西门子6SE70系列变频器现场维护

张忠　张园园　王斌生　孙宏强　田江峰

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对变频器的应用也越来越广泛。变频调速是现代工业应用较为理想的调速方式，在改造工艺流程提高自动化水平方面起着重要作用。西门子6SE70系列变频器是应用较为广泛的一种变频器，了解其常见故障维修方法能帮助技术人员更快更好的解决故障，保证生产过程正常进行。本文通过对现场变频器的故障处理、点检及检修维护，总结出一些6SE70系列变频器维护的注意事项，制定一些设备维护方法及要求来提升变频器的使用寿命。

关键词：变频器;6SE70;常见故障;维修技巧

引言

变频器的主要工作原理是利用半导体的通断作用改变电源的频率，已达到工业生产的使用要求。西门子6SE70系列变频器的逆变电路主要由绝缘栅双极晶体管IGBT、IGD和电容组成。其中IGBT和IGD两部分结构是西门子6SE70系列变频器的核心部分，研究这两部分核心构件故障发生原因对变频器逆变电路的维修具有重要的意义。

16SE70系列变频器组成分析

西门子6SE70系列变频器探制装置采用全数字控制技術，功率部分采用IGBT电压源型PWM交流变频传动装置。其硬件组成包括主控板（CUVC板）、电源板（IGBT驱动电路、开关电源、电流电压测量）、DP通讯板几个部分。主控板上安装有微处理器和外围电路，并集成了标准配置的I/O口，具有4个数字量输入/输出，3个开关量输入，2个模拟量输入，2个模拟量输出。系统采用V/F控制和磁场定向矢量控制，输出频率为0～200Hz。系统监控调试过可以通过PMU、OPIS操作面板、PC及DriveMonitor软件进行。常见故障有“E”报警故障、黑屏故障、“F”报警故障几大类。

2西门子6SE70系列变频器现场维护

2.1变频器运行环境

（1）设备整洁干净。6SE70系列变频器在运行时，大部分型号冷却风机在变频器上方吸尘冷却，这就不可避免造成吸入大量粉尘沉积在变频器的可控硅、控制板等电气元件上，严重影响了元器件的散热，这不仅仅会造成装置报过热故障，同时也会加速元器件老化，降低设备运行的稳定性（2）保证环境温度湿度。在现场这些使用时间较长的变频器本身元器件就已经老化，如果其工作环境温度还不能够确保的话就会加速元器件的老化，使设备运行更加不稳定。变频器周围环境温度范围在-10℃～40℃之间，若环境温度高于最高允许温度40℃时，则每提升1℃，变频器建议降额5%来使用。而空气潮湿会造成电路漏电甚至发生短路放电现象，保证变频器所在电气室的湿度也十分重要。为保证变频器的稳定运行，电气室内的空调在非必须情况下尽量不要关闭，尤其是在潮湿的天气里，因为当空气潮湿度过高时送电会出现短路放电而造成可控硅击穿等问题，空调即可以确保电气室内的温度又起到除湿的作用。（3）保证变频器本体无振动。而变频器固定不牢固或者工作环境震动较大，则会造成插板接口、端子接线或者母排螺栓的松动。而6SE70系列变频器的风机运行中会带来柜内的震动，这就需要我们定期对变频器螺栓进行紧固。

2.2黑屏故障维修技巧

西门子6SE70系列变频器发生黑屏故障，多由电源损坏、IGBT短路等原因造成，此时操纵面板PMU液晶显示屏黑屏无显示。当发生黑屏故障后，应当先用外接24V电源试机，判断是电源损坏还是IGBT故障，如果外接电源试机屏幕显示正常，说明电源处存在故障，利用万用表检测电源UC3844、LM311输出输入是否正常，判断故障线路位置，再检测故障线路上各电容、电阻，寻找损坏的元器件，更换新元器件后再检测UC3844、LM311输入输出是否正常，待正常后试机。如果用外接24V电源试机，屏幕依然黑屏，可初步判断故障位于IGBT内部，利用万用表检测IGBT板场效应管、集成块引脚、继电器等，检测各元器件电压电阻是否正常，寻找发生故障的元器件，更换新的元器件后再检测电压电阻是否正常，直正常后试机，直至故障消除为止。

2.3过流导致整机故障

西门子6SE70系列变频器的逆变电路的各核心部分构造相对复杂，但也精密，使用价值更高。在IGBT正常工作运行时，需要在其工作区域栅极内加放一个带正电压，以形成一个临时的半导体区域，而新形成的半导体区域的厚度则由电场的强度所决定，两者之间成正比例关系，但是在通电电压越弱的情况下，IGBT的通态电阻值就越大。在不同触发电压的条件下，IGBT允许通过的电流也是不同的，如果实际通过IGBT的电流大于其额定电流，那么整个IGBT就会被损坏。在过流现象发生时，外部电路可通过关断IGBT以进行过流保护，但这样的非正常保护会对IGBT的寿命产生很大的影响，IGBT过流保护次数是有限的，在整个设备使用期限中，能保护的次数约为1000次，如果超过了这个被保护次数，那么IGBT将会损坏。所以说，不合理的操作可能会引发过流导致的整机故障，而故障发生时反馈不及时也会给后期的维修养护加大了难度。

2.4IGD故障诊断和维修

IGD是一个自动识别故障的系统结构，在工况不达标的时候会进行相应的信息反馈，如果反馈丢失，那么会证明二极管或者稳压管的故障产生，这些部件的损坏也会导致反馈信息的错误，自动识别故障系统失灵，模糊故障的触发点，从而造成相关诊断的失误，延误了最佳的维修时机。因此，对于自动识别故障系统要定期进行检修和实验，以确保故障发生时能够及时进行有效的故障信息反馈。

2.5进行定期检修维护

对于6SE70系列等老一代变频器的现场应用维护，其实普遍存在设备使用年限较长，设备运行只要正常便置之不理的状态，只知道设备发生故障后才进行维护修理，因此造成了许多不必要的故障，可谓是因小失大。因此制定一个设备的定期检修维护计划势在必行。（1）确保变频器每年可以进行一次彻底解体除尘紧固，解体包含所有可控硅及控制板的拆除清扫，控制板可使用专门的清洗剂进行清洗;可控硅则用风葫芦和毛刷进行清理即可;装置的风机也必须进行拆除清理，出去表面积尘。在清扫结束回装后对紧固牢固的螺栓进行标识方便日后点检维护工作。（2）每季度对装置进行不解体除尘清扫、DP网线及端子紧固、变频器保险检查、母排螺栓检查紧固工作。检测变频器柜体、变频器本体和装置通讯电缆的接地性能是否良好也十分重要。（3）根据现场实际需要定期对线路进行整理固定，尽量保证动力线路径与控制线路分离，保证线路规则有序。

结语

综上所述，随着世界工业化进程的不断推进，变频器在工业化时代也扮演者越来越重要的角色，变频器逆变电路的维修也变成一个可开拓的市场，对于变频器核心部分的故障诊断及解决措施和解决方案的制定，已成为自动化工程师的专业技能。阐述西门子6SE70系列变频器检修的一般方法和故障发生原因及检修措施，为西门子6SE70系列变频器逆变电路故障处理提供理论依据，为指导实践工作打下坚实基础。

参考文献

[1]刘灿文.西门子6SE70变频器常用控制方式与维修实例[J].硅谷，2008（05）.

[2]席细勇，李威华.辊道西门子6SE70变频器常见故障处理[J].设备管理与维修，2011（05）.

[3]安宏亮，常茂斌.浅谈西门子6SE70系列变频器结构与故障分析[J].变频器世界，2012（07）.