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可変周波数ドライブ（VFD、または調整周波数ドライブ、調整速度ドライブ、可変速度ドライブ、ACドライブ、マイクロドライブ、インバータドライブ、可変電圧可変周波数ドライブ、VVVFドライブ、またはドライブ）は、入力電力の周波数を変化させることで速度とトルクを制御するACモータドライブ（モータを組み込んだシステム）の一種です。トポロジーに応じて、関連する電圧または電流の変化を制御します。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
VFDは小型家電から大型コンプレッサーまで幅広い用途で使用されています。[ 6 ] VFDを使用するシステムは、ポンプやファンのダンパー制御システムなど、油圧システムよりも効率的になる場合があります。 [ 7 ]
1980年代以降、パワーエレクトロニクス技術は、半導体スイッチング素子、駆動トポロジー、シミュレーションおよび制御技術、制御ハードウェアおよびソフトウェアの進歩を通じて、VFDのコストとサイズを削減し、性能を向上させてきた。
パルス幅変調（PWM）可変周波数駆動プロジェクトは、1960年代にフィンランドのストロンベルグで始まりました。マルッティ・ハルモイネンはこの技術の発明者とされています。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]ストロンベルグは1973年にヘルシンキ地下鉄にPWM駆動のアイデアを売り込み、1982年には最初のPWM駆動SAMI10が稼働しました。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
可変周波数ドライブは、ACモータ、メインドライブコントローラアセンブリ、およびドライブ/オペレータインターフェースの3つの主要なサブシステムで構成されるドライブシステムで使用されるデバイスです。[ 2 ]： 210–211 [ 4 ]
VFD システムで使用される AC 電動機は、通常、三相誘導電動機です。単相電動機や同期電動機は、状況によっては有利な場合もありますが、一般的には、最も経済的な三相誘導電動機が好まれます。固定速度運転用に設計された電動機がよく使用されます。VFD から供給される誘導電動機にかかる高電圧ストレスのため、 NEMA規格 MG-1のパート 31 などの要件に従って、特定の目的のインバータ駆動運転用に設計する必要があります。[ 14 ]
VFDコントローラは、整流ブリッジコンバータ、直流（DC）リンク、インバータの3つの異なるサブシステムで構成されるソリッドステート電力変換システムです。電圧源インバータ（VSI）ドライブ（下記の「一般的なトポロジ」の項を参照）は、ドライブの中で最も一般的なタイプです。ほとんどのドライブは、ACライン入力をACインバータ出力に変換するAC-ACドライブです。ただし、一般的なDCバスや太陽光発電アプリケーションなどの一部のアプリケーションでは、ドライブはDC-ACドライブとして構成されます。VSIドライブの最も基本的な整流コンバータは、3相6パルス全波ダイオードブリッジとして構成されます。VSIドライブでは、DCリンクは、コンバータのDC出力リップルを平滑化し、インバータに安定した入力を提供するコンデンサで構成されています。このフィルタリングされたDC電圧は、インバータのアクティブスイッチング素子を使用して、準正弦波AC電圧出力に変換されます。 VSIドライブは、位相制御電流源インバータ（CSI）および負荷転流インバータ（LCI）ドライブよりも高い力率と低い高調波歪みを実現します（下記の「一般的なトポロジー」の項を参照）。ドライブコントローラは、単相コンバータ入力と三相インバータ出力を持つ位相コンバータとして構成することもできます。 [ 15 ]
コントローラの進歩は、過去 60 年間にわたる固体電力デバイスの電圧および電流定格とスイッチング周波数の劇的な増加を活用してきました。1983 年に導入された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT )は、過去 20 年間でインバータスイッチングデバイスとして VFD を支配するようになりました。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
