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一种变频器故障诊断方法

阅读：336发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种变频器故障诊断方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种变频器故障诊断方法，它包括以下步骤：步骤一：对变频器进行电路仿真；步骤二：将上述故障仿真电路中得到的波形图像，通过特征提取方法提取每一幅图像的相应特征；步骤三：构造贝叶斯分类器，确定所述图像特征的分布模型；步骤四：通过对上述步骤1至3中的数据进行总结，建立故障库数据。本发明利用计算机仿真的方法进行故障仿真，可以提高工作的效率和质量。当变频器真正的发生故障的时候了可以不需要对设备进行逐一的排查，而是根据先前故障仿真得到的规律结果，对故障发生的位置和原因进行迅速的判断，及时的进行维修。，下面是一种变频器故障诊断方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种变频器故障诊断方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：对变频器进行电路仿真，结合不同变频器故障产生的原理，将故障通过不同的方式在仿真电路中实现出来，根据其产生的波形图像，得到原始的分析数据，通过Matlab 软件对所述变频器进行电路仿真，单只IGBT的对外故障总体来说只有开关管击穿和开关管断路两种，对于单只开关管的两种故障，直接以在模型中接导线旁路开关管和将开关管直接切除来仿真其短路故障和开路故障，在研制使用单相精密电压型变频器的交流系统控制时，把IGBT当作理想开关，不考虑快恢复二极管的反向恢复特性，将由四个IGBT和四个快恢复二极管组成的两臂当作一个子系统来对待，将电压型变频器拓扑结构为PWM单相桥式，在得到其状态方程之后，用Matlab中的Simulink工具箱对控制系统进行仿真，从而确定了系统的控制框图、滤波器和调节器参数，最后对仿真确定的系统进行实物实验；
步骤二：将故障仿真电路中得到的波形图像，通过特征提取方法提取每一幅图像的相应特征，并将这些特征组合为一特征向量，得到相应的图像数据；
步骤三：构造贝叶斯分类器，确定图像特征的分布模型，从而得到图像的先验概率以及类条件概率；利用贝叶斯公式计算出相应的后验概率；再利用判决函数得到满足要求的图像检索数据；
步骤四：通过对上述步骤一至三中的数据进行总结，建立故障库数据，所述故障库中含有不同故障对应的现象，所述变频器发生故障后通过对比故障现象与故障库来确定故障类型。

说明书全文

一种变频器故障诊断方法

技术领域

[0001] 本发明涉及变频器故障诊断方法领域，具体为一种基于电路仿真与贝叶斯分类器的变频器故障诊断方法。

背景技术

[0002] 变频器具有控制性能优越、效率高、体积小、价格低廉、节能效果显著等诸多优点，被公认为目前最理想的交流电机调速控制设备，已经被广泛地应用于诸多领域。但变频器所处现场往往环境恶劣，高温发热、油水脏污、灰尘以及交变的电磁干扰等既影响变频器性能也极易导致变频器故障随着变频器应用的增多，变频器发生故障后如何进行诊断以及如何确定故障位置就变得非常有必要。虽然变频器的种类很多，其内部结构也各不相同，但大多数变频器都是由整流电路、直流中间电路、逆变器、控制电路四部分组成，它们的区别仅仅是控制电路和检测电路的实现不同以及控制算法的不同而已。

[0003] 在元器件老化、操作不当、环境干扰或人为破坏等情况下，变频器也会出现各种故障，严重的情况下会造成重大事故，带来无法弥补的经济或社会损失。变频调速系统中主要有三种故障模式:(1)电气故障，如定子故障(断相、短路、漏电等)、转子故障(转子断条、环端开裂等)、逆变器故障(输出短路、IGBT开路等)、直流母线电容老化或损坏等。(2)机械故障，如轴承故障、气隙偏心等。(3)传感器故障，如电流传感器或者速度传感器开路、传感器敏感度降低等。由于主电路是变频器最易发生故障的部位，其运行状态直接关系到整个变频器的安全性和可靠性，而且这部分的结构相对简单，因此目前对变频器故障诊断的研究主要集中在主电路部分。

[0004] 这就需要我们在生产变频器时采用有效的故障诊断方法，在变频器故障发生时快速地诊断出其故障原因，并进行相应的保护和处理，使设备不会突然停机。这样操作人员就可以有充裕的时间来进行设备维修，以便快速恢复生产，避免事故发生，将损失降到最低。因此，研究变频器的故障诊断技术，对于提高变频调速系统的可靠性及可维护性具有重大的现实意义，是一个急需解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于电路仿真与贝叶斯分类器的变频器故障诊断方法，解决了当变频器发生故障时，不能迅速的进行故障位置的判断，无法及时维修的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案：它包括以下步骤：

