一种永磁同步电机驱动系统电流传感器故障快速诊断方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机驱动系统电流传感器故障快速诊断方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous machine,PMSM)被广泛用于各种工业应用中，永磁同步电机驱动系统则是其必不可少的组成部分。电流传感器通过将电机相电流信号而反馈至永磁同步电机驱动系统中进而实现电机的电流环闭环控制，当电流传感器发生故障时，反馈的相电流出现误差，进而影响电机的转矩和转速控制性能。现有的故障诊断方法需要对采集一个电流基波周期的电流信号进行分析计算进而判断电流传感器是否存在故障，但是这种诊断方法的诊断速度较慢；也有故障诊断方法通过三个电流传感器来解决单个故障传感器的故障诊断(电机三相电流和为0的原理)，但是增加了驱动系统复杂性和经济成本。

发明内容

本发明针对上述技术存在的不足，提出一种永磁同步电机驱动系统电流传感器故障快速诊断方法，通过两个电流传感器(a相和b相)即可实现电流传感器故障的快速故障诊断，提高了诊断的速度和节约成本。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术实现的：

一种永磁同步电机驱动系统电流传感器快速故障诊断方法，通过对电流传感器反馈的三相电流坐标变换至dq轴坐标系后，根据得到的dq轴反馈电流建立了dq轴预测电流模型，再通过反馈的相电流建立了单独每相的相电流预测电流模型；通过获取dq轴预测电流模型的预测电流与dq轴反馈电流的偏差和来确定电流传感器故障是否发生；在确定电流传感器故障发生后，通过获取每相的预测相电流与每相的反馈相电流的偏差来对具体的故障电流传感器定位；

所述的dq轴反馈电流是指：获取电机三相电流的反馈值i

所述的dq轴预测电流模型，将电机的dq轴电压模型：

所述的相电流预测电流模型，将电机的相电压模型：

di/dt＝(i

所述的dq轴预测电流模型的预测电流与dq轴反馈电流的偏差和，通过计算dq轴预测电流与反馈电流的差值平方和，然后再开方，具体为：

所述的每相的预测电流与每相的反馈电流的偏差，通过分别计算每相电流预测值和每相电流反馈值之差，具体为：

所述的故障电流传感器定位，通过实时观测dq轴预测电流模型的预测电流与dq轴反馈电流的偏差和D

进一步地，利用电流传感器检测的三相电机的电流：将采样得到的三相电机电流坐标变换至dq轴坐标系，通过反馈的dq轴电流建立电机的预测电流模型，然后建立dq预测电流与dq轴反馈电流的偏差，以此偏差作为故障指示发生量。

进一步地，通过三相电流传感器采样得到的三相电流分别建立三相相电流的预测模型，同时分别获得相电流预测电流与相电流反馈电流的偏差，以此偏差来确定具体的故障。

进一步地，所述的三相电机驱动系统包括：参考电压生成单元、信号产生单元、功率驱动单元、位置速度检测单元、电流变换单元、故障检测单元，其中：参考电压生成单元通过电流参考值

本发明原理在于：本发明涉及一种永磁同步电机驱动系统电流传感器故障快速诊断方法，首先通过对电流传感器采样得到的三相电流进行坐标变换至dq轴，再通过dq轴反馈电流建立dq轴电流的预测电流模型。通过建立dq轴预测电流与dq轴反馈电流的偏差来指示电流传感器故障的发生。之后通过三相采样电流分别建立三相电流的预测电流模型，再通过三相电流的预测电流与反馈电流的偏差来确定具体的电流传感器故障。

对电流传感器采样得到的相电流进行坐标变换：

根据dq轴反馈电流建立dq轴预测电流模型：

根据电流传感器所采样得到的相电流分别建立三相电流的电流预测模型：

本发明技术效果为：

与现有技术相比，本发明通过建立电流预测模型能够显著提高对电流传感器故障诊断的诊断速度，并且能有效识别电流传感器故障，并定位具体的电流传感器故障；并且只利用了两个电流传感器即可完成对电流传感器故障的诊断，节省了成本。通过建立了每相电流传感器发生故障后的相电流预测模型，通过实时与实际电机驱动系统的实时dq轴电流输出比对来确定具体的故障，本发明可以在电流传感器发生故障后的几个开关周期内对具体的故障进行诊断，大大减小了故障容错控制投入运行的时间，并减小了故障运行时间，降低了二次故障发生的可能；并且本发明不添加任何多余的辅助电路，不会改变电机驱动系统的经典结构，不会增加任何的经济成本。

附图说明

图1为实施例的一种三相永磁同步电机驱动系统框图；

图2为实施例中一种dq轴预测电流与dq轴反馈电流的跟踪效果；

图3为实施例中一种三相预测电流与反馈电流的跟踪效果；

图4为实施例中一种三相电流传感器故障发生时电流偏差的响应波形。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本实施例涉及一种三相永磁同步电机驱动系统，包括：参考电压生成单元、信号产生单元、功率驱动单元、电流检测变换单元、故障检测单元、位置速度检测单元，其中：参考电压生成单元根据参考电流

本实施例基于图1所示系统的三相永磁同步电机驱动系统电流传感器快速故障诊断方法，具体包括：

电流坐标变换：对采样得到的电流信息进行坐标变换得到dq轴下的反馈dq轴电流i

正常情况下预测电流模型：对dq轴反馈电流进行欧拉公式处理得到dq轴预测电流模型，具体为：

相电流预测电流模型，将电机的相电压模型使用欧拉离散公式转换为离散表达式，即可得到相电流预测电流模型，具体为：

图2所示是dq轴预测电流与反馈电流在正常运行时的跟踪效果，从图中可以发现，dq轴预测电流与反馈电流在正常运行时跟踪效果良好；不难理解在发生故障后预测电流与反馈电流的偏差将会急剧增大；

dq轴预测电流模型的预测电流与dq轴反馈电流的偏差和：通过分别计算dq轴预测电流与反馈电流的差值平方和，然后再开方，具体为：

每相的预测电流与每相的反馈电流的偏差：通过分别计算每相电流预测值和每相电流反馈值之差，具体为：

图3所示展现了a相预测电流和a相反馈电流的跟踪效果，从图中可以看出预测a相电流能良好的跟踪上a相反馈电流，结合相电流预测电流公式

故障电流传感器定位:通过实时观测dq轴预测电流模型的预测电流与dq轴反馈电流的偏差和D

如图4所示，为a相电流传感器故障时，dq轴电流偏差和、a相和b相电流偏差的变化波形，在未发生电流传感器故障时，D

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。