近年來，變頻器由于效率高、體積小、能耗少等諸多優(yōu)點(diǎn)在電梯扶梯、紡織機(jī)械、電力機(jī)車等工業(yè)調(diào)速及動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但其和大部分電子設(shè)備一樣會(huì)因?yàn)橐馔獍l(fā)生或非正常操作而產(chǎn)生各種故障，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)停運(yùn)帶來不可估量的各類損失，因此，隨著變頻器不斷普及，快速準(zhǔn)確地診斷出變頻器故障成為了一個(gè)迫切解決的問題。
根據(jù)筆者的歸納總結(jié)，變頻器在應(yīng)用過程經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障有：輸入缺相、輸出過流、直流母線過壓欠壓、速度傳感器故障(ssf)，igbt開路故障(igbt-ocf)、整流橋燒毀、母線電容損壞等?？蓪⑦@些故障分為三個(gè)類別，各個(gè)類別有針對(duì)性的采用差異性的故障診斷方法。
1.變頻器一類故障診斷
一類為無損故障，即通過故障診斷并采取處理措施后不會(huì)對(duì)變頻器造成損壞，如輸入缺相、輸出過流、直流母線過壓欠壓等，這類故障一般可通過硬件電路加以診斷。
以輸入缺相故障為例，最簡單的診斷方法是通過硬件電路來診斷，將三相交流電壓通過電阻分壓后整流可得到一個(gè)較小的電壓值，通過檢測此電壓值的大小來判斷變頻器是否發(fā)生輸入缺相故障。當(dāng)然還可以通過軟件對(duì)輸入缺相進(jìn)行檢測，只要檢測udc的交流成分周期就可判斷是否缺相。
另外，通過硬件電路同樣可實(shí)現(xiàn)變頻器直流母線電壓的過壓欠壓保護(hù)。母線電壓過壓一般在發(fā)電狀態(tài)或在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)容易發(fā)生，而欠壓是在電網(wǎng)電壓跌落，或者突然停電情況下發(fā)生，無論過壓還是欠壓都是將變頻器能正常工作的母線電壓給定值與實(shí)測的母線電壓進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)診斷。
2.變頻器二類故障診斷
第二類故障對(duì)變頻器可能造成損害，但通過故障診斷加以處理后可使變頻器繼續(xù)運(yùn)行，主要包括變頻器速度傳感器故障及逆變器開關(guān)器件開路故障兩個(gè)方面。變頻器ssf的發(fā)生可能會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)的意外開環(huán)而發(fā)生系統(tǒng)飛車，損壞變頻器及其他設(shè)備，甚至是造成人員傷亡。而變頻器igbt-ocf也是破壞性較大的故障，會(huì)導(dǎo)致突然停機(jī)，甚至長時(shí)間停機(jī)，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要深入分析第二類故障診斷方法，這也將是本文的研究重點(diǎn)。
2.1 速度傳感器故障診斷
速度傳感器故障可采用硬件法和軟件法兩種進(jìn)行診斷。硬件法又分為直接硬件檢測法和基于脈沖分析的故障診斷法。硬件法檢測速度快，但會(huì)增加系統(tǒng)成本，更致命的是只能檢測電壓輸出類型的速度傳感器。
直接硬件檢測法需要速度傳感器內(nèi)部電路的支撐，根據(jù)斷線前后信號(hào)接入點(diǎn)的電位來診斷ssf，輸出端子輸出低電平可以診斷出ssf，若為高電平則表示速度傳感器沒有發(fā)生ssf故障。
除了直接用硬件電路檢測速度傳感器故障外還可以通過文獻(xiàn)[1]所提出的脈沖信號(hào)檢測速度傳感器故障。
軟件法診斷速度傳感器的故障有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，也有基于小波變換的方法，還有基于狀態(tài)觀測器的方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波變換復(fù)雜，計(jì)算量大，在實(shí)際應(yīng)用中并不合適。因此，有必要繼續(xù)研究變頻器速度傳感器故障診斷方法。
2.2 變頻器igbt開路故障診斷
變頻器中igbt開路故障是一種出現(xiàn)頻率較高的硬件故障，這種故障多發(fā)生于操作不當(dāng)或意外過流，硬件沒能及時(shí)保護(hù)變頻器而導(dǎo)致，除此外igbt開路故障還包括驅(qū)動(dòng)開路故障。無論是發(fā)生那種類型的故障，只能停機(jī)維修或者更換變頻器，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
igbt開路故障診斷也有硬件法和軟件法之分，硬件法診斷速度快，能及時(shí)隔離故障。但硬件法需要測定逆變器特定點(diǎn)的電位，并結(jié)合pwm控制，來進(jìn)行故障診斷。顯然硬件法會(huì)增加系統(tǒng)成本，且由于逆變器死區(qū)時(shí)間的存在，使得用硬件診斷igbt開路故障的方法可靠度降低，在死區(qū)調(diào)整后，又無法很好的配合故障診斷方法，因此這種方法的通用性較差。
軟件診斷法且較易實(shí)現(xiàn)，目前有多種軟件診斷igbt開路故障的方法，其中三相電流平均值法最為簡潔，其是基于計(jì)算電機(jī)電流平均值的診斷方法。利用三相電流平均值法診斷igbt開路故障時(shí)，鑒于系統(tǒng)噪聲的存在，必須設(shè)定一個(gè)合適的閾值才能較好的診斷igbt開路故障。閾值的大小關(guān)系到故障診斷的靈敏度，其值如較大則不易判斷出故障;如較小則該方法較靈敏，因此，需要合理取值。
3.變頻器三類故障診斷
第三類故障為有損且不易控制的故障。此類故障不但對(duì)變頻器造成重大硬件損壞，且在出現(xiàn)故障后不易修復(fù)，需要更換，如整流橋燒毀，母線電容損壞，控制電路和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部短路，及開關(guān)器件短路等故障。此類故障的診斷時(shí)，首先應(yīng)切斷電源，作電阻特性參數(shù)測試，找出故障部位，加以更換。
文章結(jié)合筆者多年的維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變頻器故障進(jìn)行了分類故障診斷分析，對(duì)變頻器故障診斷的方法應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。特別是一些軟件診斷方法還處于實(shí)驗(yàn)和探索階段，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。