現上位工控機對變頻器的1對1或1對多的通訊功能，可將上位機的執行指令下達，或將變頻器的執行狀態上傳。在需要高精度控制時，可選用編碼器，將轉速反饋訊號反饋到變頻器，構成閉環系統。變頻器的通訊功能，對於不同的廠家有不同形式。
完善的軟體功能和規範的通訊協議，使它可實現靈活的系統組態，組成現場匯流排系統，變頻器在其中作為通訊的從站和傳動執行裝置。
交流變頻調速的優異特性
(1)調速時平滑性好，效率高。低速時，特性靜關率較高，相對穩定性好。
(2)調速範圍較大，精度高。
(3)起動電流低，對系統及電網無衝擊，節電效果明顯。
(4)變頻器體積小，便於安裝、除錯、維修簡便。
(5)易於實現過程自動化。
(6)必須有專用的變頻電源，目前造價較高。
(7)在恆轉矩調速時，低速段電動機的過載能力大為降低。
交流電動機的調速方法有三種：變極調速、改變轉差率調速和變頻調速。其中，變頻調速最具優勢。這裡僅就交流變頻調速系統與直流調速系統做一比較。
在直流調速系統中，由於直流電動機具有電刷和整流子，因而必須對其進行檢查，電機安裝環境受到限制。例如：不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用。
此外，也限制了電機向高轉速、大容量發展。而交流電機就不存在這些問題，主要表現為以下幾點：
第一，直流電機的單機容量一般為12-14mw，還常製成雙電樞形式，而交流電機單機容量卻可以數倍於它。
第二，直流電機由於受換向限制，其電樞電壓最高只能做到一千多伏，而交流電機可做到6-10kv。第三，直流電機受換向器部分機械強度的約束，其額定轉速隨電機額定功率而減小，一般僅為每分鐘數百轉到一千多轉，而交流電機的達到每分鐘數千轉。第四，直流電機的體積、重量、**要比同等容量的交流電機大。
最後，特別要指出的是交流調速系統在節約能源方面有著很大的優勢。一方面，交流拖動的負荷在總用電量中佔一半或一半以上的比重，這類負荷實現節能，可以獲得十分可觀的節電效益。另一方面，交流拖動本身存在可以挖掘的節電潛力。
在交流調速系統中，選用電機時往往留有一定餘量，電機又不總是在最大負荷情況下執行；如果利用變頻調速技術，輕載時，通過對電機轉速進行控制，就能達到節電的目的。
工業上大量使用風機、水幫浦、壓縮機等，其用電量約佔工業用電量的50%；如果採用變頻調速技術，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。
新一代的變頻器由於具有功能很強的微處理器支援，除能完成電動機變頻調速的基本功能外，還具有內建的可程式設計、引數辨識及通訊等功能。例如：
1自動加減速：
變頻器可實現模糊最優加減速，它根據電動機的負載狀態而自動設定加減速的最短時間;或者在設定的最短加減速時間內，將加速電流限制，將減速的直流過電壓控制在允許值以內。
交流變頻調速技術的發展狀況
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