杨巧玲，张海平

（1.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院，甘肃 兰州 730050;2.天华化工机械及自动化研究设计院，甘肃 兰州 730060）

0 引言

电机变频调速系统中逆变器的功率半导体器件及其控制电路是最易发生故障的薄弱环节，其可靠性问题一直没有得到充分解决［1］。而最新研究也表明［2］:变频调速系统中功率变换器故障占整个驱动系统故障的82.5%。因此，有效防止逆变器故障是提高电机变频调速系统运行安全性、可靠性的根本。目前大多采取降额设计或使用并联冗余元件或电路的方法降低逆变器故障，但这两种设计方法会使电源造价过高，且仅适用于空间条件许可的场合。电力电子系统故障诊断方法有基于解析模型的方法、基于知识的方法、基于信号处理的方法等［3］。这些方法均各有优缺点，但都不能很好的解决这个问题。

本文将逆变器输出的电压信号作为特征参量，获取逆变器输出的电压频谱，利用加窗短时傅里叶变换提取逆变器输出电压的谱特征，实现逆变器的故障检测。该算法运算量较小，可以有效节约运算时间。仿真结果验证了本方法的有效性。

1 故障模式及特征分析

图1是电机逆变器驱动系统。系统运行时，工作在高频开关状态的功率管损耗较大、发热严重、发生故障的概率最大［4］，并以功率管开路和短路故障最为常见。不论发生何种故障，迅速准确的提取相应故障特征并确定故障位置对于故障后的处理至关重要。

图1 无刷直流电机逆变器驱动系统