20世紀50年代末開(kāi)始，電氣傳動(dòng)領(lǐng)域進(jìn)行了一場(chǎng)重要的技術(shù)變革—將原來(lái)只用于恒速傳動(dòng)的交流電動(dòng)機實(shí)現速度控制，以取代制造復雜、價(jià)格昂貴、維護不便的直流電動(dòng)機。近十多年來(lái)，隨著(zhù)電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現代控制理論向交流電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的滲透，變頻器已經(jīng)廣泛應用于交流電動(dòng)機的速度控制。其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅動(dòng)性能及良好的控制特性。在風(fēng)機、水泵、壓縮機等流體機械上應用可以節約大量的電能;在紡織、化纖、塑料、化學(xué)等工業(yè)領(lǐng)域，利用變頻器的自動(dòng)控制性能可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和數量;在機械行業(yè)中，應用變頻器是改造傳統產(chǎn)業(yè)、實(shí)現機電一體化的重要手段;在工廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)中，交流伺服系統正在取代直流伺服系統。從數百瓦的伺服系統到數萬(wàn)千瓦的特大功率高速傳動(dòng)系統，從一般要求的小范圍調速傳動(dòng)到高精度、快響應、大范圍的調速傳動(dòng)，從單機傳動(dòng)到多機協(xié)調運轉，都可以采用交流調速裝置。幾乎可以說(shuō)，有電動(dòng)機的地方就有變頻器的使用。
西門(mén)子通用型變頻器的特點(diǎn)
西門(mén)子變頻器進(jìn)入中國市場(chǎng)較晚，但是其增長(cháng)速度最快。西門(mén)子變頻器主要分為通用型、工程型和專(zhuān)用型三類(lèi)。西門(mén)子通用型變頻器快速增長(cháng)的原因主要有以下幾個(gè)方面：
(1) 不斷推出新產(chǎn)品，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的特定要求。西門(mén)子產(chǎn)品一般的更新周期不超過(guò)5年。其產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足不同用戶(hù)的特殊要求。
(2) 強大的通訊功能和全面的配套軟件，是西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品的一大特點(diǎn)。這在我國造紙、化工、鋼鐵、機械制造等諸多產(chǎn)業(yè)從技術(shù)改造向自動(dòng)化控制全面推進(jìn)的飛速發(fā)展過(guò)程中，尤顯其競爭優(yōu)勢。
(3) 近兩年推出的MM4新一代變頻器不僅具有西門(mén)子工程型變頻器MasterDrive的良好架構，還具有較高的性能價(jià)格比，雖然價(jià)格不高卻有著(zhù)比同類(lèi)產(chǎn)品更強大的功能。利用BiCo功能可以為更為復雜的功能進(jìn)行編程，它可以在輸入(數字的，模擬的，串行通訊的等等)和輸出(變頻器的電流，頻率，模擬輸出，繼電器節點(diǎn)輸出等等)之間建立布爾代數式和數學(xué)關(guān)系式。
(4) MM4新一代變頻器不同于其他變頻器的另一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是：他給用戶(hù)提供的是一個(gè)完全開(kāi)放的編程平臺，使用戶(hù)可以根據自己的需要最大限度的合理利用有限的資源實(shí)現盡可能復雜的控制特性。它的幾十個(gè)自由功能塊可以代替PLC實(shí)現一些簡(jiǎn)單的編程操作。
(5) 由于價(jià)格低廉，變頻器在制造時(shí)不得已選用了一些底端的原器件，或者說(shuō)在選用原器件時(shí)考慮的富裕量太小。比如：耐壓，耐溫，耐電壓、電流沖擊等。因此，在我國使用的實(shí)踐中出現問(wèn)題相對較多，這是令我們感到非常遺憾的地方。
常見(jiàn)故障現象分析及處理方法
