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        開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)

        2018-05-14 13:31:20張磊劉闖興志
        電機(jī)與控制學(xué)報(bào) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:容錯(cuò)故障診斷

        張磊 劉闖 興志

        摘要:針對開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器的穩(wěn)定性問題,提出一種基于單一特征點(diǎn)磁鏈方法的位置估計(jì)容錯(cuò)技術(shù)。該方法根據(jù)電感、磁鏈、轉(zhuǎn)子位置三者之間的邏輯關(guān)系,選取電感曲線交點(diǎn)為特征點(diǎn)位置,通過磁鏈比較得到每一相的特征點(diǎn)位置檢索脈沖信號,利用位置檢索脈沖信號算出轉(zhuǎn)子位置角??紤]到電機(jī)發(fā)生故障,位置估計(jì)算法會(huì)失效的問題,針對電機(jī)缺相和電壓/電流傳感器故障,提出相應(yīng)的故障診斷算法,通過分析故障狀態(tài)下電機(jī)磁鏈變化特性,判斷故障源和故障類型,再依據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)相與相的獨(dú)立性,結(jié)合時(shí)間延遲,利用正常相的電磁信息間接估計(jì)故障相的轉(zhuǎn)子位置信號,該算法提高了位置估計(jì)的容錯(cuò)性能。最后,通過缺相及傳感器故障試驗(yàn),驗(yàn)證了所提方法的可行性和正確性。

        關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電機(jī);無位置傳感器;容錯(cuò);故障診斷;磁鏈特性

        DOI:10.15938/j.emc.2018.11.000

        中圖分類號:TM 351

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號:1007-449X(2018)11-0000-00

        0引言

        開關(guān)磁阻電機(jī)(switched reluctance motor,SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容錯(cuò)性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適合工作在高溫、高轉(zhuǎn)速惡劣環(huán)境。開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行需要位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置信號,在高溫、灰塵等惡劣環(huán)境下,位置傳感器易出現(xiàn)故障,而缺相運(yùn)行會(huì)降低電機(jī)輸出效率,同時(shí)位置傳感器的存在也增加了成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此,研究無位置傳感器技術(shù)具有十分重要的實(shí)際意義。

        近年來,國內(nèi)外學(xué)者對SRM無位置傳感器技術(shù)展開了大量研究,如脈沖注入法[1-3]、電感模型法[4-5]、先進(jìn)智能算法[6-8]和電流磁鏈法[9-12]等。文獻(xiàn)[9]采用了磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)無位置估計(jì),但需要建立三維的數(shù)據(jù)表,該方法過程較繁瑣,實(shí)用性不高,后來有學(xué)者對該方法進(jìn)行了簡化。文獻(xiàn)[10]在文獻(xiàn)[9]的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡化,選定最大位置附近作換相時(shí)刻的參考磁鏈,通過實(shí)時(shí)計(jì)算磁鏈與此位置的磁鏈比較而得到換相位置,該方法所需內(nèi)存小,只需要二維數(shù)據(jù)表,算法簡單,但只能實(shí)現(xiàn)單相導(dǎo)通,并且換相角處的位置不好確定。文獻(xiàn)[11]提出了基于五點(diǎn)法磁鏈模型的改進(jìn)型簡化磁鏈位置估計(jì)方法,換相位置磁鏈在線自動(dòng)生成,不需要?jiǎng)?chuàng)建磁鏈數(shù)據(jù)表,算法簡單,易實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[12]提出一種基于電機(jī)電感模型的無位置傳感器技術(shù),低速運(yùn)行采用電流斬波控制方法,高速運(yùn)行采用角度位置控制方法,實(shí)現(xiàn)了較寬調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。文獻(xiàn)[13]提出一種基于復(fù)平面電感模型的位置估計(jì)方法,該方法通過四象限分別分析了復(fù)平面內(nèi)三相合成電感向量與實(shí)軸的夾角同轉(zhuǎn)子位置角度之間的映射關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置間接估計(jì)。

