變頻器故障診斷技術研究

王雪

摘? ?要：隨著社會的不斷發展和完善，變頻器的應用越來越廣泛。傳統的設備調速方法效率比較低，并且損耗相對比較大，應用變頻器可以有效解決這些問題。但是在對變頻器實際應用的過程當中，經常有故障出現，從而對變頻器的使用效率產生比較嚴重的影響，所以需要解決這些問題。文章對此展開分析。

關鍵詞：變頻器;故障診斷;神經網絡;故障樹

故障診斷技術屬于應用型的邊緣技術，其中有兩種主要內容，分別是對機械設備的運行狀態檢測以及分析和診斷已經發生異常狀況的機械設備。這些年，中國社會不斷發展和進步，科學技術隨之不斷地發展和完善，生產和設備變得越來越智能化以及自動化，同時人們也更加重視科學性以及安全性。

1? ? 變頻器發展的現狀

變頻器的出現在一定程度上簡化了比較復雜的工作，還逐漸減小了設備的體積，將產品的維修頻率不斷降低。不管是小型電器還是大型機器當中都會有變壓器的存在。但是中國和發達國家相比，變頻器具有比較緩慢的發展速度，所以需要不斷地對變頻器進行改進以及完善。相關的研究人員需要不斷將變頻器的完善發展，將人們的生活質量不斷地提高，提高人們的工作效率。變頻器可以將速度不斷地進行調節，屬于一種驅動技術，通過對變頻技術進行應用，和微電子技術結合，將電機工作電源頻率的方式進行改變，將交流電動機的電力控制設備有效地進行控制。隨著社會的不斷發展和完善，工業生產的自動化程度也在不斷地提高，在生產領域當中變頻器的應用也變得越來越廣泛，并且相關的研究人員也在對其不斷地進行應用，將其生產效率不斷進行提高。隨著社會的發展和進步，人們的生活水平不斷提高，物質生活水平也在不斷提升。中國當前主流觀念是提倡節能型社會，在人們的生活當中變頻器也變得不可或缺。比如說當前人們的生活當中不能離開電能，在家里幾乎所有的設備都需要應用電力系統，提供電源才可以有效維持設備的正常運行。在夏天或者冬天，人們都需要對空調進行應用，如果需要啟動空調，那么沒有電能的支持是不可以的。所以幾乎每個家庭在日常的生活當中都會耗電，但是變頻器的出現，在一定程度上改善了這一情況，將相關的設備產生的電能消耗不斷地進行減少[1]。

2? ? 變頻器產生故障的原因

2.1? 發生故障的時間

最常見的故障就是老化性故障，因為對變頻器使用的時間較長，使得其超越了變頻器能夠承受的使用范圍，導致了該故障出現。所有的事物都是有壽命的，一般使用時間比較久遠的設備就比較容易出現老化性故障。突發性故障是在使用變頻器的過程當中，突然發生狀況，導致設備無法正常應用[1]。另外還存在間歇性故障，出現的原因是變頻器出現了問題，最終導致在對其某些功能進行應用的過程當中，會有不穩定的現象出現。

2.2? 發生故障的位置

將發生故障的部位作為依據，可以將發生故障的原因分成3個種類，分別是負載故障和開關電源故障以及內部故障。負載故障就是由于負荷問題使得電動機的承載能力超出一定的范圍，從而導致電動機發熱的故障出現，能在顯示器讀取運行電流上發現這些問題。出現開關電源故障的原因，是在變頻器的供電電源當中有問題存在，從而進一步影響變頻器的正常應用。內部故障是在變頻器的本身當中有問題存在，使得變頻器的故障凸顯。此外，在變頻器當中有3種問題存在，分別是直流環節故障和控制系統故障以及逆變器故障。

3? ? 故障診斷技術的內容

故障診斷技術是識別運行設備或者機械當中存在的異常情況，或者通過檢測，實現對異常狀況的預測，運用有效的措施，將故障問題進行解決，保證生產活動的正常運行。故障診斷技術并沒有很長的發展時間，但是因為故障發展技術當中具有較強的功能性，現階段在一些大型化、自動化還有智能化的設備當中應用得比較廣泛，對這些設備將故障檢測工作進行開展。在這些年當中，很多企業都在對變頻器在不同類型生產有效引進，在交流電動機當中，變頻器是重要的調速方式，發揮著越來越大的作用。但是因為具有比較特殊的生產環境，如果沒有對其進行合理的管理，那么就很容易將相關的故障引發，對生產活動的正常運行產生影響，所以需要和實際的情況相結合，將生產當中對變頻器進行應用的故障檢測技術研究不斷加強，將生產效率不斷提高[2]。

4? ? 變頻故障診斷相關技術

現階段變頻器故障診斷總體而言，還有很大的發展空間，相關研究人員也都比較重視對不同方面問題的研究，對整個系統的可靠性和安全性有效提升。本節就此對變頻器故障診斷相關技術進行分析。

