核心提示：　　在通常的工業應用中，電力電子裝置的可靠性是非常重要的。電力電子裝置的穩定性決定了它的應用范圍。然而變頻器的可靠性并不

　　在通常的工業應用中，電力電子裝置的可靠性是非常重要的。電力電子裝置的穩定性決定了它的應用范圍。然而變頻器的可靠性并不十分高，在電壓型逆變器中，除了直流環節的電容器外，電力電子元件和它們的控制元件也是一個薄弱環節。一個實用的方法是用保守設計來提高可靠性，另外一個方法是用另一套線路作為備用。顯然，這兩種方法都增加了成本，適于高可靠性情況下。相對于這兩種技術，近年來發展一種故障檢測技術，其思想是在故障情況下改變控制策略，以便使系統在不利的情況下可以繼續運行。同時，在系統運行中預測各種故障引起的后果也是很重要的，以便在系統設計時加以考慮。系統的非正常運行方式不但會使變頻器造成很大的損害，而且會影響電機的特性，減少電機的使用壽命。因此正確估計非正常運行條件下系統承受的電流電壓數值，驗證系統是否仍然在額定值范圍之內，對系統的運行具有重要意義。

　　1變頻器故障工況分析對感應電機拖動系統的故障分析是近幾年才發展起來的，國內外文獻對此也很少述及，文獻對此只進行了定性分析。在感應電機拖動系統中，運行故障主要是由電機繞組和電力電子半導體元件引起的。對拖動系統故障的早期預測和快速診斷可以減少系統的損失。實際上，根據具體的故障條件，可以確定系統的運行狀況，對嚴重故障需要立即停機，而對一般故障可以采用補償策略，避免停機帶來的損失。同時為了改進故障診斷技術，對變頻器感應電機系統的故障工況進行研究也是非常必要的。特別是比較故障工況和正常工況下系統的運行性能，可以分析系統在不同故障情況下的承受力，并得到故障情況下有用的信息。

　　分析電機的不對稱運行常見的方法是對稱分量法，這種方法是先將不對稱的量分解成正序、負序及零序三組結稱分量來分別求解，然后再用線性疊加的方法合成不對稱問題的解答。對稱分量法只限于線性電路的穩態求解，難以對不對稱運行的瞬態及穩態進行統一處理。本文采用計算機仿真的方法，對變頻器供電下的感應電機系統的故障工況進行了分析。

　　電壓型變頻器的故障主要存在以下幾種情況1）電機）相開路故障（ F 2）電力晶體管開路故障（ F 3）一相橋臂僵持故障4）晶體管短路故障（ F 5）整流二極管短路故障（ F 6）輸入電源單線接地故障（ F 7）直流環節電容短路故障（ F 8）電機端部一線接地故障（ F短路故障和接地故障對系統會造成很大的危害，并會導致元件和電機的損害，應立即停止運行，相對來說，開路故障造成的損害要小一些，有的甚至還可以繼續運行。因此本文僅對故障情形1）電機端部一相開路故障F（ a相斷開而b、c相正常供電）進行仿真研究。在分析中假設： 1開關元件為理想元件 o直流環節電容有足夠的容量來維持直流電壓不變。

　　2機電一相開路故障在這種情況下，假設a相繞組與變頻器脫離，電機處于單相運行狀態， b相和c相串聯于直流環節電壓之間。斷相故障可在實際運行中發生，如電機端部的引出線一相與逆變器脫離。斷相故障也可以作為一種補償策略，如在短路情況下，為了防止該相損害，同時要求避免停機，使系統在單相下運行。圖2（ a） （ h）給出了SPWM供電下a相突然斷開時的瞬態波形。

　　湖南工程學院學報可以看出，一相斷開時，會產生一個很大的一個負向轉矩，同時電流出現振蕩。a相斷開后，由于b、c兩相的感應作用，在a相產生一個正弦電壓， b、c兩相的電壓為感應電壓與外施電壓的疊加。

　　相對來說，達到穩態時斷相故障對系統的影響較小。圖3給出了SPWM供電時達到穩態時的波形。

　　秦祖澤等：變頻器） ））感應電機調速系統的故障分析另外，斷相響應對系統的沖擊與發生斷相的時刻有關。當在電流過零時發生斷相，對系統的沖擊最小，當a相電流最大時發生斷相對系統的損害最大。圖5給出了不同時刻發生斷相故障的比較。圖中虛線為t = 2s時發生斷相時的瞬態波形，此時i湖南工程學院學報相時的瞬態波形，此時i為了比較單相運行對系統性能的影響，圖6、圖7給出了單相運行和正常運行時電流和轉矩諧波分量的比較。圖中實線為正常運行工況，虛線為單相運行工況。

　　可以看出，無論是SPWM還是方波供電，單相運行都出現以下情況：1）電磁轉矩出現很強的二倍頻脈動分量，其值圍繞轉矩的平均值（負載轉矩）上下波動。

　　2）電流基波值比正常工況時增大。實際系統中單相運行是否繼續取決于實際電流，對一個給定轉矩，如果電流大于允許值，則單相運行將被禁止。

　　1）變頻器：感應電機調速系統在發生突然故障時，一般都會出現大的沖擊電流和大的脈動轉矩。在秦祖澤等：變頻器） ））感應電機調速系統的故障分析突然短路或突然接地的情況下，會對系統造成很大沖擊，造成系統停機。而在一些故障情況下（如一相開路故障）系統仍可在一定程度上繼續運行。因此，預測調速系統在各種故障情況下的運行工況具有重要意義。

　　2）分析了變頻器：感應電機系統可能出現的故障工況，并對其中的一相開路故障進行了仿真。

　　3）由仿真結果可以看出，在一相開路故障情況下，電磁轉矩會出現很高的二倍頻分量。低頻脈動轉矩的出現對系統的運行會帶來不利影響，造成系統運行的不穩定。為此應通過一些控制策略如諧波注入法等進行改進。

　　4）在故障情況下電流會增大，系統能否運行取決于系統實際允許量大電流，本文仿真中假定電流沒有限制。