        文獻(xiàn)[14]采用一種單周期單特殊點(diǎn)檢測方案,該方法通過檢測相電流梯度過零估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置信號,提高了位置估計(jì)的瞬時(shí)性,且無需計(jì)算電機(jī)的磁鏈特性。文獻(xiàn)[15]提出了電流斜率差的開關(guān)磁阻電機(jī)位置估計(jì)方法,該方法通過檢測上升電流和下降電流斜率差提取包絡(luò)線,利用包絡(luò)線與電感關(guān)系,估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信號。文獻(xiàn)[16]結(jié)合了相電流斜率過零和相電感斜率過零的特性,通過檢測斜率正負(fù)交變這一特性,實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號的檢測,優(yōu)點(diǎn)是避免了開通角的影響,提高了位置估計(jì)的容錯(cuò)性,但高精度的電感計(jì)算較為復(fù)雜。

        文獻(xiàn)[17]針對有位置傳感器的控制系統(tǒng),提出了通過檢測各項(xiàng)位置信號的雙邊沿觸發(fā)順序以及相鄰觸發(fā)邊沿之間的角度差來實(shí)現(xiàn)故障檢測,并利用位置傳感器信號之間的位置角度關(guān)系實(shí)現(xiàn)故障后的容錯(cuò)控制。文獻(xiàn)[18]在文獻(xiàn)[17]的基礎(chǔ)上,針對SRM無位置傳感器控制系統(tǒng),提出基于全周期電感法位置估計(jì)算法,并通過檢測相電感斜率過零的位置檢索脈沖位置信號邊緣觸發(fā)來診斷位置信號故障,實(shí)現(xiàn)其位置估計(jì)容錯(cuò)特性。

        從國內(nèi)外文獻(xiàn)看,針對開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器故障診斷及其容錯(cuò)技術(shù)研究的文獻(xiàn)很少,本文在傳統(tǒng)的簡化磁鏈位置估計(jì)算法的基礎(chǔ)上,提出一種基于單一特征位置檢測的無位置傳感器控制技術(shù),并針對電機(jī)發(fā)生缺相和傳感器故障情況,提出了相應(yīng)的故障診斷和位置信號容錯(cuò)技術(shù)方案,最后通過故障實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文算法的可行性和正確性。

        1位置估計(jì)算法

        1.1電感曲線與轉(zhuǎn)子位置信號關(guān)系

        圖1為12/8結(jié)構(gòu)的三相開關(guān)磁阻電機(jī)電感曲線與轉(zhuǎn)子位置信號關(guān)系圖。從圖中看出7.5°和15°兩個(gè)特征位置都對應(yīng)某一相轉(zhuǎn)子位置信號的上升沿和下降沿,所以通過比較實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磁鏈與7.5°和15°特征位置的磁鏈即可得到7.5°和15°特征位置的檢索脈沖信號,進(jìn)而由特征位置檢索脈沖信號估算出轉(zhuǎn)子的位置信號。因?yàn)槿噢D(zhuǎn)子位置信號邊沿之間的夾角是一定的,因此通過檢測一個(gè)特征位置的檢索脈沖信號來估計(jì)轉(zhuǎn)子位置成為可能。

        1.2單特征位置選擇

        圖2是分別在7.5°和15°轉(zhuǎn)子位置下的磁鏈特性曲線。當(dāng)電機(jī)相電流較小時(shí),電機(jī)處于非飽和階段,此時(shí)在一個(gè)較小的采樣時(shí)間段Δt內(nèi),15°位置的磁鏈變化量明顯大于7.5°位置的磁鏈變化量,采樣點(diǎn)排列稀疏,有利于位置信號精度的提高;當(dāng)電機(jī)相電流較大時(shí),電機(jī)工作于飽和區(qū),此時(shí)對比同樣的采樣時(shí)間段Δt,15°位置的磁鏈變化量和7.5°位置的磁鏈變化量基本相等,因此采用兩個(gè)特征位置都沒有太大的區(qū)別。所以在電機(jī)空載運(yùn)行或者輕載運(yùn)行時(shí)采用15°作為特征位置更有利于位置信號精度的提高,因此采用15°為參考單特征位置。

        1.3單特征位置估計(jì)方案

        假設(shè)開關(guān)磁阻電機(jī)各相結(jié)構(gòu)和電磁參數(shù)對稱,那么開關(guān)磁阻電機(jī)第k相的電壓平衡方程式為

        uk=Rkik+dψkdt。(1)

        由式(1)可以解析得到第k相的磁鏈表達(dá)式為

        ψk(t)=∫t0(uk-Rkik)dt+ψk(0)。(2)

