[发明专利]一种开关磁阻电机的相电流故障的诊断方法

摘要

本发明一种开关磁阻电机的相电流故障的诊断方法属于电机电流故障诊断领域，涉及一种开关磁阻电机的相电流故障的诊断方法。诊断方法是通过在微控制器中安装特殊编制的开关磁阻电机控制程序和开关磁阻电机相电流故障诊断程序，利用电流检测单元和位置检测单元提取开关磁阻电机各种状态下的相电流特征值，针对电机所处的不同状态，采取相应的方法进行相电流故障的诊断。诊断方法通过提取不同运行状态下开关磁阻电机的相电流特征值，可以实现全面的开关磁阻电机相电流故障诊断与保护；利用特制的软件实现，算法简单可靠，不需额外增加硬件具有良好的工程应用价值。本发明适用于不同相数、各种结构的开关磁阻电机电流检测故障诊断。

主权项

1.一种开关磁阻电机相电流故障的诊断方法，其特征是，诊断方法是通过在微控制器(1)中安装特殊编制的开关磁阻电机控制程序和开关磁阻电机相电流故障诊断程序，利用电流检测单元(5)和位置检测单元(6)提取开关磁阻电机各种状态下的相电流特征值，针对电机所处的待机、起动、运行三种不同状态，采取相应方法进行相电流故障的诊断；方法的具体步骤如下：第一步开关磁阻电机在待机状态下的相电流故障诊断开关磁阻电机处于待机状态时，相电流特征值是各相均为0；设定一个相电流零点漂移参考值I0作为电流特征值，I0的实际大小由控制系统的电流采样环节的零点漂移情况决定，一般设定I0为额定电流的1％，即I0＝0.01IN；所以，在待机状态下，开关磁阻电机正常的相电流采样结果是：IX≤I0，x＝A,B,C (1)开关磁阻电机处于待机状态，如果检测到某相电流IX>I0，报错计数标志位Err_count加1，否则Err_count清零；若出现Err_count大于设定值连续报错阈值K，K＝5的情况，判断为相电流故障，将相电流故障标志位Current_err置1；如果开关磁阻电机的相电流出现故障，使检测到的相电流IX连续多次出现IX>I0，则判定相电流故障；第二步开关磁阻电机起动状态相电流故障诊断每相绕组开通的最初阶段，都处在相绕组电感的最小区，即L＝Lmin区域；在这一阶段，正常的相电流变化率Iratio按下式计算：式中，θ为转子位置角，US为电源电压，Ω为转子角速度，Lmin为各相绕组的最小电感；正常情况下Iratio>0，即在相绕组开通后的一段时间内，该相电流变化率大于零，取Iratio>0为开关磁阻电机起动阶段的电流特征值；开关磁阻电机处于起动状态，程序根据转子位置依次控制三相绕组开通或关断，以A相绕组开通为例，上下桥臂功率管V1和V6导通，导通位置为θon，A相开通标志位Aopen_flg置1；在每次读取A相电流采样结果Ia后，采样计数标志变量Count_Ia加1，并将Ia与上次的A相电流采样结果Ia_Last进行比较；如果Ia≤Ia_Last，A相电流采样结果停止增大的计数变量Ia_unin加1，否则Ia_unin＝0；当出现Ia_unin大于设定值N的情况时，N为判断相电流停止增长的参考计数值，停止采样计数标志变量Count_Ia的计数，并判断其是否小于设定值M，M为判别相电流故障的计数阈值，若是，则判断为相电流故障，将相电流故障标志位Current_err置1；N和M的设定还应满足(M‑N)>2，且M<10；A相绕组关断后，将Aopen_flg清零，并且终止操作；第三步开关磁阻电机运行状态下的相电流故障诊断开关磁阻电机处于运行状态时，如果没有转速突变或负载突变，开关磁阻电机的开通角和关断角不变，各相绕组在相邻几个导通周期内的电流波形和电流大小变化不大；因此，开关磁阻电机在运行状态下的电流特征值是每相绕组的相邻两个导通周期内平均电流的差、以及三相绕组电流在同一导通周期内两两之差，其值应小于额定电流的3％，如这些差值大于该特征值，则判定为电流故障；具体方法如下：开关磁阻电机处于运行状态，以A相为例，导通从θon开始，A相开通标志位Aopen_flg置1，每读取一次A相电流采样结果Ia，采样计数标志变量Count_Ia加1，且将相电流采样结果Ia依次存入数组Saved_Ia[count_Ia]；在到达A相关断位置θoff后，将Aopen_flg清零，计算出该导通阶段A相电流采样结果的平均值Avg_Ia,并记录A相上一个导通阶段相电流采样结果的平均值Avg_Ia_Last；同样的方法分别获得B、C各相相邻的两个导通阶段相电流采样结果的平均值Avg_Ib、Avg_Ib_Last、Avg_Ic、Avg_Ic_Last；计算出各相的相邻两个导通阶段电流采样结果平均值的差值ΔIa、ΔIb、ΔIc；然后，将两相在同一导通周期的采样结果平均值进行比较，即计算出Avg_Ia、Avg_Ib、Avg_Ic两两之间的差值ΔIab、ΔIac、ΔIbc；如果(4)和(5)式中有差值超出允许波动范围ΔI，取ΔI＝±3％IN，则判断为相电流故障，将相电流故障标志位Current_err置1。