西门子6SE70系列变频器维修实例经验总结

1、引言

　　在变频器应用中因受周围环境条件，如：温度、湿度、粉尘、硫化氢腐蚀性气体等因素的影响，出现的各种故障报警现象也很多，在维修过程中我们积累了一些故障处理、维修维护保养的经验，下面对西门子6SE70系列变频器有代表性的故障现象进行分析介绍。此文中电路板图为维修过程中实际测绘下来的（因文中章节多次涉及同一电子器件，电路板图未按照顺序排列，论述问题涉及到的部分电路，请参见相关电路板图），仅供大家在维修时参考。

2、变频器故障实例的处理

　　变频器操作手册上的故障对策表中介绍的皆为较常见的故障，在出现未涉及的一些代码时应对变频器作全面检查。变频器的维修方式采用在线电压检测及直流电阻测量两种方法，测量各关键点电压并与正常值进行比较，将故障范围缩小，进行分析判断；测量元器件直流电阻，根据贴片电阻色环进行判断比较，然后将怀疑元器件拆下，再测量元器件直流电阻，采用比较法来确定元器件的好坏。
　　2.1 西门子6SE7016－1TA61-Z变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上显示字母“E”报警
　　变频器液晶显示屏上出现“E”报警时，变频器不能工作，按P键及重新停、送电均无效，查操作手册又无相关的介绍，在检查外接DC24V电源时，发现电压较低，解决后，变频器工作正常。但是出现“E”报警一般来讲是CUVC板损坏，更换一块新CUVC板就能正常。“E”报警有以下几种情况是由底板及CUVC通讯板故障引起的：
（1）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“E”报警
　　检查处理（参见图1、图2）：更换一块新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，用数字万用表测外接DC24V电压正常，检测集成块N3基准电压不正常，集成块N2 20脚输出电压为0.1V，明显偏低，正常值应为15V，查集成块N2的1脚为11.3V，8脚为0.20V，11脚电源输入为27.5V，正常。经分析判断1脚、8脚、20脚电压值都不正常。测集成块N3的1脚电压为0.31V，2脚电压为1.8V，电压值也都偏低。用热风枪拆下N3集成块MC340，测2脚与3脚之间的电阻为84Ω。更换一块新N3集成块MC340后，测各引脚电压，1脚为2.1V，2脚为5.1V，正常。测N2集成块各脚电压也都恢复正常。集成块N3输出电压不正常，引起N2集成块各脚电压也出现偏移。恢复变频器接线，输入参数，启动变频器运行正常。

图1  集成块N2的相关电路

图2  集成块N3的相关电路

N2集成块L4979各引脚电压数据如表1所示。

N3 集成块MC340各引脚电压数据如表2所示。

（2）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“E”报警
　　检查处理（参见图1、图2）：用数字万用表测底板N2、N3集成块各脚电压，N3的1脚N2的8脚电压都偏低，测V28三极管的基极偏置电阻4.7kΩ已变值为150kΩ。更换新贴片电阻，测N2、N3各脚电压正常。因V28基极偏置电阻变值，导致V28三极管截，造成N2、N3集成块不能正常工作。
（3）故障现象：操作控制面板PMU板液晶显示屏显示“E”报警
　　检查处理：一台“E”报警的变频器，将变频器原CUVC板上CBT通讯板拆下，装在新CUVC板上，变频器装好CUVC板，启动后。液晶显示屏仍显示“E”报警。拆下CUVC板检查发现CBT通讯板上贴片电阻烧坏。更换新CBT通讯板后，变频器启动工作正常。
（4）故障现象：操作控制面板PMU板液晶显示屏显示“E”报警
　　检查处理（参见图1、图2、图4）：检查底板电源块N2（L4974A）第1脚的开机电压为11.32V，正常值为26.7V；第20脚输出电压为0.117V，正常值为15.31V；基准电压块N3（MC340）第1脚电压为0.315V，正常值为2.1V；第2脚的电压值在1.5～1.8V之间变化，而正常值为5.1V。检查继电器K4，线圈电路串联两支二极管V16、V15，电阻值分别为3.67Ω和5.5Ω，已经短路，V28（5C）三极管基极电阻由正常值4.7kΩ变为150kΩ，已经烧坏。更换新的电阻和二极管后，运行正常。
　　2.2 西门子6SE70系列变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上无显示，“黑屏”
（1）故障现象：西门子6SE7016-1TA61-Z变频器操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3、图1、图2）：检查底板V34场效应管K2225，发现栅极保护贴片电阻24Ω变值为500kΩ，已损坏。检测N2集成块的20脚无电压，1脚为11.3V，N3集成块MC340脚为4V，2脚为3.3V。用热风枪将N3集成块MC340拆下测量1脚与3脚之间的阻值变为9kΩ，正常应为500kΩ。更换新的N3集成块MC340和24Ω贴片电阻。上电测试N2、N3集成块各引脚电压，正常。恢复接线，运行正常。

