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1． 原理简图
图1
信号：一般分为数字信号与模拟信号。数字信号就是0，1，很简单的理解0为低电平，1高电平。数字信号一般相当于一个方型波；模拟信号就好比一个正旋波形，或者一线形波形，它是一种连续的东西。CPU： 软件处理的地方，就好比一台电脑。把数字信号模拟信号进行处理，然后输出各种需要的数字或模拟信号。
元件部分
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整流电路：
记住：二极管具有单向导通特性。
图2
开关电源中二极管的选择：整流二极管一般都需要反向恢复时间快的。一般二极管有以下几种：肖特极二极管（反向恢复时间很短 5uS左右，但反向耐压一般在100V以下），超快恢复二极管（反向恢复时间短25uS左右，反向耐压一般都能做到200V 以上），快恢复二极管（一般性）
如何选择二极管：注意点一看反向耐压值、二看正向额定电流值、三看反向恢复时间长短（规格书）、四看正向压降。
相同规格的二极管可以替换，比如BYV27-200 为超快恢复二极管，反向耐压200V，正向电流2A；这样可以找到相同规格的二极管去替代比如UF202 参数与BYV27一样。
二极管好坏检测：把万用表放到二极管挡，红表笔接A脚处，黑表笔接K脚处（K旁边有一横线），显示0.30～0.60左右。然后二表笔对调，显示OL，则表示此二极管是好。
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变频器中整流电路：
图3
R、S、T三相电，每相电压波形相差1200C，如上图①所示。三相电通过整流桥整流，每相的波形如图②、③、④所示。因为它们在相位上各相差1200C，所以在任一个时间周期上波形不可能重叠。这样经过整流后的三相波形相加就成了图⑤波形。这个波形看起来好象水波一样，一浪一浪的，其实那是为了更直观去看。对于50HZ的电压来说 T = 1 / F = 0 S，一个周期的时间很小，所以真正整流后的波形是没那么凸的，相对来说会接近水平线。我们知道电容具有储能作用，加上电解电容后整流后的波形就成一水平线。 交流380V电压经过整流后成直流母线电压
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充电电路：
图 4
电容的特性：电压不能突变，即在瞬间加在电容二端之间的电压不会变化，在开机前电容二端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。加上充电电阻限流后，要是不并继电器或其他元件，因为流过电流很大，比如对于22KW的变频器，在PN端（直流母线）上至少有45A的电流。P= I2 × R 由此公式可以看出这样在充电电阻上将会有很大很大的功率损耗。换句话说如果“接控制电路”部分出问题（比如继电器或者可控硅等等质量有问题）则在变频器运行一会儿充电电阻就将因发热太大而坏掉（冒烟）；对于中小功率变频器，要是充电电阻质量很好很好，且阻值也足够大，由公式V = I × R 可以知道在充电电阻二端的电压V将很大。而PN端经整流后电流大概为540V，540 – V 为充电电阻后面的电压即变频器工作直流母线电压。因为一般变频器都有设定其工作电压范围，对于三相380V变频器而言 ，要是工作电压低于430V左右，变频器将跳UV（欠压）保护。
图4 工作原理：380V交流电整流后经过充电电阻对电解电容充电，当充到一定值（比如200DCV）辅助电源启动给控制板供电，让控制板工作从而继电器或可控硅接通，充电电阻就不用再工作了。在开机的瞬间，流过整流桥的电流I = V ÷ R …… （1）； 如果R 大则I 小，如何去确定充电电阻的大小呢？是不是充电电阻越大越好还是小点好呢？
有些变频器产品一开机，整流桥马上就被炸掉了。由上面公式 （1） 知道R越大，在开机瞬间流过整流桥的电流就越小。而实际上一般一开机炸掉整流桥不是因为充电电阻R的选择小了，而是R太大导致整流桥的炸掉。开机后经充电电阻去充电，当充的电足够辅助电源启动（比如200V），CPU工作，发出信号给继电器或可控硅让其导通。在继电器导通瞬间继电器b 点处电压要是很低（比200V大），而a 点电压是380VAC直接整流过来大概在540VDC左右，所以a、b 二端压差很大。在接触\\导通瞬间电流很大，就好比a、b 是一个很小很小的电阻，瞬间几百伏电压加上去，这样整流桥流过的电流远远大于整流桥额定电流所以把整流桥炸掉。
不同功率变频器，充电电阻不一样，变频器功率越大，充电电阻越小。最直接理解：变频器功率越大需要电解电容的容量就越大，而电容的容量越大所需要充电的时间就越长。RC决定充电时间，要想充电时间尽量短只有把充电电阻R放小。
