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西门子S120变频器堵转和接地故障分析

摘要：由于生产线的生产任务量大，使得该公司使用的西门子SinamicsS120变

频器会经常出现故障，初步检测结果定为接地堵转故障。然后本篇文章立足于多

角度、全方位的分析故障产生的具体的原因，在电动机和逆变器间环流等环节解

析接地问题，在动机负载和速度反馈环节解析堵转问题，最后将问题解决并提出

了一些需要维护的注意事项。本文对S120变频器控制电机产生的堵转、接地故

障进行处理及分析，希望对大家在处理类似问题时能有一定的借鉴意义。

关键词：西门子；S120变频器堵转；接地故障分析

1导言

某轧线控制系统全套采用西门子公司产品，其冷床区域和编组区域的横移链

电机、旋转托盘小车电机共14台，由西门子SinamicsS120控制。下面以冷床横

移链条电机为例进行说明。横移链条电动机整流部分采用SLM电源模块并联整流

器，由1个CU310-2DP控制单元实现整流控制及逻辑联锁;逆变部分采用直流母

线结构，驱动横移链条电动机运转。该系统自2014年6月投用以来，运行情况

良好，未发生过故障。但2016年3月大修复产后，变频器出现堵转和接地故障

而无法运行。

2故障处理

横移链条电机在正常带负载运行的条件下，变频器经常会出现一些故障，功

率单元过电流、接地故障、堵转故障。例如故障编号F07900代表驱动电机堵转，

故障编号F30021代表功率单元出现接地问题。此时系统便无法正常工作了，我

们必须先解决掉这些故障才能处理其他问题。

2.1接地故障处理

接地故障，从信息上分析，是电流变化率太大计算出来的故障信息。造成变

频器接地问题可能是由很多因素造成的，但主要包括电动机和它的动力电缆绝缘

问题、电流流经的电路问题以及电流采样模块等几方面。所以在下面的文章中我

们将从这几方面进行主要的探讨。首先，怀疑是电机和电缆有问题，但多次对电

动机以及电缆进行问题的检测，都没有发现问题，不存在短路或对地绝缘低的情

况，所以首先排除了由这种因素造成的接地故障。之后又有人提出是否为逆变单

元电路中的电流互感装置出现了问题，因为如果在出现问题的这种情况下，测量

的电流也是不精确的，也可能导致接地故障，但通过检查电流互感器的接线端子、

线路以及经过反复测试互感器后，发现电流互感器是没有问题的，所以这种这种

假设也基本被排除了。在排除了以上两种设想之后，我们考虑是否为变频器中的

电流采样模块出现了问题，因为如果电流采样模块出现问题，采样的电流也是不

准确的，这样也可能会造成误检测，而报接地故障。后来经过拆检电流采样模块，

发现电路板上有个元器件的管角焊点开焊，处于虚接状态，从而对该处地方进行

重新焊接，并检查板子有无其他问题，再未发现有其他问题后，对装置进行回装，

并检查确认无问题后，对变频器进行上电试车，故障消除，变频器正常运转。因

此可以知道，变频器报接地故障是由电流采样模块中的元器件管角虚接造成的。

2.2堵转故障处理

我们所知道的堵转问题通常是由以下几方面造成的：电动机传送轴和机械负

载卡死以及卡阻致使真实的堵转;除了上面几种主要因素以外，假如是它励同步电

机，速度反馈是磁极开始地方检验错误，S120变频器同样会出现堵转问题

F07902。但在V/f条件下电动机能正常工作，所以上面的第一种可能的原因已经

被排除在外；而且在电机工作状态时，能运用SCOU软件获取编码装置的所有速

度值，经过这点我们就可以排除了编码器自身或或者是电缆的问题。通过大量分

析我们能认定堵转问题是因为编码装置拆导致转子磁极地址内容缺失引起的。此

时，必须将编码装置举行一系列的位置校正，这样才可以保障电机工作稳定。编

码装置通过位置校正以后，机器就能正常的工作了，而且没有任何问题出现。

而我们现场是S120变频器矢量控制电机运转，没有编码器速度反馈环节，若

电机长时间以转矩极限值工作，超出了P2177中设置的时间，或低于P2175中设

置的转速阈值，则会触发F07900驱动电机堵转故障信息。处理思路是先检查电

机是否能自由旋转；检查转矩极限：正旋转方向为r1538,负转矩方向为r1539；

检查信息“电机堵转”的参数，必要时修改参数P2175、P2177。我们现场经常会遇

到的情况是，机械卡组致使真实的堵转，致电机长时间超转矩极限工作而报故障。

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