西門子6SE70系列變頻器維修實例經驗總結

1、引言

　　在變頻器應用中因受周圍環境條件，如：溫度、濕度、粉塵、硫化氫腐蝕性氣體等因素的影響，出現的各種故障報警現象也很多，在維修過程中我們積累了一些故障處理、維修維護保養的經驗，下面對西門子6SE70系列變頻器有代表性的故障現象進行分析介紹。此文中電路板圖為維修過程中實際測繪下來的（因文中章節多次涉及同一電子器件，電路板圖未按照順序排列，論述問題涉及到的部分電路，請參見相關電路板圖），僅供大家在維修時參考。

2、變頻器故障實例的處理

　　變頻器操作手冊上的故障對策表中介紹的皆為較常見的故障，在出現未涉及的一些代碼時應對變頻器作全面檢查。變頻器的維修方式采用在線電壓檢測及直流電阻測量兩種方法，測量各關鍵點電壓并與正常值進行比較，將故障范圍縮小，進行分析判斷；測量元器件直流電阻，根據貼片電阻色環進行判斷比較，然后將懷疑元器件拆下，再測量元器件直流電阻，采用比較法來確定元器件的好壞。
　　2.1 西門子6SE7016－1TA61-Z變頻器的操作控制面板PMU液晶顯示屏上顯示字母“E”報警
　　變頻器液晶顯示屏上出現“E”報警時，變頻器不能工作，按P鍵及重新停、送電均無效，查操作手冊又無相關的介紹，在檢查外接DC24V電源時，發現電壓較低，解決后，變頻器工作正常。但是出現“E”報警一般來講是CUVC板損壞，更換一塊新CUVC板就能正常。“E”報警有以下幾種情況是由底板及CUVC通訊板故障引起的：
（1）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“E”報警
　　檢查處理（參見圖1、圖2）：更換一塊新CUVC板送電開機，液晶顯示屏仍顯示“E”報警，說明故障原因不在CUVC板而在底板。檢查底板，用數字萬用表測外接DC24V電壓正常，檢測集成塊N3基準電壓不正常，集成塊N2 20腳輸出電壓為0.1V，明顯偏低，正常值應為15V，查集成塊N2的1腳為11.3V，8腳為0.20V，11腳電源輸入為27.5V，正常。經分析判斷1腳、8腳、20腳電壓值都不正常。測集成塊N3的1腳電壓為0.31V，2腳電壓為1.8V，電壓值也都偏低。用熱風槍拆下N3集成塊MC340，測2腳與3腳之間的電阻為84Ω。更換一塊新N3集成塊MC340后，測各引腳電壓，1腳為2.1V，2腳為5.1V，正常。測N2集成塊各腳電壓也都恢復正常。集成塊N3輸出電壓不正常，引起N2集成塊各腳電壓也出現偏移。恢復變頻器接線，輸入參數，啟動變頻器運行正常。

圖1  集成塊N2的相關電路

圖2  集成塊N3的相關電路

N2集成塊L4979各引腳電壓數據如表1所示。

N3 集成塊MC340各引腳電壓數據如表2所示。

（2）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“E”報警
　　檢查處理（參見圖1、圖2）：用數字萬用表測底板N2、N3集成塊各腳電壓，N3的1腳N2的8腳電壓都偏低，測V28三極管的基極偏置電阻4.7kΩ已變值為150kΩ。更換新貼片電阻，測N2、N3各腳電壓正常。因V28基極偏置電阻變值，導致V28三極管截，造成N2、N3集成塊不能正常工作。
（3）故障現象：操作控制面板PMU板液晶顯示屏顯示“E”報警
　　檢查處理：一臺“E”報警的變頻器，將變頻器原CUVC板上CBT通訊板拆下，裝在新CUVC板上，變頻器裝好CUVC板，啟動后。液晶顯示屏仍顯示“E”報警。拆下CUVC板檢查發現CBT通訊板上貼片電阻燒壞。更換新CBT通訊板后，變頻器啟動工作正常。
（4）故障現象：操作控制面板PMU板液晶顯示屏顯示“E”報警
　　檢查處理（參見圖1、圖2、圖4）：檢查底板電源塊N2（L4974A）第1腳的開機電壓為11.32V，正常值為26.7V；第20腳輸出電壓為0.117V，正常值為15.31V；基準電壓塊N3（MC340）第1腳電壓為0.315V，正常值為2.1V；第2腳的電壓值在1.5～1.8V之間變化，而正常值為5.1V。檢查繼電器K4，線圈電路串聯兩支二極管V16、V15，電阻值分別為3.67Ω和5.5Ω，已經短路，V28（5C）三極管基極電阻由正常值4.7kΩ變為150kΩ，已經燒壞。更換新的電阻和二極管后，運行正常。
　　2.2 西門子6SE70系列變頻器的操作控制面板PMU液晶顯示屏上無顯示，“黑屏”
（1）故障現象：西門子6SE7016-1TA61-Z變頻器操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3、圖1、圖2）：檢查底板V34場效應管K2225，發現柵極保護貼片電阻24Ω變值為500kΩ，已損壞。檢測N2集成塊的20腳無電壓，1腳為11.3V，N3集成塊MC340腳為4V，2腳為3.3V。用熱風槍將N3集成塊MC340拆下測量1腳與3腳之間的阻值變為9kΩ，正常應為500kΩ。更換新的N3集成塊MC340和24Ω貼片電阻。上電測試N2、N3集成塊各引腳電壓，正常。恢復接線，運行正常。

