[發(fā)明專利]一種開關磁阻電機的相電流故障的診斷方法

有效

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• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106908722B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 孫建忠;王姣龍;白鳳仙;鐘啟濠;王晨
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種開關磁阻電機相電流故障的診斷方法，其特征是，診斷方法是通過在微控制器(1)中安裝特殊編制的開關磁阻電機控制程序和開關磁阻電機相電流故障診斷程序，利用電流檢測單元(5)和位置檢測單元(6)提取開關磁阻電機各種狀態(tài)下的相電流特征值，針對電機所處的待機、起動、運行三種不同狀態(tài)，采取相應方法進行相電流故障的診斷；方法的具體步驟如下：

第一步開關磁阻電機在待機狀態(tài)下的相電流故障診斷

開關磁阻電機處于待機狀態(tài)時，相電流特征值是各相均為0；設定一個相電流零點漂移參考值I₀作為電流特征值，I₀的實際大小由控制系統(tǒng)的電流采樣環(huán)節(jié)的零點漂移情況決定，一般設定I₀為額定電流的1％，即I₀＝0.01I_N；所以，在待機狀態(tài)下，開關磁阻電機正常的相電流采樣結果是：

I_X≤I₀，x＝A,B,C (1)

開關磁阻電機處于待機狀態(tài)，如果檢測到某相電流I_X>I₀，報錯計數(shù)標志位Err_count加1，否則Err_count清零；若出現(xiàn)Err_count大于設定值連續(xù)報錯閾值K，K＝5的情況，判斷為相電流故障，將相電流故障標志位Current_err置1；如果開關磁阻電機的相電流出現(xiàn)故障，使檢測到的相電流I_X連續(xù)多次出現(xiàn)I_X>I₀，則判定相電流故障；

第二步開關磁阻電機起動狀態(tài)相電流故障診斷

每相繞組開通的最初階段，都處在相繞組電感的最小區(qū)，即L＝L_min區(qū)域；在這一階段，正常的相電流變化率I_ratio按下式計算：

式中，θ為轉子位置角，U_S為電源電壓，Ω為轉子角速度，L_min為各相繞組的最小電感；正常情況下I_ratio>0，即在相繞組開通后的一段時間內，該相電流變化率大于零，取I_ratio>0為開關磁阻電機起動階段的電流特征值；

開關磁阻電機處于起動狀態(tài)，程序根據(jù)轉子位置依次控制三相繞組開通或關斷，以A相繞組開通為例，上下橋臂功率管V1和V6導通，導通位置為θ_on，A相開通標志位Aopen_flg置1；在每次讀取A相電流采樣結果I_a后，采樣計數(shù)標志變量Count_Ia加1，并將I_a與上次的A相電流采樣結果Ia_Last進行比較；如果I_a≤Ia_Last，A相電流采樣結果停止增大的計數(shù)變量Ia_unin加1，否則Ia_unin＝0；當出現(xiàn)Ia_unin大于設定值N的情況時，N為判斷相電流停止增長的參考計數(shù)值，停止采樣計數(shù)標志變量Count_Ia的計數(shù)，并判斷其是否小于設定值M，M為判別相電流故障的計數(shù)閾值，若是，則判斷為相電流故障，將相電流故障標志位Current_err置1；N和M的設定還應滿足(M-N)>2，且M<10；A相繞組關斷后，將Aopen_flg清零，并且終止操作；

第三步開關磁阻電機運行狀態(tài)下的相電流故障診斷

開關磁阻電機處于運行狀態(tài)時，如果沒有轉速突變或負載突變，開關磁阻電機的開通角和關斷角不變，各相繞組在相鄰幾個導通周期內的電流波形和電流大小變化不大；因此，開關磁阻電機在運行狀態(tài)下的電流特征值是每相繞組的相鄰兩個導通周期內平均電流的差、以及三相繞組電流在同一導通周期內兩兩之差，其值應小于額定電流的3％，如這些差值大于該特征值，則判定為電流故障；具體方法如下：

開關磁阻電機處于運行狀態(tài)，以A相為例，導通從θ_on開始，A相開通標志位Aopen_flg置1，每讀取一次A相電流采樣結果I_a，采樣計數(shù)標志變量Count_Ia加1，且將相電流采樣結果I_a依次存入數(shù)組Saved_Ia[count_Ia]；在到達A相關斷位置θ_off后，將Aopen_flg清零，計算出該導通階段A相電流采樣結果的平均值Avg_Ia,并記錄A相上一個導通階段相電流采樣結果的平均值Avg_Ia_Last；

同樣的方法分別獲得B、C各相相鄰的兩個導通階段相電流采樣結果的平均值Avg_Ib、Avg_Ib_Last、Avg_Ic、Avg_Ic_Last；計算出各相的相鄰兩個導通階段電流采樣結果平均值的差值ΔIa、ΔIb、ΔIc；

然后，將兩相在同一導通周期的采樣結果平均值進行比較，即計算出Avg_Ia、Avg_Ib、Avg_Ic兩兩之間的差值ΔIab、ΔIac、ΔIbc；

如果(4)和(5)式中有差值超出允許波動范圍ΔI，取ΔI＝±3％I_N，則判斷為相電流故障，將相電流故障標志位Current_err置1。