[發(fā)明專利]一種輪轂電機電流傳感器故障診斷與重構的控制方法

有效

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• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109633436B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 孫曉東;曹俊豪;陳龍;楊澤斌;周衛(wèi)琪;田翔
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R19/165
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種輪轂電機電流傳感器故障診斷與重構的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據(jù)電流傳感器的三種主要故障類型建立輪轂電機轉速閉環(huán)控制下傳感器故障時輸出電流i_x的表達式；2)通過電流傳感器測量三相電流i_a,i_b,i_c；3)利用相電流幅值對電流進行標幺化處理，得到標幺化的相電流i_xN；4)通過構造故障檢測變量W、U的表達式對電流傳感器進行故障檢測；5)構造傳感器故障處理的優(yōu)先級，并且通過構造故障診斷變量R_x、S_x的表達式確定傳感器故障的位置；6)按照故障處理優(yōu)先級以及傳感器故障的位置，通過計算重新構造電流輸出值；7)完成傳感器電流故障診斷以及故障電流重構后，將重構的電流與正常的傳感器輸出電流共同輸出作為電流閉環(huán)控制的反饋電流，實現(xiàn)電機的正常運行；

三種主要故障類型包括：故障1為傳感器測量的突然失靈造成測量信號丟失；故障2為傳感器測量值與真實值存在恒定誤差；故障3為傳感器測量值與真實值的偏差隨時間發(fā)生變化；

當x相電流傳感器發(fā)生故障時，傳感器相電流輸出值會發(fā)生變化，包括電流幅值和相角的變化，此時x相電流傳感器輸出電流表達式為：

i_x＝(1+A)I_msin(ωt+φ_x)+B (1-1)

其中，A為漂移偏差系數(shù)，B為固定偏差，I_m為電流幅值，ω為電氣角頻率，φ_x為x相電流傳感器輸出電流的初始相位角；

若無故障發(fā)生，則A＝0，B＝0；當故障1發(fā)生時，則A＝-1，B＝0；當故障2發(fā)生時,則A＝0，B≠0，當故障3發(fā)生時,則A≠0，B＝0；

所述步驟6)的具體過程為：

為了計算重構電流的表達式，假設故障均發(fā)生在a相；

當確定傳感器發(fā)生故障1時，電機的輸入電流通過傳感器測得，通過步驟5)的故障診斷確定故障的位置，利用另外正常的兩相電流傳感器電流值相加得到重構的相電流值，作為電流閉環(huán)控制中的反饋電流，即

i'_a＝-(i_b+i_c) (1-10)

當確定傳感器發(fā)生故障2時，通過步驟5的故障診斷確定故障傳感器的位置，按照設置的步長迭代計算電流固定偏差，利用故障傳感器的電流輸出值與固定偏差作差得到校正的電流值，并計算診斷變量|S_x|，判斷其是否小于門限值，若變量小于門限值，則完成電流重構，重構的電流輸出作為電流閉環(huán)控制中的反饋電流，若變量大于門限值，繼續(xù)迭代計算固定偏差，直至校正的電流能夠使診斷變量小于門限值,此時電流固定偏差得到消除，即

i′_a＝i_a-i_step·sign(S_a) (1-11)

其中，i_step為每次迭代的電流補償值，sign為符號函數(shù)，i'_a為a相電流修正值；

當確定a相傳感器發(fā)生故障3時，通過步驟5的故障診斷確定故障傳感器的位置，然后計算存在偏差電流的漂移偏差系數(shù)A，利用故障傳感器的電流輸出值除以漂移偏差系數(shù)得到重構的電流值，此時滿足：

漂移誤差系數(shù)A的符號由三相電流之和d以及轉子位置信息θ確定，若d(2kπ+π/2)值為正，則漂移誤差系數(shù)A的符號為正號，反之則為負號，漂移誤差系數(shù)A值為：

通過傳感器電流與電流增益的比值計算重構的輸出電流為：