4.1? 結合神經網絡診斷變頻器故障

結合神經網絡，主要是因為神經網絡控制器有較好的便捷性，不需要借助對象的數據模型。所以可以在具體故障診斷以及預測時，對神經網絡進行有效的結合。應用該種方法，有較高的科學性和合理性，對于關系比較復雜的故障類型或是故障信號，該種方法也比較適用[2]。由于變頻裝置自身的特點，即模糊性和隨機性，因此應用傳統的診斷方法并不適用于現階段的變頻裝置系統，在這樣的背景下對神經網絡應用，可以對上述不足進行完善。應用神經網絡技術的不足為：難以獲取樣本，對網絡權重形式表達的理解比較困難，同時還缺少對專家經驗知識的重視[3]。

4.2? 結合故障樹診斷變頻器故障

結合故障樹診斷變頻器故障，需要故障樹模型，該模型主要是以診斷對象的某些特征為基礎，成為定性的因果模型。該種方法的思路為：系統中會存在中間事件、頂事件和底事件，邏輯門會通過某些方式表達上述三者的關系。在實際診斷過程中，首先會選擇相事件，即所要診斷的對象。然后，根據事件再對故障樹有效描述，最后對搜尋方法應用，明確變頻器中出現的故障位置、故障原因以及解決辦法[3]。對該種診斷技術進行應用，優點是有較高的靈活性、直觀簡便且適用性比較強等。作為該方法的基礎工作，相關的技術人員需要確保故障樹的正確性，才能夠完善變頻器故障的診斷工作。

4.3? 結合信息處理診斷故障

應用該種方法，可以結合傅里葉分析法和沃爾什分析法檢測相關的故障。應用傅里葉分析法，針對的是變頻器中的三相全控流電流，著重探究其中一些關鍵點，并轉換其中的時域信息，最終變成頻域范圍。在轉換完成后，技術人員可以結合相關數據診斷具體的故障，明確故障發生的位置。應用沃爾什分析法，主要是對故障中的關鍵點轉換，結合出現故障的特征，確定故障。應用該種診斷方法，可以保證診斷速度，有較高的靈敏度、比較簡單的操作方式，且能夠開展在線診斷工作。但另一方面，該種方法還存在一定的不足，如設定參數存在一定的難度，設定方法仍然需要進行相應的探究，現階段實踐中比較依靠專家的經驗，確定設定方法。

4.4? 其他診斷故障方法

設備是否可靠與變頻器故障診斷質量之間有密切的關系。因此相關研究人員也在不斷對變頻器故障診斷方法進行深入研究。除上述診斷方法，還有其他的故障診斷方法，如對狀態次序法、六路觸發脈沖故障檢測法、在線診斷PWM逆變器等。在變頻器相關系統運行的過程中，相比于其他元件，直流側電解電容的使用時限相對較短，因此需要著重加強對其的故障診斷，避免對其他系統運行產生影響。

5? ? 診斷變頻器故障未來發展

不同領域對變頻器的應用逐漸增加，對于其故障的研究也應該不斷擴展。在未來的變頻器故障診斷時，相關的研究人員可以結合時代發展，對一些比較先進的理論和技術進行有效的引入，從而促進對變頻器中故障的檢測。同時，作為一個比較新的領域，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致較慢的診斷速度和預測速度，出現新的樣本時，還需要重復性開展檢測工作，對于故障的檢測也缺乏精準性。此外，對于現階段變頻器的故障診斷，故障研究的類型比較單調，且很多方面都存在一定的問題需要解決。因此在實際的發展過程中，相關的研究人員要結合實際需要，加強對故障診斷問題的深入研究，對有效地建立預警系統，并且有效提升預警系統的準確性和效率，對于變頻器相關系統中存在的問題及時發現，避免對后續工作的影響，促進新的技術的研究和發展。對變頻器故障診斷技術進行不斷優化， 能夠在一定程度上有效提升故障檢測的效率和質量，同時還可以對相關企業的運行成本有效降低，降低維護費用，相關企業的工作人員需要加強對變頻器故障診斷技術的重視。

6? ? 結語

綜上所述，變頻器有比較復雜的系統，因此受到諸多因素影響，對于變頻器故障診斷工作仍然存在一定的難點。在實際對變頻器故障診斷的過程中，相關的研究人員需要加強對不同方面技術的研究，結合時代需要，對新的技術進行有效的引入，有效提升診斷的治療和效率，促進系統的正常運行。

[參考文獻]

[1]邵靖楠.變頻器故障診斷技術研究與分析[J].中國管理信息化，2015（4）：89.

[2]李建華.基于BP神經網絡的變頻器故障診斷技術研究[J].電子世界，2016（14）：41，43.

[3]孫利鵬.變頻器故障診斷技術研究與分析[J].城市建設理論研究（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