徐向東

摘 要：故障檢測技術(shù)與故障診斷技術(shù)一樣，都是應(yīng)用型的學(xué)科。文章以變頻器故障診斷重要性為出發(fā)點，結(jié)合國內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，對當(dāng)前變頻器故障診斷技術(shù)研究工作中出現(xiàn)的問題以及未來的發(fā)展方向進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：變頻器；分析；診斷

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0071-01

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)也獲得了一定程度的發(fā)展。目前階段變頻器以其優(yōu)秀的控制性能和高效的節(jié)能性能獲得了許多領(lǐng)域的一致認(rèn)同。但是與其他各類設(shè)備一樣，在使用過程中變頻器也會由于各種原因產(chǎn)生一些故障，故障發(fā)生后會引起許多嚴(yán)重的后果。由于未掌握專業(yè)技能，普通的維修人員不能夠及時的判斷出問題的原因所在，這方面的專業(yè)人才也比較缺乏，通常一旦發(fā)生這種故障就只能夠等待變頻器廠家來換新，對企業(yè)的日常生產(chǎn)經(jīng)營活動有很大影響。我們除了在設(shè)計變頻器時要考慮各種故障發(fā)生的情況并做好防護(hù)措施，還應(yīng)當(dāng)在故障發(fā)生時及時作出反應(yīng)，實施保護(hù)、停機(jī)，并展開對故障的分析、處理，最大限度的降低企業(yè)的損失。

1 變頻器故障類型

變頻器的故障類型多種多樣，其故障的分類方式可以按下述原則區(qū)分：

①時間因素劃分。突發(fā)性故障，通常事發(fā)突然并且會使設(shè)備喪失某種特定功能；間歇性故障，通常表現(xiàn)為某種功能有時可以使用，有時不能使用；老化性故障，即設(shè)備在運行很長時間，零件老化之后出現(xiàn)的一些故障。

②故障性質(zhì)劃分。永久性故障，是因為某些原因造成了故障持續(xù)存在。例如保險絲熔斷造成的缺相；偶發(fā)性故障，是指機(jī)器時好時壞并且故障時間完全無規(guī)律。通常是由于元件在焊接過程中不仔細(xì)或者其他原因造成的電路異?，F(xiàn)象?；蛘哂捎谕饨珉S機(jī)產(chǎn)生的各類干擾信號使機(jī)器產(chǎn)生了異常。

③故障位置劃分。電源故障，即變頻器供電部分存在的故障；內(nèi)部故障，只變頻器自身所存在的故障，內(nèi)部故障可以細(xì)分為直流環(huán)節(jié)故障，逆變器故障和控制系統(tǒng)故障，其中直流環(huán)節(jié)故障中包括了變頻器中整流器的故障以及中間直流環(huán)節(jié)的故障；負(fù)載故障，即變頻器電動機(jī)發(fā)生的故障。

2 變頻器故障診斷

變頻器主電路由整流電路、中間直流電路及逆變電路構(gòu)成。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，變頻器發(fā)生控制系統(tǒng)故障的原因80%是因為變頻器各個電子元件發(fā)生了故障。元器件的運行狀態(tài)會直接影響變頻器的工作狀態(tài)，因此，深入開展對于變頻器主電路部分的故障研究，對于變頻器的故障分析與處理有非常重要的意義。當(dāng)前變頻器所采用的報警系統(tǒng)是利用快速檢測電路向計算機(jī)報告電機(jī)與變頻器的工作狀態(tài)，然后系統(tǒng)會對該狀態(tài)進(jìn)行分析并判斷變頻器是否存在故障，然后發(fā)出警報。這種方式有一個很大的缺陷就是耗時較久，且警報不夠精確，因此，許多專家學(xué)者對此展開了研究。

2.1 基于專家系統(tǒng)的變頻器故障診斷

系統(tǒng)具體工作流程為將計算機(jī)專家診斷系統(tǒng)建立在變頻器的若干區(qū)域，實現(xiàn)故障部位的隔離，從而完成對故障類別的判斷，弄清其種類與故障程度，之后對變頻器采用一系列的補救措施。專家系統(tǒng)的構(gòu)成部分主要有框架網(wǎng)絡(luò)、診斷算法、知識管理系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)及虛擬儀器。如圖1所示。

