[發明專利]變頻器的故障診斷方法

有效

• 申請號: 201410106428.4
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103901301A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬樂;郭銳;武立國
• 申請（專利權）人: 北京天誠同創電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王兆賡;韓素云

技術領域

本發明涉及電力電子領域，更具體地講，涉及一種變頻器故障診斷方法。

背景技術

變頻調速系統通過交流-直流-交流電力電子變換并采用數字變頻控制方式實現精確的電機的轉速或轉矩控制。此種控制方式與傳統的定頻控制方式相比，大大減小了能源消耗。因此，變頻調速系統廣泛應用于各類發電機、電動機的控制領域。

當變頻器中發生元件失效、電纜連接異常等故障時，變頻器會停止工作并報出故障信息。由于變頻器結構的復雜性，單一部件的故障往往會導致變頻器的多個部件工作異常，從而產生大量的故障信息。例如，一個部件的故障，會導致與之直接和/或間接相連的部件均報出故障。大量的故障信息會掩蓋初始故障部件，增大查找故障的困難程度。

現有技術中為了檢測故障，主要使用以下兩種故障檢測方式：1）增加額外的傳感器和故障監測設備；2）建立專家系統數據庫排除錯誤的變頻器故障信息。第一種方式，雖然理論上可以較好的實現故障處理并且可以在變頻器工作過程中同步檢測，但是故障診斷裝置及相關傳感器與變頻器中的控制器成本基本相當，因此其不足是經濟性較差。第二種方式，故障檢測結構準確性依賴于設計人員的經驗，并且變頻器若發生結構改變，對應信號特征及故障信息邏輯關系也會發生改變，需要重新建立分類原則及相關數據庫，方法通用性受到限制。

鑒于現有技術中存在的上述問題，需要一種簡潔、高效的故障診斷技術以快速定位故障。

發明內容

鑒于現有技術中存在的上述問題，本發明構思的用于變頻器故障診斷方法提供了基于變頻器固有的控制器及傳感器，逐一運行變頻器的每一個子系統（或部件）并根據實際反饋信號與標準反饋信號比較來實現故障診斷。

根據本發明的示例性實施例的一方面，提供了一種變頻器故障診斷方法。所述變頻器應用于電機-變頻器-電網組成的變頻調速系統，所述變頻器包括控制所述變頻器的控制器和固有傳感器。所述故障診斷方法包括如下步驟：檢測變頻器是否處于停機狀態，當檢測到變頻器停機時，控制器逐一啟動變頻器的部件，并通過所述變頻器固有的傳感器檢測變頻器部件的運行狀態來判斷相應的部件是否發生故障，并定位故障源。

優選地，所述變頻器還包括直流母線、連接在直流母線上的電機側變換器和電網側變換器、連接到電機側變換器的電機側斷路器、連接到電網側變換器的電網側斷路器、與電網側斷路器并聯連接的預充電回路以及直流母線的支撐電容，其中，停機狀態表示電機側斷路器和電網側斷路器處于斷開狀態，電機側變換器、電網側變換器停止工作。

優選地，定位故障源的步驟包括：檢測電網是否發生故障；若確定電網側沒有發生故障，則通過所述預充電回路對直流母線和支撐電容進行預充電，檢測直流母線和支撐電容是否發生故障；若確定直流母線和支撐電容沒有發生故障，則停止所述預充電回路的預充電，閉合電網側斷路器，并檢測電網側變換器是否發生故障；若確定電網側變換器沒有發生故障，則檢測制動單元是否發生故障，而若確定制動單元沒有發生故障，則檢測電機側變換器是否發生故障。

優選地，檢測電網的狀態的步驟包括：基于電網的三相電壓的絕對值、電網頻率和電網電動勢中的至少一個檢測電網的狀態。

優選地，檢測直流母線和支撐電容的狀態的步驟包括：基于預充電開始后不同時間點處的直流母線的電壓值計算直流母線的電容值，并基于計算的電容值檢測直流母線和支撐電容的狀態。

優選地，檢測電網側變換器狀態的步驟包括：基于電網側變換器工作時的特征參數檢測電網側變換器的狀態。

優選地，檢測制動單元的狀態的步驟包括：向制動單元施加脈沖PWM信號，并基于制動單元對于所述PWM信號的響應檢測制動單元的狀態。

優選地，檢測檢測電機側變換器狀態的步驟包括：向電機側變換器施加脈沖PWM信號，并基于響應于所述PWM信號而流過電機側變換器的電流來檢測電機側變換器的狀態。

優選地，所述故障診斷方法還可包括步驟：顯示和記錄檢測的結果。

優選地，所述的變頻器的電機側變換器與電網側變換器為采用全控型功率器件組成的交流—直流電力電子變換電路，所述全控型功率器件包括金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、集成門極換流晶閘管（IGCT）、門極可關斷晶閘管（GTO），而所述電力電子變換電路包括兩電平全橋、二極管鉗位型三電平全橋、飛跨電容型三電平全橋。

優選地，，所述變頻器的變換器與電機組成變頻調速系統，其中，所述電機包括永磁同步電機、電勵磁同步電機、鼠籠式異步電機、繞線式異步電機。