西门子变频器常见故障及解决措施分析

韩欣艳

【摘 要】20世纪50年代末，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了速度控制，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，其最主要特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性，若在风机、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、化学等工业领域中利用可以提高产品质量和数量；在机械行业中应用是改造传统产业、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。几乎可以说，有电动机的地方就有变频器的使用。

【关键词】西门子；变频器；故障；措施；分析

1导言

变频器在目前的电力市场中的应用极为广泛，可以说是整个电力系统中普遍存在的一个基础设施。尤其是在近年来，随着低碳、节能、环保和高效发展理念的逐渐深入，人们对于变频技术也提出了新的要求。在这种时代背景下，西门子变频器以其效率高、节能环保的优势得到了社会各界人士的认可。但是，由于其在长期运行和使用中受到各种因素的影响，极容易造成整个工作体系出现质量隐患。在这些问题中，以过流故障表现的尤为明显，因此我们有必要对其故障产生原因进行归纳，从而做出合理的故障预防和处理措施，以便同行工作参考。

2西门子变频器概述

西门子变频器进入中国市场虽然较晚，但是其增长速度令人咂舌，时至今日，已经占据了中国变频市场的领先地位。就西门子变频器分析，其主要可以分为通用型、工程型和专用型三大类。

2.1西门子变频器概念

所谓的西门子变频器主要指的是由德国西门子公司开发、研制、生产、销售的变频器，是当前世界范围内知名的变频品牌。这种变频技术主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度方面，并且在应用中能够具备着稳定性能好、功能强大、低速高频转矩输出和良好的动态特性。

2.2发展

时至今日，西门子变频技术以其强大的品牌效应占据了中国市场的半壁江山，打破了以前日本品牌在中国市场上的垄断地位。根据有关单位统计得出，近年来的变频器销售中，西门子变频器一直位列我国市场第一位。在我国，西门子变频器最早出现在钢铁行业，然而在当初，其电机调速都是以直流调速为主的，变频器的应用还是一个新型的市场，但是随着电力技术的不断发展和节能理念的日益深入，变频调速技术逐步取代了直流调速系统，成为驱动产品的主流技术之一，而西门子变频器因其强大的品牌效应和功能在这种市场发展背景下取得了巨大的成就，可以说，它在我国的发展是品牌效应与技术的完美结合。

2.3西门子变频器的构成

在我国的变频器市场上，曾经出现过许多西门子变频器，主要有电流源的SIMOVERTA，以及电压源的SIMOVERTP，这些变频器的出现和应用使得整个国内变频器市场得到了巨大的发展和繁荣，也促使了变频事业的飞速发展。截至目前，仍然有少量的变频器在使用当中，它不仅仅为电力系统的发展提供了通用场合能够使用的变频器，也提供了各种化工企业众多电动机传动方案的控制流程。当然，西门子变频器在应用中也出现了一定的缺陷，这种缺陷主要表现在技术分析上。这主要是由于西门子变频器在运行的过程中故障率出现太高，但是由于它本身存在的巨大品牌效应，使得这一问题很少被人们所重视和关注。

3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，但其增长速度最快，主要分为通用型、工程型和专用型三类。其快速增长的原因主要有以下几个方面：一是不断推出新产品，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。二是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。三是近两年推出的MM4新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器Master Drive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Bi Co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。四是MM4新一代变频器不同于其它变频器的另一个显著特点：它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地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。五是由于价格低廉，变频器在制造时不得以选用了一些低端的原器件，或者说在选用原器件时考虑的富裕量太小，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。

4故障诊断

在变频器日常维护过程中，经常遇到各种各样的问题，，如何去判断是哪一部分问题，在这里略作介绍。

4.1整流模块损坏

一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。

4.2逆变模块损坏

一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。

4.3上电无显示

一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，也有可能是面板损坏。

4.4上电后显示过电压或欠电压

一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。

4.5上电后显示过电流或接地短路

一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。

4.6启动显示过电流

一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。

4.7空载输出电压正常，带载后显示过载或过电流

该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化，模块损伤引起。

5结论

随着电子技术、微电子技术、现代控制理论的日益成熟以及在交流调速系统中的广泛应用，西门子变频调速系统以其突出的优势逐渐取代了传统滑差调速、变极调速和直流调速，成为目前电力市场中备受关注的一个变频控制技术。在变频器的常见故障中，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，由其外围电路引起的故障所占比例较大，以及因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。最简单的办法就是换整块的线路板，另外，在日常维护时，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。

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（作者单位：河钢集团邯钢公司冷轧厂）