南京西门子变频器420、430、440系列代理商
变频器输出三相不平衡故障分析
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。
变频器报A083报警——
3）还有一种情况，你的PLC发送的PZD的个字的BIT10位是否不为1。这也是引发A083的常见原因。
4）另外，转载一下 Bob Wu 大侠的意见，你可以参考看看——
变频器DP通讯报A083
表示通讯建立后，无有效数据来自DP主站。原因可能是变频器本身的CBP通讯板、通讯连接头、PROFIBUS连接电缆，或通讯数据格式有问题。
解决措施——
1）首先，需要观察西门子变频器的CBP通讯板上的三个LED灯如何亮法。不同的亮法对应着不同含义。
2） 无用或无效使用数据来自DP主站，通常需要检查软件问题，比如硬件组态、通信程序，还有SFC14/15定义的通讯区域与PPO是否存在不符。
SFC14/15的通讯区域与PPO定义的类型有关，例如：PPO1=4pkw+2pzd共6个字长，在SFC中send管脚填写的数据长度少应有12个字节。你看看SFC14/15定义的通讯区域与PPO是否存在不符。
一般S7-300PLC与变频器之间通过PROFIBUS DP现场总线通信调速是通过选择变频器的报文结构来实现的。对于变频器来说，A083表示通信处理板CBP报警，未从DP Master(这里至5315-2DP)接收到完全控制字（STW1=0）或过程数据没有被传递到双端口RAM（指变频器的通信处理板CBP）。
A083情况在实践中很少碰到，可能原因是通信连接DP插头松动、变频器通信处理板CBP（上面有PROFIBUS DP连接头）问题。如果CBP上三个小LED指数灯（红、绿、黄）同步闪烁，表示315-2DP与变频器之间的通信数据交换正常，观测变频器在报A083时CBP板上三个指示灯状态，不同的指示灯闪亮意思是不一样的，通过比较可以很清楚判断故障的原因。同时检查PROFIBUS通讯连接电缆周围是否新布置了动力电缆或其他高频设备电缆，这也会对PROFIBUS DP通讯产生干扰。好把通讯DP连接头重新连接检查一遍，检查DP连接头末端电阻位置是否正确等。
还可以把报警的变频器上的CBP通讯板（上面有DP连接头）与不产生报警的变频器互换，以检查是否CBP板不稳定的原因造成报警。
DP通讯控制变频器运行时，在设备出现故障时，编写程序是否需要先使变频器的运行速度为0，然后再使变频器停止运行即控制字的第0位为0.如果不按这个顺序进行，变频器是不是会烧元件呀。
DP通讯控制停止变频器问题
答：设备出现故障时，变频器脉冲封锁，转速会将为0,，但你在编这个程序时，为了安全，应该在变频器报故障时，将速度给定设为0，否则故障复位时设备会启动。
编写程序是否需要先使变频器的运行速度为0，然后再使变频器停止运行即控制字的第0位为0.如果不按这个顺序进行，变频器是不是会烧元件呀——
不必这样做。如果不按这个顺序进行，变频器是不是会烧元件的。控制字的第0位为0后，变频器会自动转速降为0后，再停止运行的。你可以放心。
西门子MM440变频器DP通讯模块6SE6400-1PB00-0AA0vbS变频器维修
----MicroMaster440是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备强的过载能力，以满足广泛的应用场合。创新的BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。vbS变频器维修
主要特征vbS变频器维修
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200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-45kW； vbS变频器维修
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； vbS变频器维修
矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制； vbS变频器维修
高过载能力，内置制动单元； vbS变频器维修
三组参数切换功能。vbS变频器维修
控制功能vbS变频器维修
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线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式； vbS变频器维修
标准参数结构，标准调试软件； vbS变频器维修
数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； vbS变频器维修
独立I/O端子板，方便维护； vbS变频器维修
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； vbS变频器维修
内置PID控制器，参数自整定； vbS变频器维修
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP/Device-Net通讯模块； vbS变频器维修
具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； vbS变频器维修
可实现主/从控制及力矩控制方式； vbS变频器维修
