变频器故障诊断技术研究

王雪

摘   要：随着社会的不断发展和完善，变频器的应用越来越广泛。传统的设备调速方法效率比较低，并且损耗相对比较大，应用变频器可以有效解决这些问题。但是在对变频器实际应用的过程当中，经常有故障出现，从而对变频器的使用效率产生比较严重的影响，所以需要解决这些问题。文章对此展开分析。

关键词：变频器;故障诊断;神经网络;故障树

故障诊断技术属于应用型的边缘技术，其中有两种主要内容，分别是对机械设备的运行状态检测以及分析和诊断已经发生异常状况的机械设备。这些年，中国社会不断发展和进步，科学技术随之不断地发展和完善，生产和设备变得越来越智能化以及自动化，同时人们也更加重视科学性以及安全性。

1    变频器发展的现状

变频器的出现在一定程度上简化了比较复杂的工作，还逐渐减小了设备的体积，将产品的维修频率不断降低。不管是小型电器还是大型机器当中都会有变压器的存在。但是中国和发达国家相比，变频器具有比较缓慢的发展速度，所以需要不断地对变频器进行改进以及完善。相关的研究人员需要不断将变频器的完善发展，将人们的生活质量不断地提高，提高人们的工作效率。变频器可以将速度不断地进行调节，属于一种驱动技术，通过对变频技术进行应用，和微电子技术结合，将电机工作电源频率的方式进行改变，将交流电动机的电力控制设备有效地进行控制。随着社会的不断发展和完善，工业生产的自动化程度也在不断地提高，在生产领域当中变频器的应用也变得越来越广泛，并且相关的研究人员也在对其不断地进行应用，将其生产效率不断进行提高。随着社会的发展和进步，人们的生活水平不断提高，物质生活水平也在不断提升。中国当前主流观念是提倡节能型社会，在人们的生活当中变频器也变得不可或缺。比如说当前人们的生活当中不能离开电能，在家里几乎所有的设备都需要应用电力系统，提供电源才可以有效维持设备的正常运行。在夏天或者冬天，人们都需要对空调进行应用，如果需要启动空调，那么没有电能的支持是不可以的。所以几乎每个家庭在日常的生活当中都会耗电，但是变频器的出现，在一定程度上改善了这一情况，将相关的设备产生的电能消耗不断地进行减少[1]。

2    变频器产生故障的原因

2.1  发生故障的时间

最常见的故障就是老化性故障，因为对变频器使用的时间较长，使得其超越了变频器能够承受的使用范围，导致了该故障出现。所有的事物都是有寿命的，一般使用时间比较久远的设备就比较容易出现老化性故障。突发性故障是在使用变频器的过程当中，突然发生状况，导致设备无法正常应用[1]。另外还存在间歇性故障，出现的原因是变频器出现了问题，最终导致在对其某些功能进行应用的过程当中，会有不稳定的现象出现。

2.2  发生故障的位置

将发生故障的部位作为依据，可以将发生故障的原因分成3个种类，分别是负载故障和开关电源故障以及内部故障。负载故障就是由于负荷问题使得电动机的承载能力超出一定的范围，从而导致电动机发热的故障出现，能在显示器读取运行电流上发现这些问题。出现开关电源故障的原因，是在变频器的供电电源当中有问题存在，从而进一步影响变频器的正常应用。内部故障是在变频器的本身当中有问题存在，使得变频器的故障凸显。此外，在变频器当中有3种问题存在，分别是直流环节故障和控制系统故障以及逆变器故障。

3    故障诊断技术的内容

故障诊断技术是识别运行设备或者机械当中存在的异常情况，或者通过检测，实现对异常状况的预测，运用有效的措施，将故障问题进行解决，保证生产活动的正常运行。故障诊断技术并没有很长的发展时间，但是因为故障发展技术当中具有较强的功能性，现阶段在一些大型化、自动化还有智能化的设备当中应用得比较广泛，对这些设备将故障检测工作进行开展。在这些年当中，很多企业都在对变频器在不同类型生产有效引进，在交流电动机当中，变频器是重要的调速方式，发挥着越来越大的作用。但是因为具有比较特殊的生产环境，如果没有对其进行合理的管理，那么就很容易将相关的故障引发，对生产活动的正常运行产生影响，所以需要和实际的情况相结合，将生产当中对变频器进行应用的故障检测技术研究不断加强，将生产效率不断提高[2]。

4    变频故障诊断相关技术

现阶段变频器故障诊断总体而言，还有很大的发展空间，相关研究人员也都比较重视对不同方面问题的研究，对整个系统的可靠性和安全性有效提升。本节就此对变频器故障诊断相关技术进行分析。

