【话题】德国伦茨9300系列伺服变频器的一例特殊故障维修（20160229）

 伦茨lenze是一家德国自动化设备供应商，对管理着一些德国进口设备的工厂电工同胞来说，是最熟悉不过的品牌。特别是在纺织，冶金，化纤行业来说使用特别多。伦茨在国内无生产基地，上海lenze主要以减速传动，自动化电气设备售后服务为主。

 对电气人员来说，熟悉伦茨lenze驱动产品大致可以分为最初的ev8200系列、8400系列、82mv防水系列、9300伺服系列、以及最新的9400系列。当然，伦茨也有直流调速器产品，代表有4800、4900系列直流调速器。


  近日维修一例：客户是珠海的，伦茨是用在冶金设备上卷取作用。具工厂电气管理人员说，该变频器是在工作中跳闸的。以前坏过很多台，寄到几个公司，都说不能维修，拿过来是抱着试试看能否修复。既然几家单位都说不能维修，那我也不免有点担心，毕竟行业高人无数，广州的自动化维修公司见多识广，人家也不是吃素的。但既然来之则安之，首先将主控板单独拆下来，给+24v直流电，显示正常，主控板没坏，一般来说，难度不大。于是继续监测，发现电源烧毁比较严重，模块烧毁。
  拆下模块，先对照图纸维修电源，电源烧毁一般充电陶瓷片也会烧坏，这个陶瓷片是伦茨专用，市面上很难买。这个陶瓷片有三个作用：1.作充电电阻，开机为电容充电，起缓冲作用；2. 平衡上下电容容量；3.作为启动电源供电电阻。一个小时修复电源，小心翼翼的插上主控板，插上操作面板。上电显示正常，测试个电压稳定，关机继续修复驱动部分。将下桥驱动地与n级连接，用示波器测试除非，跳变正常。在加载测试霍尔动态波形，也正常。于是装上50安耐压1200伏的模块（型号bsm50gd120），开机，显示完全正常了，浏览记录了一下原机参数。为了保证安全，还在P级和模块间串了灯泡。心里想，原来也没这么难！于是插上端子空载启动。就在启动的一瞬间，驱动板一声响，所有380供电跳闸，模块直接炸了。
  这样的情况自己以前还真没遇见过，启动就炸机，是维修大忌，为成本，也为自己的粗心付出了代价。沮丧的取下模块，重新检测，重新换件。这样整整花了一个下午，客户等不及，先回去了。这期间想了很多种可能，程序问题，应该不会，电流反馈电路问题，空载无电流，况在启动的一瞬间就发生了，根本不可能。最后觉得还是驱动的可能性更大，将驱动原件直接代换。这次不敢直接装模块了，用igbt管做了一路桥臂试机，上电正常，但启动的瞬间一声响，又直接炸了！这下心里发怵了，也明白了电工说的坏了就修不好了的说法。但我并不死心，当天不搞了，第二天继续。
  第二天修好了驱动，这下决定不带模块空载启动驱动，（伦茨是可以空载启动的，并不会报警），一边用示波器监视波形，当检测到u相的上桥驱动波形时，忽然发觉脉宽是连滞的，继续观察，w相也同样。恍然之间，问题找到了，原来是主板的问题。变频器驱动波形是三相六个桥臂交替驱动的，启动的瞬间是下桥臂需先导通，这台伦茨变频器u/w相上桥pwm波形连滞，就相当于上桥直接接通，下桥臂一导通，那还不相当于p、n直接短路，当然炸模块了！于是这才维修主板。最后代换数模转换ic后，驱动波形正常。装上模块带载试机，一切正常。至此，这台让我吃了苦头的变频伺服器修复。
  尾声：所以说，经验并不能决定一切，修工控设备，特别是功率设备，明知道应该尽量多想几步，多推理几个故障出现的可能。但有时过于相信自己的经验，造成不必要的失误，还是不可避免的。这个故障的难点就在于大家都没有对主板引起重视，在驱动板上兜了圈子。功率设备维修，烧模块是很让人后怕的，一个是模块价值高昂，另一个是对心里的打击，要知道接连烧两三个模块，估计好多维修人员都会选择放弃。


后记：伦茨虽然是进口工控产品，但技术资料在市场上还是很齐全了的，刚开始进入工业自动化行业的时候，资料全是英文且不全面，搞得我很抓狂。伦茨之所以难修，主要是集成度比较高，（陶瓷基板再加上印刷电路，德国产品很喜欢这样设计）这让很多没有经验的修理人员无从下手。我的经验是:将一些关键厚膜的图纸跟出来，遇到维修时，该改的可以改，该代换的可以代换，只要你把原理吃透了，维修后性能还是如原机一样的可靠。
    伦茨Ev93系列是市场上保有量最多，性能最稳定的产品。整机结构是这样的：控制板（cpu板)电源是单独设计的，控制板的电源由驱动电源上的+24v供电。这样，即使驱动电源烧坏了，也不会连带烧毁控制板的（国产工控产品所具有的弊病），主板上有n个存储芯片，注意在拷贝程序时别焊接错了。伦茨驱动产品之所以优秀，不简单是硬件设计不错。伦茨在软件应用上也独树一帜，用户使用体验上可能相对要麻烦一点，但功能之强大，性能之稳定，属于行业内的翘楚之作。所以在维修时，最好先将用户程序备份或上传到面板里，维修测试完成后再拷贝回去，以免设备修复了，用户数据却弄丢了，造成无法继续使用。
伦茨93系列有矢量控制变频器，也有伺服控制器，这点在维修时请注意区分，比如ev9324ev和925pe。尾缀为ev系列的就是普通矢量控制变频器，维修完工后，微修改一下参数就可以直接带载试马达。尾缀为pe的为定位型伺服控制器，在伺服控制器中都属于高端机种。带ep尾缀的是修改参数都无法试机的（需连接配套电机的旋转变压器才能试机）。


  从个人的维修经验看，伦茨驱动产品烧毁最多的是电源和驱动电路，特别是伦茨82系列矢量变频器，由于设计的原因，使用一定的年限以后，电源电容失效引起震荡厚膜供电异常，烧毁开关电源，造成pcb板夹层短路。我的办法是改动电源走线修复，修复后性能一样可靠，这点是伦茨pcb基板牛叉的地方。9300系列的驱动也容易烧毁，伦茨的驱动看是简单，上桥的供电是一路单独是震荡电源，经隔离变压器整流滤波供给，下桥由电源板的一路负电源供给，通过功率模块共地。9300系列不管是矢量变频还是有凸轮曲线的伺服控制器，都没有直接相位电压检测电路（这点和日本和欧洲的产品很不一样），伦茨的输出相位位置完全是靠两相电流传感器提供，所以电流取样电路非常非常的重要，直流分量，交流分量的大小都很可能炸模块的故障。

是的，没有脉宽，相当于开机就是上桥永远导通的

灯也烧掉了的

igbt保护一般都是相对的，在不带载的情况下，根本无法发挥保护功能

伦茨是程序应用复杂，电路设计其实有他的一套理论，给施耐德丹佛斯比，个人感觉还没那么龟毛