西門子6SE70系列變頻器現場維護

張忠　張園園　王斌生　孫宏強　田江峰

摘要：近年來，我國的工業化進程有了很大進展，對變頻器的應用也越來越廣泛。變頻調速是現代工業應用較為理想的調速方式，在改造工藝流程提高自動化水平方面起著重要作用。西門子6SE70系列變頻器是應用較為廣泛的一種變頻器，了解其常見故障維修方法能幫助技術人員更快更好的解決故障，保證生產過程正常進行。本文通過對現場變頻器的故障處理、點檢及檢修維護，總結出一些6SE70系列變頻器維護的注意事項，制定一些設備維護方法及要求來提升變頻器的使用壽命。

關鍵詞：變頻器;6SE70;常見故障;維修技巧

引言

變頻器的主要工作原理是利用半導體的通斷作用改變電源的頻率，已達到工業生產的使用要求。西門子6SE70系列變頻器的逆變電路主要由絕緣柵雙極晶體管IGBT、IGD和電容組成。其中IGBT和IGD兩部分結構是西門子6SE70系列變頻器的核心部分，研究這兩部分核心構件故障發生原因對變頻器逆變電路的維修具有重要的意義。

16SE70系列變頻器組成分析

西門子6SE70系列變頻器探制裝置采用全數字控制技術，功率部分采用IGBT電壓源型PWM交流變頻傳動裝置。其硬件組成包括主控板（CUVC板）、電源板（IGBT驅動電路、開關電源、電流電壓測量）、DP通訊板幾個部分。主控板上安裝有微處理器和外圍電路，并集成了標準配置的I/O口，具有4個數字量輸入/輸出，3個開關量輸入，2個模擬量輸入，2個模擬量輸出。系統采用V/F控制和磁場定向矢量控制，輸出頻率為0～200Hz。系統監控調試過可以通過PMU、OPIS操作面板、PC及DriveMonitor軟件進行。常見故障有“E”報警故障、黑屏故障、“F”報警故障幾大類。

2西門子6SE70系列變頻器現場維護

2.1變頻器運行環境

（1）設備整潔干凈。6SE70系列變頻器在運行時，大部分型號冷卻風機在變頻器上方吸塵冷卻，這就不可避免造成吸入大量粉塵沉積在變頻器的可控硅、控制板等電氣元件上，嚴重影響了元器件的散熱，這不僅僅會造成裝置報過熱故障，同時也會加速元器件老化，降低設備運行的穩定性（2）保證環境溫度濕度。在現場這些使用時間較長的變頻器本身元器件就已經老化，如果其工作環境溫度還不能夠確保的話就會加速元器件的老化，使設備運行更加不穩定。變頻器周圍環境溫度范圍在-10℃～40℃之間，若環境溫度高于最高允許溫度40℃時，則每提升1℃，變頻器建議降額5%來使用。而空氣潮濕會造成電路漏電甚至發生短路放電現象，保證變頻器所在電氣室的濕度也十分重要。為保證變頻器的穩定運行，電氣室內的空調在非必須情況下盡量不要關閉，尤其是在潮濕的天氣里，因為當空氣潮濕度過高時送電會出現短路放電而造成可控硅擊穿等問題，空調即可以確保電氣室內的溫度又起到除濕的作用。（3）保證變頻器本體無振動。而變頻器固定不牢固或者工作環境震動較大，則會造成插板接口、端子接線或者母排螺栓的松動。而6SE70系列變頻器的風機運行中會帶來柜內的震動，這就需要我們定期對變頻器螺栓進行緊固。

2.2黑屏故障維修技巧

西門子6SE70系列變頻器發生黑屏故障，多由電源損壞、IGBT短路等原因造成，此時操縱面板PMU液晶顯示屏黑屏無顯示。當發生黑屏故障后，應當先用外接24V電源試機，判斷是電源損壞還是IGBT故障，如果外接電源試機屏幕顯示正常，說明電源處存在故障，利用萬用表檢測電源UC3844、LM311輸出輸入是否正常，判斷故障線路位置，再檢測故障線路上各電容、電阻，尋找損壞的元器件，更換新元器件后再檢測UC3844、LM311輸入輸出是否正常，待正常后試機。如果用外接24V電源試機，屏幕依然黑屏，可初步判斷故障位于IGBT內部，利用萬用表檢測IGBT板場效應管、集成塊引腳、繼電器等，檢測各元器件電壓電阻是否正常，尋找發生故障的元器件，更換新的元器件后再檢測電壓電阻是否正常，直正常后試機，直至故障消除為止。

