變頻器故障診斷技術(shù)研究

王雪

摘? ?要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和完善，變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的設(shè)備調(diào)速方法效率比較低，并且損耗相對(duì)比較大，應(yīng)用變頻器可以有效解決這些問(wèn)題。但是在對(duì)變頻器實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常有故障出現(xiàn)，從而對(duì)變頻器的使用效率產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響，所以需要解決這些問(wèn)題。文章對(duì)此展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：變頻器;故障診斷;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);故障樹(shù)

故障診斷技術(shù)屬于應(yīng)用型的邊緣技術(shù)，其中有兩種主要內(nèi)容，分別是對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)以及分析和診斷已經(jīng)發(fā)生異常狀況的機(jī)械設(shè)備。這些年，中國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)隨之不斷地發(fā)展和完善，生產(chǎn)和設(shè)備變得越來(lái)越智能化以及自動(dòng)化，同時(shí)人們也更加重視科學(xué)性以及安全性。

1? ? 變頻器發(fā)展的現(xiàn)狀

變頻器的出現(xiàn)在一定程度上簡(jiǎn)化了比較復(fù)雜的工作，還逐漸減小了設(shè)備的體積，將產(chǎn)品的維修頻率不斷降低。不管是小型電器還是大型機(jī)器當(dāng)中都會(huì)有變壓器的存在。但是中國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，變頻器具有比較緩慢的發(fā)展速度，所以需要不斷地對(duì)變頻器進(jìn)行改進(jìn)以及完善。相關(guān)的研究人員需要不斷將變頻器的完善發(fā)展，將人們的生活質(zhì)量不斷地提高，提高人們的工作效率。變頻器可以將速度不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)，屬于一種驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，和微電子技術(shù)結(jié)合，將電機(jī)工作電源頻率的方式進(jìn)行改變，將交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備有效地進(jìn)行控制。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和完善，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度也在不斷地提高，在生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中變頻器的應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛，并且相關(guān)的研究人員也在對(duì)其不斷地進(jìn)行應(yīng)用，將其生產(chǎn)效率不斷進(jìn)行提高。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，物質(zhì)生活水平也在不斷提升。中國(guó)當(dāng)前主流觀念是提倡節(jié)能型社會(huì)，在人們的生活當(dāng)中變頻器也變得不可或缺。比如說(shuō)當(dāng)前人們的生活當(dāng)中不能離開(kāi)電能，在家里幾乎所有的設(shè)備都需要應(yīng)用電力系統(tǒng)，提供電源才可以有效維持設(shè)備的正常運(yùn)行。在夏天或者冬天，人們都需要對(duì)空調(diào)進(jìn)行應(yīng)用，如果需要啟動(dòng)空調(diào)，那么沒(méi)有電能的支持是不可以的。所以幾乎每個(gè)家庭在日常的生活當(dāng)中都會(huì)耗電，但是變頻器的出現(xiàn)，在一定程度上改善了這一情況，將相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)生的電能消耗不斷地進(jìn)行減少[1]。

2? ? 變頻器產(chǎn)生故障的原因

2.1? 發(fā)生故障的時(shí)間

最常見(jiàn)的故障就是老化性故障，因?yàn)閷?duì)變頻器使用的時(shí)間較長(zhǎng)，使得其超越了變頻器能夠承受的使用范圍，導(dǎo)致了該故障出現(xiàn)。所有的事物都是有壽命的，一般使用時(shí)間比較久遠(yuǎn)的設(shè)備就比較容易出現(xiàn)老化性故障。突發(fā)性故障是在使用變頻器的過(guò)程當(dāng)中，突然發(fā)生狀況，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常應(yīng)用[1]。另外還存在間歇性故障，出現(xiàn)的原因是變頻器出現(xiàn)了問(wèn)題，最終導(dǎo)致在對(duì)其某些功能進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有不穩(wěn)定的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.2? 發(fā)生故障的位置

將發(fā)生故障的部位作為依據(jù)，可以將發(fā)生故障的原因分成3個(gè)種類，分別是負(fù)載故障和開(kāi)關(guān)電源故障以及內(nèi)部故障。負(fù)載故障就是由于負(fù)荷問(wèn)題使得電動(dòng)機(jī)的承載能力超出一定的范圍，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的故障出現(xiàn)，能在顯示器讀取運(yùn)行電流上發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題。出現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源故障的原因，是在變頻器的供電電源當(dāng)中有問(wèn)題存在，從而進(jìn)一步影響變頻器的正常應(yīng)用。內(nèi)部故障是在變頻器的本身當(dāng)中有問(wèn)題存在，使得變頻器的故障凸顯。此外，在變頻器當(dāng)中有3種問(wèn)題存在，分別是直流環(huán)節(jié)故障和控制系統(tǒng)故障以及逆變器故障。

