Преобразователь частоты (частотный преобразователь) – устройство для изменения частоты электрического напряжения (тока). Он состоит из выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный, и инвертора (обычно с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный.

Основное назначение преобразователя частоты – это регулирование скорости трехфазного асинхронного или синхронного электродвигателя. Помимо этого преобразователь частоты может регулировать момент двигателя.

Дроссель ограничивает скорость нарастания тока во входной цепи преобразователя частоты, тем самым защищает преобразователь частоты от резких перепадов напряжения в сети (например, при включении/выключении крупных потребителей). Также дроссель улучшает синусоидальную форму входного тока преобразователя частоты, тем самым снижает помехи в сети и продлевает срок службы преобразователя частоты.

Выходной дроссель увеличивает индуктивность в выходной цепи и уменьшает колебания тока и скорость нарастания напряжения, тем самым, увеличивая срок службы обмоток двигателя. Применение выходного дросселя целесообразно при достаточно длинной силовой цепи от преобразователя частоты до двигателя. Обычно его рекомендуется ставить при длине цепи более 20 м.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжения на выходе ШИМ.

Векторное управление является современным методом управления синхронными и асинхронными двигателями. Векторное управление заключается в управлении величиной и направлением потокосцепления ротора и статора. Питание асинхронного и синхронного двигателя в режиме векторного управления осуществляется от инвертора, который может обеспечить в любой момент времени требуемые амплитуду и угловое положение вектора напряжения (или тока) статора. Как правило, электропривод с векторным управлением имеет датчик обратной связи (энкодер, резольвер) на валу двигателя, и обеспечивает номинальный момент двигателя вплоть до нулевой скорости.

Тормозной резистор необходим для рассеивания кинетической энергии выделяемой при резком торможении инерционных масс нагрузки.

При выборе преобразователя частоты для определенного двигателя необходимо чтобы номинальный ток преобразователя частоты был не меньше, чем номинальный ток двигателя. Также необходимо проверить максимально допустимый кратковременный ток выдаваемый преобразователем частоты, чтобы обеспечить динамичный разгон двигателя.

Асинхронный двигатель:-
-перегрузочная спобность до 2 – 3 раза, греется при низких обототах (т.е. нужно независимое охлаждение),
-невысокая стоимость,
-небольшая величина отношения мощность/размер.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе:
-перегрузочная способность до 5 раз,
-пониженный нагрев при малых скоростях, 
-высокая стоимость,
-большая величина отношения мощность/размер (высокая динамика).

Поскольку высокоскоростные электрошпиндели работают при высоких частотах 100 – 1600 Гц, то для обеспечения синусоидальной формы тока на обмотках двигателя необходимо, чтобы несущая частота (ШИМ) преобразователя частоты была, по крайней мере, в 10 раз выше номинальной частоты двигателя. Например, возьмем шпиндель с номинальной частотой 400 Гц, тогда преобразователь частоты должен иметь ШИМ не менее 4кГц.

Существуют четыре основных способа регулирования скорости двигателя с помощью преобразователя частоты:
Задание скорости через аналоговый вход преобразователя частоты (подключить потенциометр).
Задание скорости через цифровой пульт частотного преобразователя.
Выбор предварительно заданной скорости через комбинацию цифровых входов преобразователя частоты.
Задание скорости по интерфейсу, например RS232/485.