西门子S120变频器堵转和接地故障分析李二成

西门子S120变频器堵转和接地故障分析李二成

李二成

李二成

包钢稀土钢板材厂内蒙古包头014000

摘要：目前随着我们国家的科学技术的不断发展，越来越多的科技材料的研发也在不断的进步。一定要对各种各样的高科技机器在生产过程中产生的问题进行详细的分析，本文中，我们就针对目前西门子变频器堵转和接地故障进行分析。

关键词：西门子S120变频器；堵转；接地故障；分析

1.前言

如果在科技发展过程当中出现问题的话，就必须通过对各种各样的问题进行解决，这样才能够进一步的提升我们国家的科技发展水平，所以说，在这篇文章当中，我们就目前西门子变频器中所出现的一些问题进行分析解决。

2.西门子S120系列变频器组成和原理

S120是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电动机、扭矩电机及直线电机。内部集成的DCC（驱动控制图表）功能，用PLC的CEC编程语言来实现逻辑、运算及简单的工艺等功能。而此处应用的场合，工艺方案要求转炉传动设备是由四台异步电动机共同配合工作的方案，这种情况下，各驱动电机之间需要保证相同的运行速度，以及转矩的平均分配。在广西某钢厂的转炉倾动系统中，我们就是利用S120变频器驱动电机实现工艺要求的倾动电机转速及转矩分配控制要求，实现转炉倾动系统上的主从控制，并监视倾动电机的电流、力矩、速度等运行状态。（1）西门子S120系列变频器组成。西门子S120系列变频器主要是正弦脉冲宽度调节器，是通过整流电路以及直流中间电路和逆变电路等组成的，其在硬件的配置组成内容就比较多，有电机模块以及制动单元，数据/程序储存器和编码器等等部分。数据/程序储存器从精细分级的CPU当中挑选合适的CPU加以应用，是取决于集成作业存储区的巨细。还有信号模块的内容，这是操控器进程操作的重要接口，不一样的数字量以及模拟量能结合每项使命请求提出输入以及输出要求。信号模块的装置比较简洁，高拼装密度以及简略参数设置等[1]。另外，在外部编码器的部分，为能对驱动器以及闭环控制器优化以及调试，针对CPU变量提供了广泛跟踪功能，这样能够对系统进行实时诊断以及定时故障检测等。

（2）西门子S120系列变频器运作原理。西门子S120系列变频器的运行作业过程中，主要是将三相以及单相的交流电转变成直流电，再将转变成的直流电转变成三相或是单相的交流电，在变频器的应用下能对输出的电压以及频率进行改变，这样就能改变电机运行曲线转速，从而使得电机的运行曲线保持平行下移。在对变频器的应用下就能通过相对比较小的启动电流获得大的启动转矩[2]。交流异步电机在进行同步转速中电动机转速调节范围比较宽泛，通过对电动机电源频率的改变进行速度调节，从而实现控制的作用。

对于2个电机的主从控制，可以设置一个控制单元CU320-2DP，转矩给定可以通过DRIVE-CLIQ通讯在两个电机之间进行直接传输，大大提高了数据传输的可靠性和快速性。SINAMICSS120变频器常用调试工具有三种：BOP20、AOP30和基于PG/PC的STARTER软件，其中后两者最常用。两电机进行主从控制时，主从同时接收到启动信号，主电机进行速度控制，从电机接收主电机的转矩给定进行转矩控制，从而实现设备负载的平均分配。根据设备对动态响应和稳定性的要求，在空载情况下进行比较细致的调试，反复调节主电机的速度调节器的比例增益和积分时间，从而保证主从电机输出转矩和实际速度尽可能保持一致，保证设备运行的可靠性。主从控制的关键技术问题是如何把主传动的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动变频器，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，以下以西门子的SINAMICSS120变频器为例说明主从控制的几种实现方法及其控制特点。

