專利名稱：感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法
技術領域：
本發明涉及感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，屬于調速系統中電流傳感器的故障診斷技術領域。
背景技術：
目前感應電機的變頻調速系統一般使用三個或兩個電流傳感器來采集電流信息，將測得的電流信息進行坐標變換，并將其作為電流環的反饋量，最終實現系統的閉環控制。然而當電流傳感器發生故障后，系統得不到正確的電流信息，致使控制系統調速性能下降，甚至造成控制系統發散。某些高可靠性調速場合要求控制系統對電流傳感器故障具有一定的故障診斷和容錯控制能力，調速系統在進入到容錯控制模式之前必須能夠進行準確的故障診斷和定位。根據文獻檢索，有的方法提出了對電機定子三相電流進行求和，根據其代數和是否為零判斷電流傳感器故障是否發生，此方法原理簡單，易于實現，但它只能檢測出三個電流傳感器是否發生故障，卻不能具體定位哪個電流傳感器發生故障，對電流傳感器的容錯控制沒有指導意義；還有的方法提出使用狀態觀測器觀測電流，然后對測量值與觀測值進行對比，用于診斷電流傳感器是否發生故障，此方法可以準確定位故障電流傳感器的位置，但是這種方法需要已知電機運行的很多參數，僅適用于風力發電系統所常用的雙饋式感應電機。
發明內容
本發明是為了解決在變頻調速系統中，使用狀態觀測器觀測電流的方法來定位故障電流傳感器的位置通用性差的問題，提供了一種感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法。 本發明所述感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，它包括以下步驟:步驟一:利用電壓傳感器檢測獲得感應電機的定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。；利用三個電流傳感器分別檢測獲得感應電機的定子A相電流ia、B相電流ib和C相電流i。；利用光電碼盤檢測獲得感應電機的實際轉速;步驟二:將定子A相電流ia、a i3a坐標系下的定子電壓α軸分量usaa、a β a坐標系下的定子電壓β軸分量Us0a和實際轉速送入第一狀態觀測器，a i3a坐標系下的定子電壓α軸分量Usaa和a Pii坐標系下的定子電壓β軸分量Us0a為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系α β a下的定子電壓分量；α旦3坐標系為α軸正方向與感應電機A相繞組正方向重合的坐標系；將定子B相電流ib、a i3b坐標系下的定子電壓a軸分量usab、a Pb坐標系下的定子電壓β軸分量Useb和實際轉速送入第二狀態觀測器，a i3b坐標系下的定子電壓a軸分量Usab和a Pb坐標系下的定子電壓β軸分量Us0b為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系a i3b下的定子電壓分量；α β b坐標系為α軸正方向與感應電機B相繞組正方向重合的坐標系；
將定子C相電流i。、α β。坐標系下的定子電壓α軸分量usa。、α β。坐標系下的定子電壓β軸分量Use。和實際轉速送入第三狀態觀測器，α β。坐標系下的定子電壓α軸分量Usa。和α β。坐標系下的定子電壓β軸分量Us0。為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系α β。下的定子電壓分量；α β。坐標系為α軸正方向與感應電機C相繞組正方向重合的坐標系；通過第一狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I a，通過第二狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I 通過第三狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I ψ」。；步驟三:采用電流傳感器故障診斷單元將第一狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I ^la與第二狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I I^lb作差，結果取絕對值獲得第一狀態觀測器和第二狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Eab ;將第一狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I ^la與第三狀態觀測器的觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值
Ψ」。作差，結果取絕對值獲得第一狀態觀測器和第三狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Ea。；將第二狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Il^lb與三狀態觀測器的觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Ψ」。作差，結果取絕對值獲得第二狀態觀測器和第三狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Eb。，然后輸出電流傳感器故障診斷結果，該診斷結果根據下表獲得:無表示三相電流傳感器均正常運行，用故障代碼O表示；a故障表示A相電流傳感器故障，用故障代碼I表示；b故障表示B相電流傳感器故障，用故障代碼2表示；c故障表示C相電流傳感器故障，用故障代碼3表示:表
權利要求