2.3過流導致整機故障

西門子6SE70系列變頻器的逆變電路的各核心部分構造相對復雜，但也精密，使用價值更高。在IGBT正常工作運行時，需要在其工作區域柵極內加放一個帶正電壓，以形成一個臨時的半導體區域，而新形成的半導體區域的厚度則由電場的強度所決定，兩者之間成正比例關系，但是在通電電壓越弱的情況下，IGBT的通態電阻值就越大。在不同觸發電壓的條件下，IGBT允許通過的電流也是不同的，如果實際通過IGBT的電流大于其額定電流，那么整個IGBT就會被損壞。在過流現象發生時，外部電路可通過關斷IGBT以進行過流保護，但這樣的非正常保護會對IGBT的壽命產生很大的影響，IGBT過流保護次數是有限的，在整個設備使用期限中，能保護的次數約為1000次，如果超過了這個被保護次數，那么IGBT將會損壞。所以說，不合理的操作可能會引發過流導致的整機故障，而故障發生時反饋不及時也會給后期的維修養護加大了難度。

2.4IGD故障診斷和維修

IGD是一個自動識別故障的系統結構，在工況不達標的時候會進行相應的信息反饋，如果反饋丟失，那么會證明二極管或者穩壓管的故障產生，這些部件的損壞也會導致反饋信息的錯誤，自動識別故障系統失靈，模糊故障的觸發點，從而造成相關診斷的失誤，延誤了最佳的維修時機。因此，對于自動識別故障系統要定期進行檢修和實驗，以確保故障發生時能夠及時進行有效的故障信息反饋。

2.5進行定期檢修維護

對于6SE70系列等老一代變頻器的現場應用維護，其實普遍存在設備使用年限較長，設備運行只要正常便置之不理的狀態，只知道設備發生故障后才進行維護修理，因此造成了許多不必要的故障，可謂是因小失大。因此制定一個設備的定期檢修維護計劃勢在必行。（1）確保變頻器每年可以進行一次徹底解體除塵緊固，解體包含所有可控硅及控制板的拆除清掃，控制板可使用專門的清洗劑進行清洗;可控硅則用風葫蘆和毛刷進行清理即可;裝置的風機也必須進行拆除清理，出去表面積塵。在清掃結束回裝后對緊固牢固的螺栓進行標識方便日后點檢維護工作。（2）每季度對裝置進行不解體除塵清掃、DP網線及端子緊固、變頻器保險檢查、母排螺栓檢查緊固工作。檢測變頻器柜體、變頻器本體和裝置通訊電纜的接地性能是否良好也十分重要。（3）根據現場實際需要定期對線路進行整理固定，盡量保證動力線路徑與控制線路分離，保證線路規則有序。

結語

綜上所述，隨著世界工業化進程的不斷推進，變頻器在工業化時代也扮演者越來越重要的角色，變頻器逆變電路的維修也變成一個可開拓的市場，對于變頻器核心部分的故障診斷及解決措施和解決方案的制定，已成為自動化工程師的專業技能。闡述西門子6SE70系列變頻器檢修的一般方法和故障發生原因及檢修措施，為西門子6SE70系列變頻器逆變電路故障處理提供理論依據，為指導實踐工作打下堅實基礎。

參考文獻

[1]劉燦文.西門子6SE70變頻器常用控制方式與維修實例[J].硅谷，2008（05）.

[2]席細勇，李威華.輥道西門子6SE70變頻器常見故障處理[J].設備管理與維修，2011（05）.

[3]安宏亮，常茂斌.淺談西門子6SE70系列變頻器結構與故障分析[J].變頻器世界，2012（07）.