[发明专利]异步电机速度传感器故障容错控制方法

权利要求书

1.一种异步电机速度传感器故障容错控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1、通过高频注入法进行速度估计；

步骤2、进行速度估计；

步骤3、通过扩展卡尔曼滤波进行速度估计；

步骤4、故障诊断和故障建模，具体过程是，

4.1)基于步骤1、步骤2、步骤3分别得到不同速度区段的转速估计值，通过各个转速估计值进行速度传感器的故障诊断，

定义及则有以下判定原则：

在低速段，当高频注入法速度估计器得到的估计值扩展卡尔曼滤波速度估计器得到的估计值通过比较器后，各自与速度传感器的实测值ω_r的误差绝对值|e₁|和|e₃|大于所设定的阈值h时，则判定速度传感器发生故障；

在中高速度段，当全阶磁链观测器速度估计器的估计值扩展卡尔曼滤波速度估计器得到的估计值通过比较器后，各自与速度传感器的实测值ω_r的误差绝对值|e₂|和|e₃|大于所设定的阈值h时，则判定速度传感器发生故障；

4.2)建立断线故障和固定偏差故障的模型，

断线故障是在故障发生时刻t₀之前速度传感器输出值正常，在t₀之后速度传感器输出为0；

断线故障表达式是：

固定偏差故障是在故障发生时刻t₀之前速度传感器输出值正常，在t₀之后速度传感器输出值与正常值相差一个常数，ω_实为传感器正常时实际测得的转速，t₀为故障发生的时刻，

固定偏差故障表达式是：

M为速度传感器输出值与实际值之间的误差；

步骤5、在基于步骤4中的两种故障条件下，通过欧拉表决算法选择一个适中的速度估计器的输出作为速度反馈值。

2.根据权利要求1所述的异步电机速度传感器故障容错控制方法，其特征在于：所述的步骤1的具体过程是，

1.1)在异步电机的α轴、β轴上分别注入高频电压Δu_α＝-u_isinω_it、Δu_β＝u_icosω_it，u_i是高频电压的幅值，ω_i是高频电压的频率，t是时间；

1.2)在异步电机的定子侧得到α轴、β轴的定子电流，表达式是：

其中，L_σd＝L_sσd+L_rσd为d轴漏感，L_σq＝L_sσq+L_rσq为q轴漏感，L_sσd、L_rσd分别为d轴定转子漏感，L_sσq、L_rσq分别q轴定转子漏感，θ_r为转子位置；

1.3)在公式(1)的第二项中包含有需要的异步电机的转子位置信息，令为转子位置估计值，将公式(1)代入其中转换得到新的公式通过一阶低通滤波器G(S)＝1/TS+1，其中的T＝2πf_c为时间常数，f_c为截止频率，S是复变量；

在本步骤中，截止频率f_c＝400Hz，得到

当电机转子角速度的估计值趋近电机转子实测电角速度ω_r时，

1.4)将步骤1.3)得到的作为输入量，采用龙贝格观测算法对转速进行估计，表达式如下：

其中，为转子角位置估计值的导数；为转速估计值对时间的导数；为电磁转矩，n_p为电机极对数，i_sq为定子q轴电流，ψ_r为转子磁链，L_m为定子和转子互感，L_r为转子电感；

增加一个积分增益k_i1环节来提高龙贝格观测算法的稳态性能，最终通过公式对转速进行估计，代表积分，k_p1为误差的比例增益系数，k_i1为误差的积分增益系数。