        式(2)離散化為

        ψk(n)={∑Nn=1[Uk(n)-Rkik(n)]T}+

        ψk(0)ψk(n)=

        ψk(n-1)+[Uk(n)-Rkik(n)]T。(3)

        式中ψk(0)為第k相繞組的初始磁鏈。由式(3)可知,如果知道第k相繞組的初始磁鏈,并且實(shí)時(shí)采集SRM在0~t時(shí)刻之間的繞組相電壓uk及相電流ik,就可以通過積分的方法計(jì)算出相繞組在t時(shí)刻的繞組磁鏈ψk(t)。圖3為基于15°為參考特征位置的位置估計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

        15°特殊位置的脈沖信號通過實(shí)時(shí)積分計(jì)算的動(dòng)態(tài)磁鏈與15°特殊位置的磁鏈比較得到,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磁鏈由式(3)計(jì)算得到,15°特征點(diǎn)位置磁鏈采用提出的五點(diǎn)法優(yōu)化磁鏈模型計(jì)算得到,該模型在文獻(xiàn)[11]中已詳細(xì)分析,由于特征位置角度固定,所以15°特征位置的磁鏈模型只為ψ-i的函數(shù)關(guān)系式。在位置估計(jì)算法運(yùn)行過程中,只需實(shí)測出瞬時(shí)相電流值,即可通過五點(diǎn)法優(yōu)化磁鏈模型實(shí)時(shí)計(jì)算出特征位置的磁鏈,相比傳統(tǒng)的簡化磁鏈位置估計(jì)算法,該算法不需要實(shí)測磁鏈,也不需要?jiǎng)?chuàng)建磁鏈數(shù)據(jù)表,因此無需存儲(chǔ),無需查表,所以提高了微處理器的實(shí)時(shí)性,并且計(jì)算得到的特征位置磁鏈?zhǔn)莿?dòng)態(tài)磁鏈,更能反映電機(jī)的運(yùn)行特性。

        1.4轉(zhuǎn)速與角度估計(jì)

        圖4是位置估計(jì)原理示意圖,可以看出,A相15°位置對應(yīng)C相電感最小位置,B相15°位置對應(yīng)A相電感最小位置,C相15°位置對應(yīng)B相電感最小位置,相鄰兩個(gè)15°位置脈沖信號為一個(gè)電感周期,15°特征點(diǎn)位置的脈沖檢索信號由實(shí)時(shí)積分計(jì)算的動(dòng)態(tài)磁鏈與15°特殊位置的磁鏈比較得到,由于該位置檢索脈沖信號是固定的,所以根據(jù)15°特征點(diǎn)位置的脈沖檢索信號可以估算出轉(zhuǎn)子位置。

        如圖4所示(12/8三相SRM),A相15°分別對應(yīng)C相0°和45°,相鄰的兩個(gè)15°特征位置脈沖信號隔角為Δθ=45°,設(shè)相鄰兩個(gè)檢索脈沖上升沿時(shí)間間隔為Δt,則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n為

        n=ΔθΔtdeg/s=60×Δθ360×Δt r/min。(4)

        估算的位置角度為

        θ(k+1)=θ(k)+ωΔT。(5)

        式中:θ(k)為上次采樣時(shí)間估算的位置角;θ(k+1)為本次采樣時(shí)間估算的位置角;ΔT為采樣時(shí)間。在任一個(gè)電角度周期里,可由式(5)估算出各相轉(zhuǎn)子位置角。

        2缺相故障位置容錯(cuò)估計(jì)

        當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行在高溫、高速的航空工業(yè),潮濕、多塵等惡劣環(huán)境,電機(jī)可能發(fā)生故障,所以,為了拓寬開關(guān)磁阻電機(jī)的使用領(lǐng)域,研究開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù)的可靠性和容錯(cuò)性顯得十分重要。

        由圖4分析可知,通過檢測A相15°特征位置信號間接估計(jì)C相的位置信號,但是如果A相發(fā)生缺相故障,則磁鏈檢測系統(tǒng)無法計(jì)算出故障相A相的磁鏈,磁鏈比較失效,從而檢測不到A相15°特征位置信號,最終會(huì)導(dǎo)致該位置估計(jì)算法不能正常運(yùn)行。為此,針對缺相故障,利用開關(guān)磁阻電機(jī)固有的相與相獨(dú)立性優(yōu)勢,對該位置估計(jì)算法進(jìn)行了改進(jìn),各相位置信號均由本相的電磁信息估計(jì),不涉及其他相,并結(jié)合時(shí)間延遲,直接估計(jì)出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號。

