一種電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法

一種電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法，該方法包括相電流過零檢測、相電流預(yù)測和相電流故障診斷三部分。在檢測到過零時(shí)刻時(shí)，計(jì)算任意一相電流下一采樣時(shí)刻的電流預(yù)測值和其他兩相本采樣時(shí)刻的電流預(yù)測值，然后利用各相電流采樣值與電流預(yù)測值之間的偏差對電流傳感器進(jìn)行故障診斷，并對傳感器信號的準(zhǔn)確度和可信性進(jìn)行檢查。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)檢測到傳感器故障，在傳感器故障情況下，利用預(yù)測值代替檢測值輸入到矢量控制系統(tǒng)中，保證了電機(jī)控制正常運(yùn)行，同時(shí)，利用相電流預(yù)測功能實(shí)現(xiàn)了電流傳感器工作狀態(tài)監(jiān)控和相互校驗(yàn)，提高了電機(jī)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和耐久性。
【專利說明】一種電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種相電流預(yù)測與診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前的電機(jī)控制裝置具有逆變器設(shè)備和電機(jī)矢量控制部分。電動(dòng)機(jī)一般是三相交 流電機(jī)。逆變器設(shè)備通過保險(xiǎn)絲和繼電器與動(dòng)力電池或與驅(qū)動(dòng)車輛的其他類型電源相連。 在逆變器設(shè)備和電動(dòng)機(jī)之間設(shè)有電流傳感器用于檢測三相電流Iu、Iv、Iw。在電動(dòng)機(jī)上裝 有檢測電機(jī)位置的傳感器。電機(jī)矢量控制部分使用矢量控制，通過坐標(biāo)變換后獲得直交軸 電流，從而達(dá)到類似直流電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩解耦的控制效果。一般情況下，由于整車空間有 限，逆變器體積都相對較小而且電流傳感器與開關(guān)器件（如IGBT)安裝在同一殼體內(nèi)，在工 作過程中由于開關(guān)器件的頻繁開關(guān)，將產(chǎn)生很大的電磁干擾，致使輸出信號有較大的零點(diǎn) 漂移并且耦合了噪聲信號，會(huì)導(dǎo)致控制精度下降甚至失效。另外，在車用情況下，為保證安 全可靠需要對電流傳感器信號的可信性進(jìn)行檢查，在傳感器出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)被檢測到 然后進(jìn)行故障處理。因此，電流檢測的準(zhǔn)確度和可信性變得非常重要，它直接影響電機(jī)的控 制性能以及系統(tǒng)的安全性、可靠性、耐久性。
[0003] 中國專利公報(bào)公開了"一種永磁同步電機(jī)無傳感器控制算法"（申請?zhí)枺? 201110413831. 8,
【公開日】：）。該方法通過估算電流補(bǔ)償步驟、估算反電勢濾波步驟和角速 度計(jì)算步驟，對電流進(jìn)行循環(huán)補(bǔ)償，通過估算公式獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，從而控制電機(jī)。這種 電機(jī)控制裝置存在一個(gè)缺點(diǎn)就是，估算公式中用到的電機(jī)本體參數(shù)如永磁同步電機(jī)繞組電 阻、繞組電感是隨著溫度及電機(jī)相電流不斷變化的物理量，該方法并未提到對以上參數(shù)進(jìn) 行有效的補(bǔ)償，從而影響角度估算精度及有效性，將降低電機(jī)控制精度及可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制，同時(shí)能夠識別電流傳感 器的零偏并對電流傳感器故障狀態(tài)進(jìn)行檢查和相互校驗(yàn)的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法包括相電流過零檢 測、相電流預(yù)測和相電流故障診斷三部分，下述對各個(gè)部分進(jìn)行描述，第一部分相電流過零 檢測包括如下步驟：
[0006] 步驟一：判斷電流幅值是否大于設(shè)定的C值，若是則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二；
[0007] 步驟二：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置0,然后結(jié)束程序；
