哈尔滨西门子变频器420、430、440系列代理商
判断变频器功率模块好坏的方法
1、判断极性首先将万用表拨在 R×1K 。挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（ G ）。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（ C ) ：黑表笔接的为发射极（ E ）。
2 、判断好坏将万用表拨在 R×10KQ 档，用黑表笔接 IGBT 的集电极（ C ) ，红表笔接 IGBT 的发时极 ( E ) ，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极（ G ）和集电极（ C ) ，这时工 GBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站们指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极（ G ）和发射极（ E ) ，这时 IGBT 被阻断，万用表的指针 回零。此时即可判断 IGBT 是好的。
3 、注意事项任何指针式万用表铃可用于检测 IGBT 。注意判断IGBT 好坏时，一定要将万用表拨在 R×IOK挡，因 R×IKQ 档以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT 导通，而无法判断 IGBT 的好坏。此方法同样也可以用护检测功率场效应晶体管 ( P 一 MOSFET ）的好坏。
功率模块的好坏判断主要是对功率模块内的续流两极 管的判断.对于IGBT模块我们还需判断在
有触发电压的情况下能否导通和关断。
逆变器IGBT模块检测:
将数字万用表拨到二极管测试档,测试IGBT模块c1 e1、c2 e2之间以及栅极G与 e1、 e2之间正反
向二极管特性,来判断IGBT模块是否完好。
以六相模块为例。将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用二极管测试档，红表笔接P(集电极c1)，
黑表笔依次测U、V、W，万用表显示数值为大；将表笔反过来，黑表笔接P，红表笔测U、V、W，
万用表显示数值为400左右。再将红表笔接N（发射极e2），黑表笔测U、V、W，万用表显示数值为
400左右；黑表笔接P，红表笔测U、V、W，万用表显示数值为大。各相之间的正反向特性应相同，若出现差别说明IGBT模块性能变差，应予更换。IGBT模块损坏时,只有击穿短路情况出现。
红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性, 万用表两次所测的数值都为大，
这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示,则门极性能变差，此模块应更换。当正反向测试
结果为零时,说明所检测的一相门极已被击穿短路。门极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏.
故障分析：拆下机器主板先测验驱动电路，在驱动电路上未发现异常。给直流信号，检测驱支信号，发现有一路驱动输出无负压值。测量波形幅真明显大于其它五路波形。检测负压上的滤波电容正常，检测稳压二极管Z2损坏。
故障原因：IGBT因驱动信号电压过高而损坏。
故障处理：更换稳压二极管。
例五：一台7.5KW
故障现象：整流模块正常，逆变模块损坏，报过流故障。
故障分析：打开变频器，变频器内部堆积了厚厚的灰尘，还有一些油污，变频器输出端不有明显的打火过的痕迹。清洗后检查没有什么异常。可以认定是变频器输入端打火产生电流所致（由于变频器的绝缘性降低了，所以通电就会打火拉弧）。
故障原因：变频器是电子产品需要维护保养和定期检查维修，这对减少变频器故障和延长变频寿命是非常重要的。国内很多用户对这一点还做得不够，直到变频器出现故障到维修还是没有这个观念。
故障处理：清洗变频器内的灰尘，更换IGBT模块。(仅供参考）
通用变频器维修案例——变频器功率模块损坏的维修(2)
西门子变频器全新推出的模块包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模块，这两款模块均在可实现更高功率密度的全新硬件平台上研发。由于支持穿墙式安装，这两款功率模块可以实现创新的冷却解决方案。
西门子变频器在Sinamics G120系列的平台上深入研发出CU240E-2控制单元。除了现有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外，CU240E-2控制单元还将提供适用于Profinet通信版本的控制单元。Profinet是Profibus DP现场总线的增强标准，在工业通信方面有更大的灵活性、效率和更高的性能。例如，现场总线和以太网通信可同时实现高数据速率传播。Profinet可实现高性能应用的快速数据交换。该控制单元也可以通过介质冗余实现替代通信通道，提高工厂在通信线路故障过程中的利用率。该控制单元可与所有G120功率模块配套使用，并标配STO（安全转矩截止）安全功能，F型则配备扩展的安全功能 SS1（安全停车1）和SLS（安全限速）。集成的USB接口使调试变得轻松。
Sinamics G120模块化变频器系统的性能显著增强。PM240-2 FSA功率模块基于硬件平台开发，与以前的1.5kW LO的功率密度相比，该平台可在外形尺寸FSA中实现高达3kW LO的功率密度。其穿墙式安装适用于创新的冷却概念，能够适用于对控制柜散热有严格要求的应用。
西门子变频器新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模块
在我们日常使用变频的过程中，如果遇到西门子变频器故障，我们就要在上电之前，先用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。 下面就来为大家讲解一下具体检查的步骤：
①用万用表(好是用模拟表)的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。
②反过来将红表棒接变频器的直流端( )极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。
如果以上测量西门子变频器故障结果表明模块基本没问题，可以上电观察。
、上电后面板显示[F231]或[F002](MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。
第二、上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯[绿灯不亮，黄灯快闪]，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。
第三、有时显示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。
第四、上电后显示[-----](MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件(如帖片电容、电阻等)损坏所至，或与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。
第五、上电后显示正常，一运行即显示过流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。
综上所述，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。简单的办法就是换整块的线路板！
如何分析和处理西门子变频器故障
将智能功率器件(IPM)用于VVVF变频器，能给用户产品的开发带来很大的便利，从IPM的内部功能出发，讨论了IPM的特点以及在设计VVVF变频器时如何选用IPM的问题。
VVVF变频器 智能功率模块
The IPM could be used in the VVVF inverter for the users in developing their products conveniently.This er analysis the function and characteristics of the IPM,also gives the method to select the IPM on designing the VVVF inverter.
