专利名称：感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，属于调速系统中电流传感器的故障诊断技术领域。
背景技术：
目前感应电机的变频调速系统一般使用三个或两个电流传感器来采集电流信息，将测得的电流信息进行坐标变换，并将其作为电流环的反馈量，最终实现系统的闭环控制。然而当电流传感器发生故障后，系统得不到正确的电流信息，致使控制系统调速性能下降，甚至造成控制系统发散。某些高可靠性调速场合要求控制系统对电流传感器故障具有一定的故障诊断和容错控制能力，调速系统在进入到容错控制模式之前必须能够进行准确的故障诊断和定位。根据文献检索，有的方法提出了对电机定子三相电流进行求和，根据其代数和是否为零判断电流传感器故障是否发生，此方法原理简单，易于实现，但它只能检测出三个电流传感器是否发生故障，却不能具体定位哪个电流传感器发生故障，对电流传感器的容错控制没有指导意义；还有的方法提出使用状态观测器观测电流，然后对测量值与观测值进行对比，用于诊断电流传感器是否发生故障，此方法可以准确定位故障电流传感器的位置，但是这种方法需要已知电机运行的很多参数，仅适用于风力发电系统所常用的双馈式感应电机。
发明内容
本发明是为了解决在变频调速系统中，使用状态观测器观测电流的方法来定位故障电流传感器的位置通用性差的问题，提供了一种感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法。 本发明所述感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，它包括以下步骤:步骤一:利用电压传感器检测获得感应电机的定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。；利用三个电流传感器分别检测获得感应电机的定子A相电流ia、B相电流ib和C相电流i。；利用光电码盘检测获得感应电机的实际转速;步骤二:将定子A相电流ia、a i3a坐标系下的定子电压α轴分量usaa、a β a坐标系下的定子电压β轴分量Us0a和实际转速送入第一状态观测器，a i3a坐标系下的定子电压α轴分量Usaa和a Pii坐标系下的定子电压β轴分量Us0a为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系α β a下的定子电压分量；α旦3坐标系为α轴正方向与感应电机A相绕组正方向重合的坐标系；将定子B相电流ib、a i3b坐标系下的定子电压a轴分量usab、a Pb坐标系下的定子电压β轴分量Useb和实际转速送入第二状态观测器，a i3b坐标系下的定子电压a轴分量Usab和a Pb坐标系下的定子电压β轴分量Us0b为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系a i3b下的定子电压分量；α β b坐标系为α轴正方向与感应电机B相绕组正方向重合的坐标系；
将定子C相电流i。、α β。坐标系下的定子电压α轴分量usa。、α β。坐标系下的定子电压β轴分量Use。和实际转速送入第三状态观测器，α β。坐标系下的定子电压α轴分量Usa。和α β。坐标系下的定子电压β轴分量Us0。为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系α β。下的定子电压分量；α β。坐标系为α轴正方向与感应电机C相绕组正方向重合的坐标系；通过第一状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I a，通过第二状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I 通过第三状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I ψ」。；步骤三:采用电流传感器故障诊断单元将第一状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I ^la与第二状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I I^lb作差，结果取绝对值获得第一状态观测器和第二状态观测器的转子磁链幅值偏差量Eab ;将第一状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I ^la与第三状态观测器的观测获得的电机转子磁链幅值
Ψ」。作差，结果取绝对值获得第一状态观测器和第三状态观测器的转子磁链幅值偏差量Ea。；将第二状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I Il^lb与三状态观测器的观测获得的电机转子磁链幅值I Ψ」。作差，结果取绝对值获得第二状态观测器和第三状态观测器的转子磁链幅值偏差量Eb。，然后输出电流传感器故障诊断结果，该诊断结果根据下表获得:无表示三相电流传感器均正常运行，用故障代码O表示；a故障表示A相电流传感器故障，用故障代码I表示；b故障表示B相电流传感器故障，用故障代码2表示；c故障表示C相电流传感器故障，用故障代码3表示:表
权利要求
