[发明专利]异步电机速度传感器故障容错控制方法

说明书

本发明公开了一种异步电机速度传感器故障容错控制方法，步骤包括：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；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。本发明的方法，在每个速度段采用两种速度估计器进行故障诊断提高了故障诊断的准确性，在速度传感器发生故障时，采用基于欧拉公式的表决算法选择最相关的速度信息进行反馈，实现系统由带速度传感器模式到无速度传感器模式的平滑切换。

技术领域

本发明属于异步电机控制技术领域，涉及一种异步电机速度传感器故障容错控制方法。

背景技术

随着电力电子技术、功率半导体技术以及现代控制理论的发展，异步电机控制技术日益成熟，推动着现代化工业的不断进步。异步电机控制系统因其价格低廉、控制简单、使用方便、效率高、节能，在工业生产以及日常生活中得到广泛应用，例如化工生产中的压缩机、海上石油钻井平台的旋转机械、电梯扶梯控制系统以及船舶动力系统等。然而，由于恶劣工作环境或者人员误操作等原因，系统部件可能会发生故障，在异步电机矢量控制系统中，必须对转速进行闭环控制，一旦速度传感器发生故障就会造成反馈信息的不准确甚至缺失，这将会严重地影响整个系统的控制性能，甚至导致系统崩溃，造成巨大的经济损失和人员伤亡。

因此，针对在全速度范围内速度传感器故障的容错控制，研制可靠性更高的容错控制方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种异步电机速度传感器故障容错控制方法，解决了现有技术反馈信息不准确甚至缺失，严重影响整个系统的控制性能，甚至导致系统崩溃的问题。

本发明采用的技术方案是，一种异步电机速度传感器故障容错控制方法，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；

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。

本发明的有益效果是，采用全阶磁链观测器、扩展卡尔曼滤波、高频注入法三种速度估计器对转速进行估计，并且在每个速度段内选择两种速度估计器，旨在提高故障诊断的准确性，当速度传感器发生故障，采用欧拉表决算法选择当前速度段内最相关的速度信息进行反馈，从而达到容错的目的。仿真结果证明了所提出的容错控制方法的有效性。具体包括以下方面：

1)本发明方法与传统的采用一种速度估计器进行故障诊断相比，在每个速度段内确定两种速度估计器，提高了故障诊断的准确性

2)本发明方法采用欧拉表决算法在故障时选择两种速度估计中最相关的信息进行反馈，提高了速度反馈信息的准确性。

附图说明

图1是本发明方法针对异步电机速度传感器故障的容错控制框图；

图2是本发明方法中加入高频电压的α轴定子电压图；

图3是本发明方法中加入高频电压的β轴定子电压图；

图4是本发明方法中的α轴定子流图；

图5是本发明方法中的β轴定子流图；

图6是本发明方法中的转子位置角误差Δθ图；

图7是本发明方法实施例在n＝120r/min时高频注入法速度估计图；

图8是本发明方法实施例在n＝500r/min时全阶磁链速度估计图；