一、西门子变频器常见故障和维修处理

　　本文将基于西门子变频器对其常见故障进行分析和维修处理方法。

　　1 、引言

　　20世纪50年代末开始，电气传动领域进行了一场重要的技术变革—将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵、维护不便的直流电动机。近十多年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在风机、水泵、压缩机等流体机械上应用可以节约大量的电能;在纺织、化纤、塑料、化学等工业领域，利用变频器的自动控制性能可以提高产品质量和数量;在机械行业中，应用变频器是改造传统产业、实现机电一体化的重要手段;在工厂自动化技术中，交流伺服系统正在取代直流伺服系统。从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，都可以采用交流调速装置。几乎可以说，有电动机的地方就有变频器的使用。

　　2、西门子通用型变频器的特点

　　西门子变频器进入中国市场较晚，但是其增长速度最快。西门子变频器主要分为通用型、工程型和专用型三类。西门子通用型变频器快速增长的原因主要有以下几个方面：

　　（1） 不断推出新产品，满足不同用户的特定要求。西门子产品一般的更新周期不超过5年。其产品能够满足不同用户的特殊要求。

　　（2） 强大的通讯功能和全面的配套软件，是西门子自动化产品的一大特点。这在我国造纸、化工、钢铁、机械制造等诸多产业从技术改造向自动化控制全面推进的飞速发展过程中，尤显其竞争优势。

　　（3） 近两年推出的MM4新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构，还具有较高的性能价格比，虽然价格不高却有着比同类产品更强大的功能。利用BiCo功能可以为更为复杂的功能进行编程，它可以在输入（数字的，模拟的，串行通讯的等等）和输出（变频器的电流，频率，模拟输出，继电器节点输出等等）之间建立布尔代数式和数学关系式。

　　（4） MM4新一代变频器不同于其他变频器的另一个显著特点是：他给用户提供的是一个完全开放的编程平台，使用户可以根据自己的需要最大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC实现一些简单的编程操作。

　　（5） 由于价格低廉，变频器在制造时不得已选用了一些底端的原器件，或者说在选用原器件时考虑的富裕量太小。比如：耐压，耐温，耐电压、电流冲击等。因此，在我国使用的实践中出现问题相对较多，这是令我们感到非常遗憾的地方。

　　3、西门子变频器常见故障分析及维修处理方法

　　一般来说，当你拿到一台有故障的变频器，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。

　　具体方法是：用万用表（最好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端（-）极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端（+）极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。

　　如果以上测量结果表明模块基本没问题，可以上电观察。

　　（1） 上电后面板显示［F231］或［F002］（MM3变频器），这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。

　　（2） 上电后面板无显示（MM4变频器），面板下的指示灯［绿灯不亮，黄灯快闪］，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常（整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。

　　（3） 有时显示［F0022F0001A0501］不定（MM4），敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。

　　（4） 上电后显示［-----］（MM4），一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件（如帖片电容、电阻等）损坏所至，我分析与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。

　　例如：重庆某水泥厂回转窑驱动用的一台MM440-200kW变频器，由于负载惯量较大，启动转距大，设备启动时频率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且报警［F0001］。客户要求到现场服务，我当时考虑认为：作为变频器本身是没有问题的，问题是客户参数设置不当，用矢量控制方式，再正确设定电机的参数/模型就可以解决问题。又过了两天客户来电告诉我变频器已经坏了，故障现象是上电显示［-----］。经现场检查分析，这种故障是因为主控板出问题造成的，因为用户在安装的过程中没有严格遵循EMC规范，强弱电没有分开布线、接地不良并且没有使用屏蔽线，致使主控板的I/O口被烧毁。后来，我申请了维修服务，SFAE的工程师去现场维修，更换了一块主控板问题解决了。

　　（5） 上电后显示正常，一运行即显示过流。［F0001］（MM4）［F002］（MM3）即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大（特别是偏低）使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。

　　还有一些特殊故障（不常见但有一些普遍意义，可以举一反三，希望达到抛砖引玉的效果），例如：

　　（6） 有一台变频器（MM3-30KW），在使用的过程中经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，机器拿到我这儿来以后，开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察，发现上电后主接触器吸合不正常--有时会掉电，乱跳。查故障原因，结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。

二、变频器主回路常见故障怎么维修？

我们要知道，主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见毛病是由电解电容引起。电解电容的寿数主要由加在其两头的直流电压和内部温度所决定，在回路设计时现已选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿数起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿数，一般温度每上升10℃，寿数折半。因而一方面在装置时要考虑适当的环境温度，另一方面能够采纳措施削减脉动电流。采用改进功率因数的沟通或直流电抗器能够削减脉动电流，然后延伸电解电容器的寿数。

在电容器保护时，通常以比较容易丈量的静电容量来判别电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5 MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。

毛病现象：变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。

首要应区分是因为负载原因，仍是变频器的原因引起的。假如是变频器的毛病，可经过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或骤变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延伸加速时间，此进程对变频器自身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判别是IPM模块或相关部分发生毛病。首要能够经过丈量变频器的主回路输出端子U、V、W，分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判别IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了毛病。假如减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路毛病；而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分毛病，发生这些毛病的原因，多是因为外部灰尘进入变频器内部或环境湿润引起。