20世紀50年代末開始，電氣傳動領域進行了一場重要的技術變革—將原來只用于恒速傳動的交流電動機實現速度控制，以取代制造復雜、價格昂貴、維護不便的直流電動機。近十多年來，隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論向交流電氣傳動領域的滲透，變頻器已經廣泛應用于交流電動機的速度控制。其最主要的特點是具有高效率的驅動性能及良好的控制特性。在風機、水泵、壓縮機等流體機械上應用可以節約大量的電能;在紡織、化纖、塑料、化學等工業領域，利用變頻器的自動控制性能可以提高產品質量和數量;在機械行業中，應用變頻器是改造傳統產業、實現機電一體化的重要手段;在工廠自動化技術中，交流伺服系統正在取代直流伺服系統。從數百瓦的伺服系統到數萬千瓦的特大功率高速傳動系統，從一般要求的小范圍調速傳動到高精度、快響應、大范圍的調速傳動，從單機傳動到多機協調運轉，都可以采用交流調速裝置。幾乎可以說，有電動機的地方就有變頻器的使用。
1西門子通用型變頻器的特點：
西門子變頻器進入中國市場較晚，但是其增長速度最快。西門子變頻器主要分為通用型、工程型和專用型三類。西門子通用型變頻器快速增長的原因主要有以下幾個方面:
(1) 不斷推出新產品，滿足不同用戶的特定要求。西門子產品一般的更新周期不超過5年。其產品能夠滿足不同用戶的特殊要求。
(2) 強大的通訊功能和全面的配套軟件，是西門子自動化產品的一大特點。這在我國造紙、化工、鋼鐵、機械制造等諸多產業從技術改造向自動化控制全面推進的飛速發展過程中，尤顯其競爭優勢。
(3) 近兩年推出的MM4新一代變頻器不僅具有西門子工程型變頻器MasterDrive的良好架構，還具有較高的性能價格比，雖然價格不高卻有著比同類產品更強大的功能。利用BiCo功能可以為更為復雜的功能進行編程，它可以在輸入(數字的，模擬的，串行通訊的等等)和輸出(變頻器的電流，頻率，模擬輸出，繼電器節點輸出等等)之間建立布爾代數式和數學關系式。 (4) MM4新一代變頻器不同于其他變頻器的另一個顯著特點是：他給用戶提供的是一個完全開放的編程平臺，使用戶可以根據自己的需要最大限度的合理利用有限的資源實現盡可能復雜的控制特性。它的幾十個自由功能塊可以代替PLC實現一些簡單的編程操作。
(5) 由于價格低廉，變頻器在制造時不得已選用了一些底端的原器件，或者說在選用原器件時考慮的富裕量太小。比如：耐壓，耐溫，耐電壓、電流沖擊等。因此，在我國使用的實踐中出現問題相對較多，這是令我們感到非常遺憾的地方。
2 常見故障現象分析及處理方法：
一般來說，當你拿到一臺有故障的變頻器，再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒，線路板上有沒有明顯燒損的痕跡。 具體方法是：用萬用表(最好是用模擬表)的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極，用紅表棒分別測量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現象。然后，反過來將紅表棒接變頻器的直流端(+)極，黑表棒分別測量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現象。否則，說明模塊損壞。這時候不能盲目上電，特別是整流橋損壞或線路板上有明 顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電，以免造成更大的損失。
如果以上測量結果表明模塊基本沒問題，可以上電觀察。
(1) 上電后面板顯示[F231]或[F002](MM3變頻器)，這種故障一般有兩種可能。常見的是由于電源驅動板有問題，也有少部分是因為主控板造成的，可以先換一塊主控板試一試，否則問題肯定在電源驅動板部分了。
(2) 上電后面板無顯示(MM4變頻器)，面板下的指示燈[綠燈不亮，黃燈快閃]，這種現象說明整流和開關電源工作基本正常，問題出在開關電源的某一路不正常(整流二極管擊穿或開路，可以用萬用表測量開關電源的幾路整流二極管，很容易發現問題。換一個相應的整流二極管問題就解決了。這種問題一般是二極管的耐壓偏低，電源脈動沖擊造成的。
(3) 有時顯示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲擊機殼或動一動面板和主板時而能正常，一般屬于接插件的問題，檢查一下各部位接插件。也發現有個別機器是因為線路板上的阻容元件質量問題或焊接不良所致。