1.一種感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一:利用電壓傳感器檢測獲得感應電機的定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。；利用三個電流傳感器分別檢測獲得感應電機的定子A相電流ia、B相電流ib和C相電流i。；利用光電碼盤檢測獲得感應電機的實際轉速; 步驟二:將定子A相電流ia、a i3a坐標系下的定子電壓α軸分量usaa、a ^^坐標系下的定子電壓β軸分量Us0a和實際轉速送入第一狀態觀測器，a i3a坐標系下的定子電壓α軸分量Usaa和a Pii坐標系下的定子電壓β軸分量Us0a為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系a i3a下的定子電壓分量；α坐標系為α軸正方向與感應電機A相繞組正方向重合的坐標系； 將定子B相電流ib、a i3b坐標系下的定子電壓α軸分量usab、a ^^坐標系下的定子電壓β軸分量Useb和實際轉速送入第二狀態觀測器，a i3b坐標系下的定子電壓a軸分量Usab和a Pb坐標系下的定子電壓β軸分量Us0b為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系a i3b下的定子電壓分量；α ^^坐標系為α軸正方向與感應電機B相繞組正方向重合的坐標系； 將定子C相電流i。、α β。坐標系下的定子電壓α軸分量usa。、α β。坐標系下的定子電壓β軸分量Use。和實際轉速送入第三狀態觀測器，α β。坐標系下的定子電壓α軸分量Usa。和α β。坐標系下的定子電壓β軸分量Us0。為由定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓U。經Clark變換獲得的兩相靜止坐標系α β。下的定子電壓分量；α β。坐標系為α軸正方向與感應電機C相繞組正方向重合的坐標系； 通過第一狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I Il^la，通過第二狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I 通過第三狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅值I Ψ」。；步驟三:采用電流傳感器故障診斷單元將第一狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Ii^la與第二狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Ii^lb作差，結果取絕對值獲得第一狀態觀測器和第二狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Eab ;將第一狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I 11^^與第三狀態觀測器的觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I 11^1。作差，結果取絕對值獲得第一狀態觀測器和第三狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Ea。；將第二狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Ii^lb與三狀態觀測器的觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值I Ψ」。作差，結果取絕對值獲得第二狀態觀測器和第三狀態觀測器的轉子磁鏈幅值偏差量Eb。，然后輸出電流傳感器故障診斷結果，該診斷結果根據下表獲得:無表示三相電流傳感器均正常運行，用故障代碼O表示；8故障表示A相電流傳感器故障，用故障代碼I表示山故障表示B相電流傳感器故障，用故障代碼2表示；(3故障表示C相電流傳感器故障，用故障代碼3表示: 表
2.根據權利要求1所述的感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，其特征在于，步驟一中利用電壓傳感器檢測獲得感應電機的定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓Uc的具體方法為: 利用電壓傳感器檢測感應電機調速系統的直流母線電壓VD。，然后根據SVPWM信號重構出定子A相電壓ua、B相電壓Ub和C相電壓uc.。
3.根據權利要求2所述的感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，其特征在于，第一狀態觀測器的輸入量:
4.根據權利要求3所述的感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，其特征在于， 第一狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值|Ψr|a、第二狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值|Ψr|b和第三狀態觀測器觀測獲得的電機轉子磁鏈幅值|Ψr|c的獲得方法相同，以第一狀態觀測器觀測獲得電機轉子磁鏈幅|Ψr|a為例，來說明該電機轉子磁鏈幅值|Ψr|a的具體獲得方法: 首先計算第一狀態觀測器中的狀態量x的導數X
全文摘要
感應電機調速系統的電流傳感器故障診斷方法，屬于調速系統中電流傳感器的故障診斷技術領域。本發明為了解決在變頻調速系統中，使用狀態觀測器觀測電流的方法來定位故障電流傳感器的位置通用性差的問題。它通過檢測定子三相電流和電壓，將定子三相電流分別送入對應的三個單電流傳感器狀態觀測器中，用于觀測感應電機的轉子磁鏈，通過對比三個觀測器觀測出的轉子磁鏈幅值可以實現電流傳感器的故障診斷。本發明用于診斷調速系統的電流傳感器故障。
文檔編號H02P21/13GK103248307SQ201310198738
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月24日 優先權日2013年5月24日
發明者于泳, 朱明君, 徐殿國, 于雁南, 王高林, 楊榮峰 申請人:哈爾濱工業大學