[go: up one dir, main page]

CN114865989B - 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法 - Google Patents

一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114865989B
CN114865989B CN202210589655.1A CN202210589655A CN114865989B CN 114865989 B CN114865989 B CN 114865989B CN 202210589655 A CN202210589655 A CN 202210589655A CN 114865989 B CN114865989 B CN 114865989B
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
synchronous motor
magnet synchronous
fault
failure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210589655.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114865989A (zh
Inventor
徐奇伟
王益明
张雪锋
罗凌雁
高龙将
戴锐
刘垚甫
蒋东昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Xinyichuang Electric Technology Co ltd
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing Xinyichuang Electric Technology Co ltd
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Xinyichuang Electric Technology Co ltd, Chongqing University filed Critical Chongqing Xinyichuang Electric Technology Co ltd
Priority to CN202210589655.1A priority Critical patent/CN114865989B/zh
Publication of CN114865989A publication Critical patent/CN114865989A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114865989B publication Critical patent/CN114865989B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/12—Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/11—Determination or estimation of the rotor position or other motor parameters based on the analysis of high-frequency signals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，步骤包括：1)判断旋变解码芯片是否存在初始故障；2)若存在旋变解码芯片初始故障，则采用无感控制模式控制永磁同步电机运行，否则采用有感控制模式控制永磁同步电机运行，进行永磁同步电机旋变故障检测，若不存在永磁同步电机旋变故障，则利用旋变解码位置计算电机位置，若存在永磁同步电机旋变故障，则判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障，若是偶发故障，则进行故障复位，若是持续故障，则将无感控制模式切换为无感控制模式。本发明在电机实时监测旋变解码芯片故障状态，并在发生故障时，判断是何种故障，并进入相应的运行模式，保证在旋变故障时电机能继续运行。

Description

一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，具体是一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法。
背景技术
旋转变压器(简称旋变)是永磁同步电机常用的位置传感器，用于向永磁同步电机提供转子位置信息。控制器根据旋变提供的位置信息执行电机控制，一旦旋变故障会造成电机控制系统无法正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，包括以下步骤：
1)在启动永磁同步电机前，利用控制器对旋变解码芯片进行故障检测，判断旋变解码芯片是否存在初始故障；
对旋变解码芯片进行故障检测的步骤包括：
1.1)初始化故障计数器k＝0；
1.2)控制器判断旋变解码芯片是否上传故障信息，若是，则进入步骤1.4)，否则进入步骤1.3)；
1.3)判断旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS是否均为低电平，若是，则进入步骤1.4)，否则进入步骤1.5)；