一般充电电阻选择：大功率变频器选择充电电阻小，小功率变频器充电电阻大。最大值最好不要超过300Ω，最小值最好大于等于10Ω。电阻选小了对高压电容不好，电阻选大了容易炸机器。
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继电器 \\ 接触器
图5
继电器原理：当线圈1，2 二端接上电源（交流或直流）后 a , b 导通。当1，2脚间加上直流电源的时候，需要在线圈二端并个二极管D；当1，2脚间加上交流电源的时候，需要在线圈二端并上吸收电容C；因为继电器\\接触器线圈是个感性元件，有储能作用。在断开电源时，线圈中所储存的能量要是不并吸收电容C或二极管D给线圈泻放能量，则此能量将成为一个很严重的干扰源，导致变频器乱跳故障！
电解电容 \\ 均压电阻 \\ 吸收电容
由图2，我们知道电解电容具有储能，滤波，平滑波形作用。在没加电解电容前经过整流桥整流的波形好象水中的波浪（当然实际没有那么大的幅度，只是为了直观放大），而并上电解电容后经过整流后的母线电压就上一条很直的线。
PN端的电压经过整流后一般在540VDC左右，因为电网是波动的，所以变频器的直流电压工作范围一般在430VDC～700VDC之间。而一般的高压电容都在400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC用。要是不在上下串联电容中并上均压电阻，因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。所以必须在二个串联的电容上再并上均压电阻去满足上下电容所承受的电压是一样的。
电解电容容量的选择：我们知道二个电容
C串联后容量为 C/2 , 二个电容并起来的容量为
2C。（例如，470uF 的二个串联起来容量就只有235uF, 而并联起来的为940uF ）变频器功率越大，需要的电容就越大。一般选择经验为 ≥ 60uF / A . 例如，一台15KW的变频器 额定电流为30A，需要的电容容量为 ≥ 60uF / A × 30 A 即至少为1800uF，所以一般选择4个2200uF（二并二串） 或者2个4700uF的电容（二串联）。当然还要去考虑所选电容品牌，品牌不同，质量相差会很大，这样所选的电容容量也相应需要去调整。
一般电解电容的容量都很大，特别是那些大的高压电解电容，而电容又是储能元件。所以需要特别注意在焊接，拿、放它时注意不能去接触电容的二个脚，或者短路它们，这样会很危险。
均压电阻：对于均压电阻没有什么过多的要求。注意功率的选择一般就可以了。阻值一般选择51K
Ω就可以了。W=U × I = U2/ R =645 / 51×2×10= 4
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吸收电容：IGBT的开关动作导致有很大的过流，过压产生，还有电机的能量回馈，要是没有
吸收电容把那些尖峰滤掉，IGBT，开关电源中的MOSFET（开关管）还有整流桥很容易就会被击穿。
所以吸收电容是一个很关键的地方。而因为PCB板的布局，还有铜排的走线不同，产品的抗干扰效果
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不一样。这样吸收电容的选择不能仅仅靠经验值去处理。还要依据整体布局（机箱）的好与坏来定。当然在不考虑成本的情况下吸收电容是越大越好。
注意事项：因为吸收电容的重要性，所以对它的装配，焊接也要特别注意。1、尽量把吸收电容放在IGBT模块的P，N端上；2、吸收电容的引脚要尽量的短；3、质量。
压敏电阻及吸收电容C1
压敏电阻安装在RST进线处，主要起防雷作用。在正常情况下压敏电阻不起作用，当有雷击从电网进
来时，因为瞬间的高脉冲（高压）把压敏电阻击穿，相当于压敏电阻对地短路，这样雷击能量就在进变频器前被吸收掉了，避免损坏模块。此处的吸收电容主要是对电网的杂波进行滤波，把那些进去的干扰先滤掉。
霍尔
图6 霍尔最简单的理解就是一个变压器（也叫电流互感器），由变压器原理知道：I1 / I2 = n2 / n1 （ 11 ）, 如上图。也可以这么理解：大电流很难直接去测量，所以呢要把它转换成小电流小信号去处理，如何去转换呢，由公式（ 11 ）知道要是I1 大（实际的电流）I2小（要用到它去计算反馈到CPU去），只有n2大，n1小。I1为实际电流，n1就是一条导线或一条铜排，即n1=1, n2可以查霍尔资料。这样可以算出从霍尔出来有多少电流，I2也就知道。霍尔接口一般为：1正电源（+15V） 2负电源（-15V） 3输出（Output）4电源地（GND）。一般用到的霍尔又可以分为电压型霍尔还有电流型霍尔。既根据输出来判定为电流型的还是电压型的。其实二种型号的霍尔可以互换。由上面公式我们知道不管是电压型的还是电流型的，其实它们都是把大电流信号转换成小电流信号，即输出都为电流。实际上信号去CPU是以电压形式来表现的。所以到最后还是要转化为电压信号。电流信号如何转换为电压信号呢？我们知道公式V = I * R 很简单的只要并个电阻就可以把电流信号换成电压信号了。电压型的霍尔我们可以理解在霍尔里面就直接并了一个电阻到地。直观理解转换参考下图：
