變頻器故障診斷分析研究

游永熙

摘要：隨著當(dāng)前我國社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在我國的機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了變頻器，通過變頻器的應(yīng)用便可以提高我國機(jī)械工程的使用效率和使用質(zhì)量。本文作者主要在基于變頻器的故障診斷分析技術(shù)上，詳細(xì)地分析了現(xiàn)階段變頻器的故障診斷分析內(nèi)容和方法，進(jìn)而為我國變頻器的故障診斷提供些許參考意見。

關(guān)鍵詞：變頻器;故障診斷;方法;參考意見

中圖分類號(hào)：TM921.51?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）08-0039-01

引言：在我國機(jī)械領(lǐng)域中所應(yīng)用的變頻器，尤其具有效率高、能耗低、體積小等一系列特點(diǎn)，都被應(yīng)用于石油化工、電梯扶梯、紡織機(jī)械、電動(dòng)汽車等一系列工業(yè)調(diào)速或動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，通過變頻器的應(yīng)用便可以保障工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中機(jī)械可以更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)和使用。但是變頻器在電子設(shè)備中應(yīng)用時(shí)，很可能會(huì)由于意外而發(fā)生或是非正常操作而發(fā)生相應(yīng)的故障，這就會(huì)導(dǎo)致變頻器的控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不必要的損失。因此現(xiàn)階段在變頻器快速普及的背景下，變頻器快速確認(rèn)診斷技術(shù)便成為制約變頻器發(fā)展的瓶頸。

1?變頻器的故障診斷分析

變頻器在工業(yè)機(jī)械中應(yīng)用的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障主要有以下三大類別，其中分別是一類故障、二類故障和三類故障。

1.1變頻器的一類故障診斷。變頻器在應(yīng)用過程中所發(fā)生的一類故障，通常又被稱之為無損故障，該故障在發(fā)生的過程中通過故障診斷后，然后采取相應(yīng)的處理措施避免對變頻器造成損壞，例如變頻器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)輸出過流、直流母線過壓欠壓、變頻器輸出缺相等故障，這些故障都可以直接通過硬件電路進(jìn)行診斷和確認(rèn)。

同時(shí)如果變頻器在應(yīng)用中直流母線電壓出現(xiàn)過壓欠壓，那么直接通過硬件電路也可以實(shí)現(xiàn)對變頻器的保護(hù)。變頻器運(yùn)行中母線電壓過壓一般都存在于變頻器母線制動(dòng)狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)，而母線欠壓通常是指變頻器在運(yùn)行中從電壓電網(wǎng)跌落，這樣就會(huì)導(dǎo)致突然停電的情況發(fā)生，所以在判斷過壓和欠壓的時(shí)候，需要將變頻器給定值與實(shí)測母線電壓進(jìn)行比較，就可以完成變頻器的診斷工作。

1.2變頻器的二類故障診斷。變頻器在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的二類故障對變頻器可能會(huì)造成較大的危害，工作人員需要通過必要的故障診斷來保障變頻器的正常運(yùn)行。變頻器所發(fā)生的二類故障主要包括速度故障和逆變器開關(guān)器件開路故障這兩種。變頻器在運(yùn)行過程中Ssf一旦發(fā)生故障就可能導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)，損壞變頻設(shè)備及其他電力設(shè)施，甚至還會(huì)造成周邊人員傷亡。因此對變頻器的二類故障進(jìn)行深入分析和診斷，具有重要的實(shí)踐性意義。

（1）速度傳感器的故障診斷。變頻器在應(yīng)用過程中的速度傳感器診斷可以采用硬件法和軟件法，所采用的硬件法可以在診斷過程中進(jìn)行直接硬件法檢測和基于脈沖分析的故障診斷法。采用硬件檢測法診斷速度較快，但是會(huì)在一定程度上增加變頻器系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)硬件檢測法只能檢測出電壓輸出類型的速度傳感器，無法對其他傳感器進(jìn)行深入檢測。在檢測過程中需要速度傳感器內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)支撐，并根據(jù)速度傳感器前后信號(hào)的接入點(diǎn)位來診斷ssf，在檢測中當(dāng)輸出端子輸出低電平那么即可以診斷出Ssf，當(dāng)輸出端子輸出高電平那么則可以表示變頻器的速度傳感器沒有發(fā)生Ssf故障。