(4) 上電后顯示[-----](MM4)，一般是主控板問題。多數情況下換一塊主控板問題就解決了，一般是因為外圍控制線路有強電干擾造成主控板某些元件(如帖片電容、電阻等)損壞所至，我分析與主控板散熱不好也有一定的關系。但也有個別問題出在電源板上。 例如:重慶某水泥廠回轉窯驅動用的一臺MM440-200kW變頻器，由于負載慣量較大，啟動轉距大，設備啟動時頻率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且報警[F0001]。客戶要求到現場服務，我當時考慮認為：作為變頻器本身是沒有問題的，問題是客戶參數設置不當，用矢量控制方式，再正確設定電機的參數/模型就可以解決問題。又過了兩天客戶來電告訴我變頻器已經壞了，故障現象是上電顯示[-----]。經現場檢查分析，這種故障是因為主控板出問題造成的，因為用戶在安裝的過程中沒有嚴格遵循EMC規范，強弱電沒有分開布線、接地不良并且沒有使用屏蔽線，致使主控板的I/O口被燒毀。后來，我申請了維修服務，SFAE的工程師去現場維修，更換了一塊主控板問題解決了。
(5) 上電后顯示正常，一運行即顯示過流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空載也一樣，一般這種現象說明IGBT模塊損壞或驅動板有問題，需更換IGBT模塊并仔細檢查驅動部分后才能再次上電，不然可能因為驅動板的問題造成IGBT模塊再次損壞！這種問題的出現，一般是因為變頻器多次過載或電源電壓波動較大(特別是偏低)使得變頻器脈動電流過大主控板CPU來不及反映并采取保護措施所造成的。
還有一些特殊故障(不常見但有一些普遍意義，可以舉一反三，希望達到拋磚引玉的效果)，例如:
(6) 有一臺變頻器(MM3-30KW)，在使用的過程中經常“無故”停機。再次開機可能又是正常的，機器拿到我這兒來以后，開始我也沒有發現問題所在。經過較長時間的觀察，發現上電后主接觸器吸合不正常--有時會掉電，亂跳。查故障原因，結果發現是因為開關電源出來到接觸器線包的一路電源的濾波電容漏電造成電壓偏低，這時如果供電電源電壓偏高還問題不大，如果供電電壓偏低就會致使接觸器吸合不正常造成無故停機。
(7) 還有一臺變頻器(MM4-22KW)，上電顯示正常，一給運行信號就出現[P----]或[-----]，經過仔細觀察，發現風扇的轉速有些不正常，把風扇拔掉又會顯示[F0030]，在維修的過程中有時報警較亂，還出現過[F0021\F0001\A0501]等。在我先給了運行信號然后再把風扇接上去就不出現[P----]，但是，接上一個風扇時，風扇的轉速是正常的，輸出三相也正常，第二個風扇再接上時風扇的轉速明顯不正常。于是我分析問題在電源板上。結果是開關電源出來的一路供電濾波電容漏電造成的，換上一個同樣的電容問題就解決了。
（8）在某鋼鐵廠有一臺75kW的MM440變頻器，安裝好以后開始時運行正常，半個多小時后電機停轉，可是變頻器的運轉信號并沒有丟失卻仍在保持，面板顯示[A0922]報警信息（變頻器沒有負載），測量變頻器三相輸出端無電壓輸出。將變頻器手動停止，再次運行又 回復正常。正常時面板顯示的輸出電流是40A-60A。過了二十多分鐘同樣的故障現象出現，這時面板顯示的輸出電流只有0.6A左右。經分析判斷是驅動板上的電流檢測單元出了問題，更換驅動板后問題解決。
總結以上，大的原器件如IGBT功率模塊出問題的比例倒是不多，正如我前面在西門子通用變頻器的特點里所說的，因為一些低端的簡單原器件問題和裝配問題引發的故障比例較多，如果有圖紙和零件，這些問題便不難解決而且費用不高，否則解決這些問題還是不容易的。最簡單的辦法就是換整塊的線路板！
3結束語：
西門子變頻器的設計水平同各品牌變頻器相比，功能強大，無可挑剔！如果再能從設計上就考慮到將來維修的方便性并在制造選材上提高一下零件的質量是最為理想的了。 西門子變頻器整流單元的耐壓是1200V。若能使用耐壓1600V的整流單元，我認為會大大提高穩定性并降低故障率。
防干擾的措施有待加強，西門子的變頻器有時會因為干擾問題而把主控板或I/O端口燒了。在我擔任技術支持和維修的過程中，我感到只有不斷的學習豐富自己的業務技能，理論指導實踐，實踐再進一步上升為理論，舉一反三不斷地總結經驗，才能使自己的各方面知識不斷加強，跟上快速發展的時代科技進步的步伐。
一．常見變頻器測試方法
1．靜態測試
一般來說，當我們拿到一臺有故障的變頻器，斷電測試一下它的整流部分與逆變部分，大多情況下就能知其故障所在了。還有一點要千萬注意，斷電后不能馬上測量，因變頻器里有大電容存有幾百伏的高壓，一定要等上十幾分鐘再測，這一點千萬要注意，維修人員在測試前為了人身安全，必須確保機器斷電，并拆除輸入電源線R 、S、T和輸出線U、V、W后放可操作！ 首先把萬用表打到“二級管”檔，然后通過萬用表的紅色表筆和黑色表筆按以下步驟檢測：