[0008] 步驟三：判斷本采樣時(shí)刻的任一相A相電流采樣值Ia是否大于等于零，若是則轉(zhuǎn) 步驟四，否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0009] 步驟四：判斷上一采樣時(shí)刻的A相電流采樣值Ia((l)是否小于零，若是則轉(zhuǎn)步驟六， 否則轉(zhuǎn)步驟五； _〇] 步驟五：令I(lǐng)a((l) = Ia，然后結(jié)束程序；
[0011] 步驟六：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置1，此時(shí)刻為第一時(shí)刻，因此將η賦值為1， 然后結(jié)束程序；
[0012] 第二部分相電流預(yù)測部分包括如下步驟：
[0013] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0014] 步驟二：計(jì)算任意一相A相電流下一采樣時(shí)刻T(n+1)A相電流預(yù)測值Ia(n+1)est和其 余兩相B、C相本采樣時(shí)刻T(n)的預(yù)測值I b(n)est和Ie(n)est，然后令η = n+1，結(jié)束程序；
[0015] 第三部分相電流故障診斷部分包括如下步驟：
[0016] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0017] 步驟二：分別計(jì)算A相第n+1采樣時(shí)刻T(n+1)的A相電流采樣值Ia(n+1)與預(yù)測值 Ia<n+ikst的差值A(chǔ)Iafc +i)以及B、C兩相第η采樣時(shí)刻T(n)的B、C兩相電流采樣值 I b (η) ? I c (η) 與預(yù)測值 lb (n) est ' 了。(11) est 的差值ΛΙΜη)，ΛΙε(η)的值；
[0018] 步驟二：判斷差值Δ Ia(n+1)，Δ Ib(n)和Δ Ie(n)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，若是則將故障診 斷標(biāo)志位 FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR 和 FLG_C_ERR 清零，將 A、B 和 C 相電流采樣值 Ia(n+1)、Ib(n) 和Ie(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；否則將故障診斷標(biāo)志位FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR和FLG_ C_ERR分別置1，將A、B和C相電流預(yù)測值I a(n+1)est、Ib(n)est和Ie(n)est作為真實(shí)電流值賦值給 I a(n+1)、Ib(n) 和ι_，然后將 Ia(n+1)、Ib(n) 和輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，結(jié)束程序；
[0019] 返回相電流過零檢測部分進(jìn)行下一采樣時(shí)刻相電流過零檢測、相電流預(yù)測和電流 故障診斷，如此循環(huán)完成電機(jī)相電流預(yù)測與診斷。
[0020] 所述第二部分相電流預(yù)測部分步驟二中，根據(jù)下述公式計(jì)算下一采樣時(shí)刻T (n+1) 的A相電流預(yù)測值Ia(n+1)est和B、C兩相本采樣時(shí)刻Τ (η)的預(yù)測值 Ib(n)est 矛口 Ic(n)est〇
[0021] Ia(n+細(xì)=Issin(c〇 XTX (n+1)) (1) 2
[0022] /b(llW = /,sin(^xr χπ+-π) (2) 4
[0023] Ιφ)^=Ι^\η(ωχΤχη + -π)
[0024] Is +l(J2 ⑷
[0025] 其中，ω電機(jī)角速度，T為采樣周期，Is為本采樣時(shí)刻T(n)的相電流峰值；i d為直 軸電流，為交軸電流，利用本采樣時(shí)刻T(n)的ABC三相電流采樣值Ia(n)、I b(n)和Ie(n)經(jīng) 過Clark和Park變換得到。
[0026] A相電流采樣值通過下述方法得到：
[0027] 在電機(jī)相電流為零情況下，讀取電流傳感器輸出信號進(jìn)行采集并進(jìn)行多次數(shù)字平 均后即為相電流偏移量；然后將A相電流傳感器采集的電流值減去相電流偏移量得到任意 采樣時(shí)刻Τ (η)的A相電流采樣值Ia(n);
[0028] 所述的相電流過零檢測部分中，還可以將采樣時(shí)刻T(n)時(shí)的各相電流采樣值相 力口，如果在預(yù)定的范圍內(nèi)，則不輸出故障代碼；否則，輸出故障代碼，使電機(jī)停止工作。
