變頻器故障診斷方法研究

PAGEPAGE1變頻器故障診斷方法研究摘要：本文通過(guò)對(duì)變頻器主電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，從理論方面探索其故障的類(lèi)型和故障產(chǎn)生的原因。根據(jù)變頻器故障類(lèi)型提出了相關(guān)的診斷方法，并具體介紹了主回路跳閘和過(guò)流故障的解決方法。最后，利用小波分析變換的方法來(lái)研究變頻器的故障類(lèi)型，并提出了具體的實(shí)現(xiàn)方法，由于條件的限制，對(duì)于仿真環(huán)節(jié)沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的研究，這是論文的不足之處。關(guān)鍵詞：變頻器，主電路，故障診斷，小波分析1引言變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻交流調(diào)速已經(jīng)逐漸取代了過(guò)去的滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)。變頻器作為交流調(diào)速的主要裝置，不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，啟動(dòng)電流小，而且節(jié)能效果明顯，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此，對(duì)于變頻器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的研究，確證設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。2變頻器基本結(jié)構(gòu)通用型變頻器大致包括幾個(gè)部分：a整流電路；b直流中間電路；c逆變電路；d控制電路。其中產(chǎn)生可調(diào)電壓和可調(diào)頻率的逆變電路是變頻器的核心技術(shù)。變頻器從結(jié)構(gòu)上分為交-交變頻器與交-直-交變頻器，從變頻性質(zhì)上主要分為電壓源型變頻器與電流源型變頻器。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的變頻器主要以電壓源型交-直-交變頻器為主，其主電路結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1變頻器主電路圖其中IGBT構(gòu)成了變頻器主要硬件，圖2-1中主電路功能有整流電路、濾波電路、逆變電路、限流電路、制動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路七個(gè)部分。2.1整流電路由～組成三相橋式全波整流電路，將三相交流電整流為直流電。2.2濾波電路整流電路輸出的直流電壓為脈動(dòng)的直流電壓，因而需濾波電路濾去電壓波紋，同時(shí)它還在整流電路與逆變電路中起到儲(chǔ)能作用。2.3逆變電路由開(kāi)關(guān)管～構(gòu)成逆變電路將直流電壓逆變成三相頻率、電壓可調(diào)的交流電以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)，是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.4限流電路由限流電阻R及開(kāi)關(guān)構(gòu)成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過(guò)大的電流可能損壞整流電路，為保護(hù)整流電路在變頻器上電瞬間限流電阻串聯(lián)到直流回路中，當(dāng)電容充電到一定時(shí)間后通過(guò)開(kāi)關(guān)將電阻短路。2.5制動(dòng)電路由制動(dòng)電阻及開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，主要作用是用于消耗電動(dòng)機(jī)反饋回來(lái)的能量，避免過(guò)高的泵升電壓損壞變頻器；變頻器功率在18.5kW以下的機(jī)型，主電路主要采用集整流、逆變、制動(dòng)電路和溫度檢測(cè)為一體的七單元模塊構(gòu)成，22kW及以上的機(jī)型采用整流模塊和三路兩單元逆變模塊構(gòu)成。2.6驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路是將主控電路中CPU產(chǎn)生的六個(gè)PWM信號(hào)，經(jīng)光電隔離和放大后，作為逆變電路的換流器件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路因換流器件的不同而異。