通用变频器的可靠性评估

可靠性是指产品在规定的条件下和规定时间（产品寿命期）内完成规定功能的能力，有时也特指产品在规定时间内无故障完成规定功能的能力（可靠性）、可用性、维修性、耐久性等，它们表征了产品质量随着时间变化的属性。作为一种比较典型的电控设备，它是由大量电力电子器件、阻容元件、高低压电器、微机系统、变压器、仪表等组装而成的。由于各种工业应用现场对通用变频器的要求越来越严格，因此对通用变频器进行可靠性分析与设计，提高产品的可靠性也越来越被人们所重视。

可靠性指标主要是针对某一批产品所规定的一个指标。产品可靠性分析过程中常用到以下一些可靠性参数及指标。

1.元器件的失效率 工作到某时刻尚未失效的元器件，在该时刻后，单位时间内失效的概率。考虑到大多数元器件的失效曲线为浴盆曲线，若不考虑早期失效阶段和耗损失效阶段，可以认为在正常工作期间，该元器件的失效率近似为常数。它通常用10^-9/h为单位，称为菲特（Fit）。1菲特表示在10⁹h内故障一次。

2.元器件的可靠度函数R（t） 在考虑元器件的故障率为常数的情况下，元器件的可靠度函数R（t）通常指的是按指数分布的可靠度函数，R（t）=e^-λc^t。从该表达式也可以看出，元器件的可靠度是随着时间的增加而逐渐降低的。

3.元器件的平均无故障工作时间MTBF_c 假定失效率λ_c为常数，MTBF_c可以简单地表示为λ_c的倒数。当失效率λ_c不是常数时，一般定义为

4.系统的统计参数 假定一个包含m个部分的系统，每部分对应的失效率分别为λ_m，各个部分需要正常工作时系统才能运转。假定各部分的失效率相互独立，则这个串联系统的可靠度函数为各部分可靠度函数的乘积，即(www.xing528.com)

5.系统的平均无故障工作时间MTBF_s 通用变频器作为可修复产品，平均无故障工作时间，即两次相邻故障间正常工作的平均时间的计算公式为

6.系统的可用度 电控设备属于可维修产品，用户既关心其发生故障概率的高低，同时也关心其发生故障后能否迅速修复，因此可用性（即有效性）综合体现了可靠性，起定量化表现就是可用度，即

式中，平均修复时间=维修时间+其他停机时间。

由于通用变频器结构复杂、功率等级多、电压跨度大、批量小、工况复杂且差异大，这给确定其可靠性指标体系带来复杂性。通过对同类电动机控制设备进行参考，可以基本确认该产品的可靠性主要从5方面来体现：产品的耐久性、无故障性、维修性、有效性和经济性。平均无故障工作时间是变频器常常用到的基本指标。