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SIEMENS 西門子變頻器器技術參數
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西門子在“2014中國工業博覽會”現場發布了SinamicsV20變頻器全新E尺寸模塊。該模塊的功率可達30kW，適用于風機、水泵、壓縮機、輸送設備、攪拌機、石材切割等大功率應用場合，并具有重過載和輕過載的雙重模式，可以實現小功率變頻器驅動大電機，有效降低客戶的采購成本。
西門子V20變頻器介紹西門子V20變頻器是西門子于2012年推出的一款適合基本應用的變頻器，由西門子中、德、英三國工程師共同設計研發，并在西門子數控（南京）有限公司生產。憑借調試過程快捷、易于操作、穩定可靠及經濟高效等優勢，面市兩年間，西門子V20變頻器已經成為風機水泵、物料輸送類及加工類設備等行業客戶對驅動產品的，可以為他們提供簡易、經濟的驅動解決方案。此前，西門子V20變頻器有4種外形尺寸可供選擇，功率為15kW。E尺寸模塊的推出使西門子V20變頻器適用的功率提升到30kW。該模塊繼承西門子20變頻器可靠性高、故障率低等特點，結構設計更優化，且發布前在多個進行應用測試，并得到了認可。西門子根據幾十個和地區客戶需求的調研結果，對所有SinamicsV20變頻器的軟件功能進行了全面的升級。增加了故障數據記錄功能，使客戶在處理故障報警的時候追蹤到故障發生時刻的內部信息，更加清楚故障發生的原因，能夠有的放矢地解決技術問題，減少故障處理時間。在新的軟件版本中，調試工程師無需做記錄，也可以方便地查看自己修改的參數，調試變得更加簡單順手。這些改進使SinamicsV20家族能更好地滿足客戶的需求。西門子V90變頻器介紹：
西門子V90伺服驅動系統作為SINAMICS驅動系列家族的新成員，與SIMOTICS S-1FL6 結合，組成的伺服驅動系統，實現位置控制、速度控制和扭矩控制。通過優化的設計，SINAMICS V90確保了的伺服控制性能，經濟實用、穩定可靠。西門子V90 單軸伺服驅動器V90 設計用于運動控制以滿足一般的伺服應用，充分考慮了機床制造商和系統集成商所面臨的成本和市場挑戰。V90 支持即插即用式調試，伺服性能充分優化，與 SIMATIC PLC 快速集成，具有值得信賴的可靠性。與全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服電機配套使用，形成的伺服系統。V90 支持內部設定值位置控制、外部脈沖位置控制、速度控制和扭矩控制，整合了脈沖輸入、模擬量輸入/輸出、數字量輸入/輸出以及編碼器脈沖輸出接口。通過實時自動優化和自動諧振抑制功能，可以自動優化為一個兼顧高動態性能和平滑運行的系統。此外，脈沖輸入支持 1 MHz，充分保證了高精度定位。西門子 V90特點：1成本低：集成所有控制模式：外部脈沖位置、內部設定值位置、速度和轉矩控制；2、全功率驅動標配內置制動電阻；3、集成抱閘繼電器。2伺服性能優異：自動優化功能使設備獲得更高的動態性能；2、自動抑制機械諧振頻率；3、1 MHz 的高速脈沖輸入；4、20 位分辨率的值編碼器；5、優化的系統性能：3 倍過載能力、電機低扭矩紋波以及驅動與電機的整合；3使用方便：快速便捷的伺服優化和機械優化；2、簡單易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 調試工具；3、兼容 PLC 和運動控制器的雙通道脈沖設定值；4、通用 SD 卡參數復制；5、電機電纜連接器可旋轉，支持多角度旋轉，可快速鎖緊/釋放；4運用廣泛：1、裝卸機：如碼垛機；2、包裝機：如貼標機、枕式包裝機；3、自動組裝機；4、刀具切換機；5、印刷機：如絲網印花機；6、纏繞機；7、金屬成型機：如折彎機等。XMZ 西門子G120模塊化變頻器產品系列推出兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。作為對整體系統加強的一部分，西門子全新推出的模塊包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模塊，這兩款模塊均在可實現更高功率密度的全新硬件平臺上研發。由于支持穿墻式安裝，這兩款新型功率模塊可以實現創新的冷卻解決方案。CU240E-2控制單元支持自動化以太網標準的Profinet通信選型。這有利于實時執行基于以太網的創新系統設計。西門子G120模塊化變頻器系統的性能顯著增強。PM240-2 FSA功率模塊基于新型硬件平臺開發，與以前的1.5kW LO的功率密度相比，該平臺可在外形尺寸FSA中實現高達3kW LO的功率密度。其穿墻式安裝適用于創新的冷卻概念，能夠適用于對控制柜散熱有嚴格要求的應用。西門子還在這個新一代功率模塊設計中配備了緊湊的集成濾波器。
