变频器的故障分析与处理

徐向东

摘 要：故障检测技术与故障诊断技术一样，都是应用型的学科。文章以变频器故障诊断重要性为出发点，结合国内外在此领域的研究基础，对当前变频器故障诊断技术研究工作中出现的问题以及未来的发展方向进行了讨论。

关键词：变频器；分析；诊断

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0071-01

随着经济社会的不断发展，变频技术也获得了一定程度的发展。目前阶段变频器以其优秀的控制性能和高效的节能性能获得了许多领域的一致认同。但是与其他各类设备一样，在使用过程中变频器也会由于各种原因产生一些故障，故障发生后会引起许多严重的后果。由于未掌握专业技能，普通的维修人员不能够及时的判断出问题的原因所在，这方面的专业人才也比较缺乏，通常一旦发生这种故障就只能够等待变频器厂家来换新，对企业的日常生产经营活动有很大影响。我们除了在设计变频器时要考虑各种故障发生的情况并做好防护措施，还应当在故障发生时及时作出反应，实施保护、停机，并展开对故障的分析、处理，最大限度的降低企业的损失。

1 变频器故障类型

变频器的故障类型多种多样，其故障的分类方式可以按下述原则区分：

①时间因素划分。突发性故障，通常事发突然并且会使设备丧失某种特定功能；间歇性故障，通常表现为某种功能有时可以使用，有时不能使用；老化性故障，即设备在运行很长时间，零件老化之后出现的一些故障。

②故障性质划分。永久性故障，是因为某些原因造成了故障持续存在。例如保险丝熔断造成的缺相；偶发性故障，是指机器时好时坏并且故障时间完全无规律。通常是由于元件在焊接过程中不仔细或者其他原因造成的电路异常现象。或者由于外界随机产生的各类干扰信号使机器产生了异常。

③故障位置划分。电源故障，即变频器供电部分存在的故障；内部故障，只变频器自身所存在的故障，内部故障可以细分为直流环节故障，逆变器故障和控制系统故障，其中直流环节故障中包括了变频器中整流器的故障以及中间直流环节的故障；负载故障，即变频器电动机发生的故障。

2 变频器故障诊断

变频器主电路由整流电路、中间直流电路及逆变电路构成。相关数据表明，变频器发生控制系统故障的原因80%是因为变频器各个电子元件发生了故障。元器件的运行状态会直接影响变频器的工作状态，因此，深入开展对于变频器主电路部分的故障研究，对于变频器的故障分析与处理有非常重要的意义。当前变频器所采用的报警系统是利用快速检测电路向计算机报告电机与变频器的工作状态，然后系统会对该状态进行分析并判断变频器是否存在故障，然后发出警报。这种方式有一个很大的缺陷就是耗时较久，且警报不够精确，因此，许多专家学者对此展开了研究。

2.1 基于专家系统的变频器故障诊断

系统具体工作流程为将计算机专家诊断系统建立在变频器的若干区域，实现故障部位的隔离，从而完成对故障类别的判断，弄清其种类与故障程度，之后对变频器采用一系列的补救措施。专家系统的构成部分主要有框架网络、诊断算法、知识管理系统、人机交互系统及虚拟仪器。如图1所示。

此系统能够将专家系统与虚拟仪器的各项功能综合起来，利用专家系统使计算机实现对变频器的故障诊断，利用虚拟仪器实现了不同仪器间的相互合作与资源共享，实现了变频器故障分析及处理的高效性。但是目前阶段的专家系统同样存在许多问题。比如说专家系统的系统构成不够智能，缺乏联想、容错、自学习的能力，不能够完成自我升级、自我改良。

2.2 基于故障树的变频器故障诊断

当变频器发生故障时，会有多处故障同时发生的情况，此时我们应当利用故障树诊断技术，该方式是列出所有变频器可能发生的故障并将其有序的连接起来，最终构成一棵故障树，如图2所示。

在查询故障原因时，故障树系统采用的是逻辑推理诊断法纪最小割集诊断法，逐个排查直至查出故障原因。

2.3 基于信号处理的变频器故障诊断

①模糊理论及频谱分析。对变频器各个关键点实施电压测试，得出数据，对此数据进行频谱分析，并与各个电子元件的工作信号进行分析最终得出结果，确定故障元件。

②将整流电路正常工作及故障时期的整流电压进行统计分析，完成相关定义并搭建了先关故障模型，根据变频器故障时表现的特征值完成故障的定位。

该方法无需故障对象的精确模型并拥有很强的适应能力，高效的诊断手段，操作方便。但是依然有一些缺陷，例如在设置故障参数时候需要由有经验的专家给出一个大概的设定方式，缺乏通用性。

3 变频器诊断技术发展方向

变频器的广泛应用是因为其性能十分优秀，在各个领域都充当了重要角色。所以对变频器故障分析及处理的相关研究有十分重要的意义。根据目前变频器故障处理相关的研究，可以知道其未来大致发展方向。

①新理论。例如对变频器关键点关键诊断，运用数据融合、数据挖掘及小波分析等方式进行分析处理。

②新网络。当前采用的BP网络还存在许多的缺陷，收敛速度过慢、局部极点小等等。我们可以在未来采用联想记忆、ART、自组织等新型神经网络来对变频器的故障分析问题进行相关诊断。

③各类技术结合。将目前的各种故障分析技术，如专家系统、小波转换、模糊控制、神经网络等有机的结合起来，利用各自不同的优点完成科学全面的故障分析。

④运用DSP。利用DSP芯片构建故障预警系统并实现诊断算法，由于DSP芯片速度快、适应性良好，在变频器故障诊断领域具有广阔的发展前景。

4 结 语

随着变频器在我们日常生活中越来越频繁的使用，且其本身是一种复杂的电力设备，所以关于其故障的分析与处理所受到的重视正在逐步增强。本文建立在一定的研究基础之上，提出当前变频器故障分析及处理工作中存在的问题及其今后研究的大致方向，希望能对未来我国的变频器故障分析及处理有一定的作用。

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