摘要：由于生产线的生产任务量大，使得该公司使用的西门子SinamicsS120变频器会经常出现故障，初步检测结果定为接地堵转故障。然后本篇文章立足于多角度、全方位的分析故障产生的具体的原因，在电动机和逆变器间环流等环节解析接地问题，在动机负载和速度反馈环节解析堵转问题，最后将问题解决并提出了一些需要维护的注意事项。本文对S120变频器控制电机产生的堵转、接地故障进行处理及分析，希望对大家在处理类似问题时能有一定的借鉴意义。
关键词：西门子；S120变频器堵转；接地故障分析
1导言
某轧线控制系统全套采用西门子公司产品，其冷床区域和编组区域的横移链电机、旋转托盘小车电机共14台，由西门子SinamicsS120控制。下面以冷床横移链条电机为例进行说明。横移链条电动机整流部分采用SLM电源模块并联整流器，由1个CU310-2 DP控制单元实现整流控制及逻辑联锁;逆变部分采用直流母线结构，驱动横移链条电动机运转。该系统自2014年6月投用以来，运行情况良好，未发生过故障。但2016年3月大修复产后，变频器出现堵转和接地故障而无法运行。
2故障处理
横移链条电机在正常带负载运行的条件下，变频器经常会出现一些故障，功率单元过电流、接地故障、堵转故障。例如故障编号F07900代表驱动电机堵转，故障编号F30021代表功率单元出现接地问题。此时系统便无法正常工作了，我们必须先解决掉这些故障才能处理其他问题。
2.1接地故障处理
接地故障，从信息上分析，是电流变化率太大计算出来的故障信息。造成变频器接地问题可能是由很多因素造成的，但主要包括电动机和它的动力电缆绝缘问题、电流流经的电路问题以及电流采样模块等几方面。所以在下面的文章中我们将从这几方面进行主要的探讨。首先，怀疑是电机和电缆有问题，但多次对电动机以及电缆进行问题的检测，都没有发现问题，不存在短路或对地绝缘低的情况，所以首先排除了由这种因素造成的接地故障。之后又有人提出是否为逆变单元电路中的电流互感装置出现了问题，因为如果在出现问题的这种情况下，测量的电流也是不精确的，也可能导致接地故障，但通过检查电流互感器的接线端子、线路以及经过反复测试互感器后，发现电流互感器是没有问题的，所以这种这种假设也基本被排除了。在排除了以上两种设想之后，我们考虑是否为变频器中的电流采样模块出现了问题，因为如果电流采样模块出现问题，采样的电流也是不准确的，这样也可能会造成误检测，而报接地故障。后来经过拆检电流采样模块，发现电路板上有个元器件的管角焊点开焊，处于虚接状态，从而对该处地方进行重新焊接，并检查板子有无其他问题，再未发现有其他问题后，对装置进行回装，并检查确认无问题后，对变频器进行上电试车，故障消除，变频器正常运转。因此可以知道，变频器报接地故障是由电流采样模块中的元器件管角虚接造成的。
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2.2堵转故障处理
我们所知道的堵转问题通常是由以下几方面造成的：电动机传送轴和机械负载卡死以及卡阻致使真实的堵转;除了上面几种主要因素以外，假如是它励同步电机，速度反馈是磁极开始地方检验错误，S120变频器同样会出现堵转问题F07902。但在V/f条件下电动机能正常工作，所以上面的第一种可能的原因已经被排除在外；而且在电机工作状态时，能运用SCOUT软件获取编码装置的所有速度值，经过这点我们就可以排除了编码器自身或或者是电缆的问题。通过大量分析我们能认定堵转问题是因为编码装置拆导致转子磁极地址内容缺失引起的。此时，必须将编码装置举行一系列的位置校正，这样才可以保障电机工作稳定。编码装置通过位置校正以后，机器就能正常的工作了，而且没有任何问题出现。
而我们现场是S120变频器矢量控制电机运转，没有编码器速度反馈环节，若电机长时间以转矩极限值工作，超出了P2177中设置的时间，或低于P2175中设置的转速阈值，则会触发F07900驱动电机堵转故障信息。处理思路是先检查电机是否能自由旋转；检查转矩极限：正旋转方向为r1538,负转矩方向为r1539；检查信息“电机堵转”的参数，必要时修改参数P2175、 P2177。我们现场经常会遇到的情况是，机械卡组致使真实的堵转，致电机长时间超转矩极限工作而报故障。
3 S120维护注意事项
为了避免变频器发生接地和堵转故障，在平时的维护和检修时需要注意以下问题。(1)经常检查变频器输出动力电缆铺设情况，检查动力电缆转弯处与桥架、金属配管的边缘接触情况，防止电缆破皮对地造成短路现象而产生接地故障。(2)认真检查变频器柜体接地及变频器输出动力电缆屏蔽结构接地，防止电磁辐射对变频器本体控制系统造成干扰导致控制信号错误引起变频器工作错误、速度反馈信号丢失或非正常时引起过电流故障。为了减少电磁辐射产生的干扰，变频器尽可能使用输出电抗器和带屏蔽结构的动力电缆。(3)经常检查编码器的工作状况，做好编码器防水防油等保护措施，检查编码器电缆的破损情况及屏蔽接地情况，防止编码器速度反馈值不准而产生的堵转故障。(4)对于使用绝对值编码器的同步电动机，在检修和维护过程中，如果涉及到编码器的拆装，电动机运行前一定要对编码器进行位置校正，以确保电动机正常运转。(5)变频器连续多天未运行，即使控制回路电源未断电，在变频器运行前，也要对变频器的进行除湿、除潮处理，必要时停用期间电气室内安装除湿机控制好湿度，防止出现因变频器长时间未运行、内部绝缘情况变差而产生上电运行出现过流、对地等故障，防止严重时出现的IGBT等功率元件炸裂等情况。
4结语
本篇文章提到的变频器的一些常见问题，和以往的接地或者堵转问题都有所差别，要想彻底的处理好问题要颇费工夫和需要一定的经验的。通过这次出现的问题我们认识到只有对西门子S120变频器有更深刻的认识，了解其基本的构造、控制方式和运行状态，才能对出现的故障问题及时得到做出判断并进行处理，所以我们要加大对S120变频器更深入的学习，掌握它的基本构造以及运行习性，能够运用理论基础知识和检测手段进行细致的推断和分析，找到故障的根源，争取对遇到的常见的一些故障状况做到游刃有余。
参考文献:
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论文作者:张秀东,马连超,梁志允,乔世聪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/20
标签：变频器论文; 故障论文; 电流论文; 电机论文; 编码器论文; 电动机论文; 电缆论文; 《电力设备》2018年第14期论文;