西門子變頻器常見故障及解決措施分析

韓欣艷

【摘 要】20世紀50年代末，電氣傳動領域進行了一場重要的技術變革，將原來只用于恒速傳動的交流電動機實現了速度控制，以取代制造復雜、價格昂貴、維護不便的直流電動機。近十多年來，隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，變頻器已經廣泛應用于交流電動機的速度控制，其最主要特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性，若在風機、水泵、壓縮機等流體機械上應用可以節約大量的電能；在紡織、化纖、塑料、化學等工業領域中利用可以提高產品質量和數量；在機械行業中應用是改造傳統產業、實現機電一體化的重要手段；在工廠自動化技術中，交流伺服系統正在取代直流伺服系統。幾乎可以說，有電動機的地方就有變頻器的使用。

【關鍵詞】西門子；變頻器；故障；措施；分析

1導言

變頻器在目前的電力市場中的應用極為廣泛，可以說是整個電力系統中普遍存在的一個基礎設施。尤其是在近年來，隨著低碳、節能、環保和高效發展理念的逐漸深入，人們對于變頻技術也提出了新的要求。在這種時代背景下，西門子變頻器以其效率高、節能環保的優勢得到了社會各界人士的認可。但是，由于其在長期運行和使用中受到各種因素的影響，極容易造成整個工作體系出現質量隱患。在這些問題中，以過流故障表現的尤為明顯，因此我們有必要對其故障產生原因進行歸納，從而做出合理的故障預防和處理措施，以便同行工作參考。

2西門子變頻器概述

西門子變頻器進入中國市場雖然較晚，但是其增長速度令人咂舌，時至今日，已經占據了中國變頻市場的領先地位。就西門子變頻器分析，其主要可以分為通用型、工程型和專用型三大類。

2.1西門子變頻器概念

所謂的西門子變頻器主要指的是由德國西門子公司開發、研制、生產、銷售的變頻器，是當前世界范圍內知名的變頻品牌。這種變頻技術主要用于控制和調節三相交流異步電機的速度方面，并且在應用中能夠具備著穩定性能好、功能強大、低速高頻轉矩輸出和良好的動態特性。

2.2發展

時至今日，西門子變頻技術以其強大的品牌效應占據了中國市場的半壁江山，打破了以前日本品牌在中國市場上的壟斷地位。根據有關單位統計得出，近年來的變頻器銷售中，西門子變頻器一直位列我國市場第一位。在我國，西門子變頻器最早出現在鋼鐵行業，然而在當初，其電機調速都是以直流調速為主的，變頻器的應用還是一個新型的市場，但是隨著電力技術的不斷發展和節能理念的日益深入，變頻調速技術逐步取代了直流調速系統，成為驅動產品的主流技術之一，而西門子變頻器因其強大的品牌效應和功能在這種市場發展背景下取得了巨大的成就，可以說，它在我國的發展是品牌效應與技術的完美結合。

2.3西門子變頻器的構成

在我國的變頻器市場上，曾經出現過許多西門子變頻器，主要有電流源的SIMOVERTA，以及電壓源的SIMOVERTP，這些變頻器的出現和應用使得整個國內變頻器市場得到了巨大的發展和繁榮，也促使了變頻事業的飛速發展。截至目前，仍然有少量的變頻器在使用當中，它不僅僅為電力系統的發展提供了通用場合能夠使用的變頻器，也提供了各種化工企業眾多電動機傳動方案的控制流程。當然，西門子變頻器在應用中也出現了一定的缺陷，這種缺陷主要表現在技術分析上。這主要是由于西門子變頻器在運行的過程中故障率出現太高，但是由于它本身存在的巨大品牌效應，使得這一問題很少被人們所重視和關注。

3西門子通用型變頻器的特點

西門子變頻器進入中國市場較晚，但其增長速度最快，主要分為通用型、工程型和專用型三類。其快速增長的原因主要有以下幾個方面：一是不斷推出新產品，滿足不同用戶的特定要求。西門子產品一般的更新周期不超過5年，其產品能夠滿足不同用戶的特殊要求。二是強大的通訊功能和全面的配套軟件是西門子自動化產品的一大特點，這在我國造紙、化工、鋼鐵、機械制造等諸多產業從技術改造向自動化控制全面推進的飛速發展過程中，尤顯其競爭優勢。三是近兩年推出的MM4新一代變頻器不僅具有西門子工程型變頻器Master Drive的良好架構，還具有較高的性能價格比，雖然價格不高卻有著比同類產品更強大的功能。利用Bi Co功能可以為更為復雜的功能進行編程，它可以在輸入（數字的、模擬的、串行通訊的等等）和輸出（變頻器的電流、頻率、模擬輸出、繼電器節點輸出等等）之間建立布爾代數式和數學關系式。四是MM4新一代變頻器不同于其它變頻器的另一個顯著特點：它給用戶提供的是一個完全開放的編程平臺，使用戶可以根據自己的需要最大限度地合理利用有限的資源實現盡可能復雜的控制特性，它的幾十個自由功能塊可以代替PLC實現一些簡單的編程操作。五是由于價格低廉，變頻器在制造時不得以選用了一些低端的原器件，或者說在選用原器件時考慮的富裕量太小，如：耐壓、耐溫、耐電壓、電流沖擊等，因此，在我國使用的實踐中出現問題相對較多，這是令我們感到非常遺憾的地方。

4故障診斷

在變頻器日常維護過程中，經常遇到各種各樣的問題，，如何去判斷是哪一部分問題，在這里略作介紹。

4.1整流模塊損壞

一般是由于電網電壓或內部短路引起。在排除內部短路情況下，更換整流橋。在現場處理故障時，應重點檢查用戶電網情況，如電網電壓，有無電焊機等對電網有污染的設備等。

4.2逆變模塊損壞

一般是由于電機或電纜損壞及驅動電路故障引起。在修復驅動電路之后，測驅動波形良好狀態下，更換模塊。在現場服務中更換驅動板之后，還必須注意檢查馬達及連接電纜。在確定無任何故障下，運行變頻器。

4.3上電無顯示

一般是由于開關電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，也有可能是面板損壞。

4.4上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點，更換損壞的器件。

4.5上電后顯示過電流或接地短路

一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放等。

4.6啟動顯示過電流

一般是由于驅動電路或逆變模塊損壞引起。

4.7空載輸出電壓正常，帶載后顯示過載或過電流

該種情況一般是由于參數設置不當或驅動電路老化，模塊損傷引起。

5結論

隨著電子技術、微電子技術、現代控制理論的日益成熟以及在交流調速系統中的廣泛應用，西門子變頻調速系統以其突出的優勢逐漸取代了傳統滑差調速、變極調速和直流調速，成為目前電力市場中備受關注的一個變頻控制技術。在變頻器的常見故障中，大的原器件如IGBT功率模塊出問題的比例倒是不多，由其外圍電路引起的故障所占比例較大，以及因為一些低端的簡單原器件問題和裝配問題引發的故障比例較多，如果有圖紙和零件，這些問題便不難解決而且費用不高，否則解決這些問題還是不容易的。最簡單的辦法就是換整塊的線路板，另外，在日常維護時，應注意檢查電網電壓，改善變頻器、電機及線路的周邊環境，定期清除變頻器內部灰塵，通過加強設備管理最大限度地降低變頻器的故障率。

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（作者單位：河鋼集團邯鋼公司冷軋廠）