图3  总电源部分电路

　　操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”故障，大部分与底板V34电源管控制极24Ω保护贴片电阻变值有直接关系，变值后的电阻值一般为500kΩ～1MΩ之间，有的电阻值变为无穷大。
（2）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图4、图3、图2）：检查底板，测量K4继电器线圈并联续流二极管V20，与K4线圈串接二极管V16击穿短路，测N7电源块L7824损坏，N4集成块UC3844AN 1脚对地电阻500Ω，正常值应为15kΩ。更换同型号二极管2支、N4集成块UC3844AN、N7电源块L7824后，测试各点电压正常。

图4  X9端子与继电器K4的相关电路

N4集成块UC3844AN各引脚电压数据如表3所示。

N7 集成块L7824各引脚电压数据如表4所示。

（3）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3）：检查底板，测量N4集成块UC3844AN 4-8脚之间的7.5KΩ电阻烧坏，V34场效应管K2225栅极限流电阻R133变值为720kΩ，用热风枪将贴片电阻拆下，更换新贴片电阻。上电测试各点电压，正常。恢复接线，送电运行正常。
（4）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3、图5）：检查底板，测量V34场效应管K2225，发现栅极保护贴片电阻24Ω变值为430kΩ，电源变压器T6二次绕组之间，经V58串联连接的5只相并联的100Ω电阻值为33Ω，拆下测100Ω电阻其中一只已变值为10MΩ，另一只电阻变值为1MΩ。更换24Ω、100Ω电阻。

图5  X239端子与集成块N5的相关电路

（5）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理：检查底板，25A正负熔断器F1、F2全部熔断（见图6），测量IGBT模块输出端U相与V相之间，电阻值为11Ω，已经短路，（正常阻值应该为210kΩ），IGBT模块触发部分触发板A12、A32、A22的3脚与4脚和7脚、5脚、8脚的电阻值变为1.9Ω，已经短路。更换同型号六单元IGBT模块(型号为BSM15G120DN12)与触发电路板A12、A32、A22后，恢复接线，变频器上电，测量各个电源输出电压正常，IGBT模块6个触发电路脚电压为-5.1V，正常，显示正常。

图6  6SE701G变频器主电路图

（6）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3）：检查底板电源部分，查N4（UC3844）PWM脉宽调制集成块，测量外接4脚振荡电阻原为7.5Ω，现在变为420kΩ，运行正常。
（7）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3）：检查底板：主开关电源开关管V34（K2225）栅极限流电阻R133（100Ω和24Ω）电阻烧坏，测量N4（3844）PWM集成块，3脚过流保护外接电阻由正常时的100Ω变为400kΩ，更换后，运行正常。
（8）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3、图7、图10）：检查底板开关电源，脉宽调制集成块N4，测量第4脚与第8脚振荡电阻由正常时的7.5kΩ变为420kΩ，第6脚输出电阻R133由正常时的100Ω变为300Ω，电压检测部分N1(TL084)第14脚输出外接电阻R203由正常时的47Ω变为544kΩ，触发板输出电阻IGBT第11脚接电阻R226由正常时的9Ω（两支18Ω电阻并联）变为144Ω，第4脚R214由正常时的18.5Ω变为21Ω，第3脚接电阻R126由正常时的9Ω变为18.3Ω，第1脚接电阻R116由正常时的9Ω变为12.6Ω，将上面的电阻重新更换后，运行正常。

