西門子6SE70變頻器硬件故障分析

文/喬匯龍 張帥 閆偉偉 王新剛

1 前言

在2006年投產的邯鋼3500mm 寬厚板線傳動設備中，大量使用了西門子6SE70 系列傳動裝置。MasterDrives 傳動系統是西門子全數字電壓源型矢量變頻系統，是西門子研發的老一代的變頻器。由于目前已在線運行超過10年，內部硬件損壞事故頻發，故障發生后，故障點難于查找，同時由于裝機裝柜型變頻器內部結構復雜，更換元件時間長。通常情況下，發生一次硬件故障后，處理時間在2 小時以上。導致給生產順行造成極大影響，經濟損失也較大。損針對此情況，本文結合6SE70 系列傳動裝置系統的結構框圖。介紹了從典型故障現象到鎖定故障點，再到故障處理的全流程方法。

2 變頻器硬件結構及功能

如圖1所示。

PSU 模塊擔負系統控制電源的饋入和變換，這種功能包括兩個層面：一是將直流母線上的電壓通過DC/DC 變換、轉換成24V 的直流控制電壓或從外部端子（X9-1 腳與2 腳）引入這一電壓。第二步是將24VDC 控制電壓轉換成其它量值的控制電壓，如：+15V、-15V、+5V 等控制電壓作為其它模塊的工作電源。PSU 模塊上面有對進行各相進線電壓信號與直流母線電壓信號的進行采樣和處理的電路，同時，該模塊與IVI、PCC 也有信號交換的接口。

IVI 模塊負責主控制板部分與系統本體部分的信號交換，它安裝于電子箱、鐵盒后面并與之固定。IVI 將IGBT 的驅動信號從主控制板傳送到IGD 模塊，并將從IGD 送來IGBT的Uce 保護信號通過塑料光纖接收并傳送到CU 板。它們之間的連接是。電流互感器信號的接收和傳送，電流互感器的供電。同時還負責將裝置IGBT 散熱器上的各個NTC 熱敏電阻信號的接收、處理和傳送。

圖1：硬件結構圖

IGD 模塊是連接IGBT 功率元件的柵極驅動電路板。由于IGBT 元件的控制特點，IGD模塊與IGBT 功率元件之間的連接必須在空間結構上非常緊密，IGD 模塊負有雙向信號的傳遞任務。它一方面將IGBT 的柵極驅動信號傳送到IGBT 元件；另一方面將IGBT 元件上的Vce 監控等信號交換到控制主板上去，IGD模塊的上一級控制模塊是IVI 模塊。

3 典型故障分析與解決

3.1 逆變柜PMU008脈沖封鎖故障判斷與處理

當變頻器送電后，PMU 顯示板顯示008脈沖封鎖狀態，不能復位，必須從IVI 控制板損壞和IGD 控制板損壞兩個方面考慮。

IVI 控制板損壞表現為IVI 控制板處13、23、33 光纖反饋信號丟失，IGD 送來IGBT 的Uce 保護信號通過塑料光纖接收并不能正常傳送到CU 板，當光纖信號反饋丟失時，系統會報出008 脈沖封鎖狀態。處理方法是檢查IVI板卡三個黑色的13，23，33 為IGD 板白色光纖反饋信號光纖連接是否牢靠，如果牢靠的話，需更換IVI 控制板。

IGD 控制板損壞表現為反饋信號取自IGD板，所以IGD 板光纖反饋信號不正常，也是首要考慮原因，導致反饋信號不正常的原因多為光纖終端發生器老化損壞或IGD 板塊損壞。處理方法是將三相IGD 板處拆除13，23，33 白色反饋光纖線，用強光手電分別照射三相IGD板上白色13，23，33 反饋信號用的光纖線。如果系統顯示009 正常狀態，則可判斷相應某一項IGD 板白色光纖頭損壞，檢查完成后，更換IGD 板后，即可恢復正常。

3.2 變頻器F011過流故障判斷與處理

當變頻器送電后，PMU 報出F011 故障不能復位，該故障需要從電機或電纜接地、電流互感器損壞、IGBT 擊穿三個方面考慮。

電流互感器損壞是常出的一個故障點。處理方法是從ABO 板上拔掉電流互感器接線，所有電流互感器均連接在ABO 板上。一顆線連接兩個互感器，另一顆線連接一個互感器，逐一拔掉后，送電觀察故障是否消除即可，變頻器恢復正常工作。

變頻器IGBT 擊穿損壞是比較難解決的故障點。處理方法是拆除變頻器銅排等外部連接元件后，單獨測量IGBT 是否正常。測量方法是首先測量主回路C.E 之間二級管正向壓降特性，正常導通后測量0.3V 壓降，反向截止后，有3V 電壓。如果二級管擊穿，判斷IGBT 損壞。

4 結束語

在冶金行業中，上一代產品西門子6SE70變頻器目前仍大量在線使用，絕大多數都已在線運行10年以上。內部硬件故障率開始上升。本文根據邯鋼3500mm 產線6SE70 裝機裝柜變頻器硬件故障的典型情況，從6SE70 變頻器常見故障的原因進行了介紹分析，從硬件的原理及工作特性從變頻器硬件結構入手，到針對每一個故障點的詳細處理步驟，進行了詳細的說明。