在电源消失或故障时具有"自动再起动"功能； vbS变频器维修
灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； vbS变频器维修
快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸； vbS变频器维修
有直流制动和复合制动方式提高制动性能。vbS变频器维修
保护功能vbS变频器维修
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过载能力为200％额定负载电流，持续时间3秒和150％额定负载电流，持续时间60秒； vbS变频器维修
过电压、欠电压保护； vbS变频器维修
变频器、电机过热保护； vbS变频器维修
接地故障保护，短路保护； vbS变频器维修
闭锁电机保护，防止失速保护； vbS变频器维修
采用PIN编号实现参数连锁。vbS变频器维修
西门子MM440变频器DP通讯模块6SE6400-1PB00-0AA0
一、海为通讯特点：
1、内置多种通讯协议：HaiwellPLC各种型号的主机都内置ModbusRTU/ASCII协议、自由通讯协议以及海为公司的HaiwellBus高速通讯协议；
2、通讯端口可扩展：HaiwellPLC各种型号的主机均自带2个通讯口（一个为RS-232，另一个为RS-485），用通讯扩展模块可扩展至5个通讯口，每个通讯端口均可用于用于编程和联网，通讯端口相互独立，均可作为主站也可作产从站；
3、极为便利的通讯指令系统：使您无论使用何种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能，编程简单而程序简洁，无须再为通讯端口冲突、发送接收控制、通讯中断处理等问题烦恼，可以在程序中混合使用各种协议轻松完成您所需的各种数据交换；
二、西门子通讯协议介绍
西门子变频器采用西门子的USS通讯协议，根据西门子变频器说明书与通讯有关的主要参数如下：
P0003：=3用户访问级（级）
P0700：=5选择命令源（通过COM链路的USS设置）
P1000：=5频率设定值的选择（通过COM链路的USS设定）
P2009：=1USS规格化，使能规格化如果P2009设置为1，数值是以十进制数的形式发送，即4000（十进制）（=0FA0hex）等于40.00Hz。
P2010：=6USS波特率（9600波特）
P2011：=1USS地址，为变频器一个的串行通讯地址。
P2012：=2USS协议的PZD(过程数据)长度
P2013：=127USS协议的PKW长度，可变长度
通讯报文的结构
每条报文都是以字符STX（=02hex）开始，接着是长度的说明（LGE）和地址字节（ADR）。然后是采用的数据字符。报文以数据块的检验符（BCC）结束。
STXLGEADR12……….NBCC
|<采用的数据字符>|
西门子的详细USS通讯协议请参考西门子变频器手册。
三、海为PLC与西门子变频器通讯程序
因为西门子变频器采用西门子的USS通讯协议，所以海为PLC采用COMM自由通讯协议与其通讯。
例子完成3项操作命令，变频器地址设为1，通讯格式9600，8，E，1
1、停止运行：
根据西门子变频器说明书，停止运行命令为：020601047A00007B，共8字节，该命令返回8字节。
命令串放在初始寄存器值表“停止命令”中（V1020-V1027，见下图），采用COMM.LB指令只发送低字节方式发送数据。
程序图如下：
程序图如下：
命令串放在初始寄存器值表“读运行频率”中
在安装、测试、维修过程中，常需要进行端子接线。这些端子大体可分为主回路端子和控制回路端子。以JP6C-T系列为例，各端子的符号、名称及用途见表5-2、表5-3。端子的排列见图5-6。 表5-2变频器输入输出端子
海为PLC与西门子变频器USS协议通讯介绍
变频器的输入、输出端子
表5-3控制电路端子
端子符号
端子名称
额定数据
用途说明
R．S，T
200V系列 50Hz
变频器紧靠容量很大的电源设置时或改善电源功率 因数时，电源与变频器之间要设置功率因数改善用电 抗器
交流电源输入
200/220V 60Hz
端子
400V系列 50Hz
400/440V 60Hz
E
接地端子
与装设变频器的控制盘底座同时进行确实的接地 连接三相笼型电机，输出电压不大于输入电源电压， 装设改善噪声输出电抗器时，在变频器和电机之间 设置
U．V，W
变频器输出端子
P，Q，N
使用制动单元进行电机的再生制动时连接的端子。 Q端子仅在400V系列备有
整流器输出端子
R1．S1
AC1Φ
控制回路用电源端子。在内部与输入电源R、S 连接。要保持异常显示时将短路片或过渡线拆除使用
200V.50Hz.
控制回路用电源
200/220V, 60Hz
60V·A(3.7kΩ以下)
端子
100V·A(5.5kΩ以上)
AC1Φ
400V, 50Hz
400/440V, 60Hz
100V·A
①标记表示仅在cd30（功能指令码30）一1（频率由外部模拟信号设定）时才有效。 ②标记表示仅在cd31（功能指令码31）一l（运转由外部控制信号设定）时才有效。
端子符号
端子名称
用途说明
+V①
外设频率用电位器接线端
接电位器(0. 3W以上、5.5kC/)
OM
共用端子
控制信号共用端
2DF②
第2频率选择端
2 DF-COM短路时选第2频率 2DF-COM、3 DF-COM同时短路可选
