变频器故障诊断技术之我见
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【摘要】随着中国特色社会主义建设步伐的加快，促进了各行各业的迅猛发展，变频器凭借节能环保、生产效率高、控制灵活等优势，普遍运用各工业生产的过程中。但作为典型的工业生产设施，变频器安全高效运行显得尤为重要，如何采取有效的措施，减少变频故障问题是业内关注的焦点。作者通过十多年来对自来水生产过程中所使用变频器的经验，认为探索变频器故障诊断技术是根治故障产生的有效手段。基于此，本文针对变频器常见的故障提出了相应的处理策略，希望能推动变频器发展步入新台阶。
【关键词】自来水；变频器；故障诊断；处理策略
中图分类号： TN773 文献标识码： A 文章编号：
1前言
随着城市建设对自来水的需求量增大，变频器凭借其优异的控制性能被普遍应用于自来水生产过程中。可是在对其应用中会经常出现各种故障，导致生产耗能高、造成资源浪费，生产效率低、降低经济效益，就其根本原因是因为变频器故障诊断技术不够成熟，不能及时发现变频器潜在的安全隐患，自然就不能及时的对其进行处理，只有当故障出现后才能对其进行解决，使得变频器的检测诊断滞后于故障产生，导致时间浪费，严重制约自来水企业健康发展。为了减少变频器故障对整个生产过程的影响，自来水企业往往是购买一些备用变频器，待故障发生后快速更换，这无形中便会增加高额的经济负担。如果能通过运用变频器故障诊断技术，将故障解决在初始阶段，就可以控制其恶化程度，从而为自来水企业的健康发展和安全高效的为社会提供优质自来水保驾护航。
2变频器诊断技术的重要作用
一般情况下，变频器内部结构的控制电路和半导体器件最容易发生故障，由于变频器内部结构相对复杂，而现在的故障检测技术水平较低，造成这类问题长期以来都是使用过程中面临的头疼难题。正是因为上述原因，导致变频器在各行各业的大范围应用受到阻碍。据调查数据分析发现，在变频器系统结构中，驱动系统故障对变频器的使用影响最大。如果在工业生产中要想大范围推广变频器，那么前提就是变频器在使用过程中出现故障的频率要降低，不至于埋藏安全隐患。为了保证变频器在工业生产中安全稳定运行，更多的人开始从变频器故障诊断技术方面加大研究力度，希望能够通过此项技术，进一步促进变频器的发展。目前最先进的变频器故障诊断技术是逆变器容错技术，此项技术的核心任务就是对变频器故障问题准确诊断快速解决。所以，变频器诊断技术有助于增强变频器系统的稳定性，挖掘其潜在的安全隐患，保证生产的高质量，提高企业经济效益。因此，加大变频器故障诊断技术的研究力度，可为变频器的推广起到积极的促进作用。
3变频器的故障类型
简单地说变频器故障就是指系统内部结构运转不正常，导致变频器使用过程中出现各种问题。根据不同的划分标准，可以对变频器的故障类型进行不同划分。
3.1根据故障产生的时间来分类
根据故障产生的时间对变频器的故障分类，包括以下几种类型：其一，突发性故障，此种故障就是在变频器正常运行的瞬间出现故障导致设备的某些功能无法实现；其二，间歇性故障，这种故障产生具有不稳定性，表现为时有时无；其三，设备老化故障，无论哪种设备都有一定的服务期限，所以此故障大部分是发生在使用很久的老设备上，这种故障不可避免。
3.2根据故障产生的位置分类
根据故障产生的位置对变频器的故障分类，包括以下三种类型，分别为：电源故障，这是变频器最常见的故障类型，往往是设备使用一段时间后，电源就会出现接触不良，导致供电不稳定；其次，内部故障，是指变频器内部系统出现问题，内部故障主要含有直流环节问题、控制系统的故障以及逆变器故障；第三，负载故障，即变频器动力源出现故障。
3.3根据故障产生的性质分类
根据故障产生的性质对变频器进行故障分类，主要包括以下两方面故障类型，一方面是终身性故障，也就说此种类型故障会在变频器使用期间永远的延伸下去，例如变频器内部电路烧断使得通电功能丧失，要想恢复正常运转，必须采用同类型的元器件进行替换；另一方面是偶发生故障，也就是说该类型故障不是长期存在，出现频率是随机的，具有极高的不可预防性，类似于间接性故障。
4变频器故障诊断技术的发展现状
变频器故障报警系统采用的核心技术就是快速检测电路的工作原理，它能够对变频器内部线路完成快速的检测，将变频器的实际运行状况准确的反馈给微处理系统，随后微处理系统根据提前编写的计算程序对反馈数据进行处理，对存在问题的检测点做出报警。尽管此种检测也能起到发现故障的作用，然而其存在的不足也比较突出，例如报警时间长、报警过程中影响因素多等。针对此类问题，更多的研究专家已经积极地投入到研究中，并取得了较大进步。以下是作者对现代前沿的变频器诊断技术的分析：
4.1基于专家系统的变频器故障诊断技术
此项技术关键是不同的区域内建立变频器故障诊断的专家系统来检测出故障发生点，其工作原理为：把变频器已知出现故障位置隔离出来，随后对故障的类型和隐患级别进行鉴定，由专家系统提出可行的处理对策。专家系统的组成主要包括：信息交换系统、数据管理分析系统、框架网络诊断计算法、虚拟设备等。此系统实现了将专家系统和虚拟设备技术的巧妙融合，整个变频器诊断过程都是由系统根据指令程序自行完成，而且利用虚拟设备将系统间的不同构成体信息进行资源共享，提高了故障的诊断效率。
4.2基于神经网络的变频器故障诊断技术
变频器结构出现故障具有不可预见性，传统的故障检测技术已经被逐渐淘汰，而神经网络的变频器故障诊断技术有了重大突破，使得基本难题得到顺利解决。神经网络控制器的突出特点就是不需要对象的数据模型，能够通过神经网络程序将故障进行预测和诊断，此种方法是以科学理论做依据的，特别是在故障信号与故障的种类内部关联性不能明确界定的情况下，基于神经网络的变频器故障诊断技术更能充分展现其独特的魅力。然而，其也不可避免的存在一些不足，例如不易获取样本、网络权值表达式比较复杂、忽视专家经验等。
4.3基于DPS的变频器故障诊断技术
此项技术对整流电路系统正常运转与故障发生时整流电压波形的差异进行归纳，并根据理论研究，人为定义了“面积”的故障诊断模型，基于此，建立有利于优化频谱分析的故障诊断手段，按照其特征值对故障实施诊断定位，随后总结出实验数据处理分析，并用DPS系统完成，根据处理结果判断方案是否可行。这种技术的优点是对象模型要求不高、实用性强、灵敏度高、诊断结果精确、操作便捷。可是也有不足之处，例如故障特征参数确定繁琐、计算方法过于复杂等。
4.4基于故障树的变频器诊断技术
该方法主要是运用了定性的因果模型，对诊断对象的行为特征分析处理，将系统发生率较低的故障确立为顶事件，把故障发生率相对高的故障确立为中间事件与底事件，并用逻辑关系对全部故障事件进行排序，通过观察树模型可以清楚掌握故障量间的关系，对故障分析具有指导意义。
5结束语
综上所述，随着中国城市化建设进程的推进，变频器在自来水生产过程中的使用会日益增加。变频器故障除了造成生产被迫停止外，还会埋藏潜在的安全隐患，因此我们要加大变频器故障诊断技术的研究力度，以便及时找出故障的发生点，降低故障发生率，保证变频器安全稳定运行，确保安全生产。
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