任意低減速度運転又は省エネルギーの目的で一般的に採用される電圧形VVVFインバータの動作原理と制御法並びに主回路結線を以下に概説する。

　インバータ部の電源側は直流電圧であるので変換素子で処理された電圧は方形波に近いものとなる。この電圧を図2.113（ii）に示すような波形とみなし、これに交流電動機のような誘導性負荷を接続すると、その電流波形は図2.113（iv）に示すように矩形波ではなくて、電圧の変化に遅れた形の波形となり、電流曲線の0φ及びπ〜π＋φの区間では、電圧と反対の向きの電流が流れる。この現象は誘導性負荷のインダクタンスに蓄えられエネルギーを電源側に戻すように作用し、負荷による無効電力の発生と見なされ何等かの処理手段が必要となる。下記に無効電力の処理法について説明する。

　図2.114は、電圧形インバータの基本回路図で、説明の簡略のための単相交流出力とし、変換素子をS1・・・S4とし、点弧動作をスイッチ記号で示す。S1S4、S3S2の順次点弧により図2.116のeeの実線で示すような方形波の交流出力電圧が現れる。その基本正弦波は波線の曲線で示すとおりである。

　交流電動機の速度は周波数に比例するので、インバータは周波数を電動機の所要速度に応じて制御することが必要であるが、周波数だけを低く下げると電動機界磁の磁気飽和を起すので、これを抑制する目的で、出力電圧は周波数に比例するよう制御される。この比例制御により電動機界磁の磁束密度がほぼ一定に保たれるので、同一負荷電流に対し定トルク特性が得られる。

　電流波形の制御法にはいろいろな方法があるが、電源がほぼ一定電圧の直流から整流素子のON−OFF制御により交流に変換し、その電圧波形を正弦波に近づけると共に、電圧を任意に制御できる方法として正弦波パルス幅変調（PWM）法があり、広く採用されている。

　この正弦波PWM法では図2.117に示されるように不等間隔、不等パルス幅から成る多重パルス波形の制御信号を形成し、電圧及び周波数の所要値に応じてパルス幅とパルス間隔を変化させる。

　この不等パルス幅PWM制御法は応答性がよく、かつ、インバータ効率が高く、結線方式を適当に選べば変圧器の如き昇圧装置を用いないでも、一次交流電源電圧とほぼ等しい出力電圧が得られる。

　インバータの制御には多様の処理機能と迅速な処理能力が要求されるので、制御用マイコンが組込み使用される傾向にある。マイコンに通常要求される機能は、

（i）始動、停止シーケンス

（ii）インバータ保護及び電動機保護シーケンス

（iii）出力波形処理（例えば正弦波PWM）

（iv）制御用演算処理

（v）制御用定数設定

等で、これらの内（iii）は処理時間の関係上、専用のワンチップマイコンであるLSIで処理する場合が多い。

　3相交流電源に接続して使用される通常のインバータでは、コンバータ部にダイオードを使用し、インバータ部は整流素子にパワートランジスタを用い、正弦波PWMインバータを構成しているのが一般的である。その主回路は図2.118に示される。

　パワートランジスタはPWM制御されたべース信号により主電流をON−OFFして電圧と周波数が任意に制御される。トランジスタに並列に接続されたダイオードは無効電流を処理するための帰還ダイオードである。