一般來(lái)說(shuō)，當你拿到一臺有故障的變頻器，再上電之前首先要用萬(wàn)用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒(méi)有燒，線(xiàn)路板上有沒(méi)有明顯燒損的痕跡。
具體方法是：用萬(wàn)用表(最好是用模擬表)的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極，用紅表棒分別測量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒(méi)有充放電現象。然后，反過(guò)來(lái)將紅表棒接變頻器的直流端(+)極，黑表棒分別測量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒(méi)有充放電現象。否則，說(shuō)明模塊損壞。這時(shí)候不能盲目上電，特別是整流橋損壞或線(xiàn)路板上有明顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電，以免造成更大的損失。
如果以上測量結果表明模塊基本沒(méi)問(wèn)題，可以上電觀(guān)察。
(1) 上電后面板顯示[F231]或[F002](MM3變頻器)，這種故障一般有兩種可能。常見(jiàn)的是由于電源驅動(dòng)板有問(wèn)題，也有少部分是因為主控板造成的，可以先換一塊主控板試一試，否則問(wèn)題肯定在電源驅動(dòng)板部分了。
(2) 上電后面板無(wú)顯示(MM4變頻器)，面板下的指示燈[綠燈不亮，黃燈快閃]，這種現象說(shuō)明整流和開(kāi)關(guān)電源工作基本正常，問(wèn)題出在開(kāi)關(guān)電源的某一路不正常(整流二極管擊穿或開(kāi)路，可以用萬(wàn)用表測量開(kāi)關(guān)電源的幾路整流二極管，很容易發(fā)現問(wèn)題。換一個(gè)相應的整流二極管問(wèn)題就解決了。這種問(wèn)題一般是二極管的耐壓偏低，電源脈動(dòng)沖擊造成的。
(3) 有時(shí)顯示[F0022F0001A0501]不定(MM4)，敲擊機殼或動(dòng)一動(dòng)面板和主板時(shí)而能正常，一般屬于接插件的問(wèn)題，檢查一下各部位接插件。也發(fā)現有個(gè)別機器是因為線(xiàn)路板上的阻容元件質(zhì)量問(wèn)題或焊接不良所致。
(4) 上電后顯示[-----](MM4)，一般是主控板問(wèn)題。多數情況下?lián)Q一塊主控板問(wèn)題就解決了，一般是因為外圍控制線(xiàn)路有強電干擾造成主控板某些元件(如帖片電容、電阻等)損壞所至，我分析與主控板散熱不好也有一定的關(guān)系。但也有個(gè)別問(wèn)題出在電源板上。
例如：重慶某水泥廠(chǎng)回轉窯驅動(dòng)用的一臺MM440-200kW變頻器，由于負載慣量較大，啟動(dòng)轉距大，設備啟動(dòng)時(shí)頻率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且報警[F0001]�？蛻�(hù)要求到現場(chǎng)服務(wù)，我當時(shí)考慮認為：作為變頻器本身是沒(méi)有問(wèn)題的，問(wèn)題是客戶(hù)參數設置不當，用矢量控制方式，再正確設定電機的參數/模型就可以解決問(wèn)題。又過(guò)了兩天客戶(hù)來(lái)電告訴我變頻器已經(jīng)壞了，故障現象是上電顯示[-----]。經(jīng)現場(chǎng)檢查分析，這種故障是因為主控板出問(wèn)題造成的，因為用戶(hù)在安裝的過(guò)程中沒(méi)有嚴格遵循EMC規范，強弱電沒(méi)有分開(kāi)布線(xiàn)、接地不良并且沒(méi)有使用屏蔽線(xiàn)，致使主控板的I/O口被燒毀。后來(lái)，我申請了維修服務(wù)，SFAE的工程師去現場(chǎng)維修，更換了一塊主控板問(wèn)題解決了。
(5) 上電后顯示正常，一運行即顯示過(guò)流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空載也一樣，一般這種現象說(shuō)明IGBT模塊損壞或驅動(dòng)板有問(wèn)題，需更換IGBT模塊并仔細檢查驅動(dòng)部分后才能再次上電，不然可能因為驅動(dòng)板的問(wèn)題造成IGBT模塊再次損壞！這種問(wèn)題的出現，一般是因為變頻器多次過(guò)載或電源電壓波動(dòng)較大(特別是偏低)使得變頻器脈動(dòng)電流過(guò)大主控板CPU來(lái)不及反映并采取保護措施所造成的。
