西门子变频器常见故障维修案例与日常维护

1 引言 交流变频器调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，交流变频器调速已逐渐取代了过去的滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统。西门子变频器传动产品西门子变频器自在中国市场推出以来，与西门子其他产品一样，得到了广大用户的认同和使用，具有更大允许电压波动范围，更小的体积，更强的通讯能力并可同直流传动系统100%的兼容，从而越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域，我公司化纤短纤维的五条生产线广泛应用了变频调速器，其中多数为西门子6se70系列逆变器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的可行性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会造成变频器的损坏。要想在生产过程中，使变频器得到最好的利用并熟悉变频器的结构原理，了解其常见故障及维修方法对技术人员尤为重要，下面对常见的故障现象进行分析，判断，解决（文中电路图为维修过程中实际测绘出来的）。仅代表个人意见，供有关维修人员在维修变频器时的借鉴。 2 西门子变频器的组成 西门子变频器大致可以分成以下几个部分： （1）底板（直流中间电路、低压电源电路，各项检测电路、触发板电路等）； （2）cuvc板（显示电路、计算电路、触发电路等）； （3）选件板（通讯板等）。 3 西门子变频器常见故障处理方法 为了对变频器的好坏作一个初步的判断，我们可以先对它做一个静态测试，主要是对直流中间电路和igbt的检测，用万用表检测其内部保险是否烧断、中间滤波电容的容量及是否击穿、igbt的续流二极管是否损坏等。因为变频器同一种报警可以由底板、cuvc板、通讯板共同造成，所以发现故障时不要盲目判断，引起工作的繁琐和时间的浪费。 3.1 “e”报警 西门子变频器“e”报警（据分析其原因为：底板(15v过低)，cuvc板(5v电压没传到指定地点，cuvc板有短路故障)等。 （1）西门子变频器6se7023－4ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警 处理情况： ● 更换cuvc板送电开机，液晶显示屏仍显示“e”报警，说明故障原因不在cuvc板而在底板； ● 检查底板，用万用表测底板各电压，发现15v明显偏低，查8脚软启动电压是0.5v(正常值为3.85v)经查5v正常，q2触发电压正常，用万用表测q2有故障换新后电压回复正常，15v输出正常，恢复变频器接线，输入参数，启动变频器运行正常，见图1。

图1 电路原理图 （2）西门子变频器6se7016－1ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警 处理情况：更换cuvc板送电开机（见图2），一切正常，说明故障就在cuvc板，测与之相关的3个1kω电阻，有一个已经变值，换新后恢复正常。 （3）西门子变频器6se7021－0 ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警 处理情况：查底板15v不正常，严重过小，底板有明显的过热现象，断开15v负载，恢复正常，显然故障在其负载，经查为后部mos管短路造成，将mos管和与之并联的稳压管换新后，电压恢复，重新送电试机一切正常。 （4）西门子变频器6se7016－1ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警 处理情况：更换cuvc板故障消失，说明故障就在cuvc板，用万用表电阻档测1，2点(5v电源端)阻值为320ω(正常为486ω)证明了电路有短路的地方，经查d5有两脚直接击穿，用热风枪拿掉d5，换上新的（焊接一定要仔细，不要有人为的短路或断路产生）重新送电试机，完全恢复正常（见图3）。