VVVF inverter IPM type select
1 前 言
智能功率模块(IPM)是的混合集率器件，由高速、低功耗的IGBT芯片和优化的门极驱动及保护电路构成。由于采用了能连续监测功率器件电流的，有电流传感功能的IGBT芯片，从而实现高速的过流保护和短路保护。IPM集成了过热和欠压锁定保护电路，系统的可靠性得到进一步提高。
VVVF(可变压可变频)变频器是IPM主要的应用。本文从IPM的特点出发，讨论了在设计VVVF变频器时，IPM的选用问题。
2 智能化晶体管模块
日本三菱电机公司的IPM有四种电路形式，单管封装(H)、双管封装(D)、六合一封装(C)、七合一封装(R)，如图1所示。其中C型和R型是专为变频器使用设计的。
图1 三菱IPM的封装
IPM有精良的内置保护电路以避免因系统失灵或过应力而使功率器件损坏，所设置的故障检测和速断装置允许在不牺牲可靠性的条件下，大限度地利用功率元件的容量。内置保护功能的框图如图2所示：
注：V1、I、FO、C 为控制端子：C、E为主端子
图2 IPM的保护功能框图
如果IPM模块其中一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断电流，并输出一个故障信号(FO)。
IPM的主要优点在于：
(1) 由于IPM集成了驱动和保护电路，使用户产品的设计变得相当容易，缩短了产品上市的时间。
(2) 自动化的IPM组装和测试手段提高了系统的可靠性，其他还包括减少所需采购、存储和组装的元件数等优点。
(3) 由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使得散热器减少，因而系统尺寸也减少。
(4) 所有的IPM都采用同样的标准化与逻辑电平控制电路相联的栅控接口，在产品系列扩充时无须另行设计驱动电路。
(5) IPM在故障情况下的自保护能力，减低了器件在开发和使用中过载情况下的损坏机会。
2 IPM的选用
IPM在选用时，首先是根据变频装置的容量(电动机的额定功率)，同时也要考虑供电电源容量，确定其额定值和大值，然后选择具体型号。选型时，有两个主要方面需要权衡。根据IPM的过流动作数值以确定峰值电流及适当的热设计以保证结温峰值永远小于大结温额定值，使基板的温度永远低于过热动作数值。
峰值电流依电机的功率额定值而定。下表是根据OC动作数值和电机峰值电流而给出的交流220V电机使用的IPM类型。电机峰值电流是基于变频器和电机工作的效率、功率因数、大负载和电流脉动而设定的。电机电流大峰值可由下式计算：
式中：P=电机功率(W);
OL=变频器大过载系数;
λ=电流脉动因数;
η=变频器的效率;
VAC=交流线电压(V)。
交流220V电机额定值对OC保护设置的要求表
电机的额定
功率(kW)IC(峰值)
(A)可用的IPM型号小OC动
作数值(A) 0.46.4PM10CSJ06012 0.7510.7PM15CSJ06018 1.517.0PM20CSJ06028 2.223.3PM30CSJ060或RSF39 3.736PM50RSA060或RSK65 5.551PM75RSA060115 7.570PM75RSA060115 1198PM100CSA060或RSA158 15129PM150CSA060或RSA210 18.5161PM150CSA060或RSA210 22191PM200CSA060或3×DSA310 30244PM300DSA060×3390 37308PM400DSA060×3500 45371PM400DSA060×3500 55456PM600DSA060×3740
例如：电源Vac=220V交流，电机P =3.7kW,OL=150%,λ=120%,η=0.9,
依据上表的型号PM50RSA060规定的小OC动作数值是65A，所以这个型号能够满足个要求，选定后，还需通过适当的热设计来满足其热要求。在具体的应用中，应针对器件手册中给定的参数如：大额定值，特性参数(电气特性，热特性，机械特性)以及的工作条件进行系统设计。
3 结 论
IPM集成了驱动和保护电路，给用户产品的设计和开发带来了很大的便利，VVVF变频器是其典型的应用场合。在选用IPM时，要根据IPM过流动作数值来确定其峰值电流。
智能功率模块在VVVF变频器设计中的选用
F=功率因数;
F=0.76,则Ic(峰值)=36.1A。
1 引言