圖3  總電源部分電路

　　操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”故障，大部分與底板V34電源管控制極24Ω保護貼片電阻變值有直接關系，變值后的電阻值一般為500kΩ～1MΩ之間，有的電阻值變為無窮大。
（2）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖4、圖3、圖2）：檢查底板，測量K4繼電器線圈并聯續流二極管V20，與K4線圈串接二極管V16擊穿短路，測N7電源塊L7824損壞，N4集成塊UC3844AN 1腳對地電阻500Ω，正常值應為15kΩ。更換同型號二極管2支、N4集成塊UC3844AN、N7電源塊L7824后，測試各點電壓正常。

圖4  X9端子與繼電器K4的相關電路

N4集成塊UC3844AN各引腳電壓數據如表3所示。

N7 集成塊L7824各引腳電壓數據如表4所示。

（3）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3）：檢查底板，測量N4集成塊UC3844AN 4-8腳之間的7.5KΩ電阻燒壞，V34場效應管K2225柵極限流電阻R133變值為720kΩ，用熱風槍將貼片電阻拆下，更換新貼片電阻。上電測試各點電壓，正常。恢復接線，送電運行正常。
（4）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3、圖5）：檢查底板，測量V34場效應管K2225，發現柵極保護貼片電阻24Ω變值為430kΩ，電源變壓器T6二次繞組之間，經V58串聯連接的5只相并聯的100Ω電阻值為33Ω，拆下測100Ω電阻其中一只已變值為10MΩ，另一只電阻變值為1MΩ。更換24Ω、100Ω電阻。

圖5  X239端子與集成塊N5的相關電路

（5）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理：檢查底板，25A正負熔斷器F1、F2全部熔斷（見圖6），測量IGBT模塊輸出端U相與V相之間，電阻值為11Ω，已經短路，（正常阻值應該為210kΩ），IGBT模塊觸發部分觸發板A12、A32、A22的3腳與4腳和7腳、5腳、8腳的電阻值變為1.9Ω，已經短路。更換同型號六單元IGBT模塊(型號為BSM15G120DN12)與觸發電路板A12、A32、A22后，恢復接線，變頻器上電，測量各個電源輸出電壓正常，IGBT模塊6個觸發電路腳電壓為-5.1V，正常，顯示正常。

圖6  6SE701G變頻器主電路圖

（6）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3）：檢查底板電源部分，查N4（UC3844）PWM脈寬調制集成塊，測量外接4腳振蕩電阻原為7.5Ω，現在變為420kΩ，運行正常。
（7）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3）：檢查底板：主開關電源開關管V34（K2225）柵極限流電阻R133（100Ω和24Ω）電阻燒壞，測量N4（3844）PWM集成塊，3腳過流保護外接電阻由正常時的100Ω變為400kΩ，更換后，運行正常。
（8）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3、圖7、圖10）：檢查底板開關電源，脈寬調制集成塊N4，測量第4腳與第8腳振蕩電阻由正常時的7.5kΩ變為420kΩ，第6腳輸出電阻R133由正常時的100Ω變為300Ω，電壓檢測部分N1(TL084)第14腳輸出外接電阻R203由正常時的47Ω變為544kΩ，觸發板輸出電阻IGBT第11腳接電阻R226由正常時的9Ω（兩支18Ω電阻并聯）變為144Ω，第4腳R214由正常時的18.5Ω變為21Ω，第3腳接電阻R126由正常時的9Ω變為18.3Ω，第1腳接電阻R116由正常時的9Ω變為12.6Ω，將上面的電阻重新更換后，運行正常。