目前，一些開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)了許多適宜各種換流器件的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊。大部分的變頻器采用驅(qū)動(dòng)電路。圖2-2是較常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電路，從修理的角度考慮，驅(qū)動(dòng)電路由隔離放大電路、驅(qū)動(dòng)放大電路和驅(qū)動(dòng)電路電源組成。三個(gè)上橋臂驅(qū)動(dòng)電路是三個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電源電路，三個(gè)下橋臂驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)公共的驅(qū)動(dòng)電源電路。圖2-2驅(qū)動(dòng)電路2.7保護(hù)電路每個(gè)品牌的變頻器都有保護(hù)功能，有常規(guī)的檢測(cè)保護(hù)電路，軟件綜合保護(hù)功能。有些變頻器的驅(qū)動(dòng)電路模塊、智能功率模塊、整流逆變組合模塊等都具有保護(hù)功能。圖2-3所示的電路是較典型的過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路。由電流取樣、信號(hào)隔離放大、信號(hào)放大輸出三部分組成。圖2-3電流檢測(cè)保護(hù)電路(U相)3變頻器故障類(lèi)型及產(chǎn)生原因3.1故障類(lèi)型盡管變頻器已采用多種新型部件和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，但從目前的元件技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)性考慮，仍不可避免的采用了壽命相對(duì)較短的零部件。與此同時(shí)，還不排除零部件受到安裝環(huán)境的影響，其壽命可能要比預(yù)期的時(shí)間要短。變頻器的故障率與使用時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖3-1所示。圖3-1變頻器故障率與使用時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)在圖3-1中，初期故障是指變頻器在安裝調(diào)試和初期運(yùn)行階段，由于元器件的某種缺陷或某種外部原因而發(fā)生故障。元器件經(jīng)過(guò)器件制造廠(chǎng)家出廠(chǎng)檢測(cè)，變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)廠(chǎng)入庫(kù)前的抽樣檢測(cè)，以及變頻器出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的整機(jī)檢測(cè)，能使變頻器故障率降低到最低程度。由于個(gè)別器件存在隱患和現(xiàn)場(chǎng)安裝及初期運(yùn)行時(shí)誤操作，致使這一期間變頻器故障率較高。當(dāng)變頻器投入正常使用后，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的情況明顯減少，這時(shí)的故障可能有變頻器內(nèi)部某個(gè)器件發(fā)生突發(fā)性故障，也可能是由于使用環(huán)境差，使變頻器內(nèi)部引起的故障。由于這種故障偶然性強(qiáng)、較難預(yù)料，故稱(chēng)為偶發(fā)故障。一般來(lái)說(shuō)，在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段有針對(duì)性地增加零部件的額定余量，在使用階段加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)是解決偶發(fā)故障的主要手段。磨損故障是臨近使用壽命后期而發(fā)生的故障，主要特征是隨著時(shí)間的推移故障率明顯的增加。為了延長(zhǎng)變頻器的使用壽命，需要對(duì)變頻器進(jìn)行定期的檢查和保護(hù)，在預(yù)計(jì)零部件即將到達(dá)使用壽命時(shí)進(jìn)行更換，做到有備無(wú)患。3.2故障原因（1）外部原因。如操作錯(cuò)誤、參數(shù)設(shè)定不正確、負(fù)載過(guò)重、外部冷卻風(fēng)扇損壞、溫度過(guò)高、外界干擾、電網(wǎng)本身有問(wèn)題等。