西门子变频器 常见 故障处理.doc

西门子变频器 F0003 故障.2012-04-01西门子变频器F0003 故障适用变频器MicroMaster 420、430、440。 主要产生原因：电源电压低或瞬时掉电冲击负载变频器整流桥故障变频器直流电压检测单元故障或电容老化主要原因的进一步说明： 对于MicroMaster 4系列变频器，电源电压的波动范围是10%, 也就是说如果不考虑负载波动的情况下，变频器保证正常运行的最低输入电压为380V(1-10%)=342V, 西门子工程师利用可变变压器做过测试，对于380-480VMM440，在稳定轻载的情况下，可以在工作电压275V时仍然能正常运行，此时直流母线电压仅为360V。但是当负载有波动时，变频器在输入电压为360V时就会发生故障。也就是说变频器的F0003故障是根据直流母线电压来判断的。在直流母线电压较低的情况下，突加的负载会导致直流电容的电压瞬间降低。 电网瞬时掉电与电压波动不同，是指输入电压在极短的时间内消失，MicroMaster 4系列变频器抵抗瞬间掉电的能力较低，几十毫秒的瞬间掉电都会引起变频器产生欠电压故障。 极少数情况下，欠电压故障由于硬件原因产生，包括整流桥中有一相不导通，或者直流母线电压检测单元不准，当然这些原因可以通过一些检测方法来判断，如测量三项输入电流是否平衡判断三相整流桥都导通，用电压表测量直流母线电压来比较r0026判断是否电压检测单元是否准确。问题主要处理思路： 当变频器发生故障F0003或者A0503报警时，首先要判断故障是在什么条件下产生的。故障发生在启动过程中，在启动之前是否有A0503报警，如果有，在停机情况下检查r0026，如果r0026低于500V, 说明输入电压不正常，建议检查电压是否达到380V，三相是否平衡，是否电源接线有虚接可能，如果是发电机供电是否发电频率在47-63HZ 范围内，同时也可以用电压表来测量变频器的直流端DC+、DC-，如果与r0026显示值不符，侧说明变频器检测电源出故障，建议维修。故障发生在启动过程中，在启动之前没有A0503报警，而是当变频器升到一定频率之后发生F0003故障，建议增加斜坡上升时间或减轻负载，如果还不能避免故障，需要检测变频器硬件，很可能会是变频器整流桥中有一项不导通，或者由于电容老化产生，建议维修。故障发生在变频器运行过程中，偶尔出现，这种情况故障多由电网原因引起。这种情况下，需要首先观察电网周围是否有大设备投入运行，同一电网的灯是否有闪动，是否有雷击，是否有电源切换，同一电网的同种产品是否有同类故障（注：不同的产品的耐压能力不同，不足为比较依据）。对于风机泵类负载是否有风门或阀门的关闭动作等等，有条件的情况下可以用示波器来观测电网波形。需要说明变频器内部没有任何参数可以修改电网电压的范围，如果是电源的问题我们紧紧可以通过隔离变压器或者稳压源来从外部解决问题。对于MicroMaster MM440，内部继承了动态缓冲功能(P1240=2 or 3)，当直流母线电压低于一定值的情况下降低输出频率，用来缓解直流母线电压降低。注意需要适当地修改输出频率限制 P1257。对于MM430与MM420，没有此功能。自动再启动功能，在电网有波动的情况下，如果应用允许变频器有短暂的停车时，用户可以尝试使用自动再启动功能(P1210=4)，即当电网恢复正常后，变频器在运行信号保持的前提下尝试再启。判断流程如下图所示：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(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，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就解决了，一般是因为外围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，我分析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。例如:重庆某水泥厂回转窑驱动用的一台MM440-200kW变频器，由于负载惯量较大，启动转距大，设备启动时频率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且报警F0001。客户要求到现场服务，我当时考虑认为：作为变频器本身是没有问题的，问题是客户参数设置不当，用矢量控制方式，再正确设定电机的参数/模型就可以解决问题。又过了两天客户来电告诉我变频器已经坏了，故障现象是上电显示-。经现场检查分析，这种故障是因为主控板出问题造成的，因为用户在安装的过程中没有严格遵循EMC规范，强弱电没有分开布线、接地不良并且没有使用屏蔽线，致使主控板的I/O口被烧毁。后来，我申请了维修服务，SFAE的工程师去现场维修，更换了一块主控板问题解决了。(5)上电后显示正常，一运行即显示过流。F0001(MM4)F002(MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。还有一些特殊故障(不常见但有一些普遍意义，可以举一反三，希望达到抛砖引玉的效果)，例如:(6)有一台变频器(MM3-30KW)，在使用的过程中经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，机器拿到我这儿来以后，开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察，发现上电后主接触器吸合不正常-有时会掉电，乱跳。查故障原因，结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。(7)还有一台变频器(MM4-22KW)，上电显示正常，一给运行信号就出现P-或-，经过仔细观察，发现风扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示F0030，在维修的过程中有时报警较乱，还出现过F0021F0001A0501等。在我先给了运行信号然后再把风扇接上去就不出现P-，但是，接上一个风扇时，风扇的转速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是我分析问题在电源板上。结果是开关电源出来的一路供电滤波电容漏电造成的，换上一个同样的电容问题就解决了。