1.1 黑色表筆接觸直流母線的負極P(+),紅色表筆依次接觸R、S、T，記錄萬用表上的顯示值；然后再把紅色表筆接觸N(-)，黑色表筆依次接觸R、S、T，記錄萬用表的顯示值；六次顯示值如果基本平衡，則表明變頻器二極管整流或軟啟電阻無問題，反之相應位置的整流模塊或軟啟電阻損壞。 1.2 紅色表筆接觸直流母線的負極P(+),黑色表筆依次接觸U、V、W，記錄萬用表上的顯示值；然后再把黑色表筆接觸N(-)，紅色表筆依次接觸U、V、W，記錄萬用表的顯示值；六次顯示值如果基本平衡，則表明變頻器IGBT逆變模塊無問題，反之相應位置的IGBT逆變模塊損壞。
2．動態測試
在靜態測試結果正常以后，才可進行動態測試，即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點:
2.1上電之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現炸機。
2.2檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動,連接異常有時可能導致變頻器出現故障,嚴重時會出現炸機等情況。
2.3上電后檢測故障顯示內容,并初步斷定故障及原因。
2.4如未顯示故障,首先檢查參數是否有異常,并將參數復歸后,進行空載情況下啟動變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅動板等有故障
2.5在輸出電壓正常且三相平衡的情況下，帶載測試。測試時，最好是滿負載測試。
二．故障診斷
在變頻器日常維護過程中,經常遇到各種各樣的問題,，如何去判斷是哪一部分問題，在這里略作介紹。
1、整流模塊損壞
一般是由于電網電壓或內部短路引起。在排除內部短路情況下，更換整流橋。在現場處理故障時，應重點檢查用戶電網情況，如電網電壓，有無電焊機等對電網有污染的設備等。
2、逆變模塊損壞
一般是由于電機或電纜損壞及驅動電路故障引起。在修復驅動電路之后，測驅動波形良好狀態下，更換模塊。在現場服務中更換驅動板之后，還必須注意檢查馬達及連接電纜。在確定無任何故障下，運行變頻器。
3、上電無顯示
一般是由于開關電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，也有可能是面板損壞。
4、上電后顯示過電壓或欠電壓
一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點，更換損壞的器件。
5、上電后顯示過電流或接地短路
一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放等。
6、啟動顯示過電流
一般是由于驅動電路或逆變模塊損壞引起。
7、空載輸出電壓正常,帶載后顯示過載或過電流 該種情況一般是由于參數設置不當或驅動電路老化,模塊損傷引起。
三．常見故障分析處理事例
1. 一拋料輥變頻器（3KW）上電后面板顯示[F231]或[F002]，這種故障一般有兩種可能。常見的是由于電源驅動板有問題，也有少部分是因為主控板造成的，可以先換一塊主控板試一試，否則問題肯定在電源驅動板部分了。
2.一水泵變頻器有時正常，有時顯示[A0501],敲擊機殼或動一動面板和主板時而能正常，一般是接插件松的問題，檢查一下各部位接插件。也發現有個別機器是因為線路板上的阻容元件質量問題或焊接不良所致。
3. 一風選變頻器（15KW）上電后顯示[---]，多數情況下換一塊主控板問題就解決了，一般是因為外圍控制線路有強電干擾造成主控板某些帖片電容、電阻等損壞所至，可能與主控板散熱不好有一定的關系，但也有個別出在電源板上。
4. 一滾筒變頻器（5.5KW）上電后顯示正常，一運行即顯示過流[F002],一般這種現象說明IGBT模塊損壞或驅動板有問題，需更換IGBT模塊并仔細檢查驅動部分后才能再次上電，不然可能因為驅動板的問題造成IGBT模塊再次損壞！這種問題的出現，一般是因為變頻器多次過載或電源電壓波動較大(特別是偏低)使得變頻器脈動電流過大主控板CPU來不及反映并采取保護措施所造成的。
5.灰塵與潮濕是變頻器的最致命殺手！特別是對于有淡旺季分別的企業更是如此，因為當停機幾天后，粘在電路板上的塵埃容易返潮，這時送電后變頻器電路板就最容易打火而損 壞！最好能將變頻器安裝在空調房里！或裝在有慮塵網的電柜里。要定時清掃電路板及散熱器上的灰塵；停機一段時間的變頻器在通電前最好用電吹風吹一下電路板。
結束語：在變頻器的常見故障中，大的原器件如IGBT功率模塊出問題的比例倒是不多，由其外圍電路引起的故障所占比例較大，以及因為一些低端的簡單原器件問題和裝配問題引發的故障比例較多，如果有圖紙和零件，這些問題便不難解決而且費用不高，否則解決這些問題還是不容易的。最簡單的辦法就是換整塊的線路板，另外，在日常維護時，應注意檢查電網電壓，改善變頻器、電機及線路的周邊環境，定期清除變頻器內部灰塵，通過加強設備管理最大限度地降低變頻器的故障率。