圖7  電流電壓檢出板電路

（9）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖3、圖2）：檢查底板開關電源，開關管V34（K2255）場效應管柵極2000Ω限流電阻燒壞，V28（5C）三極管10kΩ和1.2kΩ基極電阻均燒壞，N3基準電壓塊MC340的腳接1000Ω電阻燒壞，更換新電阻后，運行正常。
（10）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
      檢查處理（參見圖3）：檢查底板開關電源，開關管V34（K2255）和漏極電阻R400（10Ω）燒壞，其他正常，更換后，插好CUVC板，變頻器上電，顯示“008”開機封鎖，重新初始化，輸入參數后，運行正常。
（11）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
      檢查處理（參見圖1、圖7）：檢查底板,上電，聽到開關電源“咝咝”聲音很大，測量各輸出點電壓，集成塊N2的20腳輸出電壓稍微偏低為14.95V，正常值為15.30V，其他各點輸出電壓正常。停電，測量電流檢測板A1，發現4腳與7腳之間電阻值為2.84Ω，正常值約為3.1kΩ，更換一塊電流檢測板A1后，變頻器上電顯示“F029”，測量A1板的1腳與4腳之間的電阻值為無窮大，正常值為25Ω，拆下U相電流變送器T4，測量T4與電流檢測板A1的1腳、4腳并接的線圈電阻，阻值為無限大，線圈斷路（線圈的正常阻值為25Ω）。更換新的電流變送器T4后，變頻器上電，運行正常。
（12）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
　　檢查處理（參見圖8、圖7）：檢查，上電，自檢完成后，內部繼電器K3吸一下就跳，連接X9的7點與9點閉合一下馬上斷開（K3的常開點外接主電路接觸器線圈）測量各點輸出電壓正常，斷電測量電流檢測板A1的第4腳與第6腳之間的電阻值為2140Ω，正常電阻值為3200Ω，更換電流檢測板后，運行正常。

圖8  X239端子和繼電器K3的相關電路

（13）故障現象:操作控制面板PMU液晶顯示屏“黑屏”
      檢查處理（參見圖9）：檢查底板、二次電源，逆變開關管V2（IRF520）場效應管，柵極限流電阻由原正常阻值10Ω變為590kΩ，拆下測量為11MΩ，更換后，運行正常。

圖9  觸發電源板電路

2.3 西門子變頻器的操作控制面板PMU液晶顯示屏上顯示“008”，開機封鎖
      變頻器起動自檢完畢，出現開機封鎖“008”報警，008是啟動封鎖，一般，故障復位以后，要將“使能”、“ON/OFF1”置0，如果仍然在008狀態，要檢查系統的“OFF2”是不是置0了；或者硬件的“緊急停車”端子開路了；或者功率定義錯了（例如功率定義應為43，結果定義成36）；檢查比較狀態字1，位6的狀態字有沒有問題，如果狀態字正常，應檢查變頻器電路板。
（1）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“008”
      檢查處理（參見圖10）：檢查觸發板A21集成塊，9腳外接7.5kΩ電阻，變值為298kΩ。更換新電阻后，運行正常。
（2）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“008”開機封鎖不能復位。
      檢查處理（參見圖8、圖5）：將變頻器重新初始化，輸入參數，顯示“009”開機準備狀態。變頻器帶負載上電，加入給定頻率，輸出正常。5min后，K3繼電器帶外接主接觸器出現斷續的掉電聲，停電檢查變頻器，更換一塊新CUVC板，開機后變頻器故障依舊，停電檢查變頻器主板，檢測到N5（MC33167T）集成塊時，電源發出“咝咝”聲，斷電，用萬用表電阻擋檢查，發現接1腳100kΩ電阻燒壞。底板控制K3繼電器三極管V12基極電阻變值為4kΩ，正常值應為2.2kΩ。更換損壞的貼片電阻后，運行正常。 
（3）西門子6SE7023-4TC61-E變頻器操作控制面板PMU顯示屏顯示“OO8”故障維修
      檢查處理（參見圖2、圖1、圖5）：檢查底板電源N3正常，N2第20腳輸出電壓14.50V，稍微偏低，正常值為15.30V，N5第二腳電壓為5.6V，測量使電源發出“咝咝”響聲，查為第1腳處外接100kΩ電阻、CUVC板連接器X239A第20腳接3.3kΩ電阻燒壞，更換后，變頻器上電，顯示“009”，啟動后，正常。
2.4 西門子6SE7021-OTA61-Z變頻器的操作控制面板PMU液晶顯示屏上顯示“F008”報警
（1）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“F008”，復位后顯示“009”開機準備，變頻器起動，加入給定頻率20s后，顯示“F008”報警
      檢查處理（參見圖7）：檢查變頻器電壓、電流檢測集成塊N1（TL084）接3腳的電阻R209由4.7Ω變值為888kΩ，接14腳電阻R203由4.7Ω變值為185kΩ。更換新電阻后，正常。
（2）故障現象：上電自檢完后，變頻器操作控制面板PMU顯示屏顯示“FOO8”，復位后顯示“OO9”，但不能啟動。
      檢查處理（參見圖10）：檢查觸發電路檢測部分三極管V17（5C）集電極電阻R152，阻值為1.69kΩ，正常時的電阻值應為1.275kΩ（4只5.1kΩ貼片電阻并聯），其中一只電阻燒壞，更換一只新電阻后，正常。