西門子G120變頻器介紹：西門子在G120系列的平臺上深入研發出CU240E-2控制單元。除了現有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外，CU240E-2控制單元還將提供適用于Profinet通信版本的新型控制單元。Profinet是Profibus DP現場總線的增強標準，在工業通信方面有更大的靈活性、效率和更高的性能。例如，現場總線和以太網通信可同時實現高數據速率傳播。Profinet可實現高性能應用的快速數據交換。該控制單元也可以通過介質冗余實現替代通信通道，提高工廠在通信線路故障過程中的利用率。該控制單元可與所有G120功率模塊配套使用，并標配STO（安全轉矩截止）安全功能，F型則配備擴展的安全功能 SS1（安全停車1）和SLS（安全限速）。集成的USB接口使調試變得輕松。西門子G120變頻器系列是適應于整個工業和商業應用領域的通用變頻器。它普遍適用于包括機械、汽車、紡織、印刷、包裝和化工行業，以及材料處理等重要領域。針對其模塊化西門子G120變頻器系列，西門子驅動技術集團又新推兩款新型功率模塊和一款新型控制單元。關于西門子在中國：西門子是電子電氣工程領域的企業，主要業務集中在工業、能源、醫療、基礎設施與城市四大業務領域。140年來，西門子以其創新的技術、的解決方案和產品堅持不懈地與中國開展全面合作，并以不斷的創新、出眾的品質和令人信賴的可靠性得到廣泛認可。在2011財年（2010年10月1日到2011年9月30日），西門子在中國的總營收達到63.9億歐元（不包括歐司朗和西門子IT解決方案和服務集團）。今天，西門子在中國擁有約30,000名員工，建立了16個研發中心、65家運營企業和65個地區辦事處，已經發展成為中國經濟不可分割的一部分，并竭誠與中國攜手合作，共同致力于實現可持續發展。西門子工業業務領域:作為供應商之一，為工業客戶提供創新環保的產品與解決方案。憑借完整的自動化技術與工業軟件、扎實的行業市場專業以及以技術為基礎的服務，工業業務領域幫助客戶提高生產力、效率和靈活性。西門子工業業務領域能夠提供的自動化技術、工業控制和驅動技術以及工業軟件，能夠滿足生產企業的所有需求，涵蓋整個價值鏈——從產品設計和開發，到產品生產、銷售和服務。同時，還能針對客戶*的市場和需求，提供專門的綜合定制服務，以使客戶獲益化。通過采用的軟件和自動化技術，能夠縮短產品投放市場時間高達50%，同時大幅降低生產企業的能源和污水處理成本。因此，憑借其節能產品和解決方案，西門子工業業務領域能夠大大提高客戶的市場競爭力，并為環境保護事業做出重要貢獻。工業業務領域由工業自動化集團、驅動技術集團、客戶服務以及冶金技術部構成。西門子工業業務領域驅動技術集團:西門子工業業務領域驅動技術集團是電氣和機械裝設備整個驅動鏈的供應商。為客戶提供創新、可靠、高效和高質量的產品、系統、解決方案。 驅動技術集團廣泛服務于制造和流程工業以及建筑和能源領域等行業市場。該集團用其的產品和解決方案幫助客戶提高生產率，能源利用率以及產品生產的可靠性。
1、引言
IGBT變頻調速器，自研制開發投入市場以來，以其*的調速性能，可觀的節能量已為廣大的電機用戶所接受，正以每年大規模的銷售量走向社會，為電力、建材、石油、化工、煤礦等各行業的發展提供了優質的服務，其用戶群已遍布生產的各行各業，成為廣大用戶所喜愛的產品。
這里筆者結合自己在的售后服務工作中經歷的一些常見故障及處理方法，提出來與廣大的用戶及維修工作者進行探討，以期把該產品使用得更好，更切實的為顧客服務。
2 變頻器運行中有故障代碼顯示的故障
在變頻器的使用說明書中，有一欄具體闡述了變頻器有故障代碼顯示的故障，具體如表1所示。