3? ? 故障診斷技術(shù)的內(nèi)容

故障診斷技術(shù)是識(shí)別運(yùn)行設(shè)備或者機(jī)械當(dāng)中存在的異常情況，或者通過(guò)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常狀況的預(yù)測(cè)，運(yùn)用有效的措施，將故障問(wèn)題進(jìn)行解決，保證生產(chǎn)活動(dòng)的正常運(yùn)行。故障診斷技術(shù)并沒(méi)有很長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間，但是因?yàn)楣收习l(fā)展技術(shù)當(dāng)中具有較強(qiáng)的功能性，現(xiàn)階段在一些大型化、自動(dòng)化還有智能化的設(shè)備當(dāng)中應(yīng)用得比較廣泛，對(duì)這些設(shè)備將故障檢測(cè)工作進(jìn)行開(kāi)展。在這些年當(dāng)中，很多企業(yè)都在對(duì)變頻器在不同類型生產(chǎn)有效引進(jìn)，在交流電動(dòng)機(jī)當(dāng)中，變頻器是重要的調(diào)速方式，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。但是因?yàn)榫哂斜容^特殊的生產(chǎn)環(huán)境，如果沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行合理的管理，那么就很容易將相關(guān)的故障引發(fā)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，所以需要和實(shí)際的情況相結(jié)合，將生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)變頻器進(jìn)行應(yīng)用的故障檢測(cè)技術(shù)研究不斷加強(qiáng)，將生產(chǎn)效率不斷提高[2]。

4? ? 變頻故障診斷相關(guān)技術(shù)

現(xiàn)階段變頻器故障診斷總體而言，還有很大的發(fā)展空間，相關(guān)研究人員也都比較重視對(duì)不同方面問(wèn)題的研究，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性有效提升。本節(jié)就此對(duì)變頻器故障診斷相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析。

4.1? 結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷變頻器故障

結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器有較好的便捷性，不需要借助對(duì)象的數(shù)據(jù)模型。所以可以在具體故障診斷以及預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的結(jié)合。應(yīng)用該種方法，有較高的科學(xué)性和合理性，對(duì)于關(guān)系比較復(fù)雜的故障類型或是故障信號(hào)，該種方法也比較適用[2]。由于變頻裝置自身的特點(diǎn)，即模糊性和隨機(jī)性，因此應(yīng)用傳統(tǒng)的診斷方法并不適用于現(xiàn)階段的變頻裝置系統(tǒng)，在這樣的背景下對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以對(duì)上述不足進(jìn)行完善。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不足為：難以獲取樣本，對(duì)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重形式表達(dá)的理解比較困難，同時(shí)還缺少對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的重視[3]。

4.2? 結(jié)合故障樹(shù)診斷變頻器故障

結(jié)合故障樹(shù)診斷變頻器故障，需要故障樹(shù)模型，該模型主要是以診斷對(duì)象的某些特征為基礎(chǔ)，成為定性的因果模型。該種方法的思路為：系統(tǒng)中會(huì)存在中間事件、頂事件和底事件，邏輯門會(huì)通過(guò)某些方式表達(dá)上述三者的關(guān)系。在實(shí)際診斷過(guò)程中，首先會(huì)選擇相事件，即所要診斷的對(duì)象。然后，根據(jù)事件再對(duì)故障樹(shù)有效描述，最后對(duì)搜尋方法應(yīng)用，明確變頻器中出現(xiàn)的故障位置、故障原因以及解決辦法[3]。對(duì)該種診斷技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)是有較高的靈活性、直觀簡(jiǎn)便且適用性比較強(qiáng)等。作為該方法的基礎(chǔ)工作，相關(guān)的技術(shù)人員需要確保故障樹(shù)的正確性，才能夠完善變頻器故障的診斷工作。