變頻器常見故障代碼及處理實例
一、過流（OC）
過流是變頻器報警最為頻繁的現象。 1.1現象 (1) 重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的現象。主要原因有:負載短路，機械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機的轉矩過小等現象引起。 (2) 上電就跳，這種現象一般不能復位，主要原因有:模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞。 (3) 重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有:加速時間設置太短、電流上限設置太小、轉矩補償(V/F)設定較高。 1.2 實例 (1) 一臺LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動就跳“OC” 分析與維修:打開機蓋沒有發現任何燒壞的跡象，在線測量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒有問題，為進一步判斷問題，把IGBT拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關閉都很好。在測量上半橋的驅動電路時發現有一路與其他兩路有明顯區別，經仔細檢查發現一只光耦A3120輸出腳與電源負極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運行一切良好。 (2) 一臺BELTRO-VERT 2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復位。 分析與維修:首先檢查逆變模塊沒有發現問題。其次檢查驅動電路也沒有異常現象，估計問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認為傳感器已壞，找一新品換上后帶負載實驗一切正常。
二、 過壓（OU）
過電壓報警一般是出現在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。 2.1 實例 一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機時跳“OU”。 分析與維修:在修這臺機器之前，首先要搞清楚“OU”報警的原因何在，這是因為變頻器在減速時，電動機轉子繞組切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電動勢和電流增大，使電機處于發電狀態，回饋的能量通過逆變環節中與大功率開關管并聯的二極管流向直流環節，使直流 母線電壓升高所致，所以我們應該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管(ET191)時發現已擊穿，更換后上電運行，且快速停車都沒有問題。
三、欠壓（Uu）
欠壓也是我們在使用中經常碰到的問題。主要是因為主回路電壓太低(220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導致欠壓故障的出現，其次主回路接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導致欠壓.還有就是電壓檢測電路發生故障而出現欠壓問題。 3.1 舉例 (1) 一臺CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。 分析與維修:經檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因為這臺變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來完成充電過程的，因此認為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經仔細檢查該電壓是經過LM7824穩壓管穩壓后輸出的，測量該穩壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。 (2) 一臺DANFOSS VLT5004變頻器 ，上電顯示正常，但是加負載后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路電壓低)。 分析與維修:這臺變頻器從現象上看比較特別，但是你如果仔細分析一下問題也就不是那么復雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成充電過程的，上電時沒有發現任何異常現象，估計是加負載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應著重檢查整流橋，經測量發現該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。
