变频器故障诊断及容错控制研究综述

近年来,变频器被越来越广泛的应用于各个领域,如制造业,航空航天,重型机械等.变频器的相关特点导致其在应用过程中常出现很多故障,如算法的复杂性和半导体设备的缺点.在变频器使用的区域范围内,如果出现失误,会造成很大程度上的经济损失.基于此,对变频器故障的问题进行必要地探索和研究.


变频器

变频器是目前最理想的交流传动设备，但其作为电力电子产品总是会出现一些问题和故障。随着变频器应用的日趋普遍，可靠性成为变频器发展的一个瓶颈，从而限制了它的使用，尤其在一些特定情况下，系统工况不允许变频器突然停机及长时间停机，要求其在故障后可在不降低或降低部分系统性能的情况下继续容错控制运行，从而保证系统的可靠运行，将故障所带来的经济损失降至最低。

为此本文对变频器的故障进行分类，并对可采用容错控制的故障类型进行深入研究，如变频器速度传感器故障(Speed Sensor Fault, SSF)和IGBT开路故障(IGBT Open Circuit Fault, IGBT-OCF)等。 当变频器发生速度传感器故障时如不采取措施必将导致系统飞车，设备损坏及长时间停机，造成巨大的经济损失，但如采取相应的诊断措施和容错控制后可避免上述事故的出现。

为此本文基于状态观测器研究了速度传感器故障诊断方法，实现了感应电机无速度传感器矢量控制(Sensorless Vector Control,SLVC)，并在此基础上提出了速度传感器故障后的容错控制策略，解决了变频器在速度传感器故障后控制模式的动态切换问题。了解更多

以便在速度传感器故障后使变频器在不停机的前提下动态地将控制模式从带速度传感器的矢量控制(VectorControl, VC)切换到SLVC模式。 针对变频器IGBT开路故障，提出了改进的IGBT开路故障诊断方法，并给出三相四开关容错控制策略及详细的推到过程和实施方法，提出了三相四开关过调制策略，实现完整的调制算法。

从而在变频器发生IGBT-OCF后使变频器及时诊断出故障，隔离故障并重新配置系统后，可使变频器在不停机的条件下继续容错控制运行。 本文针对变频器这两种故障，首先通过理论及仿真分析给出可行的诊断方法及容错策略，最终搭建实验平台，通过实验验证给出方案的可行性。