此系統(tǒng)能夠?qū)＜蚁到y(tǒng)與虛擬儀器的各項功能綜合起來，利用專家系統(tǒng)使計算機(jī)實現(xiàn)對變頻器的故障診斷，利用虛擬儀器實現(xiàn)了不同儀器間的相互合作與資源共享，實現(xiàn)了變頻器故障分析及處理的高效性。但是目前階段的專家系統(tǒng)同樣存在許多問題。比如說專家系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成不夠智能，缺乏聯(lián)想、容錯、自學(xué)習(xí)的能力，不能夠完成自我升級、自我改良。

2.2 基于故障樹的變頻器故障診斷

當(dāng)變頻器發(fā)生故障時，會有多處故障同時發(fā)生的情況，此時我們應(yīng)當(dāng)利用故障樹診斷技術(shù)，該方式是列出所有變頻器可能發(fā)生的故障并將其有序的連接起來，最終構(gòu)成一棵故障樹，如圖2所示。

在查詢故障原因時，故障樹系統(tǒng)采用的是邏輯推理診斷法紀(jì)最小割集診斷法，逐個排查直至查出故障原因。

2.3 基于信號處理的變頻器故障診斷

①模糊理論及頻譜分析。對變頻器各個關(guān)鍵點實施電壓測試，得出數(shù)據(jù)，對此數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，并與各個電子元件的工作信號進(jìn)行分析最終得出結(jié)果，確定故障元件。

②將整流電路正常工作及故障時期的整流電壓進(jìn)行統(tǒng)計分析，完成相關(guān)定義并搭建了先關(guān)故障模型，根據(jù)變頻器故障時表現(xiàn)的特征值完成故障的定位。

該方法無需故障對象的精確模型并擁有很強的適應(yīng)能力，高效的診斷手段，操作方便。但是依然有一些缺陷，例如在設(shè)置故障參數(shù)時候需要由有經(jīng)驗的專家給出一個大概的設(shè)定方式，缺乏通用性。

3 變頻器診斷技術(shù)發(fā)展方向

變頻器的廣泛應(yīng)用是因為其性能十分優(yōu)秀，在各個領(lǐng)域都充當(dāng)了重要角色。所以對變頻器故障分析及處理的相關(guān)研究有十分重要的意義。根據(jù)目前變頻器故障處理相關(guān)的研究，可以知道其未來大致發(fā)展方向。

①新理論。例如對變頻器關(guān)鍵點關(guān)鍵診斷，運用數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘及小波分析等方式進(jìn)行分析處理。

②新網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前采用的BP網(wǎng)絡(luò)還存在許多的缺陷，收斂速度過慢、局部極點小等等。我們可以在未來采用聯(lián)想記憶、ART、自組織等新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對變頻器的故障分析問題進(jìn)行相關(guān)診斷。

③各類技術(shù)結(jié)合。將目前的各種故障分析技術(shù)，如專家系統(tǒng)、小波轉(zhuǎn)換、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等有機(jī)的結(jié)合起來，利用各自不同的優(yōu)點完成科學(xué)全面的故障分析。

④運用DSP。利用DSP芯片構(gòu)建故障預(yù)警系統(tǒng)并實現(xiàn)診斷算法，由于DSP芯片速度快、適應(yīng)性良好，在變頻器故障診斷領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

4 結(jié) 語

隨著變頻器在我們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓筋l繁的使用，且其本身是一種復(fù)雜的電力設(shè)備，所以關(guān)于其故障的分析與處理所受到的重視正在逐步增強。本文建立在一定的研究基礎(chǔ)之上，提出當(dāng)前變頻器故障分析及處理工作中存在的問題及其今后研究的大致方向，希望能對未來我國的變頻器故障分析及處理有一定的作用。

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