[发明专利]一种永磁直线电机电流传感器增益故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种永磁直线电机电流传感器增益故障诊断方法，该诊断方法首先结合电机三相桥逆变器的开关触发信号和直流母线电压估测电机的端部线电压，再经过线相变换和park变换得到电机的dq轴电压，之后利用一种离散式电流观测器对电机的dq轴电流进行初步估算，将估算电流和电流传感器的实测电流作比较，进行信号处理分析。利用信号残差的波动幅值判断故障的发生，利用信号残差的二倍频波动判断故障类型为增益故障，最后构造增益故障系数判断故障相，从而实现增益故障的定位。本发明无需新增特殊的传感器，即可实现对永磁直线电机相电流传感器的增益故障进行诊断，同时，本发明方法受不准确电机参数的影响较小。

技术领域

本发明是一种永磁直线电机电流传感器增益故障诊断方法，属于电机的故障诊断领域。

背景技术

在电机的闭环控制系统中，通常需要电机的电流信息和速度信息。在电机运行的过程中，由于电流冲击以及电磁干扰等问题容易导致电流传感器出现增益故障而影响运行。

现阶段对电流传感器故障的分析主要分为两种：基于模型的诊断方法和基于信号的诊断方法。基于模型的诊断方法是构建观测器模型观测电机的实际电流，与测量电流进行比较，诊断故障。这一类型的故障对电机模型参数的依赖度较高，当模型不准确的时候，容易造成误判。基于信号的诊断方法是选取能够表征电流传感器故障的信号，进行分析处理，实现故障的诊断。通常这种方法要么需要增加额外的测量设备，要么需要三相电流传感器。现有的诊断方法，不能够同时满足既对模型参数准确性的依赖性较低，又能够适用于两相电流传感器的电机驱动系统。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提出一种永磁直线电机电流传感器增益故障诊断方法，能够在永磁直线电机运行时，利用电机驱动系统的现有运行监测量对电机两相电流传感器的增益故障进行有效诊断。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的一种永磁直线电机电流传感器增益故障诊断方法，结合开关触发信号判断电机的电压，并利用电流观测器估测电流，将估测电流与实际的电流值对比，对信号进行分析处理，利用信号特征判断电流传感器的增益故障。该方法具体包括如下步骤：

(1)结合电机三相桥逆变器的触发信号和直流母线电压估测电机的端部线电压，再进行线相变换和PARK变换得到电机的dq轴电压；

(2)利用构建的离散式电流观测器根据电机的dq轴电压估算电机的dq轴电流；

(3)将根据电流传感器实际测量值计算得到的d轴电流与电流观测器估算的d轴电流作差并进行高通滤波，对q轴电流的残差进行低通滤波；

(4)根据d轴电流残差的波动幅值是否超过设定的故障阈值判断是否发生故障，并根据d轴电流残差周期判断是否发生增益故障，根据q轴电流残差在故障前后的变化判断增益故障的极性，计算增益故障系数并根据系数定位故障相；其中当d轴电流残差周期period与周期阈值threshold_T相比，满足0.25threshold_T＜period＜0.75threshold_T时判定发生增益故障；增益故障系数GFDI根据如下公式计算：

其中，i_dm为根据电流传感器实际测量得到的d轴电流，i_dest为根据电流观测器估算的d轴电流，θ_e为电机位置角，ε为增益故障程度，无增益故障时为零，Por_ε为增益故障的极性(1为正向增益，-1为负向增益)，LPF表示低通滤波，HPF表示高通滤波，sign为符号函数；当增益故障系数GFDI大于设定阈值时，A相电流传感器故障，小于或等于设定阈值时，B相电流传感器故障。

作为优选，所述步骤(2)中构建的离散式电流观测器表示为：