[0029] 本發(fā)明在檢測到過零時(shí)刻時(shí)，利用各相電流檢測值與電流預(yù)測值之間的偏差對電 流傳感器信號的準(zhǔn)確度和可信性進(jìn)行檢查，能夠及時(shí)檢測到傳感器故障以便進(jìn)行安全處 理，在實(shí)現(xiàn)對電流傳感器工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和相互校驗(yàn)外，還實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)的可靠控制，提 高了電機(jī)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和耐久性；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，首先，在不增加額外硬件 的條件下，根據(jù)三相電流電角度相差120°的物理特性，利用軟件對三相電流電流進(jìn)行預(yù) 測，對傳感器的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)了三相電流傳感器之間的相互校驗(yàn)，能夠在第一時(shí) 間檢測到傳感器故障并上報(bào)故障碼，因此，不但節(jié)約了成本而且提高了可靠性；其次，通過 對電機(jī)相電流的準(zhǔn)確預(yù)測，可以在傳感器故障的情況下，利用預(yù)測值代替檢測值，輸出到電 機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，為電機(jī)系統(tǒng)提供"跛行回家"控制功能，從而保證系統(tǒng)不會(huì)突然停機(jī)， 同時(shí)也保護(hù)了與電機(jī)相連接的高壓系統(tǒng)穩(wěn)定性和機(jī)械系統(tǒng)平順性；最后，為了保證檢測的 精度和可信性，從系統(tǒng)角度進(jìn)行了設(shè)計(jì)，當(dāng)電流幅值大于預(yù)定值的情況下才啟動(dòng)預(yù)測功能， 目的是保證過零點(diǎn)檢測的精度，因?yàn)榉翟酱?，過零點(diǎn)附近采樣值的斜率或者差值越大；在 整個(gè)工作過程中，還對三相電流和進(jìn)行校驗(yàn)，如果在預(yù)定的范圍內(nèi)，則表示電流傳感器無故 障，保證了在電流幅值很小的情況下也可以進(jìn)行故障診斷，另外，在電流幅值很小的情況 下，即使出現(xiàn)電流傳感器故障，但是其影響也相對較小，在可接受的范圍內(nèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031] 圖1是電機(jī)控制裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法整體流程圖。
[0033] 圖3是相電流過零檢測部分流程圖。
[0034] 圖4是相電流預(yù)測部分流程圖。
[0035] 圖5是相電流故障診斷部分流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明的電機(jī)控制方法用于控制安裝于車輛中的用以驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)。如圖1 所示，電機(jī)控制裝置具有逆變器設(shè)備和用作控制逆變器設(shè)備的控制部分。電動(dòng)機(jī)Μ是三相 交流電機(jī)。逆變器設(shè)備通過保險(xiǎn)絲和繼電器與動(dòng)力電池或與驅(qū)動(dòng)車輛的電源相連。逆變器 設(shè)備包括逆變器電路，逆變器電路具有六個(gè)開關(guān)元件Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。每個(gè)開關(guān)元件 Q1到Q6都是IGBT (絕緣柵雙極晶體管）。在逆變器電路中，第一開關(guān)元件Q1、第三開關(guān)元 件Q3和第五開關(guān)元件Q5分別與第二開關(guān)元件Q2、第四開關(guān)元件Q4和第六開關(guān)元件Q6串 聯(lián)相連。第一開關(guān)元件Q1、第三開關(guān)元件Q3和第五開關(guān)元件Q5通過正極繼電器和保險(xiǎn)絲 與動(dòng)力電池正極端子相連。第二開關(guān)元件Q2、第四開關(guān)元件Q4和第六開關(guān)元件Q6通過負(fù) 極繼電器與動(dòng)力電池負(fù)極相連。開關(guān)元件Q1與Q2之間的節(jié)點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)的U相端子相連。 開關(guān)元件Q3與Q4之間的節(jié)點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)的V相端子相連。開關(guān)元件Q5與Q6之間的節(jié)點(diǎn)與 電動(dòng)機(jī)的W相端子相連。在逆變器設(shè)備和電動(dòng)機(jī)之間設(shè)有電流傳感器用于檢測三相電流 Iu、Iv、Iw。在電動(dòng)機(jī)上裝有檢測電機(jī)位置的傳感器。
