電子電路故障診斷與處理

摘要 針對(duì)不同電力電子裝置進(jìn)行了研究，從故障診斷的特點(diǎn)與作用出發(fā)，利用科學(xué)的診斷方法，對(duì)其進(jìn)行了有效的分析與處理，以此確保電力電子裝置的正常運(yùn)行，保證社會(huì)生產(chǎn)與社會(huì)活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行。
關(guān)鍵詞 電子裝置；電路系統(tǒng)；故障診斷；故障處理

電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的重要組成部分，電力電子器件的運(yùn)用，對(duì)電功率進(jìn)行有效的處理，是當(dāng)前電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力電子技術(shù)的應(yīng)用空間日漸廣泛。與此同時(shí)，電子電路故障的產(chǎn)生也成為了影響電力電子技術(shù)應(yīng)用的主要因素。對(duì)于電子電路故障的有效診斷與處理，是保證其正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，電力電子裝置發(fā)生故障，不僅會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品自身產(chǎn)生損害，同時(shí)也將產(chǎn)生其他一系列問(wèn)題，造成嚴(yán)重的損失。

1 電子電路故障診斷概述
1．1 電力電子電路故障診斷特點(diǎn)
通過(guò)對(duì)大量電子電路運(yùn)行實(shí)際情況的分析，可發(fā)現(xiàn)，多數(shù)故障都以功率開(kāi)關(guān)器件的損壞為主要原因，其中以功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)路和直通最為常見(jiàn)，也可稱之為硬故障。但電子電路的故障診斷與普通的模擬電路故障診斷還存在著區(qū)別，其關(guān)鍵之處在于故障信息的存在，一般僅停留在發(fā)生故障前的幾ms之間，這對(duì)于信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)與在線診斷有著較高要求。
1．2 電力電子電路診斷的目的
假設(shè)電力電子裝置發(fā)生故障，不僅將對(duì)裝置本身的電器設(shè)備產(chǎn)生影響，并將造成設(shè)備損壞以及企業(yè)停產(chǎn)等問(wèn)題的出現(xiàn)，嚴(yán)重地還將造成重大安全事故。因此，對(duì)于電子電路故障進(jìn)行科學(xué)的診斷與處理，就尤為重要。通常情況下，人們采用的維修對(duì)策，一般有以下兩種途徑：一是直至設(shè)備發(fā)生故障、產(chǎn)生損壞后再進(jìn)行維修，也稱為事后維修，這種方法往往會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。二是定期對(duì)裝置進(jìn)行檢查，也稱為預(yù)防維修，這種方法具有一定的計(jì)劃性，但仍存在較大弊端，如果檢查過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)故障，也將造成損失。電力電子裝置的構(gòu)成較為復(fù)雜，其中包括電力電子主線路、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及各種應(yīng)用電路，對(duì)于電力電子裝置進(jìn)行的故障診斷，就是針對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，電力電路是整個(gè)裝置的核心，因此對(duì)其進(jìn)行故障診斷是必要的。
1．3 電子電路故障診斷的作用
對(duì)電子電路進(jìn)行有效的故障診斷：(1)可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的預(yù)報(bào)功能，以便及時(shí)采取有效的處理方法預(yù)防事故的發(fā)生。(2)可根據(jù)故障診斷實(shí)施預(yù)知性的維修，以此來(lái)提高裝置的設(shè)備管理水平。(3)為檢修提供更大的便利，縮短了檢修時(shí)間，并提高設(shè)備的利用效率。(4)在提高設(shè)備的制造水平上有著重要意義。