(8)在某钢铁厂有一台75kW的MM440变频器，安装好以后开始时运行正常，半个多小时后电机停转，可是变频器的运转信号并没有丢失却仍在保持，面板显示A0922报警信息(变频器没有负载)，测量变频器三相输出端无电压输出。将变频器手动停止，再次运行又回复正常。正常时面板显示的输出电流是40A-60A。过了二十多分钟同样的故障现象出现，这时面板显示的输出电流只有0.6A左右。经分析判断是驱动板上的电流检测单元出了问题，更换驱动板后问题解决。西门子变频器大致可以分成以下几个部分：（1）底板（直流中间电路、低压电源电路，各项检测电路、触发板电路等）；（2）cuvc板（显示电路、计算电路、触发电路等）；（3）选件板（通讯板等）。3 西门子变频器常见故障处理方法为了对变频器的好坏作一个初步的判断，我们可以先对它做一个静态测试，主要是对直流中间电路和igbt的检测，用万用表检测其内部保险是否烧断、中间滤波电容的容量及是否击穿、igbt的续流二极管是否损坏等。因为变频器同一种报警可以由底板、cuvc板、通讯板共同造成，所以发现故障时不要盲目判断，引起工作的繁琐和时间的浪费。3.1 “e”报警西门子变频器“e”报警（据分析其原因为：底板(15v过低)，cuvc板(5v电压没传到指定地点，cuvc板有短路故障)等。（1）西门子变频器6se70234ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警处理情况： 更换cuvc板送电开机，液晶显示屏仍显示“e”报警，说明故障原因不在cuvc板而在底板； 检查底板，用万用表测底板各电压，发现15v明显偏低，查8脚软启动电压是0.5v(正常值为3.85v)经查5v正常，q2触发电压正常，用万用表测q2有故障换新后电压回复正常，15v输出正常，恢复变频器接线，输入参数，启动变频器运行正常，见图1。图1 电路原理图（2）西门子变频器6se70161ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警处理情况：更换cuvc板送电开机（见图2），一切正常，说明故障就在cuvc板，测与之相关的3个1k电阻，有一个已经变值，换新后恢复正常。（3）西门子变频器6se70210 ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警处理情况：查底板15v不正常，严重过小，底板有明显的过热现象，断开15v负载，恢复正常，显然故障在其负载，经查为后部mos管短路造成，将mos管和与之并联的稳压管换新后，电压恢复，重新送电试机一切正常。（4）西门子变频器6se70161ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“e”报警处理情况：更换cuvc板故障消失，说明故障就在cuvc板，用万用表电阻档测1，2点(5v电源端)阻值为320(正常为486)证明了电路有短路的地方，经查d5有两脚直接击穿，用热风枪拿掉d5，换上新的（焊接一定要仔细，不要有人为的短路或断路产生）重新送电试机，完全恢复正常（见图3）。图2 cuvc板图3 cuvc板3.2 “黑屏”西门子变频器黑屏一般故障原因有（电源损坏、igbt短路造成内部保险烧毁）等。（1）6se70234tc61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏无显示处理情况：用表测igbt内部已严重短路，造成内部保险已经烧断失去电源，更换igbt以及维修触发电路重新送电，一切正常。（2）6se70161ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏无显示处理情况：用外接24v电源试机，屏幕显示正常，再用万用表测低压交流输出，无电压说明故障在电源处，测uc3844(6)脚脉冲输出正常，到q36栅极没有，经表测量r321由28变为无穷大换新后试机，故障消失。见图4。图4 电源原理图3.3 “008”报警“008”为开机封锁报警，变频器不能启动，故障原因：在上电后变频器对其测试点进行检测，如果条件达到，cuvc板输出信号将充电电阻用并联的继电器短封，给变频器以更大的电流使之运行，否则将在屏幕上显示“008”并且无法启动。（1）6se70234ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“008”报警 处理情况：30(下)为008检测点（正常为15v），测30（下）没有15v，k1已经闭合，查q3发射极有15v基极电压正常，怀疑q3损坏，换新以后送电，一切正常（见图1）。（2）西门子变频器6se70224ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“008”报警处理情况：更换cuvc板正常，说明故障在cuvc，经查为与之相连的r652和r658损坏造成的，换新后试车，一切正常（见图2）。3.4“f002”报警6se70161ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示“f002”电压过低报警处理情况：查母线直流540v正常，说明底板电压检测系统出现故障，经检测直流母线540v电压经电阻串联通过tl084传信号给cuvc板，如果检测电压低于参数p071所设置的数值将会停止电机并发出报警，用万用表电压档测tl084端无有电压（正常值因为2.38v），再用电阻档测串联的30个电阻发现有两个因腐蚀已经断路致使信号无法传递，更换电阻后，送电试车一切正常（见图5）。图5 电压检测系统原理图3.5 “f011”报警（1）6se70234ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示 “f011”，过电流报警。处理情况：更换cuvc板后故障依旧，说明原因在底板，分析电路互感器经a1再通过tl084给cuvc信号如果大于说设置的电流将会发生报警并停车，用电阻档测tl084z周边电阻发现7脚输出电阻r44（47）变值为无穷大致使信号阻断，更换新电阻后送电试车，一切正常。（2）6se70238ta61-z故障现象：控制面板pmu液晶显示屏显示 “f011”报警处理情况：更换cuvc板后，完全正常，说明故障在cuvc板，查cuvc板将万用表黑表笔接触2，红表笔接触1，测其阻值偏大正常值应为（2.91k），再查r521,r523,r526阻值已经变大，换新后试车，一切正常（见图6）。图6 cuvc板为了便于维修我们自己制作了西门子6se70系列变频器维修控制器准确模仿了现场，提高维修效率，保证了维修的成功率（见图7）。