西门子变频器的常见故障及维修对策

　　西门子，在自动化领域应该是个享有盛誉的品牌，PLC，人机界面，变频器，伺服产品，自动化仪表等等，几乎涉及了自动化控制的所有领域，在各行业中也都赢得了良好的口碑。

　　西门子变频器以其稳定的性能，丰富的组合功能，良好的力矩特性，在变频器市场占据着重要的地位。并以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关专业市场调研机构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居第1。

　　西门子变频器在中国市场的使用最早是在钢铁行业，然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流，西门子变频器因其强大的品牌效应在这巨大的中国市场中取得了超规模的发展，西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子品牌与技术的完美结合。在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERTA，以及电压源的SIMOVERTP，这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场，目前仍有少量的使用，而其后在中国市场大量销售的主要有MICROMASTER和MIDIMASTER，以及西门子变频器最为成功的一个系列SIMOVERTMASTERDRIVE，也就是我们常说的6SE70系列。它不仅提供了通用场合使用的AC---AC变频器，也提供了在造纸，化纤等特殊行业要求使用的多电机传动的直流母线方案。当然西门子也推出了在我个人看来技术上比较失败然而在市场上却相当成功的ECO变频器，在技术上的失败主要是由于它有太高的故障率，市场上的成功主要是因为它超越了富士变频器成为中国市场的第1品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440。6SE70系列。

　　由于西门子变频器在中国市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下我们就西门子变频器的一些常见故障在这里和广大使用者做一个探讨：

　　西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个品牌，所以有些老的产品象MICROMASTER，MIDIMASTER仍有大量的用户在使用，我们先就这两个系列产品的常见故障做一分析。对于MICROMASTER系列变频器我们最常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。对于MIDIMASTER系列变频器我们较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDIMASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是最容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。

　　对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，我们经常会碰到的故障现象有F008(直流电压低)，由于是直接通过电阻来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外我们还会碰到F025，F026，F027，关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因之一，此外我们在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起F011报警。我们要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。

　　对于ECO的变频器，我们碰到最多的就是电源板的烧坏以及功率模块的损坏，引起的原因也主要是由于强电侧（功率模块）与弱电侧（驱动电路）没有隔离电路，导致强电进入了控制电路，引起驱动电路及开关电源大面积烧坏，此外预充电回路损坏也是常见故障（30KW以上），由于限流回路设计在交流输入侧，只要有三相交流电源任意一路送电时有时序上的超前和滞后，都有可能引起自身一路或其余两路充电时电流过大，而使得限流电阻和切入继电器烧毁。F231故障也是ECO变频器的一种常见故障，引起原因就是因为采样电阻的损坏。

　　对于MM420以及MM440变频器的故障现象应该说没有超出我们前面讨论的范围，只是变频器在内部结构上发生了一些变化，那就是采用了的功率器件制造商西门康公司的一体化功率模块，缩小了机器的体积，也减少了内部的连接，因为回路之间的连接都采用了直接接触的方式。应该说MM440和MM420系列变频器还是出现了较多的故障，特别是小功率的机器。

　　应该说西门子变频器在使用中出现的故障还是多样性的，希望在以后能有更多从事变频调速行业的人加入到此行列中，更好地为广大用户解决一些难题。

　　通用变频器常见的驱动电路形式及分析

　　交流变频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，变频交流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，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。

　　随着变频调速器的广泛应用，许多工程技术人员对它也有了相当的了解，一般通用型变频器大致包括以下几个部分：1整流电路，2直流中间电路，3逆变电路，4控制电路。而产生可调电压和可调频率的逆变电路，又应该是变频器各组成部分的核心技术。

　　逆变电路主要包括：逆变模块和驱动电路。由于受到加工工艺，封装技术，大功率晶体管元器件等因数的影响，目前逆变模块主要由日本(东芝，三菱，三社，富士，三肯。)及欧美(西门子，西门康，摩托罗拉，IR)等少数厂家能够生产。

　　驱动电路作为逆变电路的一部分，对变频器的三相输出有着巨大的影响。驱动电路的设计一般有这样几种方式：1。分立插脚式元件组成的驱动电路。2。光耦驱动电路。3厚膜驱动电路。4专用集成块驱动电路等几种。

　　分立插脚式元件组成的驱动电路在80年代的日本和台湾变频器上被广泛使用，主要包括日本(富士：G2，G5。三肯：SVS，SVF，MF。，春日，三菱Z系列K系列等)台湾(欧林，普传，台安。)等一系列变频器。随着大规模集成电路的发展及贴片工艺的出现，这类设计电路复杂，集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰。

　　光耦驱动电路是现代变频器设计时被广泛采用的一种驱动电路，由于线路简单，可靠性高，开关性能好，被欧美及日本的多家变频器厂商采用。由于驱动光耦的型号很多，所以选用的余地也很大。驱动光耦选用较多的主要由东芝的TLP系列，夏普的PC系列，惠普的HCPL系列等。以东芝TLP系列光耦为例。驱动IGBT模块主要采用的是TLP250，TLP251两个型号的驱动光耦。对于小电流(15A)左右的模块一般采用TLP251。外围再辅以驱动电源和限流电阻等就构成了最简单的驱动电路。而对于中等电流(50A)左右的模块一般采用TLP250型号的光耦。而对于更大电流的模块，在设计驱动电路时一般采取在光耦驱动后面再增加一级放大电路，达到安全驱动IGBT模块的目的。

　　厚膜驱动电路是在阻容元件和半导体技术的基础上发展起来的一种混合集成电路。它是利用厚膜技术在陶瓷基片上制作模式元件和连接导线，将驱动电路的各元件集成在一块陶瓷基片上，使之成为一个整体部件。使用驱动厚膜对于设计布线带来了很大的方便，提高了整机的可靠性和批量生产的一致性，同时也加强了技术的保密性。现在的驱动厚膜往往也集成了很多保护电路，检测电路。应该说驱动厚膜的技术含量也越来越高。

　　另外现在还出现了专用的集成块驱动电路，主要由IR的IR2111，IR2112，IR2113等，其它还有三菱的EXB系列驱动厚膜。三菱的M57956，M57959等驱动厚膜。

　　此外，现在的一些欧美变频器在设计上采用了高频隔离变压器加入了驱动电路中(如丹佛斯VLT系列变频器)。应该说通过一些高频的变压器对驱动电路的电源及信号的隔离，增强了驱动电路的可靠性，同时也有效地防止了强电部分的电路出现故障时对弱电电路的损坏。在实际的维修中我们也感觉到这种驱动电路故障率很低，大功率模块也极少出现问题。

　　在我们平时的日常生产使用中，大功率模块损坏是一种常见的故障现象，

　　损坏的原因可能是多种多样的。马达短路，对地绝缘不好，电机堵转，外部电源电压过高都有可能造成变频器大功率模块的损坏，我们在实际维修中更换大功率模块时一定要确定驱动电路的正常工作。否则更换后很容易引起大功率模块的再次损坏。另外我们也要了解GTR模块和IGBT模块驱动电路的区别，两种功率模块前者为电流驱动，后者则是电压驱动。

　　随着电子元器件