還有一些特殊故障(不常見(jiàn)但有一些普遍意義，可以舉一反三，希望達到拋磚引玉的效果)，例如：
(6) 有一臺變頻器(MM3-30KW)，在使用的過(guò)程中經(jīng)�！盁o(wú)故”停機。再次開(kāi)機可能又是正常的，機器拿到我這兒來(lái)以后，開(kāi)始我也沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題所在。經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的觀(guān)察，發(fā)現上電后主接觸器吸合不正常--有時(shí)會(huì )掉電，亂跳。查故障原因，結果發(fā)現是因為開(kāi)關(guān)電源出來(lái)到接觸器線(xiàn)包的一路電源的濾波電容漏電造成電壓偏低，這時(shí)如果供電電源電壓偏高還問(wèn)題不大，如果供電電壓偏低就會(huì )致使接觸器吸合不正常造成無(wú)故停機。
(7) 還有一臺變頻器(MM4-22KW)，上電顯示正常，一給運行信號就出現[P----]或[-----]，經(jīng)過(guò)仔細觀(guān)察，發(fā)現風(fēng)扇的轉速有些不正常，把風(fēng)扇拔掉又會(huì )顯示[F0030]，在維修的過(guò)程中有時(shí)報警較亂，還出現過(guò)[F0021\F0001\A0501]等。在我先給了運行信號然后再把風(fēng)扇接上去就不出現[P----]，但是，接上一個(gè)風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇的轉速是正常的，輸出三相也正常，第二個(gè)風(fēng)扇再接上時(shí)風(fēng)扇的轉速明顯不正常。于是我分析問(wèn)題在電源板上。結果是開(kāi)關(guān)電源出來(lái)的一路供電濾波電容漏電造成的，換上一個(gè)同樣的電容問(wèn)題就解決了。
�。�8）在某鋼鐵廠(chǎng)有一臺75kW的MM440變頻器，安裝好以后開(kāi)始時(shí)運行正常，半個(gè)多小時(shí)后電機停轉，可是變頻器的運轉信號并沒(méi)有丟失卻仍在保持，面板顯示[A0922]報警信息（變頻器沒(méi)有負載），測量變頻器三相輸出端無(wú)電壓輸出。將變頻器手動(dòng)停止，再次運行又回復正常。正常時(shí)面板顯示的輸出電流是40A-60A。過(guò)了二十多分鐘同樣的故障現象出現，這時(shí)面板顯示的輸出電流只有0.6A左右。經(jīng)分析判斷是驅動(dòng)板上的電流檢測單元出了問(wèn)題，更換驅動(dòng)板后問(wèn)題解決。
總結以上，大的原器件如IGBT功率模塊出問(wèn)題的比例倒是不多，正如我前面在西門(mén)子通用變頻器的特點(diǎn)里所說(shuō)的，因為一些低端的簡(jiǎn)單原器件問(wèn)題和裝配問(wèn)題引發(fā)的故障比例較多，如果有圖紙和零件，這些問(wèn)題便不難解決而且費用不高，否則解決這些問(wèn)題還是不容易的。最簡(jiǎn)單的辦法就是換整塊的線(xiàn)路板！
西門(mén)子變頻器的設計水平同各品牌變頻器相比，功能強大，無(wú)可挑剔！如果再能從設計上就考慮到將來(lái)維修的方便性并在制造選材上提高一下零件的質(zhì)量是最為理想的了。
西門(mén)子變頻器整流單元的耐壓是1200V。若能使用耐壓1600V的整流單元，我認為會(huì )大大提高穩定性并降低故障率。
防干擾的措施有待加強，西門(mén)子的變頻器有時(shí)會(huì )因為干擾問(wèn)題而把主控板或I/O端口燒了。
在我擔任技術(shù)支持和維修的過(guò)程中，我感到只有不斷的學(xué)習豐富自己的業(yè)務(wù)技能，理論指導實(shí)踐，實(shí)踐再進(jìn)一步上升為理論，舉一反三不斷地總結經(jīng)驗，才能使自己的各方面知識不斷加強，跟上快速發(fā)展的時(shí)代科技進(jìn)步的步伐。
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