[0007] 步骤一：对变频器进行电路仿真，结合不同变频器故障产生的原理，将故障通过不同的方式在仿真电路中实现出来，根据其产生的结果，得到原始的分析数据；

[0008] 步骤二：将上述故障仿真电路中得到的波形图像，通过特征提取方法提取每一幅图像的相应特征，并将这些特征组合为一特征向量，用以代表相应的图像；

[0009] 步骤三：构造贝叶斯分类器，确定所述图像特征的分布模型，从而得到图像类的先验概率以及类条件概率；利用贝叶斯公式计算出相应的后验概率；再利用判决函数得到满足要求的图像检索数据；

[0010] 步骤四：通过对上述步骤1至3中的数据进行总结，建立故障库数据，所述故障库中含有不同故障对应的现象，所述变频器发生故障后通过对比故障现象与故障库来确定故障类型。

[0011] 作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中，通过Matlab 软件对所述变频器进行电路仿真。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

[0013] 1.将贝叶斯网络模型与变频器电路仿真相结合，进行故障诊断：

[0014] 利用计算机仿真的方法进行故障仿真，可以提高工作的效率和质量。当变频器真正的发生故障的时候了可以不需要对设备进行逐一的排查，而是根据先前故障仿真得到的规律结果，对故障发生的位置和原因进行迅速的判断，及时的进行维修，从而保证系统正常工作，不耽误生产，同时也节省了维修成本。

[0015] 2.利用贝叶斯分类器将仿真图像进行分类

[0016] 对仿真图集进行多个不同特征的分类，不仅可以提高整体分类性能，而且不同的分类器在其各自的特征子空间中性能能够达到最优，因此还能够体现出较好的局部区分能力。

[0017] 3.利用贝叶斯网络诊断结果指导状态机会维修，大大降低维修成本：

[0018] 状态机会维修策略，是一种动态的维修策略，结合了状态维修和机会维修的优点。由于该策略的实施需要根据变频器组各部件的实时状态监测值进行，因此能很好的避免“过修”和“欠修”问题。另外，该策略能够实现多部件的同时维修，既能很好的节约维修成本，又能节省停机维修时间。
附图说明

[0019] 图1是本发明的变频器故障诊断方法的流程图。

具体实施方式

[0020] 下面结合图1对本公开的具体实施方式进行说明：

[0021] 本发明一种变频器故障诊断方法，包括以下步骤：

[0022] 步骤一：对变频器进行电路仿真，结合不同变频器故障产生的原理，将故障通过不同的方式在仿真电路中实现出来，根据其产生的结果，得到原始的分析数据；

[0023] 步骤二：将上述故障仿真电路中得到的波形图像，通过特征提取方法提取每一幅图像的相应特征，并将这些特征组合为一特征向量，用以代表相应的图像；

[0024] 步骤三：构造贝叶斯分类器，确定所述图像特征的分布模型，从而得到图像类的先验概率以及类条件概率；利用贝叶斯公式计算出相应的后验概率；再利用判决函数得到满足要求的图像检索数据；

[0025] 步骤四：通过对上述故障经验数据的总结，建立故障库数据，所述故障库中含有不同故障对应的现象，所述变频器发生故障后对比故障现象与故障库来确定故障类型。

[0026] 步骤一中，通过Matlab软件对所述变频器进行电路仿真。Matlab软件中，故障模块无法直接产生故障。在实际故障中，单只IGBT的对外故障总体来说只有开关管击穿和开关管断路两种。开关管击穿表现为不受控短路现象，而开关管断路一般是由开关管发热过大导致的，其余介于两种极端故障之间的对外表现现象与此类似。因此，对于单只开关管的两种故障，直接以在模型中接导线旁路开关管和将开关管直接切除来仿真其短路故障和开路故障。

[0027] 对于目前广泛采用的电力电子器件IGBT来说，由于在其仿真模型中，有些必要参数器件生产厂家并不提供，所以用仿真来研究其开关过程不是一件容易的事，把它包含于PWM变频器控制系统中实现起来就更困难。在研制使用单相精密电压型变频器的交流系统控制时，由于研究对象是变频器及其控制系统，而不是IGBT的开关过程，作用有条件地把IGBT当作理想开关，不考虑快恢复二极管的反向恢复特性，将由四个IGBT和四个快恢复二极管组成的两臂当作一个子系统来对待，收到了较好的效果。将电压型变频器拓扑结构为PWM单相桥式，在得到其状态方程之后，用Matlab中的Simulink工具箱对控制系统进行仿真，从而确定了系统的控制框图、滤波器和调节器参数，最后对仿真确定的系统进行了实物实验。实验波形与仿真波形基本吻合，验证了仿真的可信性。

[0028] 步骤二和三中，对于故障仿真得到的波形图像，我们将通过特征提取方法提取每一幅图像的相应特征，如形状等，并将特征组合为一特征向量，用以代表相应的图像。在构造贝叶斯分类器时，需要首先确定一种图像特征的分布模型，从而得到图像类的先验概率以及类条件概率。再利用贝叶斯公式计算出相应的后验概率。最后利用判决函数得到满足要求的图像检索结果集。

[0029] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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