3DF②
第3频率选择端
3 DF-C.OM短路时选第3频率 第4频率
AC②
第2加速时间选择端
AC 2-COM短路时，可选择第2加速时间
IRF①
以4- 20mA电流信号设定频率的端子
DC 4-20mA，20mA时为高频率，输出和此成正比(输入阻抗约为270fl)
FRQ
频率表用端子
DC O-1mA，400Hz时为1mA
UPF
频率到达输出端
如欲接继电器或信号灯，可加驱动电路
DRV
变频器运转输出端
如欲接继电器或信号灯，可加驱动电路（DC制动时无输出）
ALM
异常报警信号输出端
因变频器内部的保护功能动作而导致停机时输出
VRF①
外部模拟信号设定频率端子
DC O-10V，10V时为高频率，输出和此成正比。输入阻抗约为20kfl(可内部切换为DC SV、7.5V)
DC②
第2减速时间选择端
DC 2-COM短路时，可选择第2减速时间
ES
紧急停止端（连接外部热敏器等）
是将外部异常情况输进变频器时所用的端子．不使用时将ES-COM短接（若把此端开路，则紧急停车，显示01，E，呈报警状态）
MBS②
惯性停止端
MBS-COM短路时，电动机以惯性停车
RR②
反转端子
RR-COM短路时反转，开路时停转
RST
复位信号端
将RST-COM短路0.1s，即可解除警报状态
JOG②
点动运转端
JOG-COM短路时，可选择点动运转方式
F-R②
正转端子
FR-COM短路时正转，开路时停转
图5-6 JP6C-T系列端子排列 外部输入的频率设定信号与开关S的位置见表5-4。 表5-4外部输入的频率设定信号与开关S的位置
JP6C-Z系列电力变频器的输入输出端子见图5-7。
电压
0-5v
0-7.5V
0-10V
S-l
OFF
OFF(ON)
ON
S-2
OFF
ON(OFF)
ON
图5-7 JP6C-Z系列变频器的输入输出端子 根据与这些端子相连的变频器内部回路性质进行外部接线。 (1)回路 变频器主回路的分类如下。 ①交流电源输入回路。 ②接地回路。 ③变频器输出回路。 ④整流器输出回路。 (2)控制回路 变频器的控制回路大体有模拟与数字两种。同外部进行信号交换的典型回路如下。 ①4～20mA电流信号回路：速度给定信号为电流信号，由计测和控制装置或其他装置进行远距离速度给定时使用（模拟）。 ②1~5V/0~5V电压信号回路：速度给定信号适用此回路，由计测和控制装置或其他装置进行远距离速度给定时使用（模拟）。 ③开关信号回路：变频器的开停指令等为开关信号，远距离进行变频器的开停控制或运转状态的切换时使用（数字）。
变频器的外部连接端子分为主电路端子和控制电路端子，图6-6所示为森兰SB70G变频器的连接端子图。
图6-6 森兰SB70C变频器的连接端子图
1．主电路端子
变频器通过主电路端子与外部连接，主电路端子及其功能见表6-1。
表6-1 变频器的主电路端子及其功能
SB7OG2.2-15机型主电路端子排列如图6-7所示。
图6-7 SB70C2.2 - 15机型主电路端子排列
2．主电路断路器容量和铜芯绝缘导线截面积选择
1) 200V级断路器容量和铜芯绝缘导线截面积选择见表6-2。
表6-2 200V级断路器容量和铜芯绝缘导线截面积选择
2) 400V级断路器容量和铜芯绝缘导线截面积选择见表6-3。
表6-3 400V级断路器容量和铜芯绝缘导线截面积选择
为避免相互耦合产生干扰，控制电缆、电源电缆与电动机电缆应该分开放置，它们之间应该保证足够的距离且尽可能远，特别是当电缆平行安装并且延伸距离较长时。信号电缆必须穿越电源电缆时，则应垂直穿越，如图6-8所示。
图6-8 控制电缆、电源电缆与电动机电缆的放置
电动机电缆越长或者电动机电缆截面积越大时，对地电容就越大，干扰相互耦合也越强，应该使用规定截面积的电缆，并尽量减小长度。
配线时采用的接地方式如图6-9所示。
图6-9 配线时采用的接地方式
不要采用的接地线方式如图6-10所示。
图6-10 不要采用的接地线方式
3．控制板端子、跳线及配线
SB70G375kW及以下机型控制板端子排列如图6-11所示。
图6-11 SB70G375kW及以下机型控制板端子排列
控制板跳线的功能见表6-4。
表6-4 控制板跳线的功能
SB70G375kW及以下机型控制板端子功能见表6-5。
表6-5 SB70G375kW及以下机型控制板端子功能
4．控制端子的配线
(1)模拟输入端子配线
使用模拟信号远程操作时，操作器与变频器之间的控制线长度应小于30m.由于模拟信号容易受到干扰，模拟控制线应与强电、继电器、接触器等回路分离布线。配线应尽可能短且连接线应采用屏蔽双绞线，屏蔽线一端接到变频器的GND端子上。
(2)多功能输入端子X1 - X6、FWD、REY及多功能输出端子Y1、Y2配线
SB70G多功能输入端子及输出端子有漏型逻辑和源型逻辑两种方式可供选择，接口方式非常灵活、方便。
多功能输入端子和外部设备的连接如图6-12所示。
图6-12 多功能输入端子和外部设备的连接
多功能输出端子和外部设备的连接如图6-13所示。
图6-13 多功能输出端子和外部设备的连接
(3)继电器输出端子TA、TB、TC配线
如果驱动感性负载（例如电磁继电器、接触器、电磁制动器），则应加装浪涌电压吸收电路、压敏电阻或续流二极管（用于直流电磁回路，安装时一定要注意极性）等。吸收电碧的元器件要就近安装在继电器或接触器的线圈两端，如图6-14所示。
图6-14 继电器输出端子TA、TB、TC配线
变频器的外部连接端子