[0037] 控制部分用于對逆變器設(shè)備進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是控制部分除電機(jī)矢量 控制系統(tǒng)外還包括電機(jī)相電流預(yù)測與診斷系統(tǒng)。電機(jī)矢量控制部分通過未示出的驅(qū)動(dòng)電路 與開關(guān)元件Q1到Q6的每個(gè)柵極或控制端子相連，通過未示出的輸入接口與電流傳感器和 位置傳感器相連。電機(jī)相電流預(yù)測與診斷系統(tǒng)對來自電流傳感器的信號進(jìn)行相電流預(yù)測與 故障診斷，在檢測到電流傳感器故障的情況下，利用預(yù)測值代替檢測值，輸出到電機(jī)矢量控 制系統(tǒng)，控制開關(guān)器件Q1到Q6,將動(dòng)力電池提供的高壓直流電壓轉(zhuǎn)換成具有合適頻率的三 相交流電壓，控制電動(dòng)機(jī)輸出以達(dá)到目標(biāo)值。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 如圖2所示，本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法包括相電流過零檢測、相電流 預(yù)測和相電流故障診斷三部分，第一部分相電流過零檢測包括如下步驟：
[0040] 步驟一：判斷電流幅值是否大于設(shè)定的C值，若是則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二；
[0041] 步驟_ :將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est直0,然后結(jié)束程序；
[0042] 步驟三：判斷本采樣時(shí)刻A相電流采樣值Ia是否大于等于零，若是則轉(zhuǎn)步驟四，否 則轉(zhuǎn)步驟五；
[0043] 步驟四：判斷上一采樣時(shí)刻的A相電流采樣值Ia((l)是否小于零，若是則轉(zhuǎn)步驟六， 否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0044] 步驟五：令I(lǐng)a(。）= Ia，然后結(jié)束程序；
[0045] 步驟六：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置1，此時(shí)刻為第一時(shí)刻，因此將η賦值為1， 然后結(jié)束程序。
[0046] 第二部分相電流預(yù)測部分包括如下步驟：
[0047] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0048] 步驟二：計(jì)算A相電流下一采樣時(shí)刻T (n+1) A相電流預(yù)測值Ia(n+1)est和B、C兩相 本采樣時(shí)刻T(n)的預(yù)測值Ib(n)est和1。 (11)袖，然后令η = n+1，結(jié)束程序。
[0049] Ia(n+細(xì)=Issin(c〇 XTX (n+1)) (1) 2
[0050] =/,sin(iyxrx/7i--^) (2) 4
[0051] Icin)est=Iss\n(iVxTxn + -^ (3) V· 2 · 2 L +in q (4)
[0053] 其中，ω電機(jī)角速度，T為采樣周期，Is為本采樣時(shí)刻T(n)的相電流峰值；id為直 軸電流，為交軸電流，利用本采樣時(shí)刻T(n)的ABC三相電流采樣值I a(n)、Ib(n)和Ie(n)經(jīng) 過Clark和Park變換得到。
[0054] 第三部分相電流故障診斷部分包括如下步驟：
[0055] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0056] 步驟二：分別計(jì)算A相第n+1采樣時(shí)刻T(n+1)的A相電流采樣值Ia(n+1)與預(yù)測值 Ia<n+ikst的差值A(chǔ)Iafc +i)以及B、C兩相第η采樣時(shí)刻T(n)的B、C兩相電流采樣值 I b (η) ? I c (η) 與預(yù)測值 lb (n) est ' 了。(11) est 的差值ΛΙΜη)，ΛΙε(η)的值；
[0057] 步驟二：判斷差值Δ Ia(n+1)，Δ Ib(n)和Δ Ie(n)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，若是則將故障診 斷標(biāo)志位 FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR 和 FLG_C_ERR 清零，將 A、B 和 C 相電流采樣值 Ia(n+1)、Ib(n) 和Ie(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；否則將故障診斷標(biāo)志位FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR和FLG_ C_ERR分別置1，將A、B和C相電流預(yù)測值Ia(n+1)est、Ib(n)est和I e(n)est作為真實(shí)電流值賦值給 Ia(n+1)、Ib(n) 和ι_，然后將 Ia(n+1)、Ib(n) 和輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，結(jié)束程序。
[0058] 實(shí)施例2
[0059] 如圖2所示，本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法包括相電流過零檢測、相電流 預(yù)測和相電流故障診斷三部分，第一部分相電流過零檢測包括如下步驟：