图7  电流电压检出板电路

（9）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图3、图2）：检查底板开关电源，开关管V34（K2255）场效应管栅极2000Ω限流电阻烧坏，V28（5C）三极管10kΩ和1.2kΩ基极电阻均烧坏，N3基准电压块MC340的脚接1000Ω电阻烧坏，更换新电阻后，运行正常。
（10）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
      检查处理（参见图3）：检查底板开关电源，开关管V34（K2255）和漏极电阻R400（10Ω）烧坏，其他正常，更换后，插好CUVC板，变频器上电，显示“008”开机封锁，重新初始化，输入参数后，运行正常。
（11）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
      检查处理（参见图1、图7）：检查底板,上电，听到开关电源“咝咝”声音很大，测量各输出点电压，集成块N2的20脚输出电压稍微偏低为14.95V，正常值为15.30V，其他各点输出电压正常。停电，测量电流检测板A1，发现4脚与7脚之间电阻值为2.84Ω，正常值约为3.1kΩ，更换一块电流检测板A1后，变频器上电显示“F029”，测量A1板的1脚与4脚之间的电阻值为无穷大，正常值为25Ω，拆下U相电流变送器T4，测量T4与电流检测板A1的1脚、4脚并接的线圈电阻，阻值为无限大，线圈断路（线圈的正常阻值为25Ω）。更换新的电流变送器T4后，变频器上电，运行正常。
（12）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
　　检查处理（参见图8、图7）：检查，上电，自检完成后，内部继电器K3吸一下就跳，连接X9的7点与9点闭合一下马上断开（K3的常开点外接主电路接触器线圈）测量各点输出电压正常，断电测量电流检测板A1的第4脚与第6脚之间的电阻值为2140Ω，正常电阻值为3200Ω，更换电流检测板后，运行正常。

图8  X239端子和继电器K3的相关电路

（13）故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”
      检查处理（参见图9）：检查底板、二次电源，逆变开关管V2（IRF520）场效应管，栅极限流电阻由原正常阻值10Ω变为590kΩ，拆下测量为11MΩ，更换后，运行正常。

图9  触发电源板电路

2.3 西门子变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上显示“008”，开机封锁
      变频器起动自检完毕，出现开机封锁“008”报警，008是启动封锁，一般，故障复位以后，要将“使能”、“ON/OFF1”置0，如果仍然在008状态，要检查系统的“OFF2”是不是置0了；或者硬件的“紧急停车”端子开路了；或者功率定义错了（例如功率定义应为43，结果定义成36）；检查比较状态字1，位6的状态字有没有问题，如果状态字正常，应检查变频器电路板。
（1）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“008”
      检查处理（参见图10）：检查触发板A21集成块，9脚外接7.5kΩ电阻，变值为298kΩ。更换新电阻后，运行正常。
（2）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“008”开机封锁不能复位。
      检查处理（参见图8、图5）：将变频器重新初始化，输入参数，显示“009”开机准备状态。变频器带负载上电，加入给定频率，输出正常。5min后，K3继电器带外接主接触器出现断续的掉电声，停电检查变频器，更换一块新CUVC板，开机后变频器故障依旧，停电检查变频器主板，检测到N5（MC33167T）集成块时，电源发出“咝咝”声，断电，用万用表电阻挡检查，发现接1脚100kΩ电阻烧坏。底板控制K3继电器三极管V12基极电阻变值为4kΩ，正常值应为2.2kΩ。更换损坏的贴片电阻后，运行正常。 
（3）西门子6SE7023-4TC61-E变频器操作控制面板PMU显示屏显示“OO8”故障维修
      检查处理（参见图2、图1、图5）：检查底板电源N3正常，N2第20脚输出电压14.50V，稍微偏低，正常值为15.30V，N5第二脚电压为5.6V，测量使电源发出“咝咝”响声，查为第1脚处外接100kΩ电阻、CUVC板连接器X239A第20脚接3.3kΩ电阻烧坏，更换后，变频器上电，显示“009”，启动后，正常。
2.4 西门子6SE7021-OTA61-Z变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上显示“F008”报警
（1）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“F008”，复位后显示“009”开机准备，变频器起动，加入给定频率20s后，显示“F008”报警
      检查处理（参见图7）：检查变频器电压、电流检测集成块N1（TL084）接3脚的电阻R209由4.7Ω变值为888kΩ，接14脚电阻R203由4.7Ω变值为185kΩ。更换新电阻后，正常。
（2）故障现象：上电自检完后，变频器操作控制面板PMU显示屏显示“FOO8”，复位后显示“OO9”，但不能启动。
      检查处理（参见图10）：检查触发电路检测部分三极管V17（5C）集电极电阻R152，阻值为1.69kΩ，正常时的电阻值应为1.275kΩ（4只5.1kΩ贴片电阻并联），其中一只电阻烧坏，更换一只新电阻后，正常。

