[发明专利]无位置传感器驱动系统电流传感器容错方法

说明书

无位置传感器驱动系统电流传感器容错方法，涉及电机控制领域。本发明是为了解决在现有的永磁同步电机的矢量控制技术中，需要传感器采集信号来保证永磁同步电机的可靠驱动，但是一旦传感器出现故障，永磁同步电机则不能正常运行，存在可靠性差的问题。获得永磁同步电机的估计转速和估计位置信息；当某一相电流传感器发生故障后，电流误差重构环节根据相电流误差得到电流空间矢量误差，对误差投影得到重构相电流误差；根据重构相电流误差、相电流误差、估计转速、α轴电压和β轴电压，得到α轴电流估计值和β轴电流估计值；用该值变换后得到值对永磁同步电机实现闭环控制。用于校正相电流，对电机进行控制。

技术领域

本发明涉及无位置传感器驱动系统电流传感器容错方法。属于电机控制领域。

背景技术

随着近几年来功率开关器件制造技术取得的很大突破，容量和频率得到提升。同时，针对交流电机调速策略的研究不断完善，交流调速系统逐步成为电力驱动领域的主流。与传统的电励磁电机相比，永磁同步电机不需要转子绕组，具有高功率密度，高力矩惯量比，高功率因数以及调速性能好的优点，更加适应于工业领域的需求。

永磁同步电机的矢量控制技术是应用最为广泛的控制方法，其实现需要准确的转子位置信息以及绕组电流信息。无位置传感器控制技术可以减小系统成本，提高系统可靠性，在许多场合得到广泛应用。

传感器作为电机驱动系统中重要的采集信号的元件，在一些复杂的工况下又容易发生故障。传感器故障将会直接影响到永磁同步电机的控制性能，可能导致电机驱动系统无法正常工作，严重情况下还可能导致巨大的经济损失，甚至严重危害操作人员安全。

在许多实际应用的电机驱动系统，如电梯驱动器、汽车驱动系统等对系统连续稳定运行要求较高的场合，系统出现故障时是不允许停车的。为了提高永磁电机驱动系统的可靠性，确保驱动系统在传感器故障条件下仍能正常运行，并保证一定的控制精度，需要对传感器进行容错控制，在故障发生后能够依靠残存的传感器提供的信息重构故障信号。

发明内容

本发明是为了解决在现有的永磁同步电机的矢量控制技术中，需要传感器采集信号来保证永磁同步电机的可靠驱动，但是一旦传感器出现故障，永磁同步电机则不能正常运行，存在可靠性差的问题。现提供无位置传感器驱动系统电流传感器容错方法。

无位置传感器驱动系统电流传感器容错方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、采用全阶位置观测器得到永磁同步电机的估计转速和估计位置信息，将估计转速和估计位置信息输入到永磁同步电机矢量控制系统的调节器中进行矢量控制；

步骤二、当检测到某一相电流传感器发生故障后，采用电流误差重构环节根据测量到的相电流误差得到电流空间矢量误差，将所述电流空间矢量误差进行投影得到重构相电流误差；

步骤三、电流滑模观测器根据重构相电流误差、相电流误差、估计转速、电流调节器输出的α轴电压和β轴电压，得到电机的α轴电流估计值和β轴电流估计值；

步骤四、α轴电流估计值和β轴电流估计值通过park变换得到d轴电流估计值和q轴电流估计值作为测量电流信息，采用该电流信息对永磁同步电机实现闭环控制。

本发明的有益效果为：

通过设计电流滑模观测器，实现无位置传感器驱动系统的电流传感器容错控制，具有较好的稳态性能，保证无位置传感器驱动系统在电流传感器出现故障后能够正常运行。本发明可以作为系统电流传感器发生故障时的容错控制方案，保证系统稳定运行下去并安全停机，避免系统崩溃，产生危险。

本发明将全阶位置观测器与电流滑模观测器有机结合，使两种观测器能够同时正常工作，为系统提供矢量控制所需的位置，转速和电流信息，实现了无位置传感器驱动系统的电流传感器容错控制，提高了系统的安全性。