（2）內(nèi)部原因。如電路短路、接地元件損壞、絕緣破壞、接插件接觸不良、模塊損壞等。4變頻器的故障診斷與維修由于使用方法的不正確或設(shè)置環(huán)境的不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障，常用的故障診斷方法有：（1）故障樹(shù)診斷法；（2）人工與自診斷結(jié)合法；（3）對(duì)比診斷法。但是在實(shí)際的故障中，應(yīng)當(dāng)對(duì)故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析，排除變頻器外圍電路和機(jī)械部分故障后，針對(duì)變頻器的電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合故障現(xiàn)象和變頻器主電路結(jié)構(gòu)框圖，對(duì)實(shí)際電路故障進(jìn)行分析和診斷。4.1主回路跳閘該故障表現(xiàn)為變頻器運(yùn)行過(guò)程中有大的響聲，或開(kāi)機(jī)時(shí)送不上電，變頻器控制用的斷路器或空氣開(kāi)關(guān)跳閘。這種情況一般是由于主電路(包括整流模塊、電解電容或逆變橋)直接擊穿短路所致，在擊穿的瞬間強(qiáng)烈的大電流造成模塊炸裂而產(chǎn)生巨大響聲。引起這類(lèi)故障的主要原因有以下幾種情況：4.1.1整流模塊損壞的原因整流模塊損壞的主要原因有：（1）器件本身質(zhì)量不好；（2）后級(jí)電路，逆變功率開(kāi)關(guān)元件損壞，導(dǎo)致整流橋流過(guò)短路電流而損壞；（3）電網(wǎng)電壓太高，電網(wǎng)遇雷擊和過(guò)電壓浪涌。電網(wǎng)內(nèi)阻小，過(guò)壓保護(hù)的壓敏電阻已經(jīng)燒毀，不起作用，導(dǎo)致全部過(guò)壓加到整流橋上；（4）變頻器與電網(wǎng)的電源變壓器太近，中間的線(xiàn)路阻抗很小，變頻器沒(méi)有安裝直流電抗器和輸入側(cè)交流電抗器，使整流橋處于電容濾波的高幅度尖脈沖電流的沖擊狀態(tài)下，整流橋損壞；（5）三相輸入缺相，使整流橋負(fù)擔(dān)加重而損壞。為保證整流模塊的正常作用，要解決這類(lèi)電網(wǎng)波形畸變的有效方法是：（1）在配電變壓器后面的變頻器的總負(fù)載容量不要太大，一般應(yīng)小于配電變壓器容量的1/10以下；（2）變頻器要配置直流電抗器和輸入側(cè)交流電抗器，而且選擇電抗器的電感數(shù)值應(yīng)當(dāng)大一些為好。直流電抗器電感量越大，電流連續(xù)性越好，對(duì)功率因數(shù)改善越有利。4.1.2IGBT損壞的原因IGBT的損壞主要是由于均壓造成的，這包括動(dòng)態(tài)均壓和靜態(tài)均壓。具體包括：（1）在使用較久的變頻器中，由于某些電容的容量減少而導(dǎo)致整個(gè)電容組的不均壓，分擔(dān)電壓高的電容容易炸裂。IGBT的損壞主要是由于母線(xiàn)尖峰電壓過(guò)高而緩沖電路吸收不利造成的。在IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷過(guò)程當(dāng)中，存在著極高的電流變化率，當(dāng)母線(xiàn)設(shè)計(jì)不合理，造成母線(xiàn)電感過(guò)高時(shí)，就會(huì)使模塊承擔(dān)的電壓過(guò)高而被擊穿，擊穿的瞬間大電流造成模塊炸裂，所以減小母線(xiàn)電感是保護(hù)變頻器的關(guān)鍵；（2）在IGBT的前級(jí)光電隔離器件因擊穿導(dǎo)致功率器件也被擊穿，或印制板在隔離器件部位因塵埃、潮濕造成打火擊穿，導(dǎo)致IGBT損壞；（3）雷擊、房屋漏水人浸，異物進(jìn)入、檢查人員誤碰等意外，也會(huì)可能導(dǎo)致IGBT被擊穿。只有先查找損壞的根本原因，才能決定是否更換逆變模塊，消除再次損壞的可能。為保證IGBT工作正常，相應(yīng)的解決辦法有：（1）使IGBT同絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管一樣避免靜電損壞，在裝配焊接中防止損壞的根本措施是：使要修理的機(jī)器、IGBT模塊、電烙鐵、人、操作工作臺(tái)墊板等全部處在同一電場(chǎng)電位下進(jìn)行操作。