注:表1中Io、Vo分別是輸出額定電流、輸入額定電壓;Vin是輸入電壓。
現就這幾種情況作一下分析。
2.1 短路保護
若變頻器運行當中出現短路保護，停機后顯示“0”，說明是變頻器內部或外部出現了短路因素。這有以下幾方面的原因:
(1) 負載出現短路
這種情況下如果把負載甩開，即將變頻器與負載斷開，空開變頻器，變頻器應工作正常。這時我們用兆歐表(或稱搖表)測量一下電機絕緣，電機繞組將對地短路，或電機線及接線端子板絕緣變差，此時應檢查電機及附屬設施。
(2) 變頻器內部問題
如果上述檢測后負載無問題，變頻器空開仍出現短路保護，這是變頻器內部出現問題，應予以排除。如圖1所示。
圖1 變頻器主電路示意圖
在逆變橋的模塊當中，若IGBT的某一個結擊穿，都會形成短路保護，嚴重的可使橋臂擊穿，甚至于送不上電，前面的斷路器將跳閘。這種情況一般只允許再送一次電，以免故障擴大，造成更大的損失，應廠家進行維修。
(3) 變頻器內部干擾或檢測電路有問題
有些機子內部干擾也易造成此類問題，此時變頻器并無太大的問題，只是不間斷的、無規律的出現短路保護，即所謂的誤保護，這就是干擾造成的。
變頻器的短路保護一般是從主回路的正負母線上分流取樣，用電流傳感器經主控板的檢測傳至主控芯片進行保護的，因此這些環節上任何一處出現問題，都可能造成故障停機。
對于干擾問題，現低壓大功率的及中高壓變頻器都加了光電隔離，但也有出現干擾的，主要是電流傳感器的控制線走線不合理，可將該線單獨走線，遠離電源線、強電壓、大電流線及其他電磁輻射較強的線，或采用屏蔽線，以增強抗力，避免出現誤保護。
對于檢測電路出現的問題，一般是電流傳感器、取樣電阻或檢測的門電路問題。電流傳感器應用示波器檢測，其正常波形應如圖2所示。
圖2 電流傳感器波形圖
若波形不好或出現雜亂波形甚至于無波形，即說明電流傳感器有問題，可更換一只新的。對取樣電阻問題，有的機子使用時間長了，其阻值會變大，甚至于斷路，用萬用表可檢測出來，應予以更換成原來的阻值的或少小一些的電阻。
對于檢測的門電路，應檢查在靜態時的工作點，若狀態不對應更換之。
(4) 參數設置問題
對于提升機類或其他(如拉絲機、潛油電泵等)重負荷負載，需要設置低頻補償。若低頻補償設置不合理，也容易出現短路保護。一般以低頻下能啟動負載為宜，且越小越好，若太高了，不但會引起短路保護，還會使啟動后整個運行過程電流過大，引起相關的故障，如IGBT柵極燒斷，變頻器溫升高等。因此應逐漸加補償，使負荷剛能正常啟動為。如圖3所示，V1為啟動電壓，V0為額定輸出電壓。
圖3 啟動過程的電壓曲線
(5) 在多單元并聯的變頻器中，若某一單元出現問題。勢必使其他單元承擔的電流大，造成單元間的電流不平衡，而出現過流或短路保護。因此對于多單元并聯的變頻器，應首先測其均流情況，發現異常應查找原因，排除故障。各單元的均流系數應不大于5%。
2.2 過流保護
變頻器出現過流保護，代碼顯示“1”，一般是由于負載過大引起，即負載電流超過額定電流的1.5倍即故障停機而保護。這一般對變頻器危害不大，但的過負荷容易引起變頻器內部溫升高，元器件老化或其他相應的故障。
圖4 傳感器的波形圖
這種保護也有因變頻器內部故障引起的，若負載正常，變頻器仍出現過流保護，一般是檢測電路所引起，類似于短路故障的排除，如電流傳感器、取樣電阻或檢測電路等。該處傳感器波形如圖4所示，其包絡類似于正弦波，若波形不對或無波形，即為傳感器損壞，應更換之。
過流保護用的檢測電路是模擬運放電路，如圖5所示。
圖5 過流檢測電路
在靜態下，測A點的工作電壓應為2.4V，若電壓不對即為該電路有問題，應查找原因予以排除。R4為取樣電阻，若有問題也應更換之。
過流保護的另一個原因就是缺相。當變頻器輸入缺相時，勢必引起母線電壓降低，負載電流加大，引起保護。而當變頻器輸出端缺相時，勢必使電機的另外兩相電流加大而引起過流保護。所以對輸入及輸出都應進行檢查，排除故障。
2.3 過、欠壓保護
變頻器出現過、欠壓保護，大多是由于電網的波動引起的，在變頻器的供電回路中，若存在大負荷電機的直接啟動或停車，引起電網瞬間的大范圍波動即會引起變頻器過、欠壓保護，而不能正常工作。這種情況一般不會持續太久，電網波動過后即可正常運行。這種情況的改善只有增大供電變壓器容量，改善電網質量才能避免。