在利用脈沖信號(hào)檢測變頻器速度傳感器故障時(shí)，可以與軟件診斷法綜合使用，在使用過程中便可以基于小波變換和狀態(tài)觀測器的方法開展檢測。在檢測過程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波變換較為復(fù)雜且計(jì)算量較大，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中并不實(shí)用。

（2）變頻器IGBT開路故障診斷。變頻器在應(yīng)用過程中所進(jìn)行的IGBT開路故障診斷，主要是對變頻器內(nèi)部一種出現(xiàn)頻率較高的硬件進(jìn)行故障診斷，變頻器出現(xiàn)這種故障多發(fā)生于意外過流或操作不當(dāng)?shù)那闆r下，導(dǎo)致變頻器內(nèi)部硬件無法對系統(tǒng)提供保護(hù)。一旦變頻器出現(xiàn)IGBT故障，那么就需要進(jìn)行停機(jī)維修或更換變頻器，避免所出現(xiàn)的開路故障對變頻器設(shè)備造成損壞。

在對變頻器所發(fā)生的IGBT故障進(jìn)行診斷的過程中可以采用硬件法和軟件法進(jìn)行診斷。采用硬件法進(jìn)行診斷速度較快，并且可以對發(fā)生的故障進(jìn)行及時(shí)的隔離，但是硬件法在診斷過程中需要根據(jù)逆變器特定的電位進(jìn)行綜合檢測，同時(shí)還需要結(jié)合pwm進(jìn)行電位控制，實(shí)現(xiàn)故障診斷。在硬件診斷過程中會(huì)增加變頻器系統(tǒng)的應(yīng)用成本，這主要源于變頻器死區(qū)時(shí)間存在，因此使用硬件診斷IGBT的方法可靠度較低;這對變頻器發(fā)生IGBT開路故障進(jìn)行軟件診斷時(shí)，可以采用三相電流平均值法進(jìn)行診斷，三相電流平均值法是基于計(jì)算電機(jī)電流平均值的診斷方法之一，在診斷中為了避免系統(tǒng)噪聲的干擾需要設(shè)立一個(gè)合理的閥值，提高故障診斷的靈敏度。

1.3變頻器三類故障診斷。變頻器在應(yīng)用過程中所發(fā)生的第三類故障損壞，通常是指有損且不利于控制的故障，當(dāng)變頻器出現(xiàn)此類故障時(shí)，不但會(huì)對變頻器自身造成嚴(yán)重的硬件損壞，同時(shí)變頻器出現(xiàn)損壞后還不易于修復(fù)，基本上需要對變頻器內(nèi)部硬件進(jìn)行整體更換。變頻器所出現(xiàn)的三類故障主要包括母線電容損壞、變頻器整流橋燒毀、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部短路故障、變頻器硬件開關(guān)器件短路等。當(dāng)變頻器出現(xiàn)三類故障時(shí)，開展診斷的過程中需要首先切斷電源，再利用電阻特性值作為參數(shù)測試，找出變頻器內(nèi)部出現(xiàn)的故障位置，并對變頻器內(nèi)部出現(xiàn)故障的部位實(shí)施及時(shí)更換。

2?結(jié)語

隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，變頻器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我國機(jī)械工程和大型電力設(shè)備中，因此新階段對變頻器的故障診斷方法進(jìn)行創(chuàng)新和升級(jí)，迅速地查出變頻器產(chǎn)生故障的部位和原因，就成為了保障變頻器正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。在對變頻器進(jìn)行故障診斷過程中，可以采用變頻器自診斷系統(tǒng)和儀器儀表進(jìn)行綜合分析，這樣就可以提高變頻器的故障診斷效率和質(zhì)量，保障電力設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

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