[0060] 步驟一：判斷電流幅值是否大于設(shè)定的C值，若是則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二；
[0061] 步驟_:將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est直0,然后結(jié)束程序；
[0062] 步驟三：判斷本采樣時(shí)刻的B相電流采樣值Ib是否大于等于零，若是則轉(zhuǎn)步驟四， 否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0063] 步驟四：判斷上一采樣時(shí)刻的B相電流采樣值Ib((l)是否小于零，若是則轉(zhuǎn)步驟六， 否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0064] 步驟五：令I(lǐng)b((l) = Ib，然后結(jié)束程序；
[0065] 步驟六：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置1，此時(shí)刻為第一時(shí)刻，因此將η賦值為1， 然后結(jié)束程序。
[0066] 第二部分相電流預(yù)測部分包括如下步驟：
[0067] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0068] 步驟二：計(jì)算B相電流下一采樣時(shí)刻T(n+1)B相電流預(yù)測值Ia(n+1)est和C、A兩相 本采樣時(shí)刻Τ (η)的預(yù)測值Ie(n)est和Ia(n)est，然后令η = n+1，結(jié)束程序。
[0069] Ib(n+1)est = Issin(c〇 XTX (n+1)) (5) 2
[0070] '(nw. =sin(以 χ Γ X" ++7Γ) 5 (6) 4
[0071 ] 4(n)est =廠，sin(⑶X Γ X "十了；Γ) ( 7 )
[0072] ls =
[0073] 第三部分相電流故障診斷部分包括如下步驟：
[0074] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0075] 步驟二：分別計(jì)算B相第n+1采樣時(shí)刻T(n+1)的B相電流采樣值Ib(n+1)與預(yù)測值 Ib(n+1)est的差值Λ Ib(n+1)以及C、A兩相第η采樣時(shí)刻Τ (η)的C、A兩相電流采樣值Ie(n)，Ia(n) 與預(yù)測值I c (n) est? 丁 a(n)est 的差值ΛΙε(η)，AIa(n)的值；
[0076] 步驟二：判斷差值Δ Ib(n+1)，Δ Ie(n)和Δ Ia(n)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，若是則將故障診 斷標(biāo)志位 FLG_B_ERR，F(xiàn)LG_C_ERR 和 FLG_A_ERR 清零，將 A、B 和 C 相電流采樣值 Ib(n+1)、Ic(n) 和Ia(ri輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；否則將故障診斷標(biāo)志位FLG_B_ERR，F(xiàn)LG_C_ERR和FLG_ A_ERR分別置1，將A、B和C相電流預(yù)測值Ib(n+1)est、Ie(n)est和I a(n)est作為真實(shí)電流值賦值給 Ib(n+1)、Ic(n)矛口 Ia(n)， 然后將 Ib(n+1)、Ic(n) 和Ia(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，結(jié)束程序。
[0077] 實(shí)施例3
[0078] 如圖2所示，本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法包括相電流過零檢測、相電流 預(yù)測和相電流故障診斷三部分，第一部分相電流過零檢測包括如下步驟：
[0079] 步驟一：判斷電流幅值是否大于設(shè)定的C值，若是則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二；
[0080] 步驟_:將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est直0,然后結(jié)束程序；
[0081] 步驟三：判斷本采樣時(shí)刻的C相電流采樣值I。是否大于等于零，若是則轉(zhuǎn)步驟四， 否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0082] 步驟四：判斷上一采樣時(shí)刻的C相電流采樣值1。((|)是否小于零，若是則轉(zhuǎn)步驟六， 否則轉(zhuǎn)步驟五；
[0083] 步驟五：令1。((|) = I。，然后結(jié)束程序；
[0084] 步驟六：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置1，此時(shí)刻為第一時(shí)刻，因此將η賦值為1， 然后結(jié)束程序。
