電力電子電路故障診斷方法探析

高立輝

摘 要：隨著故障診斷技術(shù)的快速發(fā)展，人們對故障診斷技術(shù)進(jìn)行的研究也在不斷深入。在電力電子電路領(lǐng)域之中，故障診斷逐漸成為研究的重點(diǎn)之一。因此，分析電力電子電路特點(diǎn)，才能對電力電子電路有一個(gè)全新的認(rèn)識，本文在介紹電力電子電路故障診斷方法的基礎(chǔ)上，探討具體的電力電子電路故障的分析與處理，希望能夠?qū)窈蟮墓收显\斷有所幫助。

關(guān)鍵詞：電力電子電路;故障;診斷;處理

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)電子系統(tǒng)發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大，但其結(jié)構(gòu)卻日益復(fù)雜，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率也在逐步提升。在電子系統(tǒng)中，電力電子電路作為重要組成部分，其廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品與系統(tǒng)中，而電力電子電路的失效，會直接導(dǎo)致電子產(chǎn)品或者是系統(tǒng)出現(xiàn)故障，帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。所以，確保電子系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)之下，設(shè)備維護(hù)人員就應(yīng)該了解故障診斷方法，確保在最短的時(shí)間內(nèi)解決故障。

一、電力電子電路故障診斷特點(diǎn)

在電力電子電路的運(yùn)行環(huán)節(jié)，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)故障的出現(xiàn)都表現(xiàn)在功率開關(guān)器件的損壞上，也就是晶閘管損壞，而功率開關(guān)器件的直通和開路又是最為常見的，屬于硬故障一系列。但是在診斷電力電子電路故障時(shí)，與一般的模擬電路、數(shù)字電路相比，又有著明顯的差異：故障信息僅僅是存在于故障發(fā)生到停電之前的幾毫秒到幾十毫秒之間。所以，要做到在線的診斷與實(shí)時(shí)監(jiān)視。

（一）故障診斷的目的

一旦電力電子設(shè)備出現(xiàn)故障，小則影響電器產(chǎn)品的正常使用，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，大則直接威脅人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全，可能直接影響到國民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。所以，做好電力電子設(shè)備的故障診斷與檢測，顯得異常重要。

電力電子設(shè)備一般是由電力電子主電路、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及各種應(yīng)用電路等多個(gè)部分共同組成。因此，在診斷電力電子設(shè)備故障時(shí)，需要對這一部分電路進(jìn)行故障的檢測與診斷。在整個(gè)電力電子設(shè)備中，電力電子電路屬于最核心的部分，所以，故障的檢測與診斷就顯得尤為的關(guān)鍵。

（二）故障診斷的作用

開展早期預(yù)報(bào)工作，能夠防范事故的出現(xiàn);預(yù)知性維修，可以提升設(shè)備的管理水平;方便檢修，可以控制維修時(shí)間，不影響設(shè)備的正常使用;提高設(shè)備制造水平，改善產(chǎn)品質(zhì)量。

二、電力電子電路故障診斷方法

（一）故障字典法

故障字典法指的是通過一定的表格形式將一組典型的測量特征值以及故障值加以存放，通過特征值和測量值的相互比較，對故障加以判斷。通過計(jì)算機(jī)模擬電路的正常狀態(tài)以及硬故障狀態(tài)，從而建立出故障字典。之后，進(jìn)行端口的測試分析，以此來識別故障，也就是在所選定的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行電壓測試，然后與故障字典之中的電壓相互比較，這樣就可以利用某些隔離算法來排查故障查 。

在模擬電路以及診斷數(shù)字電路故障時(shí)，故障字典法擁有可觀的實(shí)用價(jià)值，但是只能針對單故障，由于多故障組合數(shù)相對偏大，因此很難在實(shí)際處理中加以解決。

（二）故障樹法

故障樹診斷法是分析各種可能造成系統(tǒng)失效的因素，如硬件方面、軟件方面、人為因素以及環(huán)境因素等，從而畫出邏輯框架圖。從故障樹的頂事件中加以搜索，找出故障發(fā)生的原因。故障樹是系統(tǒng)內(nèi)在聯(lián)系的表達(dá)，同時(shí)也將系統(tǒng)與元部件故障之間的邏輯關(guān)系表明。故障樹診斷方法通用而又直觀，但是需要大量的建樹工作，所以很容易出錯(cuò)，因此比較適合空間小的故障診斷。