 图10  触发板电路图

（3）故障现象：上电自检完后，变频器操作控制面板PMU显示屏显示“FOO8”，复位后显示“OO9”，启动后给定频率，20s后跳闸，显示“FOO8”。
　　检查处理（参见图7）：检查电流电压的检测部分运算放大器N1（TL084）集成块第7脚的输出外接电阻R209，电阻值由正常时的47Ω变为888kΩ，第14脚输出外接电阻R203，电阻值由正常值47Ω变为185kΩ，更换新电阻后，正常。
（4）故障现象：操作控制面板PMU显示屏显示“F008”报警，变频器上电自检，显示“009”开机准备状态，但是随后显示“F008”不能启动。
　　检查处理（参见图7）：检查底板电压、电流检测部分，发现R56在线测量阻值为4.3kΩ，正常值为900Ω，用热风枪拆下测量阻值为1MΩ，已经烧坏。更换新电阻值后，运行正常。

2.5 西门子6SE70系列变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上显示“F011”，报警
（1）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“F011”报警，不能复位
　　检查处理（参见图7）：电压检测块N1（TL084）7脚外接47Ω电阻变为15Ω，V2(IRF520)G极保护电阻由正常阻值10Ω变为340kΩ,更换后，运行正常。
（2）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示“F011”报警，且变频器有焦糊味。
　　检查处理(参见图1、图5、图10):测量N2第20脚输出电压只有5.1V，1脚输出电压为16.5V,检查发现N2第9脚接1kΩ电阻烧坏,N5第1脚接100kΩ电阻变为20MΩ,3脚外接10Ω电阻变为2MΩ,触发板A22第3脚与第4脚接4.7kΩ电阻烧坏,更换上述电阻后,运行正常。
2.6 6SE7022-6TA61-E 变频器上电初始运行正常，10s后就跳闸，显示“F006”
　　检查处理（参见图10）：检查变频器底板，测量各点电压正常，未发现问题，后来将IGBT模块、触发电路板A21、三极管V17(5C)、各个管脚重新焊接后，运行正常。

3、结束语 

　　在西门子6SE70变频器的常见维修中，由于其电路板上选用的大都是贴片电阻、电容、贴片二极管、三极管、IC芯片，因受电路板体积所限，所选用元器件体积及功率都很小，因受周围环境温度的影响导致电路板散热不太好，引起的故障所占比例较大。
　　在日常维护时，一方面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，通过加强设备管理限度地降低变频器的故障率。另一方面应注意在维修过程中尽量减少静电的危害，较高的静电电压可能对电子元件造成损坏，在更换电路板及元器件时，应该佩戴防静电接地环和防静电腕带，没有条件时可以将防静电接地线缠绕于腕上。