交-直-交变频器：
交-直-交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。整流电路、直流回路、逆变电路是交-直-交变频器的三个基本组成部分。   
整流电路可以是不可控的（二极管全波整流）、也可以是可控的，如果是可控整流，则它也能工作在逆变状态，将直流回路的能量逆变回电网。
逆变电路肯定是可控的，主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。如果电机工作在发电工况时（比如制动场合）， 逆变电路工作在整流状态，将电机的能量送到直流回路。
电压源型变频器
电压源变频器输入一般不可控，大多采用二极管进行全波整流。中间采用大电容滤波，对电压进行平滑。逆变桥采用PWM（脉冲宽度调制）控制技术，既控制电压输出波形中交流基波的幅值大小，也控制交流基波电压的频率。
在电压源变频器中，直流回路的电压大小基本是不变的。逆变桥直接对直流电压进行PWM控制，不直接控制电流。电机侧得到的是幅值恒定、占空比和频率可变的方波电压。电机的电流实际上是其在变频器输出电压控制下运行所产生的，为正弦波。
由于整流桥不控，输出电压和电流的方向均确定不变，不能实现能量回馈。不适用于频繁正反转或需要制动的场合。但正因为整流桥不控（不进行移相整流），不造成电流相位的人为滞后，其网侧功率因数较高，并且不随输出频率而变。
PWM技术是通过对电力电子器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替需要的波形。利用PWM技术，按一定的规则对高压变频器逆变电路中的电力电子器件导通、关断的脉冲宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改其变输出频率。
功率模块整流侧用二极管三相全桥进行不控全波整流，中间采用电解电容滤波和储能，输出侧为4只IGBT组成的H桥，电路结构如下图所示。
 
在任意时刻，每个单元仅有三种可能的输出电压，如果A+和B-导通，从U到V的输出电压将为+Ud，如果B+和A-导通，从U到V的输出电压将为-Ud，如果A+和B+或者A-和B-导通，则从U到V的输出电压为0V。通过控制A+、A-、B+、B-四只IGBT的导通和关断状态，
在U、V输出端子可以得到VO的等幅PWM波形。改变PWM波形输出正电压和负电压的交替周期，就改变了功率模块输出电压的频率，改变PWM波形中正电压和负电压的占空比，就改变了功率模块输出电压中交流基波的大小。
下图说明了如何通过改变A+、B+、A-、B-四只IGBT的触发脉冲，实现功率模块变压变频输出的基本原理。
高频输出时IGBT触发脉冲及单元输出的PWM波形
低频输出时IGBT触发脉冲及单元输出的PWM波形
在实际系统中，控制器根据当前需要的输出电压和频率，用处理器产生A+、B+的触发脉冲，通过光纤传递给功率模块。因为功率模块逆变桥同桥臂上下管不能直通，A-、B-的触发脉冲可以分别由A+、B+的脉冲反相而得（另外考虑适当互锁时间），从而在每个功率模块的输出端得到大小和频率满足需要的交流基波电压输出。
单元串联多电平的输出结构
变频器输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，中性点浮空。
虽然每个功率模块输出的都是等幅PWM电压波形，但相互间有确定的相位偏移，通过串联叠加，可得到正弦阶梯状PWM波形。
单元串联输出结构图（4级）
变频器各单元输出电压及叠加后的相电压波形（4级）
从以上波形图看出，HARSVERT-A系列变频器提供的输出电压正弦度很好。每个功率模块的开关频率可以较小（以减小器件损耗和发热），但变频器输出电压等效的开关频率却很高，仅含少量的极高次谐波，无须输出滤波器就可直接用于普通异步电动机驱动，并且电
机不需要降额使用。同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力，输出电缆长度也可以很长。由于采用多级单元串联，对于4、5、7、8级系统，变频器输出线电压分别有17、21、29、变频器恒压供水33个电平，dv/dt小，可大大减少因dv/dt对电缆和电机的绝缘损坏。
变频器采用这种单元串联的结构，使变频器可以实现单元旁路功能（该功能为选件），当某一个单元出现故障时，通过使功率模块输出端子并联的继电器K闭合，将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，可减少很多场合下突然停机造成的损失。
压频比控制
交流电机成立以下电磁关系式：E=4.44fwΦ
式中：E-电机电动势，f-定子频率，W-绕组系数，Φ-气隙主磁通。
对异步机调速时，希望主磁通Φ恒定（Φ太小，铁磁材料利用不充分，同样电流产生的转矩小。Φ太大，由于铁磁材料的饱和特性，定子电流中激磁电流分量加大，同样电流负荷情
况下，相应转矩电流分量将减小，电机负载能力也下降）。由式中看出，只要保持E/f为常数，Φ就基本恒定。同样电流情况下，就能产生相同的转矩，实现恒转矩调速。
由于E难于直接检测，当频率较高时，电机的电压也高，定子漏阻抗压降可以忽略，可近似认为E=U（U为电机端电压），控制U/f恒定即可。但低频时，U比较低，定子漏阻抗压降占比例加大，不能忽略，考虑这个因素，应将电压适当提升，以保证电机输出转矩的能力。
如果F超出电机额定频率，变频器输出电压将达到最大值，所以在基频以上无法保证U/F为常数，随F进一步增加，磁通将逐步减小，电机进入弱磁运行。同样电流情况下，输出转矩能力也成比例减小，但速度和转矩的乘积可以保持不变，实现恒功率调速。
压频比控制属于标量控制（只控制大小，不控制方向），性能一般，但不依赖电机参数，适合于多电机传动。
变频器的功用
目前，除一些为特殊用途设计的特殊变频器(比如：几百赫兹的中频变频器，用于中频感应加热炉)外，常规变频器最常见的用途还是用于交流电机的调速。按照电机学的基本原理，
交流异步电机的转速满足如下的关系式：
式中：n -- 电机的实际转速
      n0 -- 电机的同步转速
      p -- 电机的极对数
      f -- 电机当前的运行频率
      s -- 电机的滑差
从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差s一般情况下比较小（0∽0.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。
电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加。在电源频率不变的情况下，电机的实际转
速还会随负载的增加而略有下降。