（三）殘差法

殘差法屬于一種模型解析的故障診斷方法。也就是通過參考模型特征輸出量與實(shí)際系統(tǒng)之間的殘差，從而對電力電子裝置主電路故障進(jìn)行在線診斷與定位的一個(gè)過程。這一種方法適合在逆變器的主電路故障診斷中使用。

（四）功率器件兩端電壓或橋臂電流直接檢測法

通過各個(gè)功率器件兩端電壓的檢測，或者是對各個(gè)橋臂電流進(jìn)行檢測，就可以獲取功率器件的工作方式，之后在與觸發(fā)脈沖進(jìn)行時(shí)序邏輯上的比較，就可以診斷其是否出現(xiàn)故障，這一種方法需要對被診斷器件的電壓與電流進(jìn)行檢測，因此對測點(diǎn)的需求較多，所以要配合專門的檢測電路或者是邏輯電路。這一種方法在實(shí)現(xiàn)故障診斷中主要是通過測量電路的輸入輸出。在正常的工作狀態(tài)下，電路的輸入輸出都是在一定范圍之內(nèi)出現(xiàn)變動(dòng)，一旦超出，就可以判斷故障已經(jīng)出現(xiàn)。此外對于輸入輸出變量的變化率也可以進(jìn)行測量，判斷其是否出現(xiàn)了故障，雖然這樣的方法很簡單，但是其抗干擾能力偏弱。

三、電力電子電路的故障分析與處理

在電力電子電路裝置的運(yùn)行環(huán)節(jié)，是無法完全避免故障的出現(xiàn)，而診斷與處理故障，才能提升電路裝置的高效率運(yùn)行。在分析電力電子電路故障時(shí)，需要從故障的現(xiàn)象入手，再配合上反復(fù)的測試，就能做出科學(xué)的分析與判斷，以便找準(zhǔn)問題所在，提出有效的解決措施。

（一）調(diào)試故障的判斷

在故障調(diào)試過程中，一般會存在下述原因：第一，實(shí)際的電路與設(shè)計(jì)原理圖存在不相符之處。第二，電力電子電路裝置所使用的元器件不符合規(guī)范要求。第三，原理設(shè)計(jì)圖不符合要求。第四，在安裝與調(diào)試裝置時(shí)，容易出現(xiàn)誤操作。

（二）查找故障的方法

1.通用方法

某一個(gè)輸出信號或者是需要檢測的信號引入到其余的模塊之中，然后染著一定的順序來測量模塊，一直到故障點(diǎn)找到為止。在查找中，可以根據(jù)輸入——輸出的順序進(jìn)行查找，當(dāng)找準(zhǔn)故障模塊后，還需要分析故障產(chǎn)生的原因。

2.觀察判斷法

當(dāng)故障檢測人員遇到熟悉的電路時(shí)，可根據(jù)自身對電路各部分的原理及性能指標(biāo)等問題的了解，通過儀器、儀表中的數(shù)據(jù)和波形對故障部位及原因進(jìn)行判斷，便可有效的對故障進(jìn)行排除。

3.數(shù)字電路故障分析的特點(diǎn)

數(shù)字電路的故障查找和排除相對簡單，除三態(tài)電路外，其余數(shù)字電路的輸入與輸出唯有高電平和低電平兩種狀態(tài)。查找故障可先進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，縮小故障的范圍，再進(jìn)行靜態(tài)測試，查出故障的具體位置。查找故障首先要有合適的信號源和示波器，示波器的頻帶應(yīng)大于10 MHz，且應(yīng)使用雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入和輸出的波形與相位關(guān)系。查找故障的過程仍可按順序進(jìn)行，將輸出的結(jié)果和預(yù)期的狀態(tài)相比較，通過動(dòng)態(tài)測試將故障控制在最小范圍。

四、結(jié)語

通過本文對電力電子電路故障診斷的特點(diǎn)以及具體的診斷方法的闡述，再配合上具體的故障分析與處理，希望能夠?qū)窈箅娏﹄娮与娐饭收显\斷技術(shù)有更進(jìn)一步的了解，確保故障診斷的準(zhǔn)確性和維護(hù)的效率性。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝旻.電力電子電路故障診斷方法仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2013，12：372-375.

[2]盛艷燕.電力電子電路故障診斷與預(yù)測技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2014.

[3]張波.基于SVM的電力電子電路故障診斷研究[D].大連理工大學(xué)，2012.