變頻器故障診斷技術研究與分析

解西友

摘要：故障診斷技術屬于應用型的邊緣技術，其中有兩種主要內容，分別是對機械設備的運行狀態檢測以及分析和診斷已經發生異常狀況的機械設備。這些年，中國社會不斷發展和進步，科學技術隨之不斷地發展和完善，生產和設備變得越來越智能化以及自動化，同時人們也更加重視科學性以及安全性。

關鍵詞：變頻器;故障診斷;研究

一、變頻器的構成及工作原理

變頻器主要由整流單元、控制器、逆變器和電容四部分構成。整流單元的作用是將具有固定頻率的交流電變為直流電;逆變器在變頻器中起著關鍵的作用，通過逆變器中各個開關元件的斷開與導通實現直流電向交流電的轉換。逆變器是由大功率晶體管開關組成的陣列，主要作用是將系統得到的直流電轉換為各種頻率和幅度的方形波;電容則是為了儲存一定的電能;控制器則根據預設的程序來控制逆變器輸出端方形波的寬度，并將不同的方波進行疊加形成正弦波，從而為交流電機不同階段提供相應的交流電。

二、變頻器故障診斷技術研究現狀分析

目前階段計算機軟件和硬件的可靠性已經非常高了，而使得系統出現故障的主要原因就在于主電路當中的一些元器件失去本身的效果，因此在對變頻器的故障研究過程中，首先需要對變頻器主要的電路故障診斷問題進行細致的研究，并且具有非常重要的實際意義。在目前階段變頻器的故障報警系統是通過快速檢測電路的，需要將其主要的工作狀態全部反饋給微處理系統，對變頻器的運行狀況進行詳細的分析并且給出一定的報警信號。但是采用這種方法存在著較多的問題，在整個過程中故障診斷所需要的時間很長，并且報警系統的準確性始終無法得到保證。雖然目前故障診斷理論在變頻器領域中的應用并不是很成熟，因此這就意味著國家對于這個問題又引起了注意和高度重視。由于主電路是最容易出現故障的部分，并且結構也是比較簡單的，然而主電路運行狀態的正常與否將會直接影響到整個系統的安全可靠性，因此對于變頻器故障的研究就成為了當下首要的任務。

最為主要的是基于神經網絡的變頻器故障診斷分析，由于神經網絡控制器是無需對象的數據模型，可以將此作為神經網絡用語的故障診斷和預測，選用這種科學的方法也是合理的，尤其是對于無法描述故障的信號和故障的類型之間的邏輯關系的時候，采用這種方法才更為合適。這就意味著變頻器裝置具有較強的隨機性和模糊性，對于傳統的變頻器故障而言，已經無法滿足當前階段的實際要求，然而在這個時候利用神經網絡技術可以有效的解決當下的問題。雖然神經網絡故障診斷系統存在著許多問題，主要有：①信息的樣本獲取比較困難，無法在短時間內獲取有利于變頻器運行的有效信息;②難以理解網絡權值形式的表達方式，這主要是變頻器故障診斷系統對于信息的分析和處理存在較大的困難;③沒有高度重視起專家的經驗知識。由此可知，在面對當前的問題，只有采取一些應對問題的措施，對變頻故障診斷技術進行深度的探究和分析，才能夠將研究的理論應用于實踐當中去。

三、變頻故障診斷相關技術要點

（一）結合故障樹診斷變頻器故障。結合故障樹診斷變頻器故障，需要故障樹模型，該模型主要是以診斷對象的某些特征為基礎，成為定性的因果模型。該種方法的思路為：系統中會存在中間事件、頂事件和底事件，邏輯門會通過某些方式表達上述三者的關系。在實際診斷過程中，首先會選擇相事件，即所要診斷的對象。然后，根據事件再對故障樹有效描述，最后對搜尋方法應用，明確變頻器中出現的故障位置、故障原因以及解決辦法。對該種診斷技術進行應用，優點是有較高的靈活性、直觀簡便且適用性比較強等。作為該方法的基礎工作，相關的技術人員需要確保故障樹的正確性，才能夠完善變頻器故障的診斷工作。

（二）結合信息處理診斷故障。應用該種方法，可以結合傅里葉分析法和沃爾什分析法檢測相關的故障。應用傅里葉分析法，針對的是變頻器中的三相全控流電流，著重探究其中一些關鍵點，并轉換其中的時域信息，最終變成頻域范圍。在轉換完成后，技術人員可以結合相關數據診斷具體的故障，明確故障發生的位置。應用沃爾什分析法，主要是對故障中的關鍵點轉換，結合出現故障的特征，確定故障。應用該種診斷方法，可以保證診斷速度，有較高的靈敏度、比較簡單的操作方式，且能夠開展在線診斷工作。但另一方面，該種方法還存在一定的不足，如設定參數存在一定的難度，設定方法仍然需要進行相應的探究，現階段實踐中比較依靠專家的經驗，確定設定方法。

（三）結合神經網絡診斷變頻器故障。結合神經網絡，主要是因為神經網絡控制器有較好的便捷性，不需要借助對象的數據模型。所以可以在具體故障診斷以及預測時，對神經網絡進行有效的結合。應用該種方法，有較高的科學性和合理性，對于關系比較復雜的故障類型或是故障信號，該種方法也比較適用。由于變頻裝置自身的特點，即模糊性和隨機性，因此應用傳統的診斷方法并不適用于現階段的變頻裝置系統，在這樣的背景下對神經網絡應用，可以對上述不足進行完善。應用神經網絡技術的不足為：難以獲取樣本，對網絡權重形式表達的理解比較困難，同時還缺少對專家經驗知識的重視。

四、變頻器故障診斷技術未來的發展趨勢

（一）要盡量引進一些先進的理論，尤其是要注重一些可行性比較強的理論，還需要對故障系統當中比較關鍵性的信息進行有效的處理。

（二）由于故障系統本身是一個全新的領域，然而目前階段所采用故障診斷技術存在著一定的缺陷，例如：對于故障信息的判定速度比較慢，這都是由于系統中的數據信息無法第一時間得到反饋，一旦加入新的樣本則需要系統重新認知，因此在今后的研究過程中可以引進一些神經網理論進行對故障進行預測和判斷;

（三）要將多種方法融合在一起，對于變頻器的故障進行預測和診斷的時候，從中可以吸收多種方法中的優點應用于系統中去。

（四）在當前對變頻器的故障分析和研究只是停留在對某一個單一的故障類型進行分析的，然而在未來的發展過程中如果將變頻器的故障作為整個系統進行研究的話雖然具有一定的難度，但是仍然是具有更為廣闊的發展前景。

（五）對變頻器故障的機理進行深度的研究和分析，需要根據實際情況建立一定的預警系統，能夠防患于未然，從而減少故障信息產生的幾率，這樣在一定程度上能夠盡可能的減少故障對整個系統造成的影響，從而能夠極大的減少維修設備所消耗的費用，降低投入成本。

結語：

綜上，在整個運行系統中，變頻器系統是十分復雜的，并且也是十分重要的。因此對于變頻器故障額診斷和分析越來越受到人們的廣泛關注和重視，這在一定程度上有效的促進了變頻器故障診斷技術的快速發展。本文主要講述了變頻器故障類型的分類以及目前階段變頻器故障診斷技術的研究現狀分析，并且將多種的診斷方法融合在一起，這樣對變頻器故障診斷技術進行深入的探究，最終將所研究的理論變為現實，因此在未來的發展過程中有著更為廣闊的前景。

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