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西门子6RA80直流调速F60300故障诊断方法

发布时间:2022-04-29   点击次数:686次

西门子 6RA80直流调速F60300故障诊断方法

6RA80晶闸管静态特性

1)当晶闸管承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。

2)当晶闸管承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。

3)晶闸管一旦导通,门极就失去了控制作用,不论门极触发电流是否存在,晶闸管都会保持导通。

4)晶闸管关断条件,流过晶闸管的电流降到接近于 0 的某一数值以下。

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逻辑无环流 SINAMICS DCM 四象限装置的自动换向是由逻辑无环流控制与电流调节回路来共同完成的。当 I 组晶闸管工作时,用逻辑电路锁 II 组晶闸管的触发脉冲,使它完全处于阻断状态,确保 I 组和 II 组晶闸管不同时工作,从而切断了环流的通路,这就是逻辑控制无环流系统。但导通的 I 组晶闸管并不能在触发脉冲取消的那一瞬间立即被关断,必须待流过晶闸管的电流低于维持电流时才能完成关断。如果对两组桥的触发脉冲锁和开放是同时进行,原来导通的 I 组不能立即关断,而原来锁的 II 组导通,出现两组桥同时导通的情况,若没有环流电抗器将会产生很大的短路电流把晶闸管烧毁。为此首先应使以导通的 I 组晶闸管断流,妥当处理主回路内电感存储的电磁能量,主回路电流变为 0,晶闸管恢复阻断能力,随后在开通原锁的 II 组晶闸管,使其触发导通。

2.5 逆变可控硅在逆变状态下不能正常换相,直流电源就会通过可控硅电路形成短路,或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联,由于逆变电路的内阻很小,形成较大的短路电流,出现这种情况称为逆变失败,或叫做逆变颠。

3 故障触发主要原因

1)供电电源系统不稳定,比如电网电压存在较大波动,瞬时跌落等情况,对于 4Q 装置来讲,若处于回馈/发电状态时,交流电源发生缺相或者突然消失,由于直流电动势的存在,晶闸管仍可导通,此时直流调速器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的交流电压,因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路从而出现逆变颠,对于电源不稳定和频繁制动的场合,也可能会发生逆变颠,导致熔断器或整流装置的损坏。

2)驱动器自身硬件问题,首先触发电路不可靠不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲,如果发生脉冲丢失、脉冲延时等现象至晶闸管不能正常换相,这样会使交流电源与直流电动势顺向串联,形成短路。晶闸管自身发生故障,在应该阻断期间的晶闸管失去阻断Unrestricted 5 Copyright  Siemens AG Copyright year All rights reserved 能力,或在应该导通期间的晶闸管不能导通,造成换相故障;对于 4Q 装置由于晶闸管特性问题,特别是正反桥切换时该关闭的晶闸管没有及时关闭会造成正反桥短路形成环流等现象。

3)对于他励直流电机来讲,滑环碳刷等对于过流触发的影响;电机绕组绝缘的影响;连接线路上的影响等。

4)测速系统的影响,比如 EMC 干扰编码器或模拟测速机,编码器缺少脉冲,模拟测速机反馈电压波动大等造成观测的实际转速波动很大,系统 PI 参数调整过硬等情况亦可发生过流现象。

5)负载的影响,对于某些应用,诸如冶金主轧机,冲击性负荷,在负载很重,电网条件波动及系统参数调整较硬时容易出现过载,此时不局限于逆变颠,在电动/整流状态亦有可能发生过流。对于一些特殊应用,比如大电感负载(电磁铁),短路应用(电解)等负载特性不同所带来的可能过流的问题。

6)软件参数设置,比如电流环及速度环的 PI 特性,编码器噪声(毛刺),4Q 的死区时间设置不合适;触发角度限幅设置不合适导致换相裕量角不足,引起换相失败等;对于特殊负载应用的前馈设置,长脉冲设置等。

4 故障详细分析与处理

4.1 故障值解析当装置报出 F60300 故障时,首先需在 r949 中确认其故障值。

故障值=1 换相失败,因为换相晶闸管没有注入关断电压。(仅限 p50166=1 时) 可能原因:仅在激活参数 p50166=1 时才有效(激活晶闸管关断电压的计算),可通过r50047[1]中显示的晶闸管状态 (r53146)来判断哪个晶闸管出现的问题。

故障值=2 电流没有流入正确的晶闸管或电流峰值曲线向上拐。 当 r50047[1] = 1 时表示“电流没有流过正确的晶闸管" 可能原因:电源板触发电路问题可更换电源板测试,晶闸管发生故障,应导通的期间器件不能导通,应该阻断的期间无法阻断,检查可控硅性能是否正常。 当 r50047[1] = 2 时表示“电流峰值向上拐" 可能原因:首先确认电机是否做过优化,检查速度调节器的特性是否过硬,合理设置速度环 PI 参数 p50225,p50226 以及电流环 PI 参数 p50155,p50156;检查测速机或编码器反馈信号是否正常,合理设置参数 p50200 进行滤波,检查可控硅是否损坏。同 时也可以做离线故障 trace,检测报故障时装置电压,电流,触发角等情况。

故障值=3 电流峰值超出了 290% 的电枢实际额定直流电。Unrestricted 6 Copyright  Siemens AG Copyright year All rights reserved 可能原因:检查装置相间是否短路,环流(四象限装置)或者负载侧短路,EMF 过高,检查可控硅是否损坏,检查电机绝缘以及接地是否正常,同时可通过参数 r50047[1]-r50047[7]了解报故障时装置的触发角度,电流 电压数值。做离线故障 trace,建议 trace参数 r52950.0 r52950.1 r52950.2 r52952.0 r52952.2 r52952.3。  故障值=4 并联的 SINAMICS DCM 被检测出换向错误或过电流。 故障值=5 通过 p51583 给出了测试指令。可能原因:激活了参数 p51583(CCP 测试)。

4.2 换相保护装置 SIMOREG CCP 调速器换相保护装置 SIMOREG CCP 用于在调速器运行模式下发生调速器换相故障时,保护换相的 SINAMICS DC MASTER 变频器。 开关操作失控、线路供电下降(弱线路供电、雷暴等)都会导致换相无法完成(换相故障)。这样一来在重新生成的反馈方向上,会有高电流流过供电线路或在调速器中出现环流。这会导致熔断器烧毁,或者在某些情况下可能会摧毁半导体器件。

SINAMICS DC MASTER 的固件会识别出是否将要出现调速换相故障,然后向 SIMOREG CCP 发出关闭调速器中的功率半导体器件的命令。然后 SIMOREG CCP 会关闭功率半导体器件,确保在电机中存在降低电流的条件,并吸收存储在电机中的磁能,将其转换成电能。 SIMOREG CCP 可以在发生调速器换相故障时,将电流限制在一个安全值,从而保护可控硅和相关的快速熔断器。这就避免了需要在变频器发生换相故障后更换熔断器的麻烦和时间消耗。尽管不能防止调速器换相故障,但是却可以减轻它的影响。


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