在上世纪80、90年代变频器刚开始进入我国市场发展到目前广泛被接受，并应用于冶金，纺织，印染，印刷，烟机生产线，及楼宇，供水等领域。由于变频器确实在电气传动调速方面比传统调速有多方面的优越性，如节能，设备小型化，提高舒适性,如电梯，电车等，可实现自动化控制提高控制精度，提高产品的质量，提高生产效率和产品合格率，变频器今后在我国会日益广泛应用。
变频器由于是电子产品, 理论上它有设计使用年限, 在实际应用中有时要报警出故障,
实际应用中变频器故障率与正确使用，维护保养和使用环境也有关系。从图1中不难看出变频器维修领域的前景。变频器不平衡输出是变频器常见典型故障，在这里浅谈供广大同行讨论。
2 变频器的逆变器基本工作原理
变频器三相(u v w)交流输出频率波形质量和电压平衡的程度直接影响异步电动机调速运行的状态与电机寿命，更重要是影响变频器的寿命，一台经维修后的变频器，U、V、W三相交流输出的波形符合要求和电压平衡是基本的。
通常变频器主要有:主电路IGBT，或GTO等功率开关器件构成逆变器给异步电动机提供调压调频的电源，此电源输出的电压或电流及频率由控制回路的控制指令进行控制，而控制指令是由外部的运转指令运算获得，对于需要精密控制速度或快速响应的场合其运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号以进行闭环控制。保护电路的构成，除应防止因变频器主电路的过电压保护，过电流保护，主电路过热保护引起的故障外，还应保护异步电动机及传动系统等等，因此直接影响U、V、W输出主电路的逆变器故障是至关重要的。
逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要频率的交流功率，以所确定的时间使上桥与下桥的６个功率开关器件导通和关断。
S1~S6组成了桥式逆变电路，这6个开关交替接通和关断就可以在输出端U、V、W三相上得到相位互相差2/3π的三相交流电压。由此可见驱动电路中S1~S6开与关时电压波形一致，对输出电压平衡尤其重要。
栅极驱动电路开通时，输出一个15V的正栅极电压。这个值足够令IGBT产生完全饱和，并使其通态损耗减至小，同时也限制了短路电流和它所带来的功率应力。当栅极电压处于零时，IGBT处于断态是为了保证IGBT在集电极--发射极电压出现dv/dt噪声时仍保持关断，需要在栅极上施加一个关断偏压，采用反向偏压还可以减少关断损耗。H系列IGBT反向偏压在-5V~15V范围内。
3 变频器输出不平衡及对策
在实际维修中U、V、W输出不平衡可分为三种情况:
(1) 变频器显示器显示:(MISSMG MOTO PHASE)输出缺相，如排除检测电路故障，则通过直接检查IGBT模块和驱动电路，结论为IGBT模块损坏，同时驱动电路也有问题。通过更换IGBT模块和驱动电路上元器件如光耦, PNP,NPN一对驱动晶体管, 电解电容, 稳压管等基本能解决问题。
(2) 变频器输出U、V、W之间相差100V左右，(输出380V为例)驱动电路中S1~S6中间的某一路驱动电路无驱动电压和驱动信号波形, 通过测量输出端子U、V、W—P之间。
(3) U、V、W—N之间直流电压，可找到这一路驱动电压不正常或没有驱动信号波形，它导致U、V、W中的某一相不能正常工作所引起相位差。
解决办法为检查驱动电路电压是否正常，光耦是否坏了，电解电容是否漏液等。通过示波器测量6路波形符合技术要求，问题也就可解决了。
还有另一种现象是变频器U、V、W三相输出交流电压之间相差大于3%，虽然能使用，但是不能长期使用和大负载使用。这主要是驱动电路S1~S6之间主要器件不对称所至，如晶体管的技术参数，稳压管的参数，电容的液枯,漏液和漏电等，6路驱动电路上器件的耗损使其参数上有一定的差别，导致变频器输出U、V、 W之间产生微小的电位差。上述情况虽然能使用，但是技术上是不能容许的。我公司追求精益求精对各种器件通过筛选老化，如晶体管技术参数和稳压管技术参数一致、配对等，保证驱动电路中驱动信号符合技术要求，确保IGBT模块饱和，导通时间上一致是由器件上的质量保证，修理好的变频器在做负载试验时，电动机运转中电动机声音轻盈，在修理前和修理后带相同功率电动机和相同功率负载，后者的电动机三相电流相对要小得多。
4 结束语
变频器输出三相不平衡是变频器的典型常见故障，但是在实践中可能碰到各种不同的复杂问题，希望大家能够共同交流，同时我们也希望更好的为广大客户服务。
变频器输出三相不平衡故障分析