全部連接的公共點(diǎn)如果都能接地就更好，特別是電烙鐵頭上不能帶有示電高電位，示波器電源要用隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G與發(fā)射極E接通，不得隨意去掉該器件出廠(chǎng)前的防靜電保護(hù)GE連通措施；（2）功率模塊與散熱器之間涂導(dǎo)熱硅脂，保證涂層厚度為0.1mm～0.25mm，接觸面80％以上，緊固力矩按緊固螺釘大小施加(M413kg—cm、M517kg—cm、M622kg—cm)，以確保模塊散熱良好；（3）并聯(lián)模塊要求型號(hào)、編號(hào)一致，在編號(hào)無(wú)法一致時(shí)，要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同；（4）對(duì)因炸機(jī)造成銅件缺損，要把毛刺修圓砂光，避免因過(guò)電壓發(fā)生尖端放電而再次損壞。此外，參數(shù)設(shè)置不合理也會(huì)造成IGBT損壞，尤其在大慣量負(fù)載下，如離心風(fēng)機(jī)、離心攪拌機(jī)等，因變頻器頻率下降時(shí)間過(guò)短，造成停機(jī)過(guò)程電機(jī)發(fā)電而使母線(xiàn)電壓升高，超過(guò)模塊所能承受的界限而炸裂。這種情況應(yīng)當(dāng)盡量使下降時(shí)間放長(zhǎng)，一般不低于300s，或在主電路中增加泄放回路，采用耗能電阻來(lái)釋放掉該能量，如圖4-1所示。圖4-1耗能電阻接線(xiàn)圖圖4-1中R為耗能電阻，在母線(xiàn)電壓過(guò)高時(shí)，A管導(dǎo)通，母線(xiàn)電壓下降，正常后關(guān)斷。使母線(xiàn)電壓趨于穩(wěn)定，保證主器件的安全。4.2過(guò)流故障過(guò)流故障可能是變頻器的輸出短路所引起，這時(shí)要對(duì)線(xiàn)路及電機(jī)進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負(fù)載變頻器還是過(guò)流，說(shuō)明變頻器的逆變電路損壞，應(yīng)修理或更換。如拆開(kāi)機(jī)器可能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的短路現(xiàn)象，整流模塊和IGBT模塊爆裂，儲(chǔ)能大電容一部分發(fā)脹，電容板上的兩顆大螺絲接觸處燒焦，這是變頻器的通病。因?yàn)樗须娏慷家?jīng)過(guò)這兩顆鐵螺絲，一旦鐵螺絲生銹，很容易引起電容的充、放電不良，這樣電容發(fā)熱漏電，發(fā)脹到最后損壞重要器件。為了防止再次接觸不良打火，在上螺絲的同時(shí)最好焊上幾股粗銅線(xiàn)，維修觸發(fā)板時(shí)如果不知道參數(shù)，可以參考控制板上完好的器件并對(duì)比損壞的器件；更換損壞器件后，可以加電試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟按主回路到控制回路，空載和負(fù)載分別運(yùn)行檢查。加電試驗(yàn)前為保證器件安全，防止再次損壞重要器件，大容量電容器暫時(shí)不要裝，用兩只小容量電容器代替即可。為了保護(hù)IGBT，電容器到IGBT的供電回路最好是串聯(lián)白熾燈泡(也就是串接一個(gè)假負(fù)載)，通電后如果顯示正常，可以啟動(dòng)變頻器；再測(cè)量6個(gè)觸發(fā)脈沖，如果信號(hào)正常，可以去掉電容器與IGBT之間的燈泡，裝上大電容器進(jìn)行空載運(yùn)行，正常后再接負(fù)載運(yùn)行，經(jīng)調(diào)試過(guò)后變頻器一般可恢復(fù)正常。5小波分析在故障診斷中的應(yīng)用利用小波變換的多分辨率性質(zhì)，基于信號(hào)和隨機(jī)噪聲在小波變換域中不同的模極大值系數(shù)特征，不但能提取信號(hào)和噪聲在多尺度分辨空間中的波形特征，而且根據(jù)表征該特征的小波系數(shù)模極大值傳播特性的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)波形的有效檢測(cè)。這樣，既避免了矩陣運(yùn)算，降低了運(yùn)算量，又能在獲得一定改善信噪比增益的同時(shí)，保持對(duì)信號(hào)波形細(xì)節(jié)有較好分辨率，井且對(duì)待檢測(cè)信號(hào)形式不敏感。小波分析是一種全新的信號(hào)的時(shí)間——尺度分析方法，它繼承了傅里葉分析用簡(jiǎn)諧函數(shù)作為基函數(shù)來(lái)逼近任意信號(hào)思想，只不過(guò)小波分析的基函數(shù)是一系列尺度可變函數(shù)。這使得小波分析具有良好的時(shí)一頻定位特性以及對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)能力，故而能夠?qū)Ω鞣N時(shí)變信號(hào)進(jìn)行有效的分解，為控制系統(tǒng)故障診斷提供丁新的、強(qiáng)有力的分析手段。