基金項目：山東省自然科學基金項目（Y2001G01）；山東省優秀中青年科學家基金目（02BS020）張承慧（1963-）男，博士，教授，博士生導師，主要研究方向為智能控制、電力電子技術、電機與控制。

　　特性偏離了正常范圍，是使得系統表現出所不期望的任何異常現象。變頻器和其他設備一樣，其故障可按下述原則分類。

　　按故障發生的時間特性劃分①突發性故障，往往是突然發生并使設備喪失某種功能，②間歇性故障，表現為功能時有時無；③老化性故障，常發于設備運行壽命的后期。

　　按故障發生的性質劃分①永久性故障，是指由于某種原因所引起的故障現象一直存在下去，如電力電子器件損壞引起的主電路通斷功能喪失，保險絲熔斷造成的缺相等；②偶發性故障，是指此種故障現象有時發生有時消失，且完全是隨機的，相當于上述的間歇性故障，例如元件虛焊、接插件接觸不良引起電路異常，外界干擾信號引起控制邏輯混亂等。

　　按故障發生的部位劃分①電源故障，指變頻器供電電源存在的故障；②內部故障，指變頻器本身的故障，又分（I）直流環節故障，包括整流器和中間直流環節的故障，（n）逆變器故障，（m）控制系統故障；③負載故障，即電動機故障。

　　2國內外研究現狀目前計算機硬件和軟件的可靠性已達到了較高水平，而主電路部分元器件的失效是導致系統失效的主要原因。據統計，80%的控制系統失效都是源于元器件的故障，所以研究變頻器中主電路部分的故障診斷問題，無疑具有重要的理論和應用價值。

　　目前的變頻器故障報警系統都是采用快速檢測電路，將變頻器和電動機的工作狀態反饋至微處理器，并由微處理器按照事先確定的算法處理后，判斷變頻器本身和系統是否異常，并給出相應的控制或報警信號。這種報警方式需要的時間較長，而且不能實現精確報警。目前故障診斷理論在變頻器中的應用還很不成熟，這一問題已引起了國內外學者的高度重視，并在理論上作了一些探討。由于主電路是變頻器比較易發生故障的部位，其運行狀態直接關系到整個變頻器的安全性與可靠性，而且這部分的結構相對簡單，因此目前對變頻器故障診斷的研究主要集中在主電路部分。

　　2.1基于信號處理的變頻器故障診斷流電路的故障。通過對關鍵點信號波形進行傅里葉分析，將時域信息變換到頻域分析，根據幅值特征診斷出是哪一類故障，再利用相位特征診斷到故障類中的具體故障元。提出基于沃爾什分析法的三相全控整流電路診斷方法。通過對電路中包含故障信息的關鍵點波形作沃爾什變換，將時域中波形的一個周期變換到頻率域中，利用頻率域中的故障特征，實現故障的檢測與定位。基于信號處理的。

　　故障診斷方法，無需對象的數學模型，靈敏度高，診斷速度快，實現簡單，可在線實時故障診斷，但比較大的難點是故障特征判別參數的設定，沒有一種通用的、切實可行的設定方法，通常需要根據專家經驗整理歸納來設定。

　　2.2基于故障樹的變頻器故障診斷是一個基于被診斷對象結構、功能特征的行為模型，是一種定性的因果模型，以系統比較不希望事件為頂事件，以可能導致頂事件發生的其他事件為中間事件和底事件，并用邏輯門表示事件之間聯系的一種倒樹狀結構。它反映了特征向量與故障向量（故障原因）之間的全部邏輯關系。

　　基于故障樹變頻器故障診斷方法的步驟①選擇合理的頂事件，一般以待診斷對象故障為頂事件；②建造正確合理的故障樹，根據對變頻器進行的故障分析，建立如所示的故障樹③選擇合理的搜尋方，進行故障搜尋與診斷。

