深圳市地铁集团有限公司运营总部车辆中心 广东深圳 518040
摘要：西门子MM440变频器以其稳定的性能，丰富的组合功能，良好的力矩特性，在我司列车自动清洗机、架大修设备、立体仓库等设备中得到了广泛应用。本文主要针对MM440变频器结构组成、基本工作原理简单介绍，通过故障案例分析及维护方法，为MM440变频器的故障维修及维护提供借鉴。
关键词：变频器；工作原理；案例分析；维护
0 引言
变频器调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用。西门子MM440变频器具有大允许电压波动范围，小的体积，很强的通讯能力并可同直流传动系统100%的兼容，从而越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域，我公司MM440变频器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的可行性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会造成变频器的损坏。要想在生产过程中，使变频器得到最好的利用并熟悉变频器的结构原理，了解其常见故障维修方法及维护对维修人员尤为重要，下面对列车自动清洗机MM440变频器结构原理及常见的故障案例进行分析介绍，为MM440变频器的日常故障维修及维护提供借鉴。
1 西门子MM440变频器的硬件组成及特点
1.1 MM440变频器的硬件组成
1.1.1 底板（直流中间电路、低压电源电路，各项检测电路、触发板电路等）；
1.1.2 cuvc板（显示电路、计算电路、触发电路等）；
1.1.3 通讯板等。
1.2 MM440变频器的特点
1.2.1 新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构，还具有较高的性能价格比，虽然价格不高却有着比同类产品更强大的功能。
1.2.2 利用BiCo功能可以为更为复杂的功能进行编程，它可以在输入(数字的，模拟的，串行通讯的等等)和输出(变频器的电流，频率，模拟输出，继电器节点输出等等)之间建立布尔代数式和数学关系式。
1.2.3 给用户提供的是一个完全开放的编程平台，使用户可以根据自己的需要最大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC实现一些简单的编程操作。
2 MM440变频器常见故障分析及处理方法
为了对变频器的好坏作一个初步的判断，我们可以先对它做一个静态测试，主要是对直流中间电路和IGBT的检测，用万用表检测其内部保险是否烧断、中间滤波电容的容量及是否击穿、IGBT的续流二极管是否损坏等。因为变频器同一种报警可以由底板、CUVC板、通讯板共同造成，所以发现故障时不要盲目判断，引起工作的繁琐和时间的浪费，下面以列车自动清洗机MM440变频器F0001故障为列分析如下。
2.1 MM440变频器F0001故障分析及处理
2.1.1 故障现象
地铁列车进行自动有端洗清洗作业时，左端洗刷电机突然停止运行，变频器显示F0001故障信息代码。（见图1）
图1 F0001故障信息代码
2.1.2 故障排查
2.1.2.1 电机检查
拆开电机接线盒，检查盒内干燥，电源线连接牢固，接线柱无无锈蚀。
拆除电机电源线，测量电机三相线圈绕组阻值AB相:7.6Ω/AC相:7.6Ω/CB相: 7.6Ω，三相阻值平衡。
测量电机线圈绕组对地绝缘阻值接近60ΜΩ，电机绝缘阻值正常。
2.1.2.2 变频器到电机之间电缆
脱开变频器输出到接触器下端线缆和右端洗刷现场控制柜U17/V17/W17/PE线缆，（见图10），测量线缆线间及对地绝缘阻值超过500ΜΩ，线缆绝缘阻值正常。
脱开右端洗刷龙门架分线箱U17/V17/W17/PE线缆，测量右端洗刷现场控制柜与右龙门架分线箱线缆， 测量线缆线间及对地绝缘阻值超过400ΜΩ，线缆绝缘阻值正常。
测量右端洗刷龙门架分线箱U17/V17/W17/PE线缆到电机之间线缆之间及对地绝缘阻值，超过10ΜΩ，线缆绝缘阻值正常。
2.1.2.3 变频器检查
连接好拆除线缆及电机电源线，对变频器进行复位，手动测试右端洗刷旋转，同时进行电机电流监测，见图2，电机实际运行电流为2.63A，小于电机额定电流为3.75A，变频器运行20分钟，工作正常。
图2 变频器实际运行电流
进行自动洗车模拟测试，在端洗刷运行过程中，右端洗刷再次出现F00001过电流故障报警，检测电流达到3.8A，超过电机额定电流。（见图3）
图3 模拟测试检测电流
通过手动和自动模拟测试，初步判断刷架在运行过程中电缆存在漏电接地故障现象。
为验证右端洗刷是否在右端洗机构运行过程中发生电缆移动故障，再次进入到手动模式进行测试。
在手动模式运行右端洗刷，同时来回操作龙门架前后反复多次移动，右端洗刷运行正常。
在手动模式继续保持右端洗刷旋转，操作刷架上下运行，第3次运行时，右端洗刷出现停止旋转，右端洗刷再次出现变频器F00001过电流故障报警。
由此初步判断右端洗刷电机电源线到刷架顶部电缆有漏电接地现象，为确保故障判断的准确性，再次进行测试。
在变频器复位后，在手动模式运行右端洗刷旋转，操作刷架上下运行，经过反复多次运行时，在右端洗刷上升到1米位置处，端洗刷再次出现停止旋转，变频器出现F00001过电流故障报警。
由此确定右端洗刷电机移动电缆有漏电接地故障，更换电机电源线进行测试，手动模式测试，刷架上升下降往复多次，未再发生变频器出现F00001过电流故障报警。
进行2遍自动洗车模拟测试，右端洗刷运行正常，设备整体状态正常。
2.1.3 故障原因分析