小波變換屬線(xiàn)性變換，無(wú)干擾項(xiàng)，它具有多分辨率分析的特點(diǎn)，即時(shí)頻分辨率可變，具有“變焦”特性，因此具有對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)局部化分析的突出優(yōu)點(diǎn)，有良好的時(shí)一頻定位功能。很適合探測(cè)正常信號(hào)中夾帶的瞬態(tài)反常現(xiàn)象并展示其成分，因此，在機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)中，利用小波變換進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷具有良好的效果。變頻器逆變輸出電壓波形中通常含有非周期信號(hào)和畸變信號(hào)，小波變換對(duì)信號(hào)的波形非常敏感。利用這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)男〔ɑc(diǎn)和合適的尺度參數(shù)，可以在強(qiáng)噪聲情況下，準(zhǔn)確地檢測(cè)到突變信號(hào)。小波分析實(shí)質(zhì)上就是對(duì)被檢測(cè)信號(hào)的多帶通濾波，通過(guò)分析變頻器輸出電壓頻率分量的變化情況可以確定故障是否發(fā)生以及相應(yīng)故障定位。5.1小波分析小波分析在時(shí)域和頻域范圍內(nèi)同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，可以對(duì)高頻成分采用逐漸精細(xì)的方法取代時(shí)域空間波長(zhǎng)，從而可以聚焦到對(duì)象的任意細(xì)節(jié)。在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，其故障與否必然表現(xiàn)為一些特征量的變化，故障特征提取方法的研究便成了變頻器故障診斷技術(shù)的關(guān)鍵。含有豐富信息的變頻器運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的特征提取是建立在數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)上的，信號(hào)分析的目的就是通過(guò)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)處理，確定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量。小波分析是從Fourier分析逐步發(fā)展起來(lái)的，而傅里葉變換是分析平穩(wěn)信號(hào)特性的強(qiáng)有力手段，在許多科學(xué)領(lǐng)域中得到了很廣泛的應(yīng)用。小波，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“一小段波”，是一種特殊的長(zhǎng)度有限的、平均值為零的波。它有兩個(gè)特點(diǎn)：一是“小”，即在時(shí)域范圍內(nèi)具有緊支撐集或近似緊支撐集；二是正負(fù)交替的波動(dòng)性，也就是其直流分量為零。小波分析方法就是將信號(hào)分解為一系列小波函數(shù)的疊加，而這些函數(shù)都是由一個(gè)小波母函數(shù)經(jīng)過(guò)平移和尺度伸縮得來(lái)的，這是小波變換有別于其他分析方法先進(jìn)的地方。把對(duì)于模擬信號(hào)的積分變換：（5-1）稱(chēng)為小波變換，其中是由經(jīng)過(guò)平移和伸縮得到的小波基函數(shù)。在小波變換的定義中，小波函數(shù)是窗函數(shù)，它可以表現(xiàn)出小波分析的變換情況。在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)所處理的信號(hào)都是通過(guò)采樣得到的二進(jìn)制離散信號(hào)，因此通常將中的連續(xù)變量a和b取整數(shù)離散形式，將化為，相應(yīng)的小波變換可以表示為變換的形式。若為信號(hào)的離散采樣數(shù)據(jù)，如果，其離散小波變換可采用特殊的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)離散信號(hào)在不同尺度上的二進(jìn)制小波變換。該算法表示為：（）（5-2）其中：N為離散采樣數(shù)據(jù)；h，g為濾波器的脈沖響應(yīng)，即分解各列濾波器參數(shù)；為信號(hào)的逼近參數(shù)；為在分辨率下的連續(xù)逼近；為信號(hào)的細(xì)節(jié)參數(shù)；為在分辨率下的離散細(xì)節(jié)。它們分別描述了分解的低頻近似部分和高頻細(xì)節(jié)部分。

