大中功率风机和泵类采用变频调速可节约大量电能，大部分功率在 200～2000 kW 范围。现有交流电动机 200 kW 为界：200 kW 以下是低压 380 V，200 kW 以上为中压（3、6、10 kV）。供电部门从减小线损出发希望提高供电电压，3 kV 已取消、6 kV 正淘汰、大力推行 10 kV，将来还可能提至 20 kV。用户从简化配置出发希望 200 kW 以上电动机和变压器都采用 10 kV，但这个愿望技术上实现困难、经济上价格也高，原因如下：
（1）10 kV 电动机从制造角度并不困难，但随着电压升高、绝缘等级提高，电动机重量和价格也增加。以 YJS 系列 4 极 560 kW 电动机为例：380 V 重 3.6 t、价格 11 万；6 kV 重 3.9 t、价格 15 万；10 kV 重 4.4 t、价格 20 万。
（2）受电力电子器件电压及电动机允许 du/dt 限制，10 kV 变频器必须多电平、多器件串联，造成线路复杂、价格昂贵、可靠性差。对 10 kV 变频器若用 1700 V IGBT 器件需 10 只串联、三相共 120 支器件（每相 4 个串联组）；若用 3300 V 器件也需 5 只串联、三相共 60 支器件，数量巨大。另一方面电流小、器件电流能力得不到充分利用：仍以 560 kW 为例，10 kV 电动机电流仅 40 A 左右，现 1700 V IGBT 电流已达 2400 A、3300 V 器件达 1600 A，即使电动机功率达 2000 kW，电流也只有 140 A 左右，电动机额定电流与开关器件额定电流相比仍很小。
为电平隔离、改善输入电流波形、减小谐波，现在所有中压“直接变频”器都不是真正的直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种结构短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器和电动机电压就没有必要和电网一样、非用 10 kV 和 6 kV 不可，因此就有变频器和电动机合理电压等级选用问题。另外，过去电动机中低压 200 kW 分界是考虑电动机直接起动（起动电流 5～7 倍额定电流、10 kV/380 V 电力变压器容量 2000 kVA、短路阻抗 6% 左右、380 V 母线压降限制在 50% 左右）而定的。再加大变压器短路电流太大、低压开关难以承受。采用变频器调速后启动电流被限制在额定值内，中低压分界条件也应随之变化。现在 660 V 低压电动机容量已达 1000～1200 kW，也为讨论合理电压等级提供基础。
在分析合理电压等级及应用时应注意：
（1）低压变频器采用 1200 V 或 1700 V IGBT，器件额定电流小于 1800～2400 A，并联数不大于 2；并联再多实现麻烦，不如改作多电平串联的中压变频。
（2）中压变频采用器件种类及电压等级很多、相应线路方案也不同。基于目前市场流行产品，是基于 1700 V IGBT 的分离直流电源多重化（SDM、H 桥串联）方案及基于 3300、4500、6000 V IGBT 或 IGCT、IEGT 的三电平方案（THL）。
（3）800～1200 kW 以下变频调速宜选用 380 V 或 660 V 电压等级，它线路简单、技术成熟、可靠性高、du/dt 小、价格便宜。仍以 560 kW 电动机为例，630 kW 660 V 的低压变频器约 50 万，而同容量 2300 V 中压变频器约 90 万。实现方法有低-低、低-高、高-低、高-低-高等几种形式。因电动机、变压器价格远低于变频器，即使更换电动机、变压器也合理。
（4）1000～1500 kW 以上电动机调速可以采用中压变频。国外中压变频器有多个电压等级：1.1、2.3、3、4.2、6 kV，它们主要由电力电子器件电压等级确定。在 THL 中器件不串及 SDM 中桥不串联情况下，器件电压与变频器电压间关系如表9-2 所示。
表9-2 在不串联情况下，器件电压与变频器电压间的关系
目前器件最高电压 6000 V，不串情况下变频器最高电压 4.2 kV。6 kV 变频器必须串联、线路复杂、器件多、可靠性受影响，国外很少做 6 kV 变频器、10 kV 基本不做。从原理说 SDM 通过 H 桥单元串联，变频器输出电压不受器件电压限制、可以较高，但提高电压代价是器件大量增加、可靠性降低。对同样输出功率的变频器，用较高电压、较多单元串联的代价大于用较低电压、较少数量、电流较大单元的代价，即在器件电流允许条件下应选用尽可能低的电压等级。
许多应用场合都要求旁路功能，即在变频器故障时将电动机旁路、直接接入电网恒速工作。为降低变频器造价，电动机电压低于电网电压后如何旁路是需要解决的问题。若电动机电压与电网电压一致，旁路不成问题。如果采用低压变频，变频器输入交流电压与额定输出电压一样，电动机可绕过变频器直接接低压 380 V 或 660 V 电源。如果采用 THL 中压变频，可把输入变压器两副边串联起来向电动机供电，输入变压器两组二次侧线电压各等于 1.5·Um/2（Um 为电动机额定输入电压）、并互差 30°，把它们串起来后电压为 1.5Umcos15°≈1.01Um（9-2），正好供电动机恒速工作。如果采用 SDM 变频器，输入变频器二次侧太多、无法通过改变接线来旁路变频器，只能旁路出故障的单元，经触点将故障单元输出短路、单元中 IGBT 封锁（这类变频器设计时已考虑旁路单元工况）；若一定要旁路变频器只能另加一台备用降压变压器，这对在同一电网上接有多套变频器时是合理的。
设计旁路电路时需校验电动机直接起动时的起动转矩。例如变压器短路阻抗 6%、容量为变频器容量 1.1 倍，电动机起动电流 7 倍，则电动机起动电压为 0.72Um、起动转矩为 0.52 倍额定起动转矩，它应大于负载转矩；若起动转矩不够，只能加大变压器容量或选用小短路阻抗的变压器。