西门子6SX7010-0EJ00 西门子6SX7010-0EJ00 西门子6SX7010-0EJ00
公司主营：数控系统,S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人机界面,变频器,DP总线,MM420 变频器MM430 变频器MM440 6SE70交流工程调速变频器6RA70直流调速装置 SITOP电源,电线电缆,数控备件,伺服电机等工控产品.
信誉，客户至上是公司成立之初所确立的宗旨，在公司领导的严格要求和员工们不折不扣地贯彻执行下发展延续至今。“罚十”一直是我公司的主动。
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上海西皇电气设备有限公司凭借雄厚的技术实力及多年从事 SIEMENS 产品的销售经验，本着树立公司形象和对用户认真负责的精神开展业务，赢得了 SIEMENS 公司与广大用户的好评及大力支持。但公司并未仅仅满足与现状：随着 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 产品 S7200 、 S7300 及变频器 MM420 、 MM440 系列的推出，其优越的性能价格比受到众多配套生产厂商的关注，在纺织机械生产行业腾西公司先后采用 S7 PLC 及 MM 、 MDV 变频器产品的电气控制系统的设计与编程，并在北京国际纺机展览会上获得了全面的；在其他行业如、上海供水装置的合作中也取得了良好的业绩，并在售后服务方面赢得了用户的一致好评。
西门子6SE70系列变频器：
西门子6SE70系列变频器为高端的工程型变频器，单机容量从2.2-4000KW，具有卷绕、角度同步、张力控制工艺控制选件等功能，已经内置测速编码器反馈接口，可以带USS、Profibus、SIMO
通讯功能。
西门子6SE70系列变频器应用：
SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制的变频器是具有IGBT逆变器、全数字技术的有电压中间回路的变频器。它同西门子三相交流电动机一起为所有工业领域和所有应用场合提供高性能、***经济的解决方案。SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列变频器是全系列通用和模块化的产品：标准装置功率范围从0.55KW～2300KW覆盖***的三相交流电网电380V~690V按照使用场合及所需功率，可做成4种结构，即增强书本型、书本型、装机装柜型及变频调速柜模块化的硬件、软件使其能够达到配合、***经济的解决方SIMOVERMASTERDRIVES AFE装置特性：控制系统对电网可以有任意的扰动，即有一个***佳的综合功率因数，在电网电压瞬时跌落或故障时，有防止传动系统颠覆功能，能进行无功功率补偿，四象限工作方式。
西门子6SE70系列变频器特点：
西门子6SE70系列变频器为高端的工程型变频器，单机容量从2.2-4000KW, 具有卷绕、角度同步、张力控制工艺控制选件等功能，已经内置测速编码器反馈接口，可以带USSProfibus、SIMO通讯功能。可以将整流装置和逆变器分开供货，整流装置可以为普通型或整流回馈型，这样电机处于发电制动状态的能量可以回馈电网，实现4象限运行和节能运行。同时，可以采用公用直流母线供电方案，下挂很多台逆变器，实现系统的多机传动。与西门子6RA70系列全数字直流调速器具有很多相同的选件，如T400用于卷绕、角度同步、张力控制的工艺控制板，Profibus通讯板CBP2。西门子为***上***作到交直流驱动器统一的。
变频器和交流电机组成的交流调速系统具有更宽的允许电压波动范围、更小的体积、更强的通讯能力，更优良的调速性能，在工矿企业中得到了广泛的应用。在变频器的应用中，也会遇到各种各样的故障现象，借助于变频器完善的自诊断保护功能，并通过平时工作中积累的经验来提高处理变频器故障的技术水平，这将明显地缩短对变频器故障处理的时间。我公司粘胶短纤维生产线上共使用西门子6SE70系列变频器260多台，在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），仅代表个人意见，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。
（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。
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。
（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。
（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。
IGBT是什么？
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT结构图左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。P+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成)，称为亚沟道区(Subchannel region)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Drain injector)，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N-沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴(少子)，对N-层进行电导调制，减小N-层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT工作原理
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方法IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然新一代功率MOSFET 器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
导通
IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。基片的应用在管体的P+和 N+ 区之间创建了一个J1结。 当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率 MOSFET的方式产生一股电流。如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的损耗，并启动了第二个电荷流。后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流); 空穴电流(双极)。
关断
当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)。这种残余电流值(尾流)的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流引起以下问题：功耗升高;交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。
鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相关的空穴移动性有密切的关系。因此，根据所达到的温度，降低这种作用在终端设备设计上的电流的不理想效应是可行的。
阻断与闩锁
当集电极被施加一个反向电压时， J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。另一方面，如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地提高压降。 第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的压降高的原因。
当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制。此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。
IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。在特殊条件下，这种寄生器件会导通。这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别：
当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现。 只在关断时才会出现动态闩锁。这一特殊现象严重地限制了安全操作区 。 为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施： 防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别。 降低NPN和PNP晶体管的电流增益。 此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切;在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。因此，器件制造商必须注意将集电极大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例，通常比例为1：5。
工作特性
IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。它与GTR 的输出特性相似.也可分为饱和区1 、放大区2 和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内， Id 与Ugs呈线性关系。高栅源电压受大漏极电流限制，其佳值一般取为15V左右。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示
Uds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh
式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ;Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降;Roh ——沟道电阻。
通态电流Ids 可用下式表示：
Ids=(1+Bpnp)Imos
式中Imos ——流过MOSFET 的电流。
由于N+ 区存在电导调制效应，所以IGBT 的通态压降小，耐压1000V的IGBT 通态压降为2 ～ 3V 。IGBT 处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
动态特性
IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET 来运行的，只是在漏源电压Uds 下降过程后期， PNP 晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on) 为开通延迟时间， tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和。漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2 组成。
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间
IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。正式商用的IGBT器件的电压和电流容量还很有限，远远不能满足电力电子应用技术发展的需求;高压领域的许多应用中，要求器件的电压等级达到10KV以上，目前只能通过IGBT高压串联等技术来实现高压应用。国外的一些厂家如瑞士ABB公司采用软穿通原则研制出了8KV的IGBT器件，德国的EUPEC生产的6500V/600A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用，日本东芝也已涉足该领域。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术，主要采用1um以下制作工艺，研制开发取得一些新进展。
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