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上海烨玮工业工程设备有限公司

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 变频器主要是靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。变频器有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
西门子变频器有什么优点？
一、控制电机的启动电流
　　当电机通过工频直接启动时，它将会产生7至8倍的电机额定电流，这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(也可适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，西门子变频器可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户直接的好处是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。
　　二、启动时需要的功率更低
　　电机功率与电流和电压的乘积成正比,那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大**变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电系统已经达到了高限，其直接工频启动电机所产生的电涌会对同网上的其他用户产生严重的影响。如果采用变频器进行电机起停,不会产生类似的问题。
　　三、降低电力线路电压波动
　　在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如PC机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能大程度上消除电压下降。
　　四、可调的运行速度
　　运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。
　　五、可控的加速功能
　　西门子变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。
西门子变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免西门子变频器出力不足，所以在这样情况下，西门子变频器容量要放大一档或者在西门子变频器的输出端安装输出电抗器。
　　6) 对于一些的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起西门子变频器的降容，西门子变频器容量要放大一挡。
二、西门子变频器安装调试方法
　　I.西门子变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。
　　II. 控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从西门子变频器到电机全部用穿线管屏蔽。
　　III.电机电缆应立于其它电缆走线，其小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少西门子变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与西门子变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。
　　IV. 与西门子变频器有关的模拟信号线好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆(其规格要比普通电机的电缆大档)或遵从西门子变频器的用户手册。
3) 西门子变频器控制原理图;
　　I.主回路：电抗器的作用是防止西门子变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据西门子变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器;滤波器是安装在西门子变频器的输出端，减少西门子变频器输出的高次谐波，当西门子变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然西门子变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照西门子变频器的容量进行选择。可以用西门子变频器本身的过载保护代替热继电器。

西门子变频器故障分析及处理方法：
　　一般来说，当遇到西门子变频器故障时，再上电之前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。
　　具体方是：用万用表（好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)，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(+)，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。
　　如果以上测量西门子变频器故障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(整流二管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二管，很容易发现问题。换一个相应的整流二管问题解决了。这种问题一般是二管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。
　　3、有时显示[F0022,F0001,A0501]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解决了，一般是因为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，或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。

西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个，所以有些老的产品象MICROMASTER,MIDIMASTER仍有大量的用户在使用。对于MICROMASTER系列变频器常见的故障是通电无显示，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常工作。对于MIDIMASTER系列变频器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，经常会碰到的故障现象有（直流电压低），由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，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，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，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，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，碰到多的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**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，引起原因是因为采样电阻的损坏。

西门子变频器的设计水平同各变频器相比，功能强大，无可挑剔！如果再能从设计上考虑到将来维修的方便性并在制造选材上提高一下零件的质量是为理想的了。 西门子变频器整流单元的耐压是1200V。若能使用耐压1600V的整流单元，我认为会大大提高稳定性并降低故障率。
防干扰的措施有待加强，西门子的变频器有时会因为干扰问题而把主控板或I/O端口烧了。在我担任技术支持和维修的过程中，我感到只有不断的学习丰富自己的业务技能，理论实践，实践再进一步上升为理论，举一反三不断地总结经验，才能使自己的各方面知识不断加强，跟上快速发展的时代科技进步的步伐。
常见故障现象分析及处理方法
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(好是用模拟表)的电阻1k档，黑表棒接变频器的直流端(-)，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(+)，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(整流二管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二管，很容易发现问题。换一个相应的整流二管问题解决了。这种问题一般是二管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。
(3) 有时显示[f0022,f0001,a0501]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。
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