        現(xiàn)以B、C相缺相,A相正常的故障類型解釋方案的實(shí)現(xiàn)過程,如圖5所示。由圖可知,B、C相發(fā)生缺相故障,A相的特征位置信號通過本相磁鏈比較得到,兩個(gè)相鄰的15°特征位置脈沖信號相隔45°;根據(jù)SRM電感曲線的周期性,將15°特征位置的脈沖信號分別延遲T7.5°和T30°,即可得到A相最大電感和最小電感位置的檢索脈沖信號,相鄰的兩個(gè)檢索脈沖信號間隔為22.5°;這樣根據(jù)A相位置檢索脈沖信號很容易估計(jì)出1/2周期導(dǎo)通的位置信號,其中延遲時(shí)間T7.5°和T30°由實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到。

        從位置信號估計(jì)過程看出,A相位置信號估計(jì)沒有涉及到B相和C相,所以當(dāng)B相、C相發(fā)生缺相故障時(shí),A相位置估計(jì)信號仍保持正常,電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,其他缺相類型分析如此相同。

        3傳感器故障診斷與容錯(cuò)

        開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù)是通過檢測電流、電壓、磁鏈等電磁信息間接估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信號,但是當(dāng)電磁信息的檢測過程出現(xiàn)了故障,估計(jì)出的位置信號誤差將很大,甚至出現(xiàn)位置信號紊亂,嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行癱瘓。在一些特殊作業(yè)中,在沒有更換故障傳感器之前,還需要保證電機(jī)正常運(yùn)行,為此,針對電流/電壓傳感器故障進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的無位置傳感器容錯(cuò)技術(shù)。

        3.1故障診斷

        根據(jù)磁鏈積分離散計(jì)算公式(3)可以看出,n時(shí)刻的磁鏈ψk(n)是n-1時(shí)刻計(jì)算的磁鏈ψk-1(n-1)加上當(dāng)前采樣時(shí)間T里計(jì)算的磁鏈值[Uk(n)-Rkik(n)]T,下面根據(jù)電流傳感器和電壓傳感器故障情況分3種類型分析。

        故障類型一:在n時(shí)刻相電流傳感器出現(xiàn)故障,電壓傳感器正常,電流傳感器采樣的值為零,此時(shí),磁鏈積分離散計(jì)算公式(3)變?yōu)?/p>

        ψk(n)=ψk(n-1)+Uk(n)T。(6)

        式(6)相比電流傳感器正常情況下的式(3)缺少了-Rkik(n)T項(xiàng),這樣在第n時(shí)刻到開關(guān)管關(guān)斷,相磁鏈會(huì)上升加快,磁鏈變化率增大,且在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻磁鏈值比傳感器正常情況下大;在開關(guān)管關(guān)斷后,Uk(n)為負(fù),也缺少了-Rkik(n)項(xiàng),相磁鏈減小相比傳感器正常情況下變慢,電流傳感器故障分析圖如圖6所示。

        故障類型二:在n時(shí)刻相電壓傳感器出現(xiàn)故障,電流傳感器正常,電壓傳感器采集的值為零,此時(shí),磁鏈積分離散計(jì)算公式(3)變?yōu)?/p>

        ψk(n)=ψk(n-1)+[-Rkik(n)]T。(7)

        式(7)

        相比傳感器正常情況下的式(3)缺少Uk(n)T項(xiàng),這樣從第n時(shí)刻開始,積分計(jì)算出的磁鏈值就開始減小,減小的幅度主要由-Rkik(n)T決定,電壓傳感器故障分析圖如圖6所示。

        故障類型三:在n時(shí)刻電壓傳感器和電流傳感器同時(shí)出現(xiàn)故障,無法檢測到相電壓和相電流信號,此時(shí),磁鏈積分離散計(jì)算公式(3)變?yōu)?/p>

        ψk(n)=ψk(n-1)。(8)