當電網工作正常時，即在允許波動范圍(380V±20%)內時，若變頻器仍出現這種保護，這就是變頻器內部的檢測電路出現故障了。一般過、欠壓保護的檢測電路如圖6所示。
當W1 調節不當時，即會使過、欠壓保護范圍變窄，出現誤保護。此時可適當調節電位器，一般在網電380V時，使變頻器面板顯示值(運行中按住“<”鍵>與實際值相符即可。當檢測回路損壞時，如圖中的整流橋、濾波電容或R1、W1及R2中任一器件出現問題，也會使該電路工作不正常而失控。如有的機子R1損壞造成開路，使該電路P點得不到電壓，芯片即認為該處檢測不對而出現欠壓保護。P點的工作點范圍為1.９~2.１V，即對應其電壓波動范圍。
對于提升機變頻器，因回饋電網污染，增加了隔離電路，如圖7所示。
圖7 提升機變頻器過、欠壓保護的檢測電路
有時調節不當也會出現誤保護，此時應根據電網的波動仔細調節。因提升機負載在運行中電網是波動的，在提升重物時，電壓下降(有的可降20V)，在下放時回饋電網電壓升高，可根據這種變化進行調節，一般是增大W3，減小W2，直至在穩態下適合為止。
.4 溫升過高保護
變頻器的溫升過高保護(面板顯示“5”)，一般是由于變頻器工作環境溫度太高引起的，此時應改善工作環境，增大周圍的空氣流動，使其在規定的溫度范圍內工作。
再一個原因就是變頻器本身散熱風道通風不暢造成的，有的工作環境惡劣，灰塵、粉塵太多，造成散熱風道堵塞而使風機抽不進冷風，因此用戶應對變頻器內部經常進行清理(一般每周一次)。也有的因風機質量差運轉過程中損壞，此時應更換風機。
還有一種情況就是在大功率的變頻器(尤其是多單元或中高壓變頻器)中，因溫度傳感器走線太長，靠近主電路或電磁感應較強的地方，造成干擾，此時應采取抗干擾措施。如采用繼電器隔離，或加濾波電容等。如圖8所示。
圖8 溫升過高保護的抗干擾措施
2.5 電磁干擾太強
這種情況變頻器停機后不顯示故障代碼，只有小數點亮。這是一種比較難處理的故障。包括停機后顯示錯誤，如亂顯示，或運行中突然死機，頻率顯示正常而無輸出，都是因變頻器內外電磁干擾太強造成的。
這種故障的排除除了外界因素，將變頻器遠離強輻射的干擾源外，主要是應增強其自身的抗力。特別對于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取對外界隔離的方式尤為重要。
首先應盡量使主控板與外界的接口采用隔離措施。我們在高中壓及低壓大功率變頻器及提升機變頻器中采用了光纖傳輸隔離，在外界取樣電路(包括短路保護、過流保護、溫升保護及過、欠壓保護)中采用了光電隔離，在提升機與外界接口電路中采用了PLC隔離，這些措施都有效避免了外界的電磁干擾，在實踐應用中都得到了較好的效果。
再一點就是對變頻器的控制電路(主控板、分信號板及顯示板)中應用的數字電路，如74HC14、74HC00、74HC373及芯片89C51、87C196等，應特別強調每個集成塊都應加退耦電容，即如圖9所示。
圖9 集成電路的退耦電容
每個集成塊的電源腳對控制地都應加10μF/50V的電解電容并接103(0.01μF)的瓷片電容，以減小電源走線的干擾。對于芯片，電源與控制地之間應加電解電容10μF /50V并接105(1μF)的獨石電容，效果會更好些。筆者曾對一些干擾嚴重的機型進行過以上處理，效果較好。
對這類故障應逐漸積累經驗，不斷尋求解決途徑。有些機子使用時間太久，線路板上的濾波電容容量不夠造成濾波效果差，造成變頻器死機或失控，這種情況不太好處理，可更換一塊新線路板，一般可解決問題。
3 變頻器的其他故障
除以上有變頻器故障代碼顯示的故障外，變頻器還有一些非顯示的故障，現分析如下，供大家參考。
3.1 主回路跳閘
這種故障表現為變頻器運行過程中有大的響聲(俗稱“放炮”)，或開機時送不上電，變頻器控制用的斷路器或空氣開關跳閘。這種情況一般是由于主電路(包括整流模塊、電解電容或逆變橋)直接擊穿短路所致，在擊穿的瞬間強烈的大電流造成模塊炸裂而產生巨大響聲。
關于模塊的損壞原因，是多方面的，不好一概而論。現僅就筆者所遇到的幾類情況加以列舉。
(1) 整流模塊的損壞大多是由于電網的污染造成的。因變頻器控制電路中使用可控整流器(如可控硅電焊機、機車充電瓶等都是可控整流器)，使電網的波形不再是規則的正弦波，使整流模塊受電網的污染而損壞，這需要增強
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