浅谈电力电子电路故障诊断基本概念和方法

一
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日趋 重 要 。
长期 以来 ， 人们采取两 种维修对 策 ： 等设 备坏 了再进行维修 ， 称为 事后维修 。 这种办法的 问题 是经济损失很 大。 － 检修设备 。 ｂ 定期 称为预 防维修 。 这种方法有一定的计划性和预 防性 ， 但
其缺点是如无故障 ， 济损失较大 。 则经 电力 电子设备 由很多部分组成 ， 包括电力 电子主电路 、 电动机 、 电机和各种应用 电路 。 发 对电力 电子设备进行故障诊断就是要对所有的 这些 电路进行故障检测和诊断 。电力电子电路 是整个 电力电子设 备中最关键的部分 。对其的
故障检测和诊断就显得尤其重要 。 １ ． ２电力电子故障诊断 的作用 实现早期 预报 。 防止事故发生 －． ｂ 预知性 维修 。 提高设备管理水平 ．方便检修 ， ｃ ． 缩短了维 修时间， 高设备利用率 ；． 提高设 备的设计 提 ｄ 对 制造水平 ， 改善产品质量有指导意义 。 ２电力电子电路故障诊断方法 电力 电子 电路 故障诊 断技术 包括两方 面 的内容： 故 障信息的检测 ：以一定 的检测技 术。 获取故障发生 时的所需故障信息 ， 供故障分 析， 推理用 ；． 障的诊断 ： 据检 测的故 障信 ｂ 故 依 息。运用合适 的故 障诊断方法 ，对故障进行分 析、 推理 ， 找出故障发生 的原 因并定位故障发生 部位。传统的故障诊断方法在 电力 电子电路故 障诊断中也得到的广泛应用 ， 如故障字典法 、 故 障树、 专家系统等。 ２１ ．故障字典法 把一 组典型 的测量 特征值和 故障值 以一 定的表格形式存放 ， 比较测量值和特征值 ， 通过 判断故障 。先用计算 机对 电路正常状态和所有 硬故 障状态模拟 ， 建立故 障字典 。 然后对端 口测 试进行分析 ， 以识别故 障 ， 即将选定节点上测出 的电压与故障字典 中电压 比较 ，运用某些隔离
差。
２ 专家系统诊断 的方法 ． ５ 专 家系统就是 利用计算 机推理 能力和 领 域专家的丰富经验 ，以及系统内部因果关系和 人工智 能的机器学习功能 ，设计出的一种智能 计算 机程序系统 ， 解决复杂的系统故障诊断问 题。专 家系统对经验性 的诊断知识进行形式化 描述 ， 突破个人局限广为传播 ， 有利于存储和推 广专家的经验 ， 发挥专 门人才作用 ， 开辟了综合 利用专 家知识的新途径 ， 比人类专家更可靠、 灵 活， 不受环境影响。 专家系统 的知识结构 中知识 库与推理控制相对 独立 ， 可重写增删 ， 可以结合 其它诊 断方法 ， 构成知识结构的应用程序 ， 拥有 人机联诊功能 ，充分发挥了现场技术 人员的主 观能动性 ， 并能逐步积 累经验 日趋完善 ， 因此是 算法查 出对应故障。 很有 生命力的故障诊断法 。 故障字典法 对于模 拟电路和 数字 电路故 专家系统诊断 的基本思想是 ： 先通过 实验 障诊断具有很大的实用价值 ，但字典法只能解 或仿 真建立起一个可靠 的知识库 ， 知识库包 该
决单故障诊断 ， 多故障的组合数 大 ， 在实际中很 含了电路 的环境知识 、 系统知识和—个规则库 ， 难实现 。 其中知识库反映了系统 的因果关系 ， 体到故 具 ２２故 障树 法 ． 障诊断系统 中就是系统变量和故障类型、故障 故 障树 诊断法就 是对可 能造成 系统失效 点之间的因果关系：然后通过人机接口得 到实 的各种因素（ 包括硬件、 软件、 环境、 为因素） 人 进 际运行 中的特征变量值 ；将它应用到规则库进 行分析 ， 画出逻辑框图 ， 即故障树 ， 故障树 的 行推理 ，就得到了电路的基本工 作状态 和故障 从 顶事件进行搜 索从而找出故障原 因的方法 。故 信息 。 