可変トルク用途で、ボルト/ヘルツ (V/Hz) 駆動制御に適した場合、AC モータの特性上、インバータのモータへの出力電圧の大きさを、線形V/Hz 関係で必要な負荷トルクに合わせる必要があります。たとえば、460 V、60 Hz モータの場合、この線形 V/Hz 関係は 460/60 = 7.67 V/Hz です。V/Hz 制御は幅広い用途に適していますが、低速または要求の厳しい動的速度制御、位置決め、および逆転負荷要件を伴う高性能用途では最適ではありません。一部の V/Hz 制御ドライブは、二次V/Hz モードでも動作でき、特殊なマルチポイント V/Hz パスに合わせてプログラムすることもできます。[ 20 ] [ 21 ]
他の2つの駆動制御プラットフォームであるベクトル制御と直接トルク制御（DTC）は、モータの磁束と機械的トルクを正確に制御するために、モータ電圧の大きさ、基準からの角度、周波数[ 22 ]を調整します。
空間ベクトルパルス幅変調(SVPWM) はますます普及しているが、 [ 23 ]正弦波 PWM (SPWM) は、ドライブのモータ電圧 (または電流) と周波数を変化させる最も単純な方法である。SPWM 制御 (図 1 を参照) では、鋸歯状の搬送波信号と、動作周波数と電圧 (または電流) が変化する変調正弦波信号との交点から、準正弦波の可変パルス幅出力が構成される。[ 17 ] [ 24 ] [ 25 ]
定格銘板速度（ベース速度）を超える速度でモーターを運転することは可能ですが、モーターの銘板定格を超える電力を必要としない条件に限定されます。これは「弱磁界」と呼ばれることもあり、交流 モーターの場合は、定格 V/Hz 未満かつ定格銘板速度を超える速度で運転することを意味します。永久磁石同期モーターは、磁束鎖交が一定であるため、弱磁界速度範囲が非常に限られています。巻線形同期モーターと誘導モーターは、はるかに広い速度範囲を持っています。たとえば、100 HP、460 V、60 Hz、1775 RPM（4極）の誘導モーターに 460 V、75 Hz（6.134 V/Hz）を供給すると、125% 速度（2218.75 RPM）= 100% 電力で 60/75 = 80% のトルクに制限されます。[ 26 ]高速では、モータのブレークアウェイ トルク[ a ]が低下するため、誘導モータのトルクをさらに制限する必要があります。そのため、定格出力は通常、定格銘板速度の 130 ～ 150% までしか発生できません。巻線ロータ同期モータはさらに高速で運転できます。圧延機の駆動では、ベース速度の 200 ～ 300% がよく使用されます。ロータの機械的強度がモータの最大速度を制限します。
組み込みマイクロプロセッサがVFD コントローラの全体的な動作を制御します。マイクロプロセッサの基本的なプログラミングは、ユーザーがアクセスできないファームウェアとして提供されます。ディスプレイ、変数、および機能ブロックのパラメータのユーザープログラミングにより、VFD、モータ、および駆動機器を制御、保護、および監視できます。[ 17 ] [ 27 ]
基本ドライブコントローラは、以下のようなオプションの電源コンポーネントおよびアクセサリを選択的に組み込むように構成できます。
オペレータインターフェースは、オペレータがモータの起動と停止、および動作速度の調整を行うための手段を提供します。VFD は、Modbusまたは他の同様のインターフェースを介してプログラマブルロジックコントローラによって制御することもできます。追加のオペレータ制御機能には、逆転、および外部プロセス制御信号からの手動速度調整と自動制御の切り替えが含まれる場合があります。オペレータインターフェースには、ドライブの動作に関する情報を提供する英数字ディスプレイまたは表示灯とメーターが含まれていることがよくあります。オペレータインターフェースのキーパッドとディスプレイユニットは、上の写真に示すように、VFD コントローラの前面によく設けられています。キーパッドディスプレイは、ケーブルで接続され、VFD コントローラから少し離れた場所に取り付けられることがよくあります。ほとんどの VFD には、プッシュボタン、スイッチ、およびその他のオペレータインターフェースデバイスまたは制御信号を接続するための入出力(I/O) 端子も備えられています。VFD をコンピュータを使用して構成、調整、監視、および制御できるように、シリアル通信ポートも利用できることがよくあります。[ 17 ] [ 30 ] [ 31 ]
VFDの速度を制御するには、ネットワーク方式と有線方式の2つの主要な方法があります。ネットワーク方式では、Modbus、Modbus / TCP、EtherNet/IPなどの通信プロトコルを介して、またはDisplay Serial Interfaceを使用したキーパッドを介して、目的の速度を送信します。一方、有線方式では、純粋に電気的な通信手段を使用します。有線通信の一般的な手段は、4-20mA 、0-10VDC、またはポテンショメータを使用した内部24VDC電源の使用です。速度制御は、アプリケーションの要件に応じて、リモートまたはローカルで実行できます。リモート制御では、VFDはキーパッドからの速度コマンドを無視するように指示されますが、ローカル制御では、VFDは外部制御を無視し、キーパッドのみに従うように指示されます。