四、過熱（OH）
過熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過高，風機堵轉，溫度傳感器性能不良，馬達過熱。 4.1舉例 一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運行半小時左右跳“OH”。 分析與維修:因為是在運行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實太高，通電后發現風機轉動緩慢，防護罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業)，經打掃后開機風機運行良好，運行數小時后沒有再跳此故障。
五、輸出不平衡
輸出不平衡一般表現為馬達抖動，轉速不穩，主要原因:模塊壞，驅動電路壞，電抗器壞等。 5.1舉例 一臺富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。 分析與維修:打開機器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒發現問題，測量6路驅動電路也沒發現故障，將其模塊拆下測量發現有一路上橋大功率晶體管不能正常導通和關閉，該模塊已經損壞，經確認驅動電路無故障后更換新品后一切正常。
六、過載
過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現象我們其實首先應該分析一下到底是馬達過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達由于過載能力較強,只要變頻器參數表的電機參數設置得當,一般不大會出現馬達過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現過載報警.我們可以檢測變頻器輸出電壓。
七、開關電源損壞
這是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關電源的負載發生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調整開關電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當發生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24V風扇不運轉等現象時我們首先應該考慮是否開關電源損壞了。
八、SC故障
SC故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報警的原因之一。此外驅動電路損壞也容易導致SC故障報警。安川在驅動電路的設計上，上橋使用了驅動光耦PC923，這是專用于驅動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅動電路則是采用了光耦PC929，這是一款內部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發生故障而導致IGBT模塊的損壞如負載發生短路，堵轉等。其次驅動電路老化也有可能導致驅動波形失真，或驅動電壓波動太大而導致IGBT損壞,從而導致SC故障報警。
九、GF—接地故障
接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環境因數的影響，工作點很容易發生飄移，導致GF報警。
十、限流運行
在平時運行中我們可能會碰到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報警出現時不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再次上升，從而導致系統的不穩定。丹佛斯變頻器采用內部斜率控制，在不超過預定限流值的情況下尋找工作點，并控制電機平穩地運行在工作點，并將警告信號反饋客戶，依據警告信息我們再去檢查負載和電機是否有問題。