        從式(8) 可以看出從第n時(shí)刻開始,積分計(jì)算出來的磁鏈值保持恒值ψk(n-1),電壓/電流傳感器故障分析圖如圖6所示。

        所以,可以通過檢測相動(dòng)態(tài)磁鏈變化特性,診斷出故障相和傳感器故障類型。

        3.2位置估計(jì)容錯(cuò)分析

        傳感器故障與缺相故障不同,傳感器故障只是影響電流或電壓的采集,開關(guān)管和電機(jī)繞組都完好,所以如果能間接估計(jì)出故障相的位置信號,電機(jī)仍然能保持各相正常驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。

        利用開關(guān)磁阻電機(jī)相間獨(dú)立性和延遲方法估計(jì)故障相的位置信號,下面以2種情況為例解釋其位置估計(jì)容錯(cuò)過程。

        1)C相電流、電壓傳感器發(fā)生故障。由圖1知,故障相C相的位置信號上升沿由A相15o特征位置與相動(dòng)態(tài)磁鏈比較得到,而C相位置信號的下降沿與A相15°特征位置相差22.5°,所以可以利用延遲方法,將A相的15°特征位置脈沖信號延遲22.5°所需的時(shí)間(T22.5°),得到C相的位置信號下降沿。

        2)B、C兩相電流、電壓傳感器發(fā)生故障。只有A相為正常相,其中故障相C相的位置信號估計(jì)過程與上述估計(jì)方法相同。由圖1可看出,故障相B相的位置信號上升沿和下降沿分別與正常相A相15°特征位置相差15°和37.5°,因此可以將A相15°特征位置的脈沖信號分別延遲15°和37.5°所需的時(shí)間(T15°、T37.5°),得到故障B相的位置信號上升沿和下降沿。

        4實(shí)驗(yàn)分析

        為了驗(yàn)證所提出的無位置傳感器方法的可行性,在一臺(tái)12/8結(jié)構(gòu)的SRM樣機(jī)的控制平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖7所示。其中實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為一臺(tái)12/8結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī),額定功率為1.5 kW,額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min。平臺(tái)的主控核心A為dSPACE1104控制板,B為信號調(diào)理電路,C為不對稱半橋功率電路,D為SRM傳動(dòng)系統(tǒng),其中dSPACE1104與Matlab/SIMULINK仿真軟件完全兼容并實(shí)現(xiàn)無縫連接,通過ControlDesk試驗(yàn)工具軟件能方便在線設(shè)定和修改系統(tǒng)參數(shù),實(shí)時(shí)地進(jìn)行電機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)。

        4.1缺相故障實(shí)驗(yàn)

        圖8為電機(jī)發(fā)生缺相故障時(shí)位置檢索脈沖估計(jì)實(shí)驗(yàn),采用缺相故障位置容錯(cuò)估計(jì)算法。

        其中,圖8(a)為缺A相的位置檢索脈沖實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)波形可以看出,A相運(yùn)行在正常狀態(tài)階段,A相的位置檢索脈沖不會(huì)丟失,當(dāng)A處在缺相故障狀態(tài)階段,A相的位置檢索脈沖信號全部丟失,而B相的位置檢索脈沖信號不會(huì)因?yàn)锳相缺相故障受到影響;圖8(b)是缺A、B兩相故障位置檢索脈沖實(shí)驗(yàn)波形,在缺相運(yùn)行過程中故障相的位置檢索脈沖信號丟失。由此驗(yàn)證了該算法下位置檢索脈沖信號的估計(jì)是獨(dú)立的。

        圖9是電機(jī)運(yùn)行在缺相故障下的位置估計(jì)容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)波形,其中圖9(a)和圖9(b)是缺一相故障的實(shí)驗(yàn)波形,從實(shí)驗(yàn)波形看出,當(dāng)A相發(fā)生缺相故障,利用所提的缺相故障位置容錯(cuò)算法,仍能估計(jì)出正常相B、C的位置檢索脈沖和轉(zhuǎn)子位置信號。圖9(c)是缺兩相故障的實(shí)驗(yàn)波形,由實(shí)驗(yàn)波形看出,正常相C相的位置檢索脈沖信號仍能估計(jì)出,不受A、B故障相的影響。