1.4)复位旋变解码芯片，并令故障计数器k＝k+1，并进入步骤1.6)；
1.5)判断当前故障计数器k是否大于0，若是，则令故障计数器k＝k-1，并进入步骤1.6)；
1.6)判断当前故障计数器k大于阈值kmax是否成立，若是，则判断旋变解码芯片存在初始故障，否则，进入步骤7)；
1.7)判断控制器是否接收到永磁同步电机启动信号，若是，则判断旋变解码芯片不存在初始故障，否则，返回步骤2)。
2)在控制器接收到永磁同步电机启动信号时，若存在旋变解码芯片初始故障，则采用无感控制模式控制永磁同步电机运行，否则，进入步骤3)；
所述无感控制模式包括脉振高频注入无感控制模式和滑模无感控制模式。
采用无感控制模式控制永磁同步电机运行的步骤包括：
2.1)在永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的d轴上注入高频脉振电压，根据估算同步旋转坐标系下的q轴采样电流计算得到高频纹波电流分量
2.2)根据永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的Q轴高频电流通过PI计算转速转速积分计算转子位置当Q轴高频电流等于零时，估算的转子位置与实际的转子位置重合。
2.3)判断永磁同步电机极性，并对永磁同步电机转子位置进行修正，修正步骤包括：
2.3.1)在t0时刻向D轴注入正向高频电压，持续Δt时间至t1时刻，在t1时刻采集峰值电流Imax1；
2.3.2)停止电压注入，直至t2时刻开始向D轴注入负向高频电压，持续Δt时间至t3时刻，在t3时刻采集峰值电流Imax2；
2.3.3)判断峰值电流Imax1大于峰值电流Imax2是否成立，若是，则磁极极性正确，不进行磁极位置修正，否则，转子位置加上180°电角度；
2.4)在获得采用永磁同步电机位置后，采用脉振高频注入无感控制模式控制永磁同步电机运行，在永磁同步电机转速大于h1rpm后，启动滑模观测器，当永磁同步电机转速大于h3rpm后，切换至滑模无感控制模式；进入滑模无感控制模式后，当永磁同步电机转速低于h2rpm后，切换至脉振高频注入无感控制模式；无感控制模式下永磁同步电机转速由观测器获取。
0＜参数h1＜参数h2＜参数h3。
3)采用有感控制模式控制永磁同步电机运行，并进行永磁同步电机旋变故障检测，若不存在永磁同步电机旋变故障，则利用旋变解码位置计算电机位置，若存在永磁同步电机旋变故障，则进入步骤4)；
进行永磁同步电机旋变故障检测的方法包括：判断是否满足以下至少一个条件，若是，则永磁同步电机存在旋变故障，若以下条件均不满足，则永磁同步电机不存在旋变故障；
条件一：控制器接收到旋变解码芯片发送的故障信息，且故障信息不为零；
条件二：旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS均为低电平；
条件三：当前永磁同步电机与上一次位置之差的绝对值大于阈值dmax。
4)判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障，若是偶发故障，则进行故障复位，若是持续故障，则将无感控制模式切换为无感控制模式。
判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障的步骤包括：
4.1)在检测到永磁同步电机存在旋变故障时，执行旋变解码芯片故障复位；
4.2)重新进行永磁同步电机旋变故障，并返回步骤1)，直至完成一个检测周期，一个检测周期结束后，计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p，若永磁同步电机旋变故障计数器p大于阈值pmax，则判断永磁同步电机的故障为持续故障，否则为偶发故障。
计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p的方法包括：
若检测结果为永磁同步电机存在旋变故障，则令p＝p+1；
若检测结果为永磁同步电机不存在旋变故障且p＞0，则令p＝p-1。
当永磁同步电机的故障为偶发故障时，根据惯性推导出当前转子位置，并进行旋变解码芯片故障复位；
当前转子位置等于上一次位置数据加上位置增量滤波输出值Δθr(n)。
其中，位置增量滤波输出值Δθr(n)如下所示：
Δθr(n)＝(1-a)*Δθr(n-1)+a*[θr(n)-θr(n-1)] (1)
式中，θr(n)为当前电流环周期采样的转子位置；θr(n-1)为上一次电流环周期采样的转子位置；a为低通滤波系数。
将无感控制模式切换为无感控制模式的步骤包括：
a)将速度指令斜率调整为h4rpm/s；参数h4小于参数h1。
b)检查当前转速是否小于等于h2rpm；当前转速大于h2rpm，进入滑模无感控制模式；当前转速≤h2rpm，进入高频注入无感控制模式。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明在电机运行前与运行中实时监测旋变解码芯片故障状态，并在发生故障时，判断是启动故障(初始故障)、偶发故障还是持续故障，并进入相应的运行模式，保证在旋变故障时电机能继续运行。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明中启动前旋变故障检测流程图；
图3为本发明中无感控制流程图；
图4为本发明中故障模式判断流程图；
图5为本发明中有感控制切换至无感控制流程图；
图6为高频纹波电流分量计算流程图；
图7为转子位置计算流程图；