图2 cuvc板 图3 cuvc板 3.2 “黑屏” 西门子变频器黑屏一般故障原因有（电源损坏、igbt短路造成内部保险烧毁）等。 （1）6se7023－4tc61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏无显示 处理情况：用表测igbt内部已严重短路，造成内部保险已经烧断失去电源，更换igbt以及维修触发电路重新送电，一切正常。 （2）6se7016－1ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏无显示 处理情况：用外接24v电源试机，屏幕显示正常，再用万用表测低压交流输出，无电压说明故障在电源处，测uc3844(6)脚脉冲输出正常，到q36栅极没有，经表测量r321由28ω变为无穷大换新后试机，故障消失。见图4。 图4 电源原理图 3.3 “008”报警 “008”为开机封锁报警，变频器不能启动，故障原因：在上电后变频器对其测试点进行检测，如果条件达到，cuvc板输出信号将充电电阻用并联的继电器短封，给变频器以更大的电流使之运行，否则将在屏幕上显示“008”并且无法启动。 （1）6se7023－4ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“008”报警 处理情况：30(下)为008检测点（正常为15v），测30（下）没有15v，k1已经闭合，查q3发射极有15v基极电压正常，怀疑q3损坏，换新以后送电，一切正常（见图1）。 （2）西门子变频器6se7022－4ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“008”报警 处理情况：更换cuvc板正常，说明故障在cuvc，经查为与之相连的r652和r658损坏造成的，换新后试车，一切正常（见图2）。 3.4“f002”报警 6se7016－1ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“f002”电压过低报警 处理情况：查母线直流540v正常，说明底板电压检测系统出现故障，经检测直流母线540v电压经电阻串联通过tl084传信号给cuvc板，如果检测电压低于参数p071所设置的数值将会停止电机并发出报警，用万用表电压档测tl084端无有电压（正常值因为2.38v），再用电阻档测串联的30个电阻发现有两个因腐蚀已经断路致使信号无法传递，更换电阻后，送电试车一切正常（见图5）。 图5 电压检测系统原理图 3.5 “f011”报警 （1）6se7023－4ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示 “f011”，过电流报警。 处理情况：更换cuvc板后故障依旧，说明原因在底板，分析电路互感器经a1再通过tl084给cuvc信号如果大于说设置的电流将会发生报警并停车，用电阻档测tl084z周边电阻发现7脚输出电阻r44（47ω）变值为无穷大致使信号阻断，更换新电阻后送电试车，一切正常。 （2）6se7023－8ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示 “f011”报警 处理情况：更换cuvc板后，完全正常，说明故障在cuvc板，查cuvc板将万用表黑表笔接触2，红表笔接触1，测其阻值偏大正常值应为（2.91k），再查r521,r523,r526阻值已经变大，换新后试车，一切正常（见图6）。

图6 cuvc板 为了便于维修我们自己制作了西门子6se70系列变频器维修控制器准确模仿了现场，提高维修效率，保证了维修的成功率（见图7）。

图7 维修控制器 在接540v直流前，最好先用24v低压试一下，以免发生不必要的损失。 4 日常维护 操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。 (1)冷却风扇 变频器的功率模块是发热最严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh～40kh。按变频器连续运行折算为3～5年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。 (2)滤波电容 中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。 (3)防腐剂的使用 因我公司的生产特性，各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大，致使很多电气设备因腐蚀损坏（包括变频器）。 为了解决以上问题我公司专门安装了一套空调系统，用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀，我们还要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工，维修后也要喷涂防腐剂，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用效率。 在保养的同时要仔细检查变频器，定期送电，带电机工作在2hz 的低频约10分钟，以确保变频器工作正常。 5 结束语 变频器的科技含量较高，是强电与弱电相结合的，其维修工作是一项理论知识、实践经验与操作水平的结合，它的技术水平代表着变频器的维修质量。所以我们要经常阅读一些有关的书报杂志，不断了解这些电子元器件所具备的功能和特点，开拓我们的思路，给我们维修工作以启迪，并将这些学到的知识应用于实际工作中，解决一些维修过程中无法解决的问题，使我们的技术水平不断提高。要想使变频器正常的运行少出故障，这对维修人员技术水平要求极高，同时维修技术人员对现场环境、设备、工艺等的充分了解也是十分必要的。以上是本人在变频器使用与维修中的一点经验和心得。希望与各位同行共同讨论希望能给大家提供一些参考，如有不妥之处，请批评指正。 作者简介 王俊坤（1979-） 男 现在唐山三友集团兴达化纤股份有限公司专职自动化设备维修和研究工作。 参考文献 [1] 张燕宾. spwm变频调速应用技术[m]. 北京:机械工业出版社,2005. [2] 陈国呈. 新型电力电子变换技术[m]. 北京:中国电力出版社,2004.