VFDの動作パラメータは、機種によっては、専用プログラミングソフトウェア、内蔵キーパッド、外部キーパッド、またはSDカードを介してプログラムできます。VFDは、動作中はほとんどのプログラミング変更をブロックすることがよくあります。設定が必要な一般的なパラメータには、モータ銘板情報、速度基準ソース、オン/オフ制御ソース、およびブレーキ制御などがあります。また、VFDは、故障コードや入力信号の状態などのデバッグ情報を提供するのが一般的です。
ほとんどのVFDは自動起動機能を備えており、電源投入後、障害が解消された後、または緊急停止信号が復旧された後（一般的に緊急停止はアクティブローロジック）、出力が指定された周波数に駆動されます。VFDを制御する一般的な方法の1つは、自動起動を有効にしてL1、L2、L3をコンタクタに接続することです。コンタクタに電源を入れるとドライブがオンになり、指定された速度で出力されます。ドライブの複雑さによっては、複数の自動起動動作を開発できます。たとえば、ドライブは電源投入時に自動起動しますが、リセットがサイクルされるまで緊急停止の解除からは自動起動しません。
添付の図を参照すると、ドライブアプリケーションは、単一象限、2象限、または4象限に分類できます。図の4つの象限は次のように定義されます。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]
ほとんどの用途では、可変トルク負荷（遠心ポンプやファンなど）や特定の定トルク負荷（押出機など）のように、第1象限で動作する単一象限負荷が関係します。
特定の用途では、第 I 象限と第 II 象限で動作する 2 象限負荷が関係しており、速度は正ですが、トルクの極性が反転します。これは、ファンが自然な機械的損失よりも速く減速する場合に該当します。一部の資料では、2 象限駆動装置を、第 I 象限と第 III 象限で動作する負荷であり、速度とトルクの極性が両方向で同じ (正または負) であると定義しています。
特定の高性能アプリケーションでは、ホイスト、エレベーター、丘陵コンベアなど、速度とトルクがどの方向にもなり得る4象限負荷（第I～IV象限）が関係します。回生は、インバータ電圧がモータの逆起電力よりも小さく、インバータ電圧と逆起電力の極性が同じ場合にのみ、ドライブのDCリンクバスで発生します。[ 36 ]
モーターの始動時、VFD は最初に低周波数と低電圧を印加し、直接オンライン始動に伴う高い突入電流を回避します。VFD の始動後、印加される周波数と電圧は制御された速度で増加し、負荷を加速するためにランプアップされます。この始動方法により、通常、モーターは定格トルクの 150% を発生させることができ、VFD は低速域で主電源から定格電流の 50% 未満しか引き込んでいません。VFD は、停止状態から全速まで一定の 150% 始動トルクを発生させるように調整できます。[ 37 ]ただし、速度が低下するとモーターの冷却が悪化し、過熱する可能性があるため、別途モーター駆動のファンによる換気なしでは、大きなトルクでの長時間の低速運転は通常不可能です。
VFDの場合、停止シーケンスは始動シーケンスと正反対です。モータに印加される周波数と電圧は、制御された速度で徐々に低下します。周波数がゼロに近づくと、モータは停止します。わずかな制動トルクが利用可能で、モータを単に停止させて惰性走行させた場合よりも負荷を少し速く減速させることができます。制動エネルギーを消費するために制動回路（トランジスタで制御される抵抗）を追加することで、追加の制動トルクを得ることができます。4象限整流器（アクティブフロントエンド）を使用すると、VFDは逆トルクを印加してエネルギーを交流ラインに戻すことで負荷を制動できます。
交流電源から直接供給される多くの固定速度モータ負荷アプリケーションは、VFD（可変周波数駆動装置）を使用して可変速度で運転することでエネルギーを節約できます。このようなエネルギーコストの節約は、特に可変トルク遠心ファンやポンプのアプリケーションで顕著です。これらのアプリケーションでは、負荷のトルクと電力はそれぞれ速度の2乗と3乗に比例して変化します。この変更により、比較的わずかな速度低下で、固定速度運転と比較して大きな電力削減が可能になります。たとえば、63%の速度では、モータ負荷は全速運転時の電力のわずか25%しか消費しません。この削減は、さまざまな遠心負荷変数間の関係を定義する相似法則に合致しています。
