[发明专利]基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法

权利要求书

1.基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，其特征在于通过每相自己的电流传感器，通过测量每个电气周期内的电流过零点就能够测量出电流的相位，根据每相电流相位实测值与理想值的偏差来判断电流传感器故障是否故障，若传感器发生故障就利用理想相位值进行相位闭环；若是电机驱动系统发生故障，利用电机各相电流的相互残差，诊断出电机系统故障类型和故障位置，然后进行故障容错控制，最后对非故障相每相电流相位进行独立相位闭环控制，通过控制电流相位滞后或者超前每相对应的反电动势，也即通过控制每相反电动势相位与每相电流相位之差的正负，进而实现电机的增磁或者弱磁控制，步骤如下：

1)实时测量电机转子角度，并根据电机转子的极对数，转变为归一化的电气角度；

2)利用电流传感器实时采集各相电流，计算每个电气周期内的电流过零点；

3)基于电流过零点与反电动势过零点相位之差最小的原则，并根据记录的过零点前后的电流值与相位值，通过插值方法求得每相电流的相位；

4)对每相电流相位实测值与理想值进行求差，若相位误差没有超过设定阈值，说明电流传感器工作正常，可以直接转到8)进行各相电流相位闭环控制；

5)如果相位误差超过阈值，还要进一步判断是否电流传感器发生了故障，若电流传感器发生了故障，将理想值赋给电流相位实测值，以便进行相位闭环控制，转到8)进行各相电流相位闭环控制；若电流传感器没有发生故障，则转到6)；

6)则可以初步诊断为驱动系统发生了故障，还需要进一步诊断是开路故障还是短路故障，若是开路故障，将故障进行隔离，采用故障前后磁链不变为控制目标，对非故障相电流幅值和相位采取容错控制策略，然后转到8)进行各相电流相位闭环控制；若是发生了短路故障，则转到7)；

7)若是短路故障，将故障进行隔离，并采用非故障相补偿短路相的转矩缺失，然后再采用6)中的容错控制策略，最后转到8)进行各相电流相位闭环控制；

8)将期望的相位作为输入量，与每相电流实际的相位做差，输入给相位控制器，求得每相控制电压，然后送给速度控制器，求得电机转速，经过电机得到期望的每相电流相位，从而实现每相电流相位的独立闭环控制。

2.根据权利要求1所述的基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，其特征在于步骤5)中电流传感器故障诊断步骤如下：

1)电流传感器定时采集每相电流电压值以及对应的电流值并记录；

2)根据两点式计算公式，利用当前时刻采集的每相电流电压值以及电流值与前一时刻采集的每相电流电压值以及电流值，求得电流传感器当前的测量斜率值，即

3)通过计算在第x时刻的测量斜率值k_xx是否与前面时刻保持一致来诊断第x相电流传感器是否保持正常工作状态，从而实现该相电流传感器的故障诊断功能。

3.根据权利要求1所述的基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，其特征在于步骤6)和7)中的驱动系统开路和短路故障诊断步骤如下：

1)电流传感器实时采集的各相电流，将各相电流进行平方处理，并将相邻两相电流平方进行做差求得各相电流相互残差；

2)对正常时各相电流相互残差进行范数计算，建立正常各相电流相互残差时范数值表；

3)对步骤1)得到的各相电流相互残差进行范数计算，通过实时对比各相电流相互残差范数值与正常时各相电流相互残差时范数值，判定故障类型和发生故障的具体位置，并实现故障识别和隔离。

4.根据权利要求3所述的基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，其特征在于：步骤1)中若电流相数为奇数，各相电流残差的具体计算公式为：

其中i_n为第n相电流，1...n为奇数电流相数；

若电流相数为偶数，各相电流残差的具体计算公式为：

其中i_m为第m相电流，1...2m为偶数电流相数。

5.根据权利要求3所述的基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，其特征在于：步骤3)中根据各相电流的相互残差值进行实时范数值判定故障类型和发生位置的具体方法为：

若电流相数为奇数，

若电流相数为偶数，