基于西門子變頻器故障分析及解決方案研究

武 峰

(山鋼集團(tuán)萊鋼板帶廠，山東 萊蕪 271104)

近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲透，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制。交流變頻器調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展方向，交流變頻器調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)。盡管西門子變頻器可靠性較高，但如果使用不當(dāng)或者維護(hù)不當(dāng)也會(huì)造成變頻器的損壞。下面介紹一些變頻器的常見故障及解決辦法，供有關(guān)維修人員在維修變頻器時(shí)的借鑒。

一 變頻器工作原理

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。

二 變頻器的日常檢查

變頻器操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有一定的電工操作常識(shí)。在對(duì)變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器顯示完全消失的3-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。主要檢查以下具體內(nèi)容。

1.冷卻風(fēng)扇

變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出，由于變頻器工作環(huán)境一般相對(duì)比較惡劣，灰塵較多，將會(huì)造成風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，散熱效果不良將會(huì)導(dǎo)致故障。

2.濾波電容

濾波電容的作用濾除整流后的電壓紋波，消除整流與逆變器之間相互干擾，為電動(dòng)機(jī)提供必要的無(wú)功功率，承受極大的脈沖電流，使用壽命短。

3.防腐劑

因電器柜室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)造成腐蝕氣體濃度過(guò)大，致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞。為減少腐蝕性氣體對(duì)電路板上元器件的腐蝕，需對(duì)線路板進(jìn)行防腐加工，維修后也要噴涂防腐劑。

4.變頻器除塵

變頻器由于使用環(huán)境較差，應(yīng)定期檢查散熱通道、及電路板中有無(wú)積累灰塵，確保變頻器散熱良好，使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。

三 變頻器常見故障分析及解決方案

變頻器操作手冊(cè)上的故障代碼皆為較常見的故障，為了對(duì)變頻器的好壞作一個(gè)初步的判斷，應(yīng)做一個(gè)靜態(tài)測(cè)試，主要是對(duì)直流中間電路和IGBT的檢測(cè)，用萬(wàn)用表檢測(cè)其內(nèi)部保險(xiǎn)是否燒斷、中間濾波電容的容量及是否擊穿、IGBT的續(xù)流二極管是否損壞等。因?yàn)樽冾l器同一種報(bào)警可以由底板、CUVC板、通訊板共同造成，所以發(fā)現(xiàn)故障時(shí)不要盲目判斷，引起工作的繁瑣和時(shí)間的浪費(fèi)。

1.“e”報(bào)警

西門子變頻器“e”報(bào)警：據(jù)分析其原因?yàn)椋旱装?15V電壓過(guò)低)，CVUC板(5V電壓沒傳到指定地點(diǎn)，CVUC板有短路故障)等。西門子變頻器6SE7023-4ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“e”報(bào)警。

解決方案：更換CUVC板送電開機(jī)，液晶顯示屏仍顯示“e”報(bào)警，說(shuō)明故障原因不在CUVC板而在底板;檢查底板，用萬(wàn)用表測(cè)底板各電壓，發(fā)現(xiàn)15V明顯偏低，查8腳軟啟動(dòng)電壓是0.5V(正常值為3.85V)經(jīng)查5V正常，Q2觸發(fā)電壓正常，用萬(wàn)用表測(cè)Q2有故障換新后電壓回復(fù)正常，15V輸出正常，恢復(fù)變頻器接線，輸入?yún)?shù)，啟動(dòng)變頻器運(yùn)行正常。

2.“黑屏”

西門子變頻器黑屏一般故障原因有(電源損壞、IGBT短路造成內(nèi)部保險(xiǎn)燒毀)等。

(1)6SE7023-4TC61-Z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏無(wú)顯示

解決方案：用表測(cè)IGBT內(nèi)部已嚴(yán)重短路(可能是IGBT也可能是內(nèi)部續(xù)流二極管!)，造成內(nèi)部保險(xiǎn)已經(jīng)燒斷失去電源，更換IGBT以及維修觸發(fā)電路(可能沒有壞!)重新送電，一切正常。

(2)6SE7016-1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏無(wú)顯示

解決方案：用外接24V電源試機(jī)，屏幕顯示正常，再用萬(wàn)用表測(cè)低壓交流輸出，無(wú)電壓說(shuō)明故障在電源處，測(cè)UC3844(6)腳脈沖輸出正常，到Q36柵極沒有，經(jīng)表測(cè)量R321由28Ω變?yōu)闊o(wú)窮大換新后試機(jī)，故障消失。

3.“008”報(bào)警

“008”為開機(jī)封鎖報(bào)警，變頻器不能啟動(dòng)，故障原因：在上電后變頻器對(duì)其測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如果條件達(dá)到，CUVC板輸出信號(hào)將充電電阻用并聯(lián)的繼電器短封，給變頻器以更大的電流使之運(yùn)行，否則將在屏幕上顯示“008”并且無(wú)法啟動(dòng)。門子變頻器6se7022-4ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“008”報(bào)警。解決方案：更換CUVC板正常，說(shuō)明故障在CUVC，經(jīng)查為與之相連的R652和R658損壞造成的，換新后試車，一切正常。

4.“f002”報(bào)警

6se7016-1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“f002”電壓過(guò)低報(bào)警。

解決方案：查直流母線540V正常，說(shuō)明底板電壓檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，經(jīng)檢測(cè)直流母線540V電壓經(jīng)電阻串聯(lián)通過(guò)TL084傳信號(hào)給CUVC板，如果檢測(cè)電壓低于參數(shù)p071所設(shè)置的數(shù)值將會(huì)停止電機(jī)并發(fā)出報(bào)警，用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)TL084端無(wú)有電壓(正常值因?yàn)?.38V)，再用電阻檔測(cè)串聯(lián)的30個(gè)電阻發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)因腐蝕已經(jīng)斷路致使信號(hào)無(wú)法傳遞，更換電阻后，送電試車一切正常。

五 結(jié)束語(yǔ)

變頻器是一種強(qiáng)電與弱電相結(jié)合、技術(shù)含量高，維修需要理論和實(shí)踐相結(jié)合，應(yīng)不斷了解變頻器各個(gè)元器件工作性能及相關(guān)參數(shù)，通過(guò)積累經(jīng)驗(yàn)及變頻器理論知識(shí)的不斷學(xué)習(xí)及應(yīng)用，變頻故障快速消除是可以實(shí)現(xiàn)的。