米国では、推定60～65%の電力がモーターの動力源として使われており、そのうち75%は可変トルクのファン、ポンプ、コンプレッサーの負荷である。[ 38 ]米国にある4000万台のモーターで使用されるエネルギーの18%は、VFDなどの効率的なエネルギー改善技術によって節約できる可能性がある。[ 39 ] [ 40 ]
ACモーターの設置台数全体の約3%にしかACドライブが搭載されていません。[ 41 ]しかし、新たに設置されるモーターの30～40%にドライブ技術が採用されていると推定されています。[ 42 ]
世界の交流モーター設備におけるエネルギー消費量の内訳を以下の表に示す。
ACドライブは、産業および商業用途における加速、流量、監視、圧力、速度、温度、張力、トルクのプロセスと品質の改善をもたらすために使用されます。[ 44 ]
固定速度負荷の場合、モーターには高い始動トルクと、全負荷電流の最大8倍にも達する電流サージが発生します。一方、ACドライブはモーターを徐々に運転速度まで加速させることで、機械的および電気的なストレスを軽減し、メンテナンスおよび修理コストを削減するとともに、モーターと駆動機器の寿命を延ばします。
可変速ドライブは、モーターを特殊なパターンで駆動することで、機械的および電気的なストレスをさらに最小限に抑えることができます。例えば、コンベア用途では、 S字カーブパターンを適用することで、減速と加速をよりスムーズに制御でき、コンベアの加速または減速時に発生するバックラッシュを低減できます。
AC ドライブよりも DC ドライブの使用を有利にする性能要因としては、低速での連続運転、回生機能付き 4 象限運転、頻繁な加速および減速ルーチン、危険区域でのモータの保護の必要性などの要件が挙げられます。[ 45 ]次の表は、特定の主要パラメータに従って AC ドライブと DC ドライブを比較したものです。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]
^ 高周波注入
ACドライブは、次の一般的なトポロジーに従って分類できます。[ c ] [ 49 ] [ 50 ]
ほとんどのドライブは、次の制御プラットフォームの 1 つ以上を使用します。[ 49 ] [ 56 ]
可変周波数駆動装置は、負荷トルクと電力特性によっても分類されます。
VFD は、幅広い単相および多相 AC モータをカバーする電圧および電流定格で利用可能です。低電圧 (LV) ドライブは、690 V 以下の出力電圧で動作するように設計されています。モータ用途の LV ドライブは、最大で 5 または 6 MW程度の定格で利用可能ですが[ 57 ]、経済的な考慮事項により、通常ははるかに低い電力定格の中電圧 (MV) ドライブが好まれます。さまざまな MV ドライブ トポロジ (表 2 を参照) は、さまざまなドライブ コントローラのスイッチング デバイスで使用される電圧 / 電流の組み合わせ定格に従って構成されており[ 58 ]、任意の電圧定格は、次の標準公称モータ電圧定格の 1 以上になります。一般的には2 + 3 / 4 .16 kV (60 Hz) または3 + 3 / 6 .6 kV (50 Hz) のいずれかで、1 つのサイリスタメーカーは最大 12 kV のスイッチング定格となっています。一部のアプリケーションでは、LV ドライブと MV モータ負荷の間に昇圧トランスが配置されます。MV ドライブは通常、約375 ～ 750 kW (503 ～ 1,006 hp)を超えるモータ アプリケーション向けに定格されています。MV ドライブは、従来、LV ドライブ アプリケーションよりもかなり多くのアプリケーション設計の労力を必要としてきました。[ 59 ] [ 60 ] MV ドライブの電力定格は100 MW (130,000 hp)に達する可能性があり、さまざまな定格、性能、電力品質、信頼性の要件に応じてさまざまなドライブ トポロジが関係しています。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]
最後に、VFDを以下の2つの分類で関連付けることは有益である。
補足説明：[ f ]
PWM出力の高調波は、搬送波周波数に関連するフィルタインダクタンスによって容易にフィルタリングされ、モータ負荷にほぼ正弦波の電流を供給できますが、 [ 24 ] VFDのダイオードブリッジ整流器は、非線形半位相電流パルスを重畳することによって交流線電圧を直流電圧出力に変換し、交流線入力に高調波電流歪み、ひいては電圧歪みを発生させます。VFD負荷が電力会社から提供される大規模で安定した電力システムに比べて比較的小さい場合、交流グリッドのVFD高調波歪みの影響は、多くの場合許容範囲内になります。さらに、低電圧ネットワークでは、コンピュータやテレビなどの単相機器によって発生する高調波は、その5次と7次高調波が逆位相であるため、三相ダイオードブリッジの高調波によって部分的に打ち消されます。[ 71 ]しかし、VFDやその他の非線形負荷が総負荷に占める割合、または非線形負荷が交流電源の剛性に占める割合、あるいはその両方が比較的大きい場合、負荷は同じグリッド内の他の電力会社の顧客に利用可能な交流電力波形に悪影響を与える可能性があります。