4.1  结合神经网络诊断变频器故障

结合神经网络，主要是因为神经网络控制器有较好的便捷性，不需要借助对象的数据模型。所以可以在具体故障诊断以及预测时，对神经网络进行有效的结合。应用该种方法，有较高的科学性和合理性，对于关系比较复杂的故障类型或是故障信号，该种方法也比较适用[2]。由于变频装置自身的特点，即模糊性和随机性，因此应用传统的诊断方法并不适用于现阶段的变频装置系统，在这样的背景下对神经网络应用，可以对上述不足进行完善。应用神经网络技术的不足为：难以获取样本，对网络权重形式表达的理解比较困难，同时还缺少对专家经验知识的重视[3]。

4.2  结合故障树诊断变频器故障

结合故障树诊断变频器故障，需要故障树模型，该模型主要是以诊断对象的某些特征为基础，成为定性的因果模型。该种方法的思路为：系统中会存在中间事件、顶事件和底事件，逻辑门会通过某些方式表达上述三者的關系。在实际诊断过程中，首先会选择相事件，即所要诊断的对象。然后，根据事件再对故障树有效描述，最后对搜寻方法应用，明确变频器中出现的故障位置、故障原因以及解决办法[3]。对该种诊断技术进行应用，优点是有较高的灵活性、直观简便且适用性比较强等。作为该方法的基础工作，相关的技术人员需要确保故障树的正确性，才能够完善变频器故障的诊断工作。

4.3  結合信息处理诊断故障

应用该种方法，可以结合傅里叶分析法和沃尔什分析法检测相关的故障。应用傅里叶分析法，针对的是变频器中的三相全控流电流，着重探究其中一些关键点，并转换其中的时域信息，最终变成频域范围。在转换完成后，技术人员可以结合相关数据诊断具体的故障，明确故障发生的位置。应用沃尔什分析法，主要是对故障中的关键点转换，结合出现故障的特征，确定故障。应用该种诊断方法，可以保证诊断速度，有较高的灵敏度、比较简单的操作方式，且能够开展在线诊断工作。但另一方面，该种方法还存在一定的不足，如设定参数存在一定的难度，设定方法仍然需要进行相应的探究，现阶段实践中比较依靠专家的经验，确定设定方法。

4.4  其他诊断故障方法

设备是否可靠与变频器故障诊断质量之间有密切的关系。因此相关研究人员也在不断对变频器故障诊断方法进行深入研究。除上述诊断方法，还有其他的故障诊断方法，如对状态次序法、六路触发脉冲故障检测法、在线诊断PWM逆变器等。在变频器相关系统运行的过程中，相比于其他元件，直流侧电解电容的使用时限相对较短，因此需要着重加强对其的故障诊断，避免对其他系统运行产生影响。

5    诊断变频器故障未来发展

不同领域对变频器的应用逐渐增加，对于其故障的研究也应该不断扩展。在未来的变频器故障诊断时，相关的研究人员可以结合时代发展，对一些比较先进的理论和技术进行有效的引入，从而促进对变频器中故障的检测。同时，作为一个比较新的领域，诊断变频器故障仍然存在一定的不足，如受到不同因素影响导致较慢的诊断速度和预测速度，出现新的样本时，还需要重复性开展检测工作，对于故障的检测也缺乏精准性。此外，对于现阶段变频器的故障诊断，故障研究的类型比较单调，且很多方面都存在一定的问题需要解决。因此在实际的发展过程中，相关的研究人员要结合实际需要，加强对故障诊断问题的深入研究，对有效地建立预警系统，并且有效提升预警系统的准确性和效率，对于变频器相关系统中存在的问题及时发现，避免对后续工作的影响，促进新的技术的研究和发展。对变频器故障诊断技术进行不断优化， 能够在一定程度上有效提升故障检测的效率和质量，同时还可以对相关企业的运行成本有效降低，降低维护费用，相关企业的工作人员需要加强对变频器故障诊断技术的重视。

6    结语

综上所述，变频器有比较复杂的系统，因此受到诸多因素影响，对于变频器故障诊断工作仍然存在一定的难点。在实际对变频器故障诊断的过程中，相关的研究人员需要加强对不同方面技术的研究，结合时代需要，对新的技术进行有效的引入，有效提升诊断的治疗和效率，促进系统的正常运行。

[参考文献]

[1]邵靖楠.变频器故障诊断技术研究与分析[J].中国管理信息化，2015（4）：89.

[2]李建华.基于BP神经网络的变频器故障诊断技术研究[J].电子世界，2016（14）：41，43.

[3]孙利鹏.变频器故障诊断技术研究与分析[J].城市建设理论研究（电子版），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