[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

说明书

基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，根据电流相位实际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，诊断出电机驱动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反电动势，也即通过控制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。本发明具有结构简单、物理概念清晰等优点，能够实时诊断出故障位置和类型，进而实现容错控制，还可以根据工况进行每相电流的相位闭环控制，最终实现高可靠、高性能运行。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体而言，涉及一种基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法。

背景技术

在电机系统中，为了保证系统能够高可靠运行，即带故障运行/容错运行，首先需要实时进行故障诊断，既需要检测出故障，又需要对故障的种类和位置进行识别。为了进行故障诊断，在工程中，一般常用电流传感器采集各相绕组电流，通过判断电流是否发生异常来进行故障诊断，这种方法非常简单、成本低、不影响控制算法运算速度，但是如果电流传感器发生故障的话，或者是电流传感器时好时坏的情况下，就不好判断到底是电机系统故障还是电流传感器故障，容易造成误判。为了解决误判问题，出现了很多基于模型和自适应故障诊断方法，它们的优点是故障诊断准确率较高，但是随之而来的是造成算法运算速度慢、算法复杂化、系统响应慢等。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于电流相位闭环控制的电机系统高可靠运行方法，不仅算法简单，运算速度快、适用面广，而且能够诊断出是测量部分还是驱动部分的故障，进而实现容错控制，还可以根据工况进行每相电流的相位闭环控制，最终实现高可靠、高性能运行。

本发明的技术方案是：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；