電力会社の電圧が高調波によって歪むと、通常の固定速度交流モーターなどの他の負荷の損失が増加します。この状態は過熱や動作寿命の短縮につながる可能性があります。また、変電所の変圧器や補償コンデンサも悪影響を受けます。特に、コンデンサは共振状態を引き起こし、高調波レベルを許容できないほど増幅する可能性があります。電圧歪みを制限するために、VFD負荷の所有者は、高調波歪みを許容限度以下に低減するためのフィルタリング装置を設置する必要がある場合があります。あるいは、電力会社は、使用されているVFD機器が多い変電所に独自のフィルタリング装置を設置することで解決策を採用する場合があります。高出力設備では、多重位相シフト巻線を持つ変圧器からマルチパルス整流ブリッジVFDに電力を供給することで、高調波歪みを低減できます。[ 72 ]
標準的なダイオードブリッジ整流器を、モーターへの出力にIGBTスイッチング素子を使用する標準インバータを模倣した双方向IGBTスイッチング素子ブリッジに置き換えることも可能です。このような整流器は、アクティブインフィードコンバータ（AIC）、アクティブ整流器、IGBT電源ユニット（ISU）、アクティブフロントエンド（AFE）、または4象限動作など、さまざまな名称で呼ばれています。PWM制御と適切な入力リアクトルを使用することで、AFEの交流線電流波形はほぼ正弦波になります。AFEは本質的に、4象限モードで直流側から交流グリッドへエネルギーを回生します。そのため、制動抵抗器は不要となり、駆動装置が頻繁にモーターを制動する必要がある場合、駆動効率が向上します。
他の2つの高調波抑制技術は、共通バスに接続された受動フィルタまたは能動フィルタの使用を利用し、そのバスには少なくとも1つのVFD分岐負荷が接続されている。受動フィルタでは、1つ以上のローパスLCフィルタトラップを設計し、各トラップは必要に応じて高調波周波数（5次、7次、11次、13次、... kq±1、ここでk=整数、q=コンバータのパルス数）に同調される。[ 73 ]
電力会社やその顧客がIECまたはIEEE規格に基づいて高調波歪みの制限を設けることは非常に一般的です。たとえば、IEEE規格519では、顧客の接続点における最大個別周波数電圧高調波が基本波の3%以下であること、一般的な交流電源システムの場合、電圧の全高調波歪み（THD）が5%以下であることが求められています。[ 74 ]
あるドライブは、デフォルトのスイッチング周波数設定として4kHzを使用しています 。ドライブのスイッチング周波数（搬送周波数）を下げると、IGBTによって発生する熱が減少します。[ 75 ]
PWMスイッチング間隔を設定するために、所望の出力周波数の少なくとも10倍の搬送周波数が使用されます。 低電圧（600ボルトAC未満）VFDでは、2,000～16,000Hzの範囲の搬送周波数が一般的です。搬送周波数が高いほど正弦波の近似精度は向上しますが、IGBTでのスイッチング損失が大きくなり、全体の電力変換効率が低下します。 [ 76 ]
一部のドライブには、スイッチング周波数にランダムな変動を加えるノイズ平滑化機能が搭載されています。この機能をオンにすることで、音響ノイズを様々な周波数に分散させ、ピークノイズ強度を低減できます。
PWM VFDの搬送周波数パルス出力電圧は、これらのパルスの立ち上がり時間を速くするため、伝送線路の影響を考慮する必要があります。ケーブルとモータの伝送線路インピーダンスが異なるため、パルスはモータ端子からケーブルに反射する傾向があります。その結果生じる反射は、DCバス電圧の2倍、または長いケーブル配線では定格線間電圧の最大3.1倍に相当する過電圧 を発生させ、ケーブルとモータ巻線に大きなストレスを与え、最終的には絶縁破壊につながります。定格230V 以下の三相モータの絶縁規格は、このような長距離過電圧に対して十分な保護を提供します。460V または575V システム、および第3世代0.1マイクロ秒立ち上がり時間のIGBTを搭載したインバータでは、VFDとモータ間の推奨最大ケーブル距離は約50m または150 フィートです。新興のSiC MOSFET駆動ドライブでは、3メートルという短いケーブル長でも大きな過電圧が観測されています。