[发明专利]基于交错分析的电机驱动系统电流传感器异常检测方法

权利要求书

1.基于交错分析的电机驱动系统电流传感器异常检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构造两个独立的插入了可调节变量g的扩展卡尔曼滤波器EKF1、EKF2；

步骤2：将i_am作为矫正输入变量输入EKF1得到i_be，将i_bm作为矫正输入变量输入EKF2得到i_ae；

步骤3：通过交错STFT电流分析得出两相异常标志量m_a、m_b；

步骤4：根据两相电流传感器的异常标志量，判别电流传感器是否发生异常，若发生异常，计算位置标志量，并以此定位异常传感器；

所述步骤1中，扩展卡尔曼滤波器中的变量定义如下：

其中x_k为观测输出，u_k为输入变量，w_k为过程噪声，z_k为矫正输入变量，v_k为观测噪声；

将PMSM电机模型改写为适用于上式的一般方程：

z_k＝H_nx_k n∈{A、B、C}

u_d、u_q、i_d、i_q分别为交直轴电压和电流，R、L_d、L_q为定子电阻和交直轴电感，Ψ_f、ω_e为永磁体磁链与转子电角速度，T_s为采样周期，u_k＝[u_du_q]^T，H_n为dq坐标系下定子电流变换为A、B、C相定子电流的变换矩阵；

计算预测误差矩阵：

P_k为误差矩阵，F_k是f(x_k，u_k)对x_k的微分矩阵，Q_k为过程噪声w_k的协方差；

计算增益矩阵：

g＞0，为插入的可调节变量，用于进行异常检测，r为采样误差的方差；

对预测估计值以及预测误差矩阵进行更新：

为扩展卡尔曼滤波器EKF1、EKF2的观测输出电流；

所述步骤2具体为：将电机驱动系统位于两相的电流传感器定子电流测量值i_am、i_bm，作为矫正输入变量z_k输入步骤1构造的扩展卡尔曼滤波器EKF1、EKF2，两相定子电流测量值通过两个独立的扩展卡尔曼滤波器EKF1、EKF2，可以观测得到两组独立的dq旋转坐标系下输出电流，通过坐标变换后获得定子三相电流估计值，提取与电流传感器对应的相电流i_ae、i_be作为分析对象；

所述步骤3具体为：

交错STFT电流分析中，使用电流传感器采样得到的A相定子电流i_am作为矫正输入变量z_k输入EKF1中，得到dq坐标系下的观测输出电流再经过坐标变换得出由i_am观测得出的B相定子观测电流i_be，同理，由i_bm观测得出A相定子观测电流i_ae；

使用STFT对i_am与i_ae进行交错电流分析得到A相电流传感器的异常标志量m_a，对i_bm与i_be进行交错电流分析得到B相电流传感器的异常标志量m_b；

以A相电流传感器的异常标志量为例，通过STFT构造异常标志量过程为：使用STFT对i_am进行信号处理，获得i_am的直流分量i_amd、基波分量i_amf、二至七次谐波分量i_am1、i_am3...i_am7：

同样对i_ae进行信号处理，得到直流分量i_aed、基波分量i_aef、二至七次谐波分量i_ae2、i_ae3...i_ae7，A相电流传感器的异常标志量由此得出：

m_a＝K_D|i_ad|+K_F|i_af|+K_H|i_ah|

i_ad＝i_amd-i_aed

i_af＝i_amf-i_aef

K_D、K_F、K_H为各部分的权重系数；

所述步骤3中STFT变换的定义与基波频率f和窗口宽度W计算如下：

ω_ref代表给定转速，单位为r/min，P_n为电机极对数。