[0085] 第二部分相電流預(yù)測部分包括如下步驟：
[0086] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0087] 步驟二：計(jì)算C相電流下一采樣時(shí)刻T (n+1) C相電流預(yù)測值Ia(n+1)est和A、B兩相 本采樣時(shí)刻T(n)的預(yù)測值Ia(n)est和I b(n)est，然后令η = n+1，結(jié)束程序。
[0088] Ic(n+1)est = Issin(c〇 XTX (n+1)) (8) 2
[0089] Α,,,,.,, =^^ιη(ωχΓχ/? + τ^) 3 (9) 4
[0090] 'b(n)est =八 sm(w x Γ x " + yT) ( 1〇 )
[_] Is=4ii+iq2
[0092] 第三部分相電流故障診斷部分包括如下步驟：
[0093] 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序；
[0094] 步驟二：分別計(jì)算C相第n+1采樣時(shí)刻T(n+1)的C相電流采樣值Ie(n+1)與預(yù)測值 u+1)est的差值Λ u+1)以及A、B兩相第η采樣時(shí)刻T(n)的A、B兩相電流采樣值Ia(n)，Ib(n) 與預(yù)測值 Ia(n)est，Ib(n)est 的差值 Λ Ia(rf，Λ Ib(rf 的值；
[0095] 步驟二：判斷差值Δ Ie(n+1)，Δ Ia(n)和Δ Ib(n)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，若是則將故障診 斷標(biāo)志位 FLG_C_ERR，F(xiàn)LG_A_ERR 和 FLG_B_ERR 清零，將 A、B 和 C 相電流采樣值 Ie(n+1)、Ia(n) 和Ib(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；否則將故障診斷標(biāo)志位FLG_C_ERR，F(xiàn)LG_A_ERR和FLG_ B_ERR分別置1，將C、A和B相電流預(yù)測值1。(11+1)&、13(11)&和I b(n)est作為真實(shí)電流值賦值給 Ic(n+1)、Ia(n) 和Ibiri，然后將 Ic(n+1)、Ia(n) 和Ib(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，結(jié)束程序。
[0096] 實(shí)施例1-3中：
[0097] A相電流采樣值通過下述方法得到：
[0098] 在電機(jī)相電流為零情況下，讀取電流傳感器輸出信號進(jìn)行采集并進(jìn)行多次數(shù)字平 均后即為相電流偏移量；然后將A相電流傳感器采集的電流值減去相電流偏移量得到任意 采樣時(shí)刻Τ (η)的A相電流采樣值Ia(n);
[0099] 所述的相電流過零檢測部分中，還可以將采樣時(shí)刻T(n)時(shí)的各相電流采樣值相 力口，如果在預(yù)定的范圍內(nèi)，則不輸出故障代碼；否則，輸出故障代碼，使電機(jī)停止工作。
[0100] 每個(gè)采樣周期相電流故障診斷結(jié)束后，再返回相電流過零檢測部分進(jìn)行下一采樣 時(shí)刻相電流過零檢測、相電流預(yù)測和電流故障診斷，如此循環(huán)完成電機(jī)相電流預(yù)測與診斷。 [0101] 本發(fā)明的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法通過上述電機(jī)相電流預(yù)測與診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 該方法包括：電機(jī)相電流采集部分，相電流預(yù)測判定部分和相電流預(yù)測部分三部分；相電 流采集部分，用于采集電流傳感器輸出的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際電流值。由于大功率 開關(guān)器件IGBT在工作時(shí)產(chǎn)生較大電磁干擾，電流傳感器輸出信號會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移同時(shí)也 會(huì)耦合高頻干擾信號，產(chǎn)生較大毛刺。在電機(jī)啟動(dòng)之前的相電流偏移量計(jì)算，即轉(zhuǎn)速為零， 逆變器內(nèi)部大功率開關(guān)器件沒有動(dòng)作，電機(jī)無力矩輸出情況下，讀取電機(jī)相電流偏移量，該 量用于校準(zhǔn)電流傳感器檢測值。經(jīng)過零點(diǎn)修正過的電流可以用于下一時(shí)刻電流預(yù)測的輸 入。通過電流過零點(diǎn)檢測得到電流過零時(shí)刻，下一采樣點(diǎn)電流值可以通過電機(jī)相電流計(jì)算 公式獲得。
【權(quán)利要求】