图7
一般霍尔安装在U，V，W的其中二条相上，具体哪二相上不同的软件有不同的要求。可不可以装三个霍尔呢？肯定是可以，并且效果还很好，只是从成本上考虑才以最少量来设计的。
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霍尔选择：因为霍尔的作用是把大电流信号转换成小电流信号去CPU，让CPU去计算下一步该做什么工作。所以对于变频器来说霍尔是个很重要的元件，要求它的抗干扰能力强。要是霍尔质量不好，转换的小信号还没有那些干扰信号强，输到CPU的信号就成为假的信号了，不是真正UVW相中的信号去了。这样CPU很容易出现误动作。根据不同功率的变频器选择不同额定值的霍尔。我们知道一般变频器的过载能力在200%，这样通过霍尔的电流就至少要大于2倍此变频器额定电流的。有这个概念就好选择用多大电流的霍尔了。比如一台45KW的机器，额定电流为90A，过载能力200%，就是180A的电流。那么选择霍尔就要200A的了。
公司的产品霍尔必须安装在U，W这二相。要是安装在其他二相上很可能导致电流不平衡，电机抖动，低频无力等等；注意点：霍尔还有方向性，一般在霍尔上都会有箭头指向，安装时箭头方向朝向端子为正。
IGBT：
图8
由上图很清楚很直观理解IGBT的原理：当有驱动波形加在IGBT 的 G E上时，在驱动波形为高电平的时候IGBT导通。即相当于S闭合，这样电流通过电阻R导通（R相当于IGBT的内阻）。当驱动波形为低电平的时候，S断开，没有电流流过。可以这么说IGBT在工作的时候就是一开一关状态，至于开通时间及关断时间为多少就需要软件（CPU）去计算。
IGBT开通损耗：我们知道IGBT模块有大有小，一般做变频器的IGBT模块有从10A到400A的，也就是说有那么大的电流通过IGBT的内阻R，由I*2 ×R × t （开通时间） = P （开通损耗）我们知道 要是t很大这样损耗会很大很大。实际上t （时间）是很小很小的t = 1 / f * D (f为变频器的载波频率；D为占空 比，对D具体解释参见开关电源部分)。一般变频器的载波频率在2KHz ～ 16KHz 。所以说t = 1 /2KHz ～ 16KHz * D值很小。但因为I值（模块额定值）大，即使开通时间短在期间损耗的能量也是很大的。
IGBT在关断的时候也会损耗能量：因为IGBT从开通状态到关断不是突变的，由下图可以很直观理解。在开通的时候一般IGBT的压降（C E 间）在2V～3V左右，关断在540V左右，从2V到540V这段时间（t1 ）IGBT的损耗 P1= U * I * t1 (注意U I 都是变化的)
其实我们可以从图9，很直观看出，不管是在开通还是在关断过程，流过IGBT C E间的电压及其二端之间的电压不是突变的（有个斜坡），在这个斜坡阶段既有电流又有电压，所以一定要消耗能量。
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因为IGBT的工作状态是一开一关，在这一开一关中需要消耗很大的能量，载波频率越高，开关速度就越快P + P1 的能量损耗就越大。所以一般来说在调试变频器的时候越大的机器载波频率就需要越小，减小变频器的过热（OH）。虽然相对来说大机器散热器越大，但要注意模块就那么大，热量不可能均匀分散到散热器上去的，它们很容易集中在模块左右。那是不是可以把所有机器的载波频率都调到最小值呢？当然什么东西好与坏都不是绝对的，在调试部分再具体分析载波频率参数的设定问题。
一般的IGBT模块封装有下面几种：
图9
注意事项：上面我们知道IGBT的开关损耗很大，要是散热没做好，IGBT很容易就会因为过热而被炸掉。所以在装配的时候特别注意IGBT需要与散热器完全接触好，一定要保证散热器与IGBT模块接触面的
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光滑，无凹凸不平。散热胶需要均匀涂在IGBT上面。绝对不允许IGBT模块与散热器接触面上有杂物在上面。在IGBT模块是多个单个IGBT及二极管等集成在一起的，它们有很多的脚位通过模块塑壳伸出来。所以一定要注意装配时的应力，小心模块脚与模块分离（断开）。当然对静电更加要注意防范。那东西看不见摸不着，一不小心模块可能就中标。
比较器
图10
顾名思义比较器就是二个或二个以上信号去比较大小。图10二个简单的比较电路（U1为比较器）其中VCC1，VCC2脚没有画出来。对图10 A，当输入信号（Vin）比参考信号（V1）高的时候，输出（Vout）为高电平；当输入信号（Vin）比参考信号（V1）低的时候，输出（Vout）为低电平。对图10 B 刚好相反：当输入信号（Vin）比参考信号（V1）高的时候，输出（Vout）为低电平；当输入信号（Vin）比参考信号（V1）低的时候，输出（Vout）为高电平。简单来讲，对于一个比较器当（+）脚比（-）脚电压高
