礦用逆變器功率器件故障預測與健康管理技術現狀及展望

李紅巖， 楊朝旭， 榮相， 史晗， 王越， 劉寶， 王磊

（1.西安科技大學 電氣與控制工程學院，陜西 西安 710054；2.中煤科工集團常州研究院有限公司,江蘇 常州 213015；3.天地（常州）自動化股份有限公司，江蘇 常州 213015）

0 引言

目前煤礦企業的設備費用支出占煤礦開采成本的40%以上[1]，大量煤礦設備維護仍采用定期維修或事后維修，設備維護耗費大量人力物力，導致煤礦設備“帶病”工作現象普遍，一旦發生故障，將造成嚴重的經濟損失，甚至人員傷亡[2-3]。礦用逆變器廣泛用于驅動礦井提升機、帶式輸送機、通風機、高壓液壓油泵等重載設備，工作環境惡劣，內部功率器件承受較高的電應力和熱應力，容易發生故障，功率器件發生故障占比達38%[4]。為提高礦用逆變器運行安全性，減少設備故障率和維護成本，有必要對礦用逆變器功率器件故障預測與健康管理（Prognostics Health Management，PHM）技術[5-8]開展研究。通過對大量監測數據進行分析，提取信號特征，掌握功率器件運行狀況：一方面，及時診斷功率器件故障位置，為后續維護提供依據；另一方面，對功率器件進行壽命預測，實現預先維護，降低故障率。本文介紹了礦用逆變器功率器件PHM技術中信號特征提取、開路故障診斷和壽命預測技術現狀，對礦用逆變器PHM技術未來發展方向進行了展望。

1 礦用逆變器功率器件PHM技術構架

礦用逆變器功率器件PHM技術包括信號特征提取、功率器件開路故障診斷和功率器件壽命預測，如圖1所示。

圖1 礦用逆變器功率器件 PHM 技術構架Fig.1 Prognostics health management technical framework of mine inverter power device

（1） 信號特征提取?！?br>