图8为对永磁同步电机转子位置进行修正的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图8，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，包括以下步骤：
1)在启动永磁同步电机前，利用控制器对旋变解码芯片进行故障检测，判断旋变解码芯片是否存在初始故障；
对旋变解码芯片进行故障检测的步骤包括：
1.1)初始化故障计数器k＝0；
1.2)控制器判断旋变解码芯片是否上传故障信息，若是，则进入步骤1.4)，否则进入步骤1.3)；
1.3)判断旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS是否均为低电平，若是，则进入步骤1.4)，否则进入步骤1.5)；
1.4)复位旋变解码芯片，并令故障计数器k＝k+1，并进入步骤1.6)；
1.5)判断当前故障计数器k是否大于0，若是，则令故障计数器k＝k-1，并进入步骤1.6)；
1.6)判断当前故障计数器k大于阈值kmax是否成立，若是，则判断旋变解码芯片存在初始故障，否则，进入步骤7)；
1.7)判断控制器是否接收到永磁同步电机启动信号，若是，则判断旋变解码芯片不存在初始故障，否则，返回步骤2)。
2)在控制器接收到永磁同步电机启动信号时，若存在旋变解码芯片初始故障，则采用无感控制模式控制永磁同步电机运行，否则，进入步骤3)；
所述无感控制模式包括脉振高频注入无感控制模式和滑模无感控制模式。
采用无感控制模式控制永磁同步电机运行的步骤包括：
2.1)参见图6，在永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的d轴上注入高频脉振电压，根据估算同步旋转坐标系下的q轴采样电流计算得到高频纹波电流分量
2.2)参见图7，根据永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的Q轴高频电流通过PI计算转速转速积分计算转子位置当Q轴高频电流等于零时，估算的转子位置与实际的转子位置重合。
2.3)判断永磁同步电机极性，并对永磁同步电机转子位置进行修正，修正方法如图8所示，步骤包括：
2.3.1)在t0时刻向D轴注入正向高频电压，持续Δt时间至t1时刻，在t1时刻采集峰值电流Imax1；
2.3.2)停止电压注入，直至t2时刻开始向D轴注入负向高频电压，持续Δt时间至t3时刻，在t3时刻采集峰值电流Imax2；
2.3.3)判断峰值电流Imax1大于峰值电流Imax2是否成立，若是，则磁极极性正确，不进行磁极位置修正，否则，磁极位置加上180°；
2.4)在获得采用永磁同步电机位置后，采用脉振高频注入无感控制模式控制永磁同步电机运行，在永磁同步电机转速大于500rpm后，启动滑模观测器，当永磁同步电机转速大于800rpm后，切换至滑模无感控制模式；进入滑模无感控制模式后，当永磁同步电机转速低于600rpm后，切换至脉振高频注入无感控制模式；无感控制模式下永磁同步电机转速由观测器获取。
3)采用有感控制模式控制永磁同步电机运行，并进行永磁同步电机旋变故障检测，若不存在永磁同步电机旋变故障，则利用旋变解码位置计算电机位置，若存在永磁同步电机旋变故障，则进入步骤4)；
进行永磁同步电机旋变故障检测的方法包括：判断是否满足以下至少一个条件，若是，则永磁同步电机存在旋变故障，若以下条件均不满足，则永磁同步电机不存在旋变故障；
条件一：控制器接收到旋变解码芯片发送的故障信息，且故障信息不为零；
条件二：旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS均为低电平；
条件三：当前永磁同步电机与上一次位置之差的绝对值大于阈值dmax。
4)判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障，若是偶发故障，则进行故障复位，若是持续故障，则将无感控制模式切换为无感控制模式。
判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障的步骤包括：
4.1)在检测到永磁同步电机存在旋变故障时，执行旋变解码芯片故障复位；
4.2)重新进行永磁同步电机旋变故障，并返回步骤1)，直至完成一个检测周期，一个检测周期结束后，计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p，若永磁同步电机旋变故障计数器p大于阈值pmax，则判断永磁同步电机的故障为持续故障，否则为偶发故障。
计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p的方法包括：
若检测结果为永磁同步电机存在旋变故障，则令p＝p+1；
若检测结果为永磁同步电机不存在旋变故障且p＞0，则令p＝p-1。
当永磁同步电机的故障为偶发故障时，根据惯性推导出当前转子位置，并进行旋变解码芯片故障复位；
当前转子位置等于上一次位置数据加上位置增量滤波输出值。
位置增量滤波输出值Δθr(n)计算方式：旋变位置无故障时，当前电流环周期采样的转子位置θr(n)与上一次电流环周期采样的转子位置θr(n-1)之差低通滤波后的输出值。具体公式如下，其中a为低通滤波系数。
Δθr(n)＝(1-a)*Δθr(n-1)+a*[θr(n)-θr(n-1)]
将无感控制模式切换为无感控制模式的步骤包括：
a)将速度指令斜率调整为300rpm/s。
b)检查当前转速是否小于等于600rpm；当前转速大于600rpm，进入滑模无感控制模式；当前转速≤600rpm，进入高频注入无感控制模式。