1. 一種電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法，其特征在于包括相電流過零檢測、相電流預(yù)測和 相電流故障診斷三部分； 所述第一部分相電流過零檢測包括如下步驟： 步驟一：判斷電流幅值是否大于設(shè)定的C值，若是則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二； 步驟二：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置0,然后結(jié)束程序； 步驟三：判斷本采樣時(shí)刻的任一相A相電流采樣值Ia是否大于等于零，若是則轉(zhuǎn)步驟 四，否則轉(zhuǎn)步驟五； 步驟四：判斷上一采樣時(shí)刻的A相電流采樣值Iaft0是否小于零，若是則轉(zhuǎn)步驟六，否則 轉(zhuǎn)步驟五； 步驟五：令I(lǐng)aft0 =Ia，然后結(jié)束程序； 步驟六：將預(yù)測完成標(biāo)志位FLG_est置1，此時(shí)刻為第一時(shí)刻，因此將n賦值為1，然后 結(jié)束程序； 第二部分相電流預(yù)測部分包括如下步驟： 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序； 步驟二：計(jì)算任一相A相電流下一采樣時(shí)刻T(n+1)A相電流預(yù)測值Ia(n+1)e;st和其余兩相B、C相本采樣時(shí)刻T(n)的預(yù)測值Ib(n)est和Ic^est,然后令n=n+1，結(jié)束程序； 第三部分相電流故障診斷部分包括如下步驟： 步驟一：判斷FLG_est是否為1，若是則轉(zhuǎn)步驟二，否則結(jié)束程序； 步驟二：分別計(jì)算A相第n+1采樣時(shí)刻T(n+1)的A相電流采樣值Ia(n+1)與預(yù)測值Ia(n+1)est的差值A(chǔ)Ia(n+1)以及B、C兩相第n采樣時(shí)刻T(n)的B、C兩相電流采樣值Ib(n)，1。(11)與預(yù) 測值Ib(n)est，Ie(n)est 的差值A(chǔ)Ib(n)，AIe(n)的值； 步驟二：判斷差值A(chǔ)Ia(n+1)，AIb(n)和八1。(11)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，若是則將故障診 斷標(biāo)志位FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR和FLG_C_ERR清零，將A、B和C相電流采樣值Ia(n+1)、Ib(n) 和Ie(n)輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；否則將故障診斷標(biāo)志位FLG_A_ERR，F(xiàn)LG_B_ERR和FLG_ C_ERR分別置1，將A、B和C相電流預(yù)測值Ia(n+1)est、Ib(n)est和Ie(n)est作為真實(shí)電流值賦值給 Ia(n+1)、Ib(n) 和Lw，然后將Ia(n+1)、Ib(n) 和輸出到電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，結(jié)束程序； 返回相電流過零檢測部分進(jìn)行下一采樣時(shí)刻相電流過零檢測、相電流預(yù)測和電流故障 診斷，如此循環(huán)完成電機(jī)相電流預(yù)測與診斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法，其特征在于所述第二部分相電 流預(yù)測部分步驟二中，根據(jù)下述公式計(jì)算下一采樣時(shí)刻T(n+1)的A相電流預(yù)測值Ia(n+1)est 和B、C兩相本采樣時(shí)刻T(n)的預(yù)測值 Ib(n)est矛口Ic(n)est〇
其中，《電機(jī)角速度，T為采樣周期，Is為本采樣時(shí)刻T(n)的相電流峰值；id為直軸 電流，為交軸電流，利用本采樣時(shí)刻T(n)的ABC三相電流采樣值Ia(n)、Ib(n)和Ie(n)經(jīng)過 Clark和Park變換得到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法，其特征在于任意一相A相電流 采樣值通過下述方法得到： 在電機(jī)相電流為零情況下，讀取電流傳感器輸出信號進(jìn)行采集并進(jìn)行多次數(shù)字平均后 即為相電流偏移量；然后將A相電流傳感器采集的電流值減去相電流偏移量得到任意采樣 時(shí)刻T(n)的A相電流采樣值Ia(n)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)相電流預(yù)測與診斷方法，其特征在于所述的相電流過零 檢測部分中，還可以將采樣時(shí)刻T(n)時(shí)的各相電流采樣值相加，如果在預(yù)定的范圍內(nèi)，則 不輸出故障代碼；否則，輸出故障代碼，使電機(jī)停止工作。
【文檔編號】H02P21/14GK104242774SQ201410478699
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】文彥東, 趙慧超, 李帥, 常城, 楊寶川 申請人:中國第一汽車股份有限公司