广义解调时频分析方法在逆变器故障诊断中的应用

摘要

随着电力电子技术的飞速发展和半导体器件的不断革新,以现代半导体开关器件IGBT为核心的PWM逆变技术广泛应用于三相电机变频调速系统。然而,由于电力电子器件的脆弱性和控制策略的复杂性,逆变器电路成为变频系统中故障多发环节。因此,采用有效的故障检测与诊断方法早期发现异常,有利于减少逆变器故障的发生,缩短系统的故障停机时间,提高设备的使用率,具有重要的经济意义。
　　 目前对逆变器故障诊断主要集中在恒频运行模式下IGBT器件开路和短路等极端故障的检测,实际的系统往往处于变速过程中,输出电压主成份的频率随时间发生变化,而且IGBT器件由正常到开路或短路有一个劣化过程。在此背景下,本文主要针对调速过程中的器件开路、短路和高阻状态的故障诊断进行研究。
　　 文章首先总结了逆变器故障诊断技术的研究现状;其次建立了适合于恒频和变频调速的变频调速异步电动机系统动态仿真模型,通过模型参数的设置可以实现恒频、线性调频运行模式下,IGBT器件开路、短路和高阻状态的仿真;接着介绍了广义解调时频分析方法的原理和实现方法,并将其运用于异常和故障状态下仿真数据的处理,能实现时变频率信号的恒频化,可有效突出故障特征:然后将Park矢量方法用于故障状态下的电流信号,可以取得恒频状态下同样的效果。仿真结果与理论推论一致。文章最后总结了逆变器故障诊断中需要进一步解决的问题。