实施例2：
参见图1至图5，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，包括以下步骤：
S1、启动前执行旋变解码芯片初始故障检测；
S2、检测是否存在旋变解码芯片初始故障；
S3、接收到启动信息后，如果存在旋变解码芯片初始故障，进入无感控制模式
S4、接收到启动信息后，如果不存在旋变解码芯片初始故障，进入有感控制模式；
S5、在有感控制模式下，进行旋变故障检测；
S6、旋变无故障时，采用旋变解码的位置计算电机位置；
S7、旋变有故障时，判断是偶发故障还是持续故障；
S8、如果是偶发故障，采用根据惯性推导的转子位置，并进行故障复位；在连续5次接收到无故障信息后，采用旋变解算输出位置作为电机转子位置；
S9、如果是持续故障，直接切换至无感控制模式。
所述S2中，初始故障的检测检测采用读取故障信息、复位，在100ms内持续接收到故障信息、LOT和DOS任一信号为低，判断为旋变初始故障。
所述S3中，首先在D轴上注入幅值为20％母线电压的脉振方波，根据Q轴高频电流计算电机位置，然后进行电机极性判断。极性判断并进行位置修正后，进入高频方波注入无感控制模式；当转速大于500rpm时，启动滑模观测器；在转速高于800rpm后，切换至滑模无感控制模式；进入滑模无感控制模式后，转速低于600rpm后，切换至脉振高频注入无感控制模式。
所述S4中，在转速大于500rpm时启动滑模观测器。
所述S5中，如果读取的故障信息不为零、LOT和DOS任一信号为低、本次读取的位置信息与上一次位置之差的绝对值大于5000，则判断本电流环周期内旋变解码存在故障。
所述S7中，检测到旋变故障时，在主循环中执行故障复位，如果持续10ms检测到旋变故障，则判断存在长期故障，反之判断为偶发故障。
所述S8中，对每次位置增量进行一阶低通滤波，滤波系数设置为0.125；如果检测到故障，本次位置数据等于上一次位置数据加上位置增量滤波输出值。
所述S9中，首先将速度指令斜率降低为300rpm/s，如果当前转速小于600rpm，则切换为脉振高频注入无感控制模式；反之则切换为滑模无感控制模式。进入滑模无感控制模式后，转速低于600rpm后，切换至脉振高频注入无感控制模式。
实施例3：
参见图1至图5，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，包括以下步骤：
S1、电机控制器初始化；
S2、检测是否存在旋变解码芯片初始故障；
S3、接收到启动信息后，如果存在旋变解码芯片初始故障，进入无感控制模式
S4、接收到启动信息后，如果不存在旋变解码芯片初始故障，进入有感控制模式；
S5、在有感控制模式下，进行旋变故障检测；
S6、旋变无故障时，采用旋变解码的位置计算电机位置；
S7、旋变有故障时，判断是偶发故障还是长期故障；
S8、如果是偶发故障，采用根据惯性推导的转子位置，并进行故障复位；在连续5次接收到无故障信息后，采用旋变解算输出位置作为电机转子位置；
S9、如果是持续故障，切换至无感控制模式。
实施例4：
参见图2，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，主要步骤见实施例3，其中，启动前旋变故障检测流程如下：
a1、1ms执行一次旋变信息读取，检查读取的旋变解码芯片故障信息是否不为零；
a2、读取旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS是否为低电平；
a3、在a1或a2满足时，判断本周期内发生了旋变故障，读取旋变解码芯片的故障寄存器，执行旋变解码芯片的故障复位；
a4、在a1或a2满足时，对故障计数器加1；
a5、在a1或a2均不满足时，在故障计数器大于0时，将该计数器减1；
a6、判断故障计数器是否大于100；
a7、故障计数器大于100，判断检测到旋变启动故障；
a8、接收到启动信号时，故障计数器小于100；
a9、退出旋变启动故障检测。
实施例5：
参见图3，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，主要步骤见实施例3，其中，无感控制流程如下：
b1、在假设的D轴上注入脉振电压，通过Q轴高频响应电流进行初始位置检测；
b2、进行磁极辨识，通过在D轴上注入正负脉振电压，检测D轴电流响应判断磁极极性，辨识完成后进行磁极修正；
b3、进入脉振高频注入无感控制模式；
b4、转速大于500rpm时启动滑模观测器；
b5、转速大于800rpm进入滑模无感控制模式；
b6、进入滑模无感控制模式后，转速小于600rpm进入脉振高频注入无感控制模式，
实施例6：
参见图4，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，主要步骤见实施例3，其中，故障模式判断流程如下：
c1、电机启动运行后，每200us执行一次旋变信息读取，检查读取的旋变解码芯片故障信息是否不为零；
c2、读取旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS是否为低电平；
c3、在c1或c2满足时，判断本周期内发生了旋变故障，读取旋变解码芯片的故障寄存器，执行旋变解码芯片的故障复位；
c4、在a1或a2满足时，对故障计数器加1；
c5、在a1或a2均不满足时，在故障计数器大于0时，将该计数器减1；
c6、判断故障计数器是否不等于0；
c7、判断故障计数器是否大于等于50；
c8、故障计数器等于0，判断旋变无故障；