[ 77 ]長いリード線長によって引き起こされる過電圧の解決策には、ケーブル長の最小化、搬送周波数の低下、dV/dt フィルタの設置、インバータデューティ定格モータ ( 立ち上がり時間が 0.1 マイクロ秒以下 、ピーク 振幅 1,600 V のパルス列に耐えるために 600 V 定格) の使用、および LCR ローパス正弦波フィルタの設置が含まれます。[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] AC ドライブの最適な PWM 搬送周波数の選択には、 ノイズ、熱、モータ絶縁ストレス、コモンモード電圧によるモータベアリング電流の損傷、スムーズなモータ動作、およびその他の要因のバランスを取る必要があります。LCR ローパス正弦波フィルタまたは dV/dt フィルタを使用することで、さらに高調波を減衰させることができます 。[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]
5 kHzを超える搬送周波数は、 保護対策を講じない限り、ベアリングの損傷を引き起こす可能性が高い。[ 86 ]
PWM 駆動方式は、本質的に高周波コモンモード電圧と電流を伴い、これがモーターベアリングに問題を引き起こす可能性があります。[ 87 ]これらの高周波電圧がベアリングを介してアースに伝わると、ベアリングのボールとベアリングのレースの間で金属の伝達または放電加工(EDM) による火花が発生します。時間が経つにつれて、EDM による火花はベアリングレースの侵食を引き起こし、溝状のパターンとして観察できます。大型モーターでは、巻線の浮遊容量がモーターシャフト端を通過する高周波電流の経路となり、循環型のベアリング電流が発生します。モーターステータの接地不良は、シャフトからアースへのベアリング電流を引き起こす可能性があります。接地不良の駆動機器を備えた小型モーターは、高周波ベアリング電流の影響を受けやすいです。[ 88 ]
高周波ベアリング電流による損傷を防ぐには、適切なケーブル配線と接地、ベアリング電流の遮断、コモンモードチョークによるコモンモード電流のフィルタリングまたは減衰という 3 つのアプローチがあります。適切なケーブル配線と接地には、モーターへの電源供給にシールド付き対称形状電源ケーブルを使用すること、シャフト接地ブラシの取り付け、導電性ベアリンググリースの使用などが含まれます。ベアリング電流は、絶縁ベアリングと特別に設計された静電シールド付き誘導モーターを取り付けることで遮断できます。高周波ベアリングのフィルタリングと減衰は、コモンモードまたはモーターベアリング電流に対して高周波インピーダンスを与える 3 相に軟磁性コアを挿入することで行うことができます。別のアプローチとしては、標準的な 2 レベルインバータ駆動の代わりに、3 レベルインバータ駆動またはマトリックスコンバータを使用することがあります。[ 88 ] [ 89 ]
駆動装置によって発生するトルクにより、誘導電動機は同期速度から滑りを差し引いた速度で回転します。負荷が同期速度よりも速く電動機を駆動する場合、電動機は発電機として機能し、機械動力を電気動力に変換します。この動力は駆動装置のDCリンク要素（コンデンサまたはリアクトル）に戻されます。DCリンクに接続された電子式パワースイッチまたは制動DCチョッパが、この動力を抵抗器群で熱として消費することを制御します。抵抗器の過熱を防ぐために冷却ファンを使用することもできます。[ 34 ]
動的ブレーキは、制動エネルギーを熱に変換することでエネルギーを浪費します。対照的に、回生駆動は、このエネルギーを交流線に注入することで制動エネルギーを回収します。ただし、回生駆動の初期費用は比較的高額です。[ 90 ]
回生式交流駆動装置は、指定されたモータ速度よりも速く動く負荷（オーバーホール負荷）の制動エネルギーを回収し、電力系統に戻す能力を持つ。 [ 92 ]
サイクロコンバータ、シェルビウス、マトリックス、CSI、LCI駆動方式は、負荷からラインへのエネルギーの回生を本質的に可能にするが、電圧源インバータは、エネルギーを電源に戻すために追加のコンバータを必要とする。[ 93 ] [ 94 ]
回生は、回生システムの追加コストと比較して回収エネルギーの価値が大きい場合、およびシステムが頻繁なブレーキと始動を必要とする場合にのみ、VFD で有効です。 [ 93 ]回生 VFD は、オーバーホール負荷の速度制御が必要な場合に広く使用されています。[ 2 ] [ 3 ] [ 95 ]
いくつかの例を挙げます。
可変速駆動システム：モーターに接続された機械的負荷の速度を調整する手段を提供する、相互接続された機器の組み合わせ。引用は、NEMA規格出版物ICS 7.2-2021の4ページに記載されている定義によるものです。