Telecom Power Technology
运营探讨
刘乐翔，于韶东，蒋大鹏，吴晓剑
（上汽通用东岳汽车有限公司，山东烟台
变频器在各行业的应用已经普及，无论是高端的精密设备还是低端的调速工艺都能看到变频器的身影，
Deep Maintenance and Improvement of Siemens M440 Inverter
LIU Lexiang, YU Shaodong, JIANG Dapeng, WU Xiaojian
(SAIC-GM Dongyue Automobile Co., Ltd., Yantai
Abstract: The application of frequency converter in various industries has been popular, whether it is high-end precision equipment or low-end speed regulation process, the figure of frequency converter can be seen, and the failure
rate is proportional to the growth of application time. This paper mainly introduces the basic working principle and frequency converter, and analyzes the causes of high failure rate, as well as in-depth maintenance
图1 三相交流电波形图
1.2 可控硅触发回路分析
可控硅触发回路用于驱动可控硅的导通，是电
流驱动信号。将UC3844电源管理芯片当作脉冲发生
2021年3月10日第38卷第5期
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Telecom Power Technology
Ｍａｒ． １０， ２０２１， Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．５
刘乐翔，等：西门子M440变频器深度维护及
改进探究
器来使用，该电路并非开关电源电路，因输出负载是定值，所以不需要调整脉宽和电压反馈信号，固定输出占空比为49%[5]。脉冲变压器主绕组如图2所示。
图2 脉冲变压器主绕组
1.3 逆变电路路原理分析
电路工作时，每相逆变桥分上桥与下桥，每个上桥或下桥都有3组IGBT 。每相上桥或下桥的3个IGBT 同时工作，但是每相的上桥与下桥不能同时工作。
2 维修案例解析
变频器报警代码是F 0001，属于过流报警。过流保护主要是指电流峰值超过了其最大允许电流，具有突变性和反时限特性。2.1 原因分析
过流报警分软故障与硬故障。软故障是指设置变频器参数时，加速时间设置太短，造成电流过大，引起变频器报警。硬故障报警一般有两个原因，一是变频器输出端短路或者三相不平衡，引起过电流报警；
二是电流检测回路出现故障，如互感器、霍尔传感器
以及取样电阻等出现问题而引起报警[6]。2.2 检测方法
对故障变频器进行拆检后，根据报警代码着重检查逆变输出回路功率元件IGBT 模块。对IGBT 的检测首先使用万用表二极管档检测IGBT 是否有击穿现象，检查后发现IGBT 状态正常，接下来用低电压检测电路检测，若IGBT 工作状态正常，则确定IGBT 逆变模块没有损坏。然后检查电流互感器及检测回路，状态正常。根据变频器工作原理判断过流报警的原因是三相电流不平衡造成的，IGBT 本身没有击穿短路，检测回路没有问题，有可能是某一逆变桥没有工作造成电流不平衡，可以确定问题出在IGBT 的驱动回 路上[7]。
对IGBT 六路驱动回路依次进行检测时，发现V 相下桥5号IGBT 驱动回路有异常。变频器IGBT 驱动回路如图3所示，5号IGBT 由U 4光耦输出经R 42限流电阻接到5号IGBT 的栅极，检测发现R 42电阻烧坏，U 4光耦6脚输出端接地，D 15稳压管击穿。造成原件损坏的原因电源短路造成的，接下来检测光耦供电电源的稳压管D 6被击穿，这是造成电源短路的根本原因[8]。
根据三相桥式逆变的工作原理，IGBT 模块总是有3个逆变桥同时工作，给电机三相绕组供电，现在5号IGBT 因故障不能正常工作，造成电机三相电流不平衡，所以出现F 0001过电流报警[9]。
3 故障根本原因查及改进实施
3.1 根本原因总结
通过对M 440变频器的维修，发现变频器损坏主要原因有3种。一是风道堵塞，散热不良，造成功率
图3 变频器IGBT 驱动回路
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管失控、击穿；二是电路板积灰，造成电路板短路；风道装配缺陷主要体现为存在缝隙，由于变频器风道装配缺陷，冷却风机将灰尘沿缝隙吹到电路板从而容易引起电路板短路。改进方法是用热熔胶将缝隙密封，隔绝灰尘进入。
3.2.2 变频器冷却风机运行方式设计缺陷
M 440风机开启，变频器停止运行，冷却风机随即停转。此时风机内部的高温无法快速散出，因温差过大，导致冷凝水产生。改进方法是将冷却电机由变频器电源板供电改为由外部机继续运行至无冷凝水产生。冷却风机改进前后对比如图4所示。
（a ）改进前
（b ）改进后
图4 冷却风机改进前后对比图
经过对变频器维修拆检发现，变频器散热器、电路板、铜排以及电容等均出现灰尘堆积和腐蚀等情况，通过对变频器进行深度清洗和保养，完全可以延长变频器的全生命周期，修复如新。深度保养前后对图5 深度保养前后对比图
5 结 论
变频器在应用过程中应充分考虑环境对电路板的影响。为延长变频器的全生命周期，深入了解其工作原理及其引起故障的根本原因，针对根本原因进行改进升级，保全深度维护后的变频器能稳定高效运行。
参考文献：
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