        4.2傳感器故障診斷

        圖10為傳感器故障診斷識別過程實(shí)驗(yàn)波形。圖10(a)給出A相電壓傳感器故障識別過程波形,從實(shí)驗(yàn)波形看出,電壓傳感器正常階段,A相動(dòng)態(tài)磁鏈正常,當(dāng)A相電壓傳感器發(fā)生故障,實(shí)驗(yàn)電壓傳感器輸出電壓為零,A相磁鏈在-Rkik(n)作用下,逐漸減小,直至降到零。圖10(b)給出A相電流傳感器故障識別過程波形,從實(shí)驗(yàn)波形可以看出,當(dāng)A相電流傳感器發(fā)生故障,輸出電流為零,此時(shí)A相積分計(jì)算出的動(dòng)態(tài)磁鏈最大值變大了,而且在開關(guān)管關(guān)斷之前,相動(dòng)態(tài)磁鏈變化率增大。圖10(c)給出了A相缺電壓/電流傳感器故障識別過程波形,從實(shí)驗(yàn)波形看出,A相電流傳感器故障實(shí)驗(yàn)與圖10(b)相同,當(dāng)電壓/電流傳感器都發(fā)生故障,A相動(dòng)態(tài)磁鏈保持故障點(diǎn)時(shí)刻的動(dòng)態(tài)磁鏈值不變。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖6傳感器故障類型分析圖相吻合,由此得出理論與實(shí)驗(yàn)完全一致。

        4.3傳感器故障位置容錯(cuò)估計(jì)

        圖11給出了母線電壓為20 V、輕載、無斬波控制時(shí),傳感器故障位置估計(jì)容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)波形。其中,圖11(a)給出了負(fù)載為0.12 N·m、轉(zhuǎn)速為1 000 r/min的實(shí)驗(yàn)波形,4個(gè)通道分別表示A相電壓波形、A相位置檢索脈沖信號、B相位置檢索脈沖信號、C相位置檢索脈沖信號??梢钥闯?,當(dāng)A相電壓傳感器發(fā)生故障,利用傳感器故障位置容錯(cuò)估計(jì)方法,仍然可以識別到A相位置檢索脈沖信號。圖11(b)給出了負(fù)載為0.21 N·m、轉(zhuǎn)速降為750 r/min的位置估計(jì)容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)波形,從實(shí)驗(yàn)波形看出,當(dāng)A、C兩相電壓傳感器發(fā)生故障,在故障階段,通過正常相B仍能識別出故障相A、C兩相的位置檢索脈沖信號,由位置檢索脈沖即可估計(jì)出故障相的位置信號。圖11(c)給出了A相電流傳感器發(fā)生故障位置估計(jì)容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)波形,負(fù)載為0.12 N·m、轉(zhuǎn)速為1 000 r/min,從波形看出,故障相A相的位置檢索脈沖可由正常相B、C兩相間接估計(jì)出。圖11(d)給出了A、C兩相電流傳感器發(fā)生故障位置估計(jì)容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)波形,負(fù)載為0.21 N·m、轉(zhuǎn)速750 r/min,從實(shí)驗(yàn)波形看出,當(dāng)A、C兩相電流傳感器發(fā)生故障,仍能估計(jì)出A、C兩相的位置檢索脈沖信號。圖11(e)給出了電壓/電流傳感器同時(shí)發(fā)生故障時(shí)位置容錯(cuò)估計(jì)波形圖,負(fù)載0.21 N·m、轉(zhuǎn)速750 r/min,可以看出,同樣可以通過容錯(cuò)方法得到三相位置信號,不受電壓/電流傳感器故障的影響。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出,所提出的位置估計(jì)方法針對傳感器故障具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性能。

        5結(jié)論

        本文針對開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)生故障情況,提出了具有容錯(cuò)功能的無位置傳感器技術(shù),拓寬了無位置傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的使用領(lǐng)域,提高了其可靠性,最后,通過實(shí)驗(yàn)對本文所提的方法進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

        1)缺相故障下,通過本文所提的容錯(cuò)位置估計(jì)算法,仍能保持正常相的位置估計(jì)正確性;

        2)傳感器故障下,位置估計(jì)算法能根據(jù)傳感器故障類型的診斷,實(shí)時(shí)估計(jì)出故障相的位置信號,保證電機(jī)故障狀態(tài)下正常運(yùn)行;

        3)通過缺相和傳感器故障實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法具有較高的容錯(cuò)性和正確性。

        參 考 文 獻(xiàn):

        [HT6SS]

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        (編輯:邱赫男)

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