 圖10  觸發板電路圖

（3）故障現象：上電自檢完后，變頻器操作控制面板PMU顯示屏顯示“FOO8”，復位后顯示“OO9”，啟動后給定頻率，20s后跳閘，顯示“FOO8”。
　　檢查處理（參見圖7）：檢查電流電壓的檢測部分運算放大器N1（TL084）集成塊第7腳的輸出外接電阻R209，電阻值由正常時的47Ω變為888kΩ，第14腳輸出外接電阻R203，電阻值由正常值47Ω變為185kΩ，更換新電阻后，正常。
（4）故障現象：操作控制面板PMU顯示屏顯示“F008”報警，變頻器上電自檢，顯示“009”開機準備狀態，但是隨后顯示“F008”不能啟動。
　　檢查處理（參見圖7）：檢查底板電壓、電流檢測部分，發現R56在線測量阻值為4.3kΩ，正常值為900Ω，用熱風槍拆下測量阻值為1MΩ，已經燒壞。更換新電阻值后，運行正常。

2.5 西門子6SE70系列變頻器的操作控制面板PMU液晶顯示屏上顯示“F011”，報警
（1）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“F011”報警，不能復位
　　檢查處理（參見圖7）：電壓檢測塊N1（TL084）7腳外接47Ω電阻變為15Ω，V2(IRF520)G極保護電阻由正常阻值10Ω變為340kΩ,更換后，運行正常。
（2）故障現象：操作控制面板PMU液晶顯示屏顯示“F011”報警，且變頻器有焦糊味。
　　檢查處理(參見圖1、圖5、圖10):測量N2第20腳輸出電壓只有5.1V，1腳輸出電壓為16.5V,檢查發現N2第9腳接1kΩ電阻燒壞,N5第1腳接100kΩ電阻變為20MΩ,3腳外接10Ω電阻變為2MΩ,觸發板A22第3腳與第4腳接4.7kΩ電阻燒壞,更換上述電阻后,運行正常。
2.6 6SE7022-6TA61-E 變頻器上電初始運行正常，10s后就跳閘，顯示“F006”
　　檢查處理（參見圖10）：檢查變頻器底板，測量各點電壓正常，未發現問題，后來將IGBT模塊、觸發電路板A21、三極管V17(5C)、各個管腳重新焊接后，運行正常。

3、結束語 

　　在西門子6SE70變頻器的常見維修中，由于其電路板上選用的大都是貼片電阻、電容、貼片二極管、三極管、IC芯片，因受電路板體積所限，所選用元器件體積及功率都很小，因受周圍環境溫度的影響導致電路板散熱不太好，引起的故障所占比例較大。
　　在日常維護時，一方面應注意檢查電網電壓，改善變頻器、電機及線路的周邊環境，定期清除變頻器內部灰塵，通過加強設備管理限度地降低變頻器的故障率。另一方面應注意在維修過程中盡量減少靜電的危害，較高的靜電電壓可能對電子元件造成損壞，在更換電路板及元器件時，應該佩戴防靜電接地環和防靜電腕帶，沒有條件時可以將防靜電接地線纏繞于腕上。