[发明专利]一种永磁同步电机位置传感器的故障诊断方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机位置传感器的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建永磁同步电机驱动系统，完成各个模块的搭建和整个驱动系统的整合；永磁同步电机驱动系统包括一台三相永磁同步电机、一套三相逆变器、一套速度PI控制器、一套电流PI控制器、一套位置传感器、一个基于滑模观测器的算法模块和一个位置传感器故障诊断模块；

步骤2、对永磁同步电机驱动系统位置传感器断线故障、卡死故障、偏移故障三种故障状态进行数学建模，具体数学模型如下：

其中，为故障发生的时间，为故障排除的时间，为传感器当前时间t的位置信号检测值，为基于滑模观测法的位置信号估算值，即正确的位置信号参考值，表示出现断线卡死故障时的位置信号值，C表示出现偏移故障时位置信号的固定偏移量；

步骤3、通过位置传感器检测出t时刻的转子位置信号值；同时通过基于滑模观测器的无位置算法，测算出位置信号的估算值；

步骤4、根据永磁同步电机位置传感器的故障诊断准则进行故障诊断，该诊断准则是利用电机的转子位置信号和转速信号，在数学模型中对位置传感器是否故障进行诊断；再结合已建立的数学模型中对故障的分类，对故障的具体类型进行判断。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机位置传感器的故障诊断方法，其特征在于，步骤4所述的位置传感器故障诊断准则，对故障类型的判断方法，具体如下：

由d-q轴电压u_d、u_q和d-q轴电流i_d、i_q通过滑模观测器得到转子位置和转速的估计值，将估计的位置与传感器检测的位置作差，再将估计的转速与传感器检测的转速作差，将得到的残差分别与位置和转速的阈值和相比较，从而进行位置传感器的故障诊断；

其中，转速残差用来诊断卡死故障：当位置传感器出现卡死故障时，传感器检测的转速会跌落为0，检测的转速仍然为电机的运行转速，转速残差会超出转速阈值，故障诊断标志置高电平，判定位置传感器卡死故障，具体的永磁同步电机卡死故障诊断准则如下：

当时，位置传感器正常运行；

当时，位置传感器出现卡死故障；

位置残差用来诊断偏移故障：当位置传感器出现偏移故障时，检测的位置与实际的位置之间产生恒定的偏移，而观测器估测的位置仍然能跟随实际的位置，由此位置差值超出位置阈值，故障诊断标志置高电平，判定位置传感器偏移故障，具体的永磁同步电机偏移故障诊断准则如下：

当时，位置传感器正常运行；

当时，位置传感器出现偏移故障；

位置信号绝对值用来诊断断线故障：当位置传感器出现断线故障时，检测的位置信号值在一定时间内恒等于0，故障诊断标志置高电平，判定位置传感器断线故障，具体的永磁同步电机断线故障诊断准则如下：

当，位置传感器出现断线故障，其中t_m和t_n为电机运行期间任意两个时刻，T为断线故障诊断时间阈值。