西门子变频器6SL3210-5BB12-5UV1

西门子变频器维修，变频器炸机分析

摘要： 工作中的变频器内部突然有巨大的响声，有时还能看到内部闪出的火花，随之被控制的电机也停止了运行。这种情况时有发生，俗称炸机，有称内部短路，放炮等。

工作中的变频器内部突然有巨大的响声，有时还能看到内部闪出的火花，随之被控制的电机也停止了运行。这种情况时有发生，俗称炸机，有称内部短路，放炮等。

  虽然现象相同，但基本有两种类型，下面我们剖析一下这两种类型。

1：进线整流侧短路。

A; 供电电网不稳，供电电压突然上跳造成进线整流桥击穿短路，或母线电容击穿短路，这种情况在生产线上会有同时多台异常，基本可以判断故障是由于供电异常造成。

B; 变频器上端散热口因下雨无防护，水进入了变频器，而变频器上端扇热口正是进线整流桥的位置，所以造成短路。

C;  整流桥和母线电容自身老化击穿造成的短路，这种情况在西门子变频器中并不多见。

  小结；进线整流桥短路故障，根据变频器尺寸的不同，会有不同的维修方式，有的故障机短路时的离子流波及它电路板，这种情况就要更换波及的这部分。

  小尺寸变频器因短路伤及PCB板，基本报废的概率很高。

 进线短路，引起IGBT损坏的情况不太多。

2；逆变IGBT短路

 逆变IGBT模块的损坏以下几种

A；IGBT老化引起的击穿，这种情况，外部的线路和电压发现不了故障，因为外部本身就无故障，IGBT老化一般是从源较和漏较之间的绝缘不良开始，源较和漏较之间的漏电压升高直至击穿导致IGBT短路。

B; 电机及电机线路有接地短路故障引起瞬间电流巨大烧毁IGBT，这种情况较多见。这种情况提请用户注意，换了新变频器后要仔细检查电机及电机线路，不然还会继续损坏新的变频器。

C; 散热不良，风机损坏，散热器被粉尘堵塞，IGBT散热器的热量散布出去，长期使用会导致IGBT提请老化损坏。这种情况按要求定期检查，发现异常后马上整理，是可以避免的。

变频器几种控制方式

　　变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

　　低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。

　　1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式

　　其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显着，使输出较大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。

　　电压空间矢量(SVPWM)控制方式

　　它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

　　矢量控制(VC)方式

　　矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。【制动单元】

　　直接转矩控制(DTC)方式

　　1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授**提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了*发展。目前，该技术已成功地应用在电力《/a》机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

　　矩阵式交—交控制方式

　　VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：

　　——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式;

　　——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别;

　　——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;

　　——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

　　矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2%，无PG反馈)，高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150%～200%转矩。