图7 维修控制器在接540v直流前，最好先用24v低压试一下，以免发生不必要的损失。4 日常维护操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。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。(1)冷却风扇变频器的功率模块是发热最严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh40kh。按变频器连续运行折算为35年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。(2)滤波电容中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。 (3)防腐剂的使用因我公司的生产特性，各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大，致使很多电气设备因腐蚀损坏（包括变频器）。为了解决以上问题我公司专门安装了一套空调系统，用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀，我们还要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工，维修后也要喷涂防腐剂，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用效率。在保养的同时要仔细检查变频器，定期送电，带电机工作在2hz 的低频约10分钟，以确保变频器工作正常。1.过电压(F0002)类故障原因分析及处理变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380v线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35，U线513v。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，电压升高，过电压检出值800vDC，当电压上升至过电压检出值时，变频器过电压保护动作。因此，对变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时就很可能损坏变频器。变频器常见的过电压有三类：加速过电压、减速过电压、恒速过电压。过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或没有安装制动电阻及制动单元。变频器出现过电压故障，一般是过载启动或者带料启动时，变频器的电源中，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸，在这种情况下，通常只须断开变频器电源几秒，再合上电源，即可复位；另一种情况是变频器驱动大惯性负载时，其减速时间设置“较短”，因为这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，当这种能量足够大时，就会产生所谓的“泵升现象”，变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸，对于这种故障，一是将“减速时间”（P1121）参数设置长些；二是安装制动单元，增大制动电阻；三是将变频器的停止方式设置为“自由停车”。还有一种情况变频器在电机空载时工作正常，但不能带负载启动，这种问题常常出现在恒转矩负载。遇到此类问题时应重点检查加、减速时间(P1121)设定或提升转矩功能，因而变频器直流回路电压升高，超过其保护值，出现故障。2.欠压(F0003)类故障原因分析及处理欠电压也是在使用中经常碰到的问题。主要是因为主回路电压太低(380v系列低于400v)，主要原因：整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都有可能导致欠压故障的出现，其次主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有可能导致欠压.还有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。多数变频器的母线电压下限为400v，即是当直流母线电压降至400vdc以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。当两相输入时，直流母线电压为3801.2452v400v。当变频器不运行时，由于平波电容的作用，直流电压也可达到正常值，新型的变频器都是采用pwm控制技术，调压调频的工作在逆变桥完成，所以在低频段输入缺相仍可以正常工作，但因为输入电压低输出电压低，造成异步电机转矩低，频率上不去。3.过流(F0001)类故障原因分析及处理(1)过电流故障过电流是变频器报警最为频繁的现象，出现这种故障显示时，首先检查电动机连接端u、v、w电路有无相间短路现象或对地短路现象；其次检查负载是否太重，减少负载；最后检查加、减速时间(P1121)参数是否太短，转矩提升参数是否太大，减少转矩提升提升量。如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，很可能是IPM模块出现故障，因为IPM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能，而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出fn引脚传送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封锁脉冲输出，另一方面将故障信息显示在面板上，一般更换IPM模块。加速或减速中过电流，这往往是由于加速或减速过快而引起的。可通过增大加(减)速时间或准确预置升(降)速自处理(防失速)功能而解决。(2)变频器常见的三类过电流故障重新启动时，一升速就跳闸这是过电流十分严重的现象。主要原因有：负载短路，机械部位有卡住；逆变模块损坏；电动机的转矩过小等现象引起。上电就跳这种现象一般不能复位，主要原因有：模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。重新启动时并不立即跳闸，而是在加速时跳闸主要原因有：加速时间设置太短、电流上限设