　　變頻器故障變頻器的故障診斷樹故障樹法對故障源的搜尋，直觀簡單，靈活性大，通用性好，它是以正確故障樹結構為基礎的，因此建造正確合理的故障樹是診斷的核心與關鍵。

　　2.3基于神經網絡的變頻器故障診斷由于神經網絡控制器不需要對象的數學模型，所以將神經網絡引人故障預測與診斷是一種頗具潛力的方法，特別是在故障類型和故障信號之間的邏輯關系難以描述的場合。而變頻裝置是一個隨機性、模糊性很強的系統，用傳統的方法難以實現準確地、快速地故障檢測、定位，神經網絡的出現為解決這一問題提供了有效途徑。介紹了一種基于人工神經網絡的感應電機的電壓型變頻驅動系統實時故障診斷系統。提出了基于神經網絡與頻譜分析和基于神經網絡與波形直接分析兩種故障診斷方法。將一種改進的聯想記憶神經網絡應用于變頻器的故障診斷。

　　神經網絡故障診斷雖然有它獨特的優越性，但也存在一些困難。主要表現在三方面：一是訓練樣本獲取困難；二是忽視了領域專家的經驗知識；三是網絡權值形式表達方式難以理解。

　　2.4其他變頻器故障診斷方法變頻器的故障診斷涉及到產品的可靠性，非常值得開發和研究，可以采用的方法也多種多樣。國內外很多學者從各種角度研究了變頻器的故障診斷技術。文提出了一種基于逆變器三相平均輸出電流Park矢量的電壓源逆變器故障診斷方法。

　　文采用狀態次序法診斷整流電路和逆變電路中的六路觸發脈沖故障。文介紹了一種在線診斷PWM逆變器觸發脈沖間歇性丟失故障的方法。

　　變頻器直流側電解電容的壽命是有限的，且短于其他半導體元器件，因此對其故障的預測及診斷就顯得非常重要。文等通過測量直流測電壓及流過電容的電流計算出電解電容的內部串聯電阻（ESR），然后推算出其剩余壽命（電容的壽命與ESR密切相關），從而能有效避免電容因老化性故障引起的系統癱瘓。

　　3變頻器故障診斷技術的展望變頻器作為一種應用廣泛的電力傳動設備，其診斷技術的研究具有廣泛的理論研究意義和深遠的應用前景。目前和今后的研究方向主要集中在以下幾個方面：引人一些新的理論，例如在變頻器的故障診斷中，大都需要處理一些關鍵信息，可以引入數據融合、數據挖掘、小波變換等技術對信息作進一步深人的處理；由于變頻器故障診斷是一個相對較新領域，目前一般采用BP網絡來研究，但BP網絡存在收斂速度慢、有局部極小點、加入新樣本后需重新進行學習等缺點，可以借鑒神經網絡理論在其他領域中故障診斷的應用成果，采用聯想記憶、ART、自組織等神經網絡探索研究變頻器的故障診斷問題；融合多種診斷方法研究變頻器的故障診斷技術，例如綜合采用小波變換、模糊邏輯、神經網絡、專家系統等方法。由于每種方法都有其優點和不足，這種集成故障診斷方法必然有其獨特的優點；目前對變頻器故障診斷問題的研究主要局限于內部的某個單元（如整流部分或逆變部分），將變頻器作為一個系統來研究是一個很有難度的課題，但很有發展前途；深入分析變頻器的故障機理，建立其預警系統，做到防患于未然，能大大減輕對生產的影響，降低其維修費用；利用DSP數字處理芯片將預警及診斷算法硬件實現，當作一個專用電路嵌人到變頻器中，或者將預警及診斷算法內嵌到變頻器的控制芯片中，將理論研究硬件化、實用化，前景非常誘人。

　　4結語變頻器作為一種常用的、復雜的電力設備，其故障診斷技術愈來愈受到人們的重視。本文通過分析，提出了今后的研究思路，融合多種診斷方法，深人研究變頻器的故障診斷技術，建立其預警系統，利用DSP數字處理芯片將預警及診斷算法硬件實現，將具有廣闊的實際應用前景。