離散信號(hào)經(jīng)過(guò)尺度的層層分解，得到了在中各正交封閉子空間上的小波變換系數(shù)集和，分解結(jié)果也將信號(hào)劃分成不同的頻帶，且各頻帶互不相交，在確定小波母函數(shù)和采樣頻率的情況下，每個(gè)頻帶范圍由尺度j所決定。對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解的層數(shù)根據(jù)具體信號(hào)對(duì)特征參數(shù)的要求來(lái)決定，這里采用三層分解來(lái)說(shuō)明，其小波分解結(jié)構(gòu)圖如5-1所示。從圖中可看出，多分辨率只是對(duì)低頻部分進(jìn)行一步步的分解，而高頻部分則并不需要考慮。其分解具有如下關(guān)系：，如果要進(jìn)一步的分解，則可以把低頻部分分解成低頻部分和高頻部分，以下的分解依此類(lèi)推。圖5-1多分辨率的分析示意圖5.2變頻器輸出電壓的小波分解變頻器逆變輸出的電壓波形中通常都含有非周期信號(hào)和畸變信號(hào)，采樣傳統(tǒng)的傅立葉變換已經(jīng)不合時(shí)宜，而小波變換對(duì)信號(hào)的變化非常敏感，當(dāng)信號(hào)在某一時(shí)刻發(fā)生突變時(shí)，該信號(hào)的小波變換在一定的尺度范圍內(nèi)均會(huì)在信號(hào)突變處產(chǎn)生峰值，并且呈現(xiàn)出與噪聲截然不同的特征。利用這一特點(diǎn)，通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)男〔ɑc(diǎn)和合適的尺度參數(shù)，可以在強(qiáng)噪聲情況下，準(zhǔn)確的檢測(cè)到突變來(lái)的信號(hào)。有效突變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值具有沿尺度傳遞的特性，而隨機(jī)噪聲信號(hào)的小波變換模極大值將隨著尺度的增加而迅速衰減，利用該性質(zhì)可以提高變頻器故障診斷系統(tǒng)抗噪聲干擾能力。傅立葉變換用到的基本函數(shù)具有唯一性，而小波分析中所用到的小波函數(shù)不具有唯一性。對(duì)同一個(gè)工程問(wèn)題應(yīng)用不同的小波基點(diǎn)進(jìn)行分析會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，目前判定小波基點(diǎn)的好壞主要是通過(guò)小波分解方法來(lái)判斷處理信號(hào)結(jié)果與理論結(jié)果的誤差，并由此選定小波基點(diǎn)。緊支撐集保證有優(yōu)良的空間局部性質(zhì)；平滑性則保證頻率分辨率的高低；對(duì)稱(chēng)性保證子波的濾波特性有線(xiàn)性相移，不會(huì)造成信號(hào)的失真。選擇和構(gòu)造一個(gè)正交小波要求其具有一定的緊支撐集、平滑性和對(duì)稱(chēng)性，但是以上三點(diǎn)不可能得到同時(shí)滿(mǎn)足，緊支撐集與平滑性二者不可兼得。小波正好具有正交性，N階消失矩，平滑度隨的增加而增加，但它的有效支撐長(zhǎng)度等于，并且不具備對(duì)稱(chēng)性(除外)?？梢钥闯?，隨著的增大，平滑度變好，但其支撐長(zhǎng)度則變大。根據(jù)變頻輸出電壓信號(hào)的特點(diǎn)綜合考慮，這里選擇小波可基本滿(mǎn)足緊支撐集與平滑性的要求。5.3能量特征提取方法小波分解實(shí)質(zhì)上是對(duì)被檢測(cè)信號(hào)的多帶通情況的濾波，正常運(yùn)行狀態(tài)與故障狀態(tài)下的變頻器電壓輸出波形的各頻帶成分是互不相同的，通過(guò)分析變頻器的輸出電壓頻率分量的變化情況可以確定故障是否發(fā)生及故障定位。因此，通過(guò)對(duì)變頻器輸出電壓的小波分解，可以捕捉其故障信息，從而提取故障特征。從信號(hào)濾波的角度來(lái)看，正交小波分解是將待分解的信號(hào)通過(guò)一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器進(jìn)行濾波，得到一組低頻信號(hào)和高頻信號(hào)，并且對(duì)低頻信號(hào)一直分解到第層。每次分解得到的低頻信號(hào)和高頻信號(hào)長(zhǎng)度都是原信號(hào)長(zhǎng)度的一半，兩者長(zhǎng)度之和正好等于原信號(hào)的長(zhǎng)度，可以看作是在濾波后又進(jìn)行了間隔點(diǎn)采樣，分解結(jié)果沒(méi)有冗余，也不損失原信號(hào)的任何信息。對(duì)電壓型逆變器中輸出間電壓信號(hào)可以采