[发明专利]新能源电动汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断方法

权利要求书

1.一种新能源电动汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断方法，该方法所述驱动系统涉及的拓扑结构包括直流电源、三相两电平逆变器、永磁同步电机、电流传感器和控制模块，所述永磁同步电机包括三个相同的等效电阻，三个相同的等效电感和三相绕组反电动势；

所述三相两电平逆变器分为三相桥臂，三相桥臂均与直流电源并连，将三相桥臂记为k相桥臂，k表示相序，k＝a,b,c；在三相桥臂中，每相桥臂由两个开关管串联组成，即逆变电路共包含6个开关管，将6个开关管记为V_kη，η表示开关管的序号，η＝1,2；在三相桥臂的每相桥臂中，开关管V_k1、开关管V_k2依次串联，开关管V_k1、开关管V_k2的连接点记为点

所述三个相同的等效电阻记为电阻R_k、三个相同的等效电感记为电感L_k、三相绕组反电动势记为反电动势e_k，k＝a,b,c，所述电阻R_k的一端与输出点相连，另一端与电感L_k相连，电感L_k的另一端连接反电动势e_k的正极，反电动势e_k的负极接地；

所述电流传感器的检测端分为三相，记为检测端Γ_k，k＝a,b,c，检测端Γ_k连接在输出点和电阻R_k之间，电流传感器的输出端连接控制模块的输入端，所述控制模块的输出端分别连接6个开关管V_kη；

其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：

步骤1，将三相两电平逆变器记为逆变器，建立逆变器的混合逻辑动态模型，并计算k相相电压U_k的估计值

所述逆变器的混合逻辑动态模型的表达式为：

其中，为k相端电压的估计值，S_k为k相桥臂的开关函数，k＝a,b,c，U_dc为直流侧电压；

所述k相相电压U_k的估计值的表达式为：

步骤2，采样逆变器的三相输出电流i_a,i_b,i_c，建立逆变器的电流状态方程，其表达式为：

其中，为三相输出电流i_a,i_b,i_c的导数，R为电阻R_a的电阻值，L为电感L_a的电感值，e_a为a相绕组的反电动势，e_b为b相绕组的反电动势，e_c为c相绕组的反电动势，D为系数矩阵1，F为逆变器的微小扰动信号；

步骤3，令电流传感器的微小故障为微小故障f，建立微小故障方程，其表达式如下：

其中，为微小故障f的导数，A_f为Hurwitz矩阵，ξ表示微小故障的激励信号；

步骤4，采用状态增广法对微小故障方程和逆变器的电流状态方程建立增广系统，增广系统的表达式如下：

步骤5，给定状态变量x_i，i＝1,2,3,4，状态变量x_i的表达式为：

将状态变量x_i的导数记为状态变量导数则状态变量导数与增广系统输出y的表达式分别如下；

步骤6，将状态变量x_i的估计值记为状态变量估计值将状态变量估计值的导数记为状态变量估计值导数输出y的估计值记为输出估计值

构建新型自适应滑模观测器，其表达式为：

A为系数矩阵2，

B为系数矩阵3，

C为系数矩阵4，

k₁为可调参数1，且k₁＞0，k₂为可调参数2，且k₂＞0，λ为可调参数3，且λ∈(0,1)，α为可调参数4，α＝5，p为可调参数5，p＝0.75，sign()为符号函数，s为滑模面，且

步骤7，定义残差r_i，则残差r_i的导数的表达式为：

步骤8，给定故障诊断自适应阈值T_th；

所述故障诊断自适应阈值T_th的给定依据残差r₄，给定过程如下：

首先定义残差r₄如下：

其中，t是时间变量，表示驱动系统运行的时间，e为自然对数函数的底数，r₄(0)表示残差r₄在t＝0时刻的初始值；τ是时间常数，d表示微分，∫表示一重积分号；|| ||为范数符号，表示当电流传感器发生微小故障时所对应故障激励信号ξ的值；

故障诊断自适应阈值T_th定义如下：

步骤9，定义故障检测特征量Z，并进行如下诊断：

若Z＝0，则认定逆变器的电流传感器未发生微小故障；

若Z＝1，则认定逆变器的电流传感器发生了微小故障。

2.根据权利要求1所述的一种新能源电动汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断方法，其特征在于，所述k相桥臂的开关函数S_k按照以下方式确定：

规定电流从三相两电平逆变器流向电感L_k为正，电流从电感L_k流向三相两电平逆变器为负，定义逻辑变量δ_k，δ_k＝1表示k相电流为正，δ_k＝0表示k相电流为负；

将开关管V_kη的开关信号记为μ_kη，且用符号“-”表示逻辑非，μ_kη＝1表示开关管V_kη处于导通状态，μ_kη＝0表示开关管V_kη处于断开状态，则k相桥臂的开关函数S_k的表达式为：