2 電力電子電路故障診斷方法
電力電子電路故障診斷技術(shù)主要包括兩方面：(1)故障信息檢測(cè)。主要是利用一定的故障檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于故障發(fā)生時(shí)的信息進(jìn)行有效獲取，為故障分析提供更多的參考依據(jù)。(2)故障的診斷。根據(jù)故障診斷信息，對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析和推理，進(jìn)而找出導(dǎo)致故障的原因，確定故障位置。當(dāng)前，較為常用的電子電路故障診斷方法有以下幾種：
(1)故障字典法。將測(cè)量特征和故障值以表格的方式進(jìn)行保存，并通過(guò)對(duì)信息的測(cè)量與比較完成故障判斷。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電子電路的正常運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)生硬故障狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)而建立故障字典，隨后對(duì)不同的端口進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的判斷與識(shí)別。再將選定節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值與故障字典中的信息進(jìn)行比較，分析故障的位置。在模擬、數(shù)字電路的故摩診斷中，故障字典法有著重要的應(yīng)用價(jià)值。但故障字典法仍存在弊端，其只能用以解決單故障診斷，而對(duì)于多故障的組合判斷較為困難。
(2)故障樹(shù)法。故障樹(shù)法是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的一種故障診斷方法，是將可能會(huì)引發(fā)故障的因素，包括硬件、軟件和人為因素等進(jìn)行分析，隨后畫出邏輯圖，這一框圖稱為故障樹(shù)。從故障樹(shù)的頂端時(shí)間進(jìn)行搜索，找出故障的存在點(diǎn)。
(3)殘差法。殘差法的運(yùn)用是以解析模型為基礎(chǔ)的一種故障診斷方法，是通過(guò)研究實(shí)際系統(tǒng)與參考模型特征輸出量間的殘差，來(lái)進(jìn)行電力電子裝置主電路在線故障診斷、定位的過(guò)程。該方法同樣適用于逆變器主電路的故障診斷。參考模型法用于故障診斷具有檢測(cè)量少、判據(jù)簡(jiǎn)單且與輸出大小無(wú)關(guān)等特點(diǎn)。尤其是在復(fù)雜故障診斷中該法的優(yōu)勢(shì)明顯。
(4)直接檢測(cè)法。主要針對(duì)功率器件兩端的電壓或橋臂電流進(jìn)行直接檢測(cè)的方法，進(jìn)而獲得功率器件的工作方式，隨后將其與觸發(fā)脈沖的時(shí)序邏輯進(jìn)行比較，以此判斷是否存在故障，并找出故障的出現(xiàn)點(diǎn)。該方法的運(yùn)用，是對(duì)所有被診斷的功率器件的電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)，因此需要檢測(cè)的點(diǎn)較多。同時(shí)，該方法可通過(guò)對(duì)電路的輸入輸出進(jìn)行測(cè)量和判斷。當(dāng)電力電子裝置運(yùn)行正常時(shí)，電路輸入、輸出應(yīng)當(dāng)是在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生變動(dòng)的，如果電路輸入、輸出量超過(guò)規(guī)定范圍，則視為發(fā)生故障。雖然該方法操作簡(jiǎn)單，但容易受外界因素的干擾，因此在使用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮各因素。
(5)專家系統(tǒng)診斷方法。是利用領(lǐng)域內(nèi)專家的豐富經(jīng)驗(yàn)，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)利用電子電路內(nèi)部的智能系統(tǒng)，將以上部分進(jìn)行結(jié)合而組成的智能計(jì)算機(jī)程序，用以對(duì)復(fù)雜的故障問(wèn)題進(jìn)行診斷與分析。其是利用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)故障進(jìn)行描述與判斷，突破了傳統(tǒng)的個(gè)人知識(shí)局限，并對(duì)廣大專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了有效的存儲(chǔ)與推廣，使得領(lǐng)域內(nèi)人才的知識(shí)獲得豐富利用，并促進(jìn)了人才的培養(yǎng)，相比單純的專家經(jīng)驗(yàn)，該專家系統(tǒng)診斷技術(shù)更為靈活可靠，且受外界環(huán)境因素的影響較小。該系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)與推理控制相對(duì)獨(dú)立，可重寫增刪，并結(jié)合其他診斷方法，構(gòu)成知識(shí)應(yīng)用程序。同時(shí)，擁有人機(jī)聯(lián)診功能，充分發(fā)揮了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的主觀能動(dòng)性，并逐步完善，因此是一種富有生命力的故障診斷法。

3 電子電路的故障分析與處理
在電子電路裝置的運(yùn)行過(guò)程中，故障的發(fā)生不可避免，對(duì)于故障進(jìn)行有效的診斷與處理，可提高運(yùn)行效率。對(duì)于電子電路的故漳分析通常從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)反復(fù)的測(cè)試，最終做出科學(xué)的分析與判斷，找出問(wèn)題便可采取有效的處理措施。
3．1 調(diào)試故障的判斷
在調(diào)試的過(guò)程中出現(xiàn)故障，通常有以下原因：
(1)實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖存在不符。(2)電子電路裝置中使用的元器件不合理。(3)設(shè)計(jì)原理圖不符合要求。(4)裝置安裝或調(diào)試過(guò)程中存在錯(cuò)誤操作。
3．2 查找故障的方法
(1)通用方法。將需要檢測(cè)的信號(hào)或某個(gè)輸出的信號(hào)引入到其他模塊上，然后按照一定的順序?qū)δK進(jìn)行測(cè)量，直到找出故障點(diǎn)為止。查找的順序可按照輸入到輸出的順序，當(dāng)找到故障模塊后，便需要對(duì)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，查找模塊故障的步驟，可以分為以下幾點(diǎn)：1)對(duì)元器件的引腳電源電壓進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)引腳是否接觸不良進(jìn)行觀察，由此判斷電路元器件是否正常工作。2)將所有模塊的輸出端使用的荷載斷開(kāi)，便可對(duì)模塊本身的負(fù)載進(jìn)行判斷。3)對(duì)安裝線路與設(shè)計(jì)原理圖是否一致進(jìn)行對(duì)比和判斷，同時(shí)對(duì)連線、元件以及相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行全面判斷；4)對(duì)測(cè)量?jī)x器的選擇和使用進(jìn)行判斷。
(2)觀察判斷法。當(dāng)故障檢測(cè)人員遇到熟悉的電路時(shí)，可根據(jù)自身對(duì)電路各部分的原理及性能指標(biāo)等問(wèn)題的了解，通過(guò)儀器、儀表中的數(shù)據(jù)和波形對(duì)故障部位及原因進(jìn)行判斷，便可有效的對(duì)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(duì)簡(jiǎn)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(cè)試，縮小故障的范圍，再進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，查出故障的具體位置。查找故障首先要有合適的信號(hào)源和示波器，示波器的頻帶應(yīng)大于10MHz，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(guò)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(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試將故障控制在最小范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)
文中針對(duì)不同電力電子裝置進(jìn)行了總結(jié)，從故障診斷的特點(diǎn)與作用出發(fā)，利用科學(xué)的故障診斷方法，對(duì)其進(jìn)行有效的分析和處理，以此確保電力電子裝置的正常運(yùn)行，并保證了社會(huì)生產(chǎn)與社會(huì)活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行。