1.一种感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，其特征在于，它包括以下步骤: 步骤一:利用电压传感器检测获得感应电机的定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。；利用三个电流传感器分别检测获得感应电机的定子A相电流ia、B相电流ib和C相电流i。；利用光电码盘检测获得感应电机的实际转速; 步骤二:将定子A相电流ia、a i3a坐标系下的定子电压α轴分量usaa、a ^^坐标系下的定子电压β轴分量Us0a和实际转速送入第一状态观测器，a i3a坐标系下的定子电压α轴分量Usaa和a Pii坐标系下的定子电压β轴分量Us0a为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系a i3a下的定子电压分量；α坐标系为α轴正方向与感应电机A相绕组正方向重合的坐标系； 将定子B相电流ib、a i3b坐标系下的定子电压α轴分量usab、a ^^坐标系下的定子电压β轴分量Useb和实际转速送入第二状态观测器，a i3b坐标系下的定子电压a轴分量Usab和a Pb坐标系下的定子电压β轴分量Us0b为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系a i3b下的定子电压分量；α ^^坐标系为α轴正方向与感应电机B相绕组正方向重合的坐标系； 将定子C相电流i。、α β。坐标系下的定子电压α轴分量usa。、α β。坐标系下的定子电压β轴分量Use。和实际转速送入第三状态观测器，α β。坐标系下的定子电压α轴分量Usa。和α β。坐标系下的定子电压β轴分量Us0。为由定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压U。经Clark变换获得的两相静止坐标系α β。下的定子电压分量；α β。坐标系为α轴正方向与感应电机C相绕组正方向重合的坐标系； 通过第一状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I Il^la，通过第二状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I 通过第三状态观测器观测获得电机转子磁链幅值I Ψ」。；步骤三:采用电流传感器故障诊断单元将第一状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I Ii^la与第二状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I Ii^lb作差，结果取绝对值获得第一状态观测器和第二状态观测器的转子磁链幅值偏差量Eab ;将第一状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I 11^^与第三状态观测器的观测获得的电机转子磁链幅值I 11^1。作差，结果取绝对值获得第一状态观测器和第三状态观测器的转子磁链幅值偏差量Ea。；将第二状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值I Ii^lb与三状态观测器的观测获得的电机转子磁链幅值I Ψ」。作差，结果取绝对值获得第二状态观测器和第三状态观测器的转子磁链幅值偏差量Eb。，然后输出电流传感器故障诊断结果，该诊断结果根据下表获得:无表示三相电流传感器均正常运行，用故障代码O表示；8故障表示A相电流传感器故障，用故障代码I表示山故障表示B相电流传感器故障，用故障代码2表示；(3故障表示C相电流传感器故障，用故障代码3表示: 表
2.根据权利要求1所述的感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，其特征在于，步骤一中利用电压传感器检测获得感应电机的定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压Uc的具体方法为: 利用电压传感器检测感应电机调速系统的直流母线电压VD。，然后根据SVPWM信号重构出定子A相电压ua、B相电压Ub和C相电压uc.。
3.根据权利要求2所述的感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，其特征在于，第一状态观测器的输入量:
4.根据权利要求3所述的感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，其特征在于， 第一状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值|Ψr|a、第二状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值|Ψr|b和第三状态观测器观测获得的电机转子磁链幅值|Ψr|c的获得方法相同，以第一状态观测器观测获得电机转子磁链幅|Ψr|a为例，来说明该电机转子磁链幅值|Ψr|a的具体获得方法: 首先计算第一状态观测器中的状态量x的导数X
全文摘要
感应电机调速系统的电流传感器故障诊断方法，属于调速系统中电流传感器的故障诊断技术领域。本发明为了解决在变频调速系统中，使用状态观测器观测电流的方法来定位故障电流传感器的位置通用性差的问题。它通过检测定子三相电流和电压，将定子三相电流分别送入对应的三个单电流传感器状态观测器中，用于观测感应电机的转子磁链，通过对比三个观测器观测出的转子磁链幅值可以实现电流传感器的故障诊断。本发明用于诊断调速系统的电流传感器故障。
文档编号H02P21/13GK103248307SQ201310198738
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月24日 优先权日2013年5月24日
发明者于泳, 朱明君, 徐殿国, 于雁南, 王高林, 杨荣峰 申请人:哈尔滨工业大学