电力电子电路故障诊断方法探析

高立辉

摘 要：随着故障诊断技术的快速发展，人们对故障诊断技术进行的研究也在不断深入。在电力电子电路领域之中，故障诊断逐渐成为研究的重点之一。因此，分析电力电子电路特点，才能对电力电子电路有一个全新的认识，本文在介绍电力电子电路故障诊断方法的基础上，探讨具体的电力电子电路故障的分析与处理，希望能够对今后的故障诊断有所帮助。

关键词：电力电子电路;故障;诊断;处理

科学技术的发展，推动电子系统发展规模的扩大，但其结构却日益复杂，系统出现故障的概率也在逐步提升。在电子系统中，电力电子电路作为重要组成部分，其广泛应用在电子产品与系统中，而电力电子电路的失效，会直接导致电子产品或者是系统出现故障，带来不必要的经济损失。所以，确保电子系统处于良好的运行状态之下，设备维护人员就应该了解故障诊断方法，确保在最短的时间内解决故障。

一、电力电子电路故障诊断特点

在电力电子电路的运行环节，我们发现大多数故障的出现都表现在功率开关器件的损坏上，也就是晶闸管损坏，而功率开关器件的直通和开路又是最为常见的，属于硬故障一系列。但是在诊断电力电子电路故障时，与一般的模拟电路、数字电路相比，又有着明显的差异：故障信息仅仅是存在于故障发生到停电之前的几毫秒到几十毫秒之间。所以，要做到在线的诊断与实时监视。

（一）故障诊断的目的

一旦电力电子设备出现故障，小则影响电器产品的正常使用，造成一定的经济损失，大则直接威胁人们的生命与财产安全，可能直接影响到国民经济的正常运行。所以，做好电力电子设备的故障诊断与检测，显得异常重要。

电力电子设备一般是由电力电子主电路、发电机、电动机以及各种应用电路等多个部分共同组成。因此，在诊断电力电子设备故障时，需要对这一部分电路进行故障的检测与诊断。在整个电力电子设备中，电力电子电路属于最核心的部分，所以，故障的检测与诊断就显得尤为的关键。

（二）故障诊断的作用

开展早期预报工作，能够防范事故的出现;预知性维修，可以提升设备的管理水平;方便检修，可以控制维修时间，不影响设备的正常使用;提高设备制造水平，改善产品质量。

二、电力电子电路故障诊断方法

（一）故障字典法

故障字典法指的是通过一定的表格形式将一组典型的测量特征值以及故障值加以存放，通过特征值和测量值的相互比较，对故障加以判断。通过计算机模拟电路的正常状态以及硬故障状态，从而建立出故障字典。之后，进行端口的测试分析，以此来识别故障，也就是在所选定的节点上进行电压测试，然后与故障字典之中的电压相互比较，这樣就可以利用某些隔离算法来排查故障查 。

在模拟电路以及诊断数字电路故障时，故障字典法拥有可观的实用价值，但是只能针对单故障，由于多故障组合数相对偏大，因此很难在实际处理中加以解决。

（二）故障树法

故障树诊断法是分析各种可能造成系统失效的因素，如硬件方面、软件方面、人为因素以及环境因素等，从而画出逻辑框架图。从故障树的顶事件中加以搜索，找出故障发生的原因。故障树是系统内在联系的表达，同时也将系统与元部件故障之间的逻辑关系表明。故障树诊断方法通用而又直观，但是需要大量的建树工作，所以很容易出错，因此比较适合空间小的故障诊断。

（三）残差法

残差法属于一种模型解析的故障诊断方法。也就是通过参考模型特征输出量与实际系统之间的残差，从而对电力电子装置主电路故障进行在线诊断与定位的一个过程。这一种方法适合在逆变器的主电路故障诊断中使用。

（四）功率器件两端电压或桥臂电流直接检测法

通过各个功率器件两端电压的检测，或者是对各个桥臂电流进行检测，就可以获取功率器件的工作方式，之后在与触发脉冲进行时序逻辑上的比较，就可以诊断其是否出现故障，这一种方法需要对被诊断器件的电压与电流进行检测，因此对测点的需求较多，所以要配合专门的检测电路或者是逻辑电路。这一种方法在实现故障诊断中主要是通过测量电路的输入输出。在正常的工作状态下，电路的输入输出都是在一定范围之内出现变动，一旦超出，就可以判断故障已经出现。此外对于输入输出变量的变化率也可以进行测量，判断其是否出现了故障，虽然这样的方法很简单，但是其抗干扰能力偏弱。

三、电力电子电路的故障分析与处理

在电力电子电路装置的运行环节，是无法完全避免故障的出现，而诊断与处理故障，才能提升电路装置的高效率运行。在分析电力电子电路故障时，需要从故障的现象入手，再配合上反复的测试，就能做出科学的分析与判断，以便找准问题所在，提出有效的解决措施。

（一）调试故障的判断

在故障调试过程中，一般会存在下述原因：第一，实际的电路与设计原理图存在不相符之处。第二，电力电子电路装置所使用的元器件不符合规范要求。第三，原理设计图不符合要求。第四，在安装与调试装置时，容易出现误操作。

（二）查找故障的方法

1.通用方法

某一个输出信号或者是需要检测的信号引入到其余的模块之中，然后染着一定的顺序来测量模块，一直到故障点找到为止。在查找中，可以根据输入——输出的顺序进行查找，当找准故障模块后，还需要分析故障产生的原因。

2.观察判断法

当故障检测人员遇到熟悉的电路时，可根据自身对电路各部分的原理及性能指标等问题的了解，通过仪器、仪表中的数据和波形对故障部位及原因进行判断，便可有效的对故障进行排除。

3.数字电路故障分析的特点

数字电路的故障查找和排除相对简单，除三态电路外，其余数字电路的输入与输出唯有高电平和低电平两种状态。查找故障可先进行动态测试，缩小故障的范围，再进行静态测试，查出故障的具体位置。查找故障首先要有合适的信号源和示波器，示波器的频带应大于10 MHz，且应使用双踪示波器同时观察输入和输出的波形与相位关系。查找故障的过程仍可按顺序进行，将输出的结果和预期的状态相比较，通过动态测试将故障控制在最小范围。

四、结语

通过本文对电力电子电路故障诊断的特点以及具体的诊断方法的阐述，再配合上具体的故障分析与处理，希望能够对今后电力电子电路故障诊断技术有更进一步的了解，确保故障诊断的准确性和维护的效率性。

参考文献：

[1]谢旻.电力电子电路故障诊断方法仿真[J].计算机仿真，2013，12：372-375.

[2]盛艳燕.电力电子电路故障诊断与预测技术研究[D].南京航空航天大学，2014.

[3]张波.基于SVM的电力电子电路故障诊断研究[D].大连理工大学，2012.