该方法的缺点是知识库建立困难 ， 特别是 障树表达了系统 内在联系 ， 并指 出元部件故障 知识库庞大时更是如此。传统的故障诊断专家 与系统之间的逻辑关系。 系统 ， 大多是基 于规则的专家系统， 它将领域知 故障树诊断直观、 灵活 、 通用 ， 但建树工作 识编成一 系列产生式规则 （ 表示形式 为 腰… ， 量大 ， 繁琐易错 ， 对诊断故 障空 间较小的问题 比 Ｔ Ｅ …） Ｈ Ｎ 。这种专家系统可 以解决许多系统的 较合适。 故障诊断问题 ，但是由于对 复杂 的系统要利用 ２３ ＿残差法 大量的产生式规则 （ 这种规则主要 依赖人工编 残差法是 一种基于 解析模型 的故障 诊断 写）因而故障诊断专家 系统运行很 慢 ， ， 很难 适 方法。即通过研究实际系统与参考模型特征输 应实时环境 的要求 ； 另外 ， 当遇到未见过的新故 出量问的残差来进行电力 电子装置主电路在线 障或新信息时 ，如此建立 的专家故障诊断系统 故障诊断和故障定位的过程 。该方法同样适用 往往不能正确处理 ， 因推理能力弱而出现“ 会 匹 于逆变器主 电路的故障诊断 ，参考模型法用于 配冲突” “ 、组合爆炸” “ 及 无穷递归” 等问题 。要 电力电子电路 的故障诊断具有检测量少 、判据 解决这些 问题 ， 除非不 断进行规则更新 。 可是新 简单且 与输 出大小无关的特点 。特别是在复杂 规则与原有规则很有可能相互牵连 ，这必然导 电力电子电路的故障诊断 中该法的优势更加明 致在规则添加和删除时遇 到难 以处理的困难 。 显。 总之， 专家诊断系统存在知识获取“ 瓶颈 问题 、 ２ 直接检测功率器件两端 电压 或桥臂电 难以维护 、 用面窄 以及诊断能力 弱和不适应 ． ４ 应 流的方法 。 通过检测各功率器件两端的电压 ， 或 模糊 问题等缺点。 检测各桥臂 电流 ， 得到功率器件的工作 方式 。 再 与触 发脉冲进行时序逻辑 比较 ，从而判断被诊 断对象是否故障 ，此方法需要检测每个被诊断 器件的电压和电流 ， 所需测点较多 ， 需要专门的 检测 电路和逻辑电路 。该方法还可以通过测量 电路的输入输出来实现故障诊断。 正常工作时 ， 电路的输人输出在一定 的范围内变动 ，当超出 此范围时， 可认 为故障已经发生 。另外 ， 还可以 测量输人输出变量的变化率是否超出范围来 判 断是否发生故障。 该方法虽然简单 ， 但抗干扰性
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蒋 巍
浅谈 电力 电子 电路故障诊 断基本概念和方法
（ 黑龙江龙煤矿业集 团股份有 限公 司双鸭山分公司供 电公 司， 黑龙江 双鸭山 １５ ０） ５ １０
摘 要： 障诊断是一 门综合性技 术， 故 它涉及现代控制论、 信号 处理与模式识 别、 算机科 学、 计 人工智能、 电子技 术、 统计数 学等学科 。现代故障 诊 断技 术已有 ３ 年 的 发展历史。 ０多 关键词： 电路． 故障诊断 ； 方法 ｌ 电力 电子电路故障诊断特点 电力 电子 电路 的实 际运行 表明 。 大多数故 障表现为功率开关器件的损坏 ，即晶闸管 的损 坏，其 中以功率开关器件的开路 和直通最为常 见。 属于硬故障。但是 ， 电力电子 电路 的故 障诊 断与一般的模拟电路、数 字电路 的故障诊 断还 有—个重要的差别 ： 障信息仅存在ห้องสมุดไป่ตู้发生故 故 数十毫秒 之问 ， 因此 。 需要实 时监视 、 在线诊 断。 １ 电力电子电路故障诊断 的目的 ． １ 电力 电子设备一旦发生故障 ， 小则造成电 器产 品损坏 、 交通阻塞 、 工矿企业停产 ， 大则会 威胁人 民生命 、 财产安全 ， 至造成重大 的人员 甚 伤亡或灾难事故 ， 影响国民经济 的正常运行。 所 以，对 电力电子设备进行故 障检测和诊断显得