[发明专利]一种基于开关管故障诊断的电机主动短路方法

权利要求书

1.一种基于开关管故障诊断的电机主动短路方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：由电流传感器采集三相永磁同步电机的三相电流i_a、i_b、i_c，通过编码器获取电机电角度θ_e，并利用Clark/Park变换计算定子电流dq轴分量i_d和i_q；

步骤2：由SVPWM模块输出逆变器驱动信号获取当前采样时刻作用于电机的电压矢量U_out；

步骤3：由模型预测控制获得电压矢量U_out作用下的αβ轴预测电流值i_αp和i_βp；

步骤4：计算预测电流矢量轨迹斜率M，并根据M判断故障相；

步骤5：根据故障相电流的状态确定故障管的位置，并确定主动短路的方式，输出逆变器的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于开关管故障诊断的电机主动短路方法，其特征在于，步骤1中，由公式(1)获得电机电角速度ω_e，经公式(2)的Clark变换后得到定子电流αβ轴的分量i_α、i_β，再经公式(3)的Park变换后得到定子电流的dq轴分量i_d、i_q；

3.根据权利要求1所述的一种基于开关管故障诊断的电机主动短路方法，其特征在于，步骤2中，由公式(4)计算得到电压矢量U_out；

其中，j为虚数单位，S_a、S_b、S_c为SVPWM模块输出的三相逆变器驱动信号，S_i＝[01]，i＝a，b，c，若S_i＝0，则该开关管关断，若S_i＝1，则该开关管导通；U_dc为直流母线电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于开关管故障诊断的电机主动短路方法，其特征在于，步骤3中，由如式(5)所示一阶欧拉公式和如式(6)所示的永磁同步电机定子电流的d轴分量i_d和q轴分量i_q的状态方程得到如式(7)所示定子电流预测模型，再由式(8)计算电压矢量U_out的dq轴分量，将式(8)代入式(9)得电压矢量U_out作用下的dq轴预测电流值i_dp(k+1)和i_qp(k+1)，最后由式(10)得到αβ轴预测电流值i_αp(k+1)和i_βp(k+1)；

式中，i(k+1)为下一采样时刻定子电流的预测值，i(k)为当前采样时刻定子电流值，T_s为采样时间；

式中，u_d、u_q分别为定子电压矢量dq轴电压分量；L_d、L_q分别为dq轴电感分量；ω_e为电机电角速度；R为定子电阻；ψ_f为永磁体磁链；

式中，i_d(k)、i_q(k)分别为当前采样时刻的dq轴电流；i_d(k+1)、i_q(k+1)分别为下一采样时刻的dq轴电流预测值；u_d(k)、u_q(k)分别为当前时刻的定子电压矢量dq轴分量；

式中，U_outd(k)、U_outq(k)分别为当前采样时刻电压矢量U_out的d轴及q轴分量，Re(·)、Im(·)分别表示实部和虚部，i_αp(k+1)和i_βp(k+1)为下一次采样时刻的αβ轴预测电流值。