4.3? 結(jié)合信息處理診斷故障

應(yīng)用該種方法，可以結(jié)合傅里葉分析法和沃爾什分析法檢測(cè)相關(guān)的故障。應(yīng)用傅里葉分析法，針對(duì)的是變頻器中的三相全控流電流，著重探究其中一些關(guān)鍵點(diǎn)，并轉(zhuǎn)換其中的時(shí)域信息，最終變成頻域范圍。在轉(zhuǎn)換完成后，技術(shù)人員可以結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)診斷具體的故障，明確故障發(fā)生的位置。應(yīng)用沃爾什分析法，主要是對(duì)故障中的關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)換，結(jié)合出現(xiàn)故障的特征，確定故障。應(yīng)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(jiǎn)單的操作方式，且能夠開(kāi)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(shè)定參數(shù)存在一定的難度，設(shè)定方法仍然需要進(jìn)行相應(yīng)的探究，現(xiàn)階段實(shí)踐中比較依靠專家的經(jīng)驗(yàn)，確定設(shè)定方法。

4.4? 其他診斷故障方法

設(shè)備是否可靠與變頻器故障診斷質(zhì)量之間有密切的關(guān)系。因此相關(guān)研究人員也在不斷對(duì)變頻器故障診斷方法進(jìn)行深入研究。除上述診斷方法，還有其他的故障診斷方法，如對(duì)狀態(tài)次序法、六路觸發(fā)脈沖故障檢測(cè)法、在線診斷PWM逆變器等。在變頻器相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，相比于其他元件，直流側(cè)電解電容的使用時(shí)限相對(duì)較短，因此需要著重加強(qiáng)對(duì)其的故障診斷，避免對(duì)其他系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。

5? ? 診斷變頻器故障未來(lái)發(fā)展

不同領(lǐng)域?qū)ψ冾l器的應(yīng)用逐漸增加，對(duì)于其故障的研究也應(yīng)該不斷擴(kuò)展。在未來(lái)的變頻器故障診斷時(shí)，相關(guān)的研究人員可以結(jié)合時(shí)代發(fā)展，對(duì)一些比較先進(jìn)的理論和技術(shù)進(jìn)行有效的引入，從而促進(jìn)對(duì)變頻器中故障的檢測(cè)。同時(shí)，作為一個(gè)比較新的領(lǐng)域，診斷變頻器故障仍然存在一定的不足，如受到不同因素影響導(dǎo)致較慢的診斷速度和預(yù)測(cè)速度，出現(xiàn)新的樣本時(shí)，還需要重復(fù)性開(kāi)展檢測(cè)工作，對(duì)于故障的檢測(cè)也缺乏精準(zhǔn)性。此外，對(duì)于現(xiàn)階段變頻器的故障診斷，故障研究的類型比較單調(diào)，且很多方面都存在一定的問(wèn)題需要解決。因此在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)的研究人員要結(jié)合實(shí)際需要，加強(qiáng)對(duì)故障診斷問(wèn)題的深入研究，對(duì)有效地建立預(yù)警系統(tǒng)，并且有效提升預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和效率，對(duì)于變頻器相關(guān)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免對(duì)后續(xù)工作的影響，促進(jìn)新的技術(shù)的研究和發(fā)展。對(duì)變頻器故障診斷技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化， 能夠在一定程度上有效提升故障檢測(cè)的效率和質(zhì)量，同時(shí)還可以對(duì)相關(guān)企業(yè)的運(yùn)行成本有效降低，降低維護(hù)費(fèi)用，相關(guān)企業(yè)的工作人員需要加強(qiáng)對(duì)變頻器故障診斷技術(shù)的重視。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻器有比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此受到諸多因素影響，對(duì)于變頻器故障診斷工作仍然存在一定的難點(diǎn)。在實(shí)際對(duì)變頻器故障診斷的過(guò)程中，相關(guān)的研究人員需要加強(qiáng)對(duì)不同方面技術(shù)的研究，結(jié)合時(shí)代需要，對(duì)新的技術(shù)進(jìn)行有效的引入，有效提升診斷的治療和效率，促進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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[3]孫利鵬.變頻器故障診斷技術(shù)研究與分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（13）：408.

Research on fault diagnosis technology of frequency converter

Wang Xue

（Harbin Vocational & Technical College， Harbin 150081， China）

Abstract：With the continuous development and improvement of society， the application of frequency converter is more and more extensive. The traditional method of equipment speed regulation has low efficiency and relatively large loss. These problems can be effectively solved by using frequency converter. However， in the process of practical application of the frequency converter， there are often failures， which has a serious impact on the efficiency of the frequency converter， so these problems need to be solved.This paper analyzes it.

Key words：frequency converter; fault diagnosis; neural network; fault tree