3.西门子S120系列变频器应用故障和解决措施

（1）西门子S120系列变频器应用故障。西门子S120系列变频器的实际应用过程中，由于受到一些因素的影响就存在着相应故障，其保护功能的设计相对比较完善，在故障的发生时候能保障驱动设备安全，比较常见的故障中过电压是比较突出的，这一故障的发生是电路某元件损坏就比较容易出现输出端输出电压高，这就是电压故障。对变频电压故障检测过程中，对电路需要分别诊断，检测电路当中放大电路是把电压取样信号通过放大的故障分析方法。这一过电压的故障发生主要是集成电路出现了损坏的问题，使得输出高电平。

西门子S120系列变频器的过电流也是比较突出的，这也是常见的故障内容，变频器在通电后是正常的，但是运行过程中就会出现过流的情况，空载的情况下也会出现这一问题，控制面板会出现F30001的故障代码[3]。这就是漏电的故障问题，造成这一故障是电源电压波动比较大的时候，以及变频器在反复过载的时候，就会使得变频器脉动电流相对主控板电流大，没有做好保护的工作造成的。

西门子S120系列变频器的欠电压故障的发生中，变频器接入电源以及柜体控制面板显示F30003故障代码，这就是欠电压的故障，在对高压直流电压以及低压直流电压的检查之后没有发现问题，对电压取样电路查看后也没有问题，对集成放大电路检查后发现存在异常[4]。由于集成放大器出现了故障就会造成输出信号不正常，运行当中的过热故障是限流电阻发热所致。发热的故障主要是风扇转速不正常，风扇维修的时候出现了乱报警的情况。

（2）西门子S120系列变频器故障解决措施。对西门子S120系列变频器的过电压故障的解决过程中，就要能结合实际的故障问题，通过对集成电路的更换能保持系统的正常运行。或者是同能量消耗法的应用，变频器直流回路上并联制动电阻，判断变频器运行过程直流母线电压，以及进行设置阈值来加强功率管通断控制。在直流母线的电压超过设定值的时候，就会使得功率管的导通，然后把能量导入到电阻，这样就能以热量的形式进行消除，最终能够对过电压的问题得以有效解决。

加强对西门子S120系列变频器的过电流故障问题的解决，就要对回路器件的正常性进行检查，在加电测试的方法应用下对回路器件的正常加以判断。流传感器如果是有故障问题就要进行更换，如果是某回路的故障问题就要对其中元件更换保障其正常工作。变频器的过电流故障通过修改输出载频，变频器参数的修改能够解决过电流的问题，降低输出频率和减小高频损耗等都比较有效[5]。在变频器输出端增加交流电抗器对电流突变能有效抑制，从而能避免过电流的问题发生。

对西门子S120系列变频器的欠电压的解决，主要进行更换相应的集成电路就能得以解决。对于发热故障的解决中，对电源板的问题要进行详细分析，开关电源出来一路供电滤波电容出现漏电造成，进行更换电容后就解决了问题。对西门子S120系列变频器的维护工作实施是比较关键的，要不定期检查变频器电缆敷设的质量，对变频装置的接地质量进行查看。

4.结束语

根据本文对于西门子变频器问题的分析，可以看出，要想更好的保障西门子变频器发展的话，就必须针对变频器中出现的问题提出科学合理的解决方案。可以通过提升变频器的科技含量来减少问题发生的可能性来促进西门子电器的发展。

参考文献：

[1]胡水军，张彩凤.浅析西门子S120系列变频器故障分析及解决办法[J].企业导报，2017（21）.

[2]陈卫东.西门子S120系列变频器故障处理[J].设备管理与维修，2017（01）.

[3]李衍福.西门子S120系列变频器故障维修5例[J].电世界，2016（05）.

[4]唐亮，蒋绍凤.变频器扩展端子的利用[J].电世界，2017（11）.

[5]蔡俊.变频器在使用中遇到的问题和故障防范[J].建材与装饰，2018（20）.

[6]施坪.西门子S120变频装置在高速线材生产线的应用[J].变频器世界，2013（11）.