的时候，输出为高电平；当（+）脚比（-）脚电压低的时候，输出低电平。
此处的高电平为VCC1，低电平为VCC2。R4为可接可不接电阻，接上相对来讲抗干扰能力会好些。 举例说明：
图11
如图11，R1=330R R2=10K R3=10K VCC1=+5V VCC2=0V（接地） 可以算出V1=2.5V 当VIN 大于 2.5V的时候 ，VO = 5 V （高电平） 当VIN 小于2.5V的时候， VO= 0V （低电平）
比较器好坏判断：如上说明。当输出为高电平的时候 VO 一定要等于VCC1，当输出为低电平的时候VO 一定要等于VCC2。否则此比较器就是坏的。此处特别注意的是当VCC2接地的时候，要是输出电压为低电平，而实际上测量有零点几伏或者更大的电压时候，不一定是比较器坏了。要板没问题，那就不用去考虑它，要是板有问题，则电路有问题，不一定是比较器的，需要看周围电路。
运算放大器
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图12
从图上我们看不出运算放大器与比较器有什么区别。也无法去测量到底哪个是哪个。最简单也是最正确的方法查找此IC的资料，从它们的规格书上了解到底是什么IC。
对于运算放大器必须记住的是（+）与（—）脚电压是永远相等的，即V1 = V2。这样我们可以很容易算出Vout 为多少。借用图12中V1，V2公式，很容易推出Vout 。
举个实际中常用的原理来理解。
图13
由图13推导公式我们可以看到运算放大器的作用。通过改变R1、R4的大小来改变Vout大小。
光藕 HCPL-3120 HCPL-316J
门电路 / 触发门电路
简单说明下一般变频器中会用到的门电路 非门：
存储器
变频器有许多参数设定，其中有些参数是可以改变的，有些参数是不可以随意去改变。一般都有个原始的参数（出厂值），根据不同的机型及调试要求最后厂家又有部分调整的参数。存储器主要的作用就是把那些更改后的参数保存起来的一个元件（出厂值参数是存储在CPU里面的）。所以对存储器好坏的判断很简单要是参数改变后，在关机再启动的时候要是改变的参数都又恢复到出厂值那说明存储器坏了。
看门狗
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晶振 风扇 TL431
CPU
CPU就好比一个人的心脏，它的跳动正常跳动与否关系到产品性能，质量的好坏。对CPU最简单的理解：数字信号及模拟信号进去CPU里面，通过CPU里面的软件去计算该出去什么相应的数字信号及模拟信号；或者进去的信号告诉CPU该做什么动作了。比如过流啦，进去的信号大于多少V就表示过流。这样可以通过外部硬件设定在多少伏的时候跳OC。当然对于好的软件来说是不需要跳的。
分解各个小块工作原理
充电部分： 开关电源部分：
过压 / 欠压保护部分：
霍尔信号去过流保护及显示部分： 霍尔信号去CPU处理部分： 驱动部分
故障分析
故障分析：
OC：一般跳过流可能的原因：1，HCPL316J / PC929 / EXB840 EXB841 / M57959L 等等过流保护元件过来；2，从霍尔过来。从霍尔又有二种情况出现，一种是真正检测到超过设定过载点（比如200%），另一种是干扰过来；3，从电路板（CPU周围）出来，比如抗干扰能力差，元件出问题，外部端子误信号，板上元件短路等等。
下面简单介绍下如何去判断是从哪里出现的问题及简单对策：
一般厂家变频器都会有二路保护去CPU来保护IGBT不会被炸掉，其中 HCPL316J / PC929 / EXB840 EXB841 / M57959L是响应时间最快的，能真正起到保护作用的。所以这一路保护的好坏关系到产品质量的好与坏。这里主要针对HCPL316J来进行说明。当出现调过流保护（OC，或者其它显示符号）时，把316J上5脚RES（复位脚）悬空或者上拉+5V，确定没有其它地方改变后再次调试机器。在机器跳过流（OC）过通过键盘复位，要是可以复位则说明故障不是从316J那里出来，要是不能复位则可以肯定故障为316J
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那一路发过来。问题一般可能出现点：1，316J 坏掉了；2，316J 14脚过去的那个二极管质量有问题；3， 316J 的14脚到16脚那个电容有问题；4，给316J 供电的电压异常；5，IGBT模块有问题；6，输出短路或者电机太大。
OU，LU，OH
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