变频器故障诊断技术探究

变频器故障诊断技术探究

杨航

新疆天山钢铁巴州有限公司

摘要：变频器整个装置体积小、质量轻，并且结构较为特殊，这也为故障诊断提高了难度，现阶段应摆脱以往依靠个人经验的诊断模式，增强变频器诊断技术水平，为我国工业发展创造有利条件。本文对变频器常见故障与诊断技术进行分析，通过融合现代科技，实现变频器故障自动化、智能化诊断。

关键词：变频器；故障诊断；故障处理

一、变频器故障分类

变频器故障代表运行过程中出现异常状态，与正常标准出现偏离，严重的情况下还会造成变频器损坏，目前变频器故障会根据不同原则进行分类，其中包含发生时间、发生性质以及发生部分。每种分类下的故障不同，如以发生时间为原则进行分类，主要有间歇性、突发性以及设备老化三种类型，而以发生性质为原则的故障分类中，存在难以处理、消除的永久性故障问题，不仅长期存在还会引发严重后果，因此需要利用故障诊断技术进行检测，及时对变频器进行维修处理。

二、变频器常见故障分析

1.过流、过载故障

这两种故障在特征上存在明显差异，大多数情况下过流故障可能是变频器的加减速时间较短引起，并且负载突变的条件下，未能平均分配负荷，从而出现过流引发的故障问题，严重的情况下可能会损坏变频器逆变电路。过载引发的故障则表现为电机过载或变频过载，该问题可能由加速时间较短或负载过重引起。除此之外机械润滑处理不当，也会提高过载故障概率，不同原因导致的故障损害存在差异，轻则更换大功率电机，而重大故障下必须对变频器展开全面检修。

2.异步电动机转速低

如果变频器在运行过程中并没有出现故障显示，但却无法进行高速运转，可以对变频器进行检查，若参数设置正确，并且调速输入信号没有异常，可以进行上电运行测试，对母线电压进行分析，正常标准为580V~600V。另外在测输入侧的过程中缺少一相，因此可以判断输入侧空气开关一相接触不良造成该故障问题，由于变频器能够正常运行，所以没有直接触发故障报警，但实际上变频器只能在低频段运行，两相输入时便会造成异步电动机转速低，频率无法达到正常要求。目前来看即使母线电压达到450V也不会触发警报，经过测试只有低于400V以下时，变频器才会提示故障。

3.变频器充电启动电路故障

在变频器运行过程中充电启动电路故障十分常见，可以根据电阻损坏、变频器警报进行判断，是否出现充启电路故障问题。该故障主要由频繁接通交流输入电源引起，造成启动电阻烧损，但是旁路触器触点存在问题，也会引发充电启动电路故障。因此在发现故障后必须及时查明原因，若没能消除故障继续使用，会造成更为严重的后果。其中旁路触元件问题处理较为简单，只需要更换损坏的元器件即可解决，更换后做好测试，确保不存在任何故障，再开启变频器投入使用。

4.变频器主电路故障

若变频器运行时出现异常输送电现象或失去正常输送电能力时，便会造成保险丝熔断问题，而三相输入、输出端也会出现低电阻和短路。另外输入电能电阻受损，也会引发严重的主电路故障，这个问题大多是核心电路接触器闭合效果差导致，或流通时间长、充电电流超标等因素造成烧伤，出现烧伤后会有明显特征，外壳大多被熏黑，严重的情况下存在爆裂、损坏等其他特征。

5.变频器辅助控制电路故障

    在变频器的运行过程中，辅助控制电路故障主要为电路损坏和开关电源损毁，其中驱动电路故障很容易被损坏，在出现故障后有明显的损毁痕迹，比如电容、电阻、印刷版等设备，会存在较为明显断裂，驱动电路也会严重损坏，同时伴随少相、三相电压不平衡等状态。若变频器运行时开关电源损坏，自身功率将无法有效显示，可以直接断定为开关出现问题，另外脉冲变压器损毁或滤波电容器使用时间较长，会引发电容自我调节能力削弱、丧失，从而引发变频器辅助控制电路故障。

三、变频器故障诊断技术

1.基于神经网络的变频器故障诊断

变频器装置系统结构存在随机性特点，传统滞后的故障检测技术已经无法满足使用需求，相比之下生精网络变频器故障诊断技术更有优势，不失为一种高效的解决方法。另外该技术知识表达形式统一、诊断过程相对简单，并且支持实时在线诊断，缺点为样本获取难度大，若样本分布不均匀可能无法保证诊断结果的准确性。

2.基于故障树的变频器故障诊断

当下故障树模型诊断技术得到全面应用，该技术的优势在于定性分析，在诊断过程中需要构建模型，并将变频器的某些行为特征作为基础准则，其次造成故障点因素会被作为底事件与中间事件，两者之间的关系用逻辑门进行表示，故障树模型诊断技术能够较为清晰地呈现出故障量和特征量存在的关系。故障诊断步骤为：（1）确定事件—诊断对象.（2）构建科学合理的故障树模型，按照变频器实际的故障进行分析。（3）确保搜寻方法合乎逻辑，能够准确诊断出故障类型。大型系统的故障书较为复杂，对于分析人员的专业能力要求高，因此在实际应用过程中会融合其他诊断技术。

3.基于信号处理的变频器故障诊断

在诊断过程中会借助傅里叶分析法，对变频器进行全面分析，主要通过对其中的关键点进行研究，能够把时域信息转换为频域内，借助蝙蝠值的特性即可有效诊断变频器故障，确定引发故障的原因等。以三相全控制流电流故障为例，在诊断过程中使用该技术，能够明确变频器故障的具体位置，结合沃尔什分析法，将电路中的关键点波形作为主要条件，转换分析时与中波两者形成一个周期，并将时域信息转换为频域内，精准获取变频器故障信息。

4.基于专家系统的变频器故障诊断

目前来看专家系统已经成为最为成熟的变频器故障诊断技术，主要利用专家知识库、数据库中的知识，依据推理策略逐步分析出故障与具体原因。该技术的优点在于专家知识库中等内容丰富、完备，推理机制同样较为简单，可以和其他诊断技术融合使用，起到取长补短的效果，增强了变频器故障诊断技术水平。

四、变频器故障诊断技术发展方向

由于变频器在各行业领域中的应用日渐广泛，所以变频器故障诊断技术的研究也越来越重要，除了完善已存在的问题外，应该适当引进新的理论，对原有的故障诊断技术进行升级，切实提高预测和诊断速度，摆脱以往故障诊断局限性大等问题。另外可以采取多种技术融合发展的方式，汲取不同技术中的优势，增强变频器故障诊断技术的全面性，能够针对多种类型的故障进行同时分析，进一步提高故障诊断范围。构建相应的预警系统，不仅要实现变频器故障自动化、智能化诊断，同时在发现故障后能够予以警报提示，通过及时维修处理降低损失，全面提高我国变频器故障诊断技术水平。

结束语

未来应加强变频器故障诊断智能化水平，利用现代科技改变凌乱分散的数据处理，彻底摆脱传统手工拆卸诊断技术，融合多种智能诊断方法，为变频器故障诊断处理奠定良好基础。除此之外构建科学合理的预警系统、充分应用专家推理系统，实现自动化故障检测，促使变频器故障诊断不再局限于个人经验，借助新的理论、方法获得发展突破。对于科技的发展来说永无止境，应借助现有的理论支持不断探索、研发，以此来满足变频器的使用需求。

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