3.1.3.1 检查更换后的右端洗刷电机电源线缆，发现电缆外皮有一条铜线，经过检查铜线由电缆内蓝色电线刺破电缆绝缘皮伸出。（见图4）
图4 电机电源线缆问题
2.1.3.2 电机电源电缆穿过坦克链条敷设，随刷架可上下移动，由于坦克链条为塑料材质制成，具有绝缘特性，静态情况下，测量时电缆对地绝缘组织超过了10ΜΩ。而在刷架向上移动时，刺出电缆外皮的铜线接触了电机外壳，造成端洗刷电机电源单相接地，从而使变频器过流保护，出现F00001过流报警。
2.2.4 措施
2.2.4.1 更换有缺陷的电缆，确保电机电缆的绝缘阻值不低于5ΜΩ。
2.2.4.2结合设备检修计划，加强对设备现场所有电机电缆绝缘情况进行检查，确保线缆绝缘正常，防止此类故障的再次发生。
3 MM440变频器的维护
操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作常识。在对变频器维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。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，通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。
3.1 日常维护
变频器使用理念是勤养少修，延长使用寿命， MM440变频器日常维护按照表1周期、检查内容、检查手段、判别标准进行检查。
表1 MM440变频器日常维护表
3.2 定期维护
3.2.1 冷却风扇
变频器的功率模块是发热最严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh～40kh。按变频器连续运行折算为3～5年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。
3.2.2 滤波电容
中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。
3.2.3 主回路检修
3.2.3.1 制动电阻阻值测量及外观检查。
3.2.3.2 继电器触点、外观及导线检查，动作是否失灵。
3.2.3.3 整流模块内部元件检查：检查二极管正、反向电阻，正向电阻在几十欧姆，反向电阻为∞。
3.2.3.4 逆变模块内部元件检查
二极管、开关元件测量：有无击穿；结构图及检查表见图14和表2。
3.2.4 主回路绝缘测定：用500V绝缘电阻表，绝缘值大于5MΩ。
3.2.5 保护电路的检修
3.2.5.1 电压互感器：接线
3.2.5.2 电流互感器：接线
3.2.5.3 电压分压电阻：阻值、外观
3.2.5.4 压敏电阻：外观
3.2.5.5 热敏电阻：外观
3.2.6 控制、驱动电源电路检查
3.2.6.1 目测元件、线路板有无异常：锈蚀、发霉等要清除，必要时明线搭桥。
3.2.6.2 电解电容老化：一般使用1年左右更换1次。
3.2.6.3 检查插件有无松动及短线。
3.2.7 通电运行检查
经过定期维护的变频器控制系统，必须进行通电试运行检查。
3.2.7.1 接好线路
3.2.7.2 变频器接通电源
3.2.7.3 测量输入电压是否正常(交流侧、直流侧)
3.2.7.4 测量输出电压应不超过40V(变频器还未运行)
3.2.7.5 给运行指令：测量输出电压时不能用普通万用表；速度上升时过电流：延长上升时间；停机时过电压：制动电阻问题，经常过电压的考虑逆变模块故障或载波频率。
3.3 维护注意事项
3.3.1 变频器内部有大电解电容,切断电源后,电容器上仍有残存电压,因此应在断开电源约10分钟后,“充电”指示灯彻底熄灭或确认正、负母线电压在36V以下时才能进行维护操作。
3.3.2必须是专业人员才能更换零件,严禁将线头或金属物遗留在变频器内部,否则会导致设备损坏。
3.3.3 维修前最好记录保留变频器内部的关键参数。
3.3.4 更换主控板后,必须在上电运行前进行参数的修改,否则可能会导致相关设备的损坏。
3.3.5 在通电状态下不得进行接线或拔插连接插头等操作。
3.3.6 不得将变频器的输出端子(U、V、W)接在交流电网电源上。
3.3.7 变频器出厂前已经通过耐压实验,用户不必再进行耐压测试,否则会损坏器件。
4 结束语
MM440变频器的科技含量较高，是强电与弱电相结合，并具有完善的自诊断保护功能，其维修工作是一项理论知识、实践经验与操作水平的结合，它的技术水平代表着变频器的维修质量。所以我们要经常阅读一些有关的书报杂志，不断了解这些电子元器件所具备的功能和特点，开拓我们的思路，给我们维修工作以启迪，并将这些学到的知识应用于实际工作中，解决一些维修过程中无法解决的问题，使我们的技术水平不断提高。要想使变频器正常的运行少出故障，加强日常维护很重要，同时维修技术人员对现场环境、设备、工艺等的充分了解也是十分必要的。
参考文献：
[1]咸庆信.变频器电路维修与故障实例分析.北京：机械工业出版社，2009
[2]王俊坤.西门子变频器常见故障维修案例与日常维护.变频器世界7(2009):126-129.
[3]SIEMENS.MICROMASTER 440使用说明书［Z］.德国: SIEMENS,2003.
[4]SIEMENS.MICROMASTER 440 简明调试指南［Z］.德国: SIEMENS,2002.
论文作者:刘小平
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/30
标签：变频器论文; 电机论文; 故障论文; 阻值论文; 线缆论文; 右端论文; 电缆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;