變頻器故障診斷技術(shù)分析與探究

王高建

【摘要】伴隨著近代工業(yè)智能化技術(shù)發(fā)展，變頻器已被深應(yīng)用到個(gè)領(lǐng)域，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，有效性相應(yīng)地提高，但假如使用不恰當(dāng)，維護(hù)不及時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生故障從而影響或縮短設(shè)備的使用年限。因此，采用高效的變頻器故障診斷技術(shù)對(duì)工業(yè)及其自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】變頻器自動(dòng)化 技術(shù)故障 診斷技術(shù)

隨著逆變技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域。由于技術(shù)原因，普通工人往往很難檢測(cè)到許多驅(qū)動(dòng)器故障和判斷，由于比較困難招聘專業(yè)人士，只有等待一個(gè)新的逆變器制造商來(lái)取代，導(dǎo)致耗時(shí)太長(zhǎng)，極大影響生產(chǎn)效率，為了處理好替代周期長(zhǎng)的問題，企業(yè)經(jīng)常使用買一些備用變頻器被替換，因此無(wú)形中增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。如果解決故障診斷和維修問題，通過(guò)研究和發(fā)展自己，應(yīng)用合適的措施，在比較短的時(shí)間內(nèi)，維修好變頻器，而不用整個(gè)換掉，可以最大限度地減少損失。所以，處理好診斷與維修問題對(duì)于減輕工業(yè)生產(chǎn)非常有意義。本文對(duì)變頻器故障及其診斷技術(shù)進(jìn)行了探討。

2變頻器故障

2.1變頻器的故障多種多樣，通常分類如下。

（1）時(shí)間性故障

①設(shè)備老化失靈，在變頻器設(shè)工作到后期經(jīng)常出現(xiàn)，其主要原因是元器件老化失效、磨損產(chǎn)生的影響；②突發(fā)故障，經(jīng)常突然失去某些性能；③不間斷性故障，時(shí)有時(shí)無(wú)的特性。

（2）故障產(chǎn)生的規(guī)律

①恒久性故障，例如主電路功能的晶閘管被損壞的故障現(xiàn)象，該故障造成的損失將永遠(yuǎn)存在；②突發(fā)發(fā)性故障，如元器件脫焊、接觸不良號(hào)和抗干擾信號(hào)異常所致，這些現(xiàn)象屬于間歇性故障。

（3）故障產(chǎn)生的位置

①斷電意味著由變頻器造成的電網(wǎng)電壓平衡，如過(guò)電壓、欠電壓、少相等；②內(nèi)部故障，說(shuō)的是硬件的問題，比如整流濾波電容器發(fā)生短接、過(guò)電壓等故障

2.2變頻器故障分析

（1）主電路故障。

①整流器損傷，整流器壞掉是變頻器的主要電路的常見故障之一。一般變頻器整流設(shè)備為三相全波整流器，變頻器承擔(dān)所有的整流器，輸入功率過(guò)高，極易產(chǎn)生擊穿損壞，一般的變頻器無(wú)法輸送電時(shí)，會(huì)發(fā)生保險(xiǎn)絲熔斷等跡象，三相輸入端或者輸出端為低電阻（電阻最小達(dá)到正常兆歐）或短路。更換整流器時(shí)，需在散熱片表皮層接均勻涂摸有一層極好的導(dǎo)電性能的硅材料，再擰緊螺釘。

②輸入電能電阻壞掉。產(chǎn)生的因素：核心電路接觸器閉合差引起的流通時(shí)間太長(zhǎng)和燒傷；充電電流過(guò)大而燒性；重新啟動(dòng)時(shí)，主電路上電和工作信號(hào)電路同時(shí)充電 ，很容易燒傷。其損傷特征燒毀，熏黑的外殼表現(xiàn)一般，爆裂和其它損害的跡象。

③變頻器模塊燒毀。逆變器模塊損壞的原因是多方面的，如輸出負(fù)載短路、過(guò)載、大電流連續(xù)運(yùn)行；負(fù)載波動(dòng)較大，造成過(guò)電流過(guò)大；散熱設(shè)備散熱不好，致使模塊溫度過(guò)高，從而導(dǎo)致模塊的性能不佳、參數(shù)發(fā)生變化等問題，使逆變器輸出異常。

（2）輔助控制電路發(fā)生故障。

①驅(qū)動(dòng)電路故障。使用于驅(qū)動(dòng)變頻器的驅(qū)動(dòng)電路，但也很容易被損壞。通常有明顯的損壞的跡象，如設(shè)備（電容，電阻，晶體管和印刷板等）的爆發(fā)，顏色，斷裂，驅(qū)動(dòng)電路損壞呈現(xiàn)出來(lái)最常見的現(xiàn)象是少相或三相電壓不等、不平衡等特征。

②開關(guān)電源損毀。開關(guān)電源損壞的一顯著特征是變頻器的功率沒有顯示。最常見的是開關(guān)出現(xiàn)問題，脈沖變壓器壞掉，以及整流二極管，濾波電容器長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致電容自我調(diào)節(jié)能力下降。

3變頻器故障診斷技術(shù)

3.1基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變頻器故障診斷

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器沒有數(shù)據(jù)模型的對(duì)象，所以可以對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷，這種方法是科學(xué)的、合理的，當(dāng)故障類型和故障信號(hào)之間的關(guān)系特別不能說(shuō)明它的方法是比較合理的。逆變裝置系統(tǒng)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和模糊性，傳統(tǒng)的故障檢測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法應(yīng)用，再應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以解決這個(gè)問題?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問題，這些問題主要存在于：獲取樣本比較困難；難以理解網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的表達(dá)形式；不重視專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。

3.2基于DSP的故障診斷方法

整流電壓波形整流電路的方法是指正常運(yùn)行和故障運(yùn)行時(shí)的分析和分類，對(duì)“區(qū)域”的定義和故障模型的建立，對(duì)故障診斷的頻譜分析措施進(jìn)行升級(jí)，根據(jù)特征值判斷查找；其次、歸納實(shí)驗(yàn)與數(shù)字信號(hào)處理算法和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，證明其該方法的可操作性。

3.3基于信號(hào)處理的變頻器故障診斷

通過(guò)傅里葉分析法對(duì)三相全控電流故障診斷的基本思路是，通過(guò)對(duì)一些關(guān)鍵點(diǎn)的分析，對(duì)時(shí)域的頻域信息進(jìn)行分析，根據(jù)蝙蝠的具體特點(diǎn)進(jìn)行故障診斷，并確定故障類型，然后利用相位特性進(jìn)行故障診斷，并確定故障位置，利用沃爾什分析法對(duì)三相全控流進(jìn)行故障診斷，在波形的基礎(chǔ)上形成一個(gè)周期的時(shí)域波形的時(shí)域波形，在頻率域的特定功能的故障，然后逆變器故障檢測(cè)和測(cè)定?；跀?shù)學(xué)模型的故障診斷的信號(hào)處理方法不需要，因?yàn)閷?duì)象具有許多優(yōu)點(diǎn)，如：診斷速度快，靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，也可以進(jìn)行各種在線故障診斷。

4結(jié)語(yǔ)

本文著重闡述了近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外最新科研成就，在變換器故障診斷、故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等方面借用數(shù)字信號(hào)處理器芯片完成報(bào)警系統(tǒng)的組成和診斷，具有很大的發(fā)展空間。

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