c9、故障计数器大于0小于50，判断旋变发生偶发故障；
c10、故障计数器大于等于50，判断旋变发生持续故障。
实施例7：
参见图5，一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，主要步骤见实施例3，其中，有感向无感切换流程如下：
d1、当速度指令斜率调整为300rpm/s；
d2、检查当前转速是否小于等于600rpm；
d3、当前转速大于600rpm，进入滑模无感控制模式；
d4、当前转速≤600rpm，进入高频注入无感控制模式。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在启动永磁同步电机前，利用控制器对旋变解码芯片进行故障检测，判断旋变解码芯片是否存在初始故障；
2)在控制器接收到永磁同步电机启动信号时，若存在旋变解码芯片初始故障，则采用无感控制模式控制永磁同步电机运行，否则，进入步骤3)；
3)采用有感控制模式控制永磁同步电机运行，并进行永磁同步电机旋变故障检测，若不存在永磁同步电机旋变故障，则利用旋变解码位置计算电机位置，若存在永磁同步电机旋变故障，则进入步骤4)；
4)判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障，若是偶发故障，则进行故障复位，若是持续故障，则将有感控制模式切换为无感控制模式；
当永磁同步电机的故障为偶发故障时，根据惯性推导出当前转子位置，并进行旋变解码芯片故障复位；
当前转子位置等于上一次位置数据加上位置增量滤波输出值Δθr(n)；
其中，位置增量滤波输出值Δθr(n)如下所示：
Δθr(n)＝(1-a)*Δθr(n-1)+a*[θr(n)-θr(n-1)](1)
式中，θr(n)为当前电流环周期采样的转子位置；θr(n-1)为上一次电流环周期采样的转子位置；a为低通滤波系数。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，对旋变解码芯片进行故障检测的步骤包括：
1)初始化故障计数器k＝0；
2)控制器判断旋变解码芯片是否上传故障信息，若是，则进入步骤4)，否则进入步骤3)；
3)判断旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS是否均为低电平，若是，则进入步骤4)，否则进入步骤5)；
4)复位旋变解码芯片，并令故障计数器k＝k+1，并进入步骤6)；
5)判断当前故障计数器k是否大于0，若是，则令故障计数器k＝k-1，并进入步骤6)；
6)判断当前故障计数器k大于阈值kmax是否成立，若是，则判断旋变解码芯片存在初始故障，否则，进入步骤7)；
7)判断控制器是否接收到永磁同步电机启动信号，若是，则判断旋变解码芯片不存在初始故障，否则，返回步骤2)。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，所述无感控制模式包括脉振高频注入无感控制模式和滑模无感控制模式。
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，采用无感控制模式控制永磁同步电机运行的步骤包括：
1)在永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的d轴上注入高频脉振电压，根据估算同步旋转坐标系下的q轴采样电流计算得到高频纹波电流分量
2)根据永磁同步电机估算同步旋转坐标系下的Q轴高频电流通过PI计算转速转速积分计算转子位置当Q轴高频电流等于零时，估算的转子位置与实际的转子位置重合；
3)判断永磁同步电机极性，并对永磁同步电机转子位置进行修正，修正步骤包括：
3.1)在t0时刻向D轴注入正向高频电压，持续Δt时间至t1时刻，在t1时刻采集峰值电流Imax1；
3.2)停止电压注入，直至t2时刻开始向D轴注入负向高频电压，持续Δt时间至t3时刻，在t3时刻采集峰值电流Imax2；
3.3)判断峰值电流Imax1大于峰值电流Imax2是否成立，若是，则磁极极性正确，不进行磁极位置修正，否则，转子位置加上180°电角度；
4)在获得采用永磁同步电机位置后，采用脉振高频注入无感控制模式控制永磁同步电机运行，在永磁同步电机转速大于h1rpm后，启动滑模观测器，当永磁同步电机转速大于h3rpm后，切换至滑模无感控制模式；进入滑模无感控制模式后，当永磁同步电机转速低于h2rpm后，切换至脉振高频注入无感控制模式；无感控制模式下永磁同步电机转速由观测器获取。
5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，0＜参数h1＜参数h2＜参数h3。
6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，进行永磁同步电机旋变故障检测的方法包括：判断是否满足以下至少一个条件，若是，则永磁同步电机存在旋变故障，若以下条件均不满足，则永磁同步电机不存在旋变故障；
条件一：控制器接收到旋变解码芯片发送的故障信息，且故障信息不为零；
条件二：旋变解码芯片的输出引脚LOT和DOS均为低电平；
条件三：当前永磁同步电机与上一次位置之差的绝对值大于阈值dmax。
7.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，判断永磁同步电机的故障为偶发故障还是持续故障的步骤包括：
1)在检测到永磁同步电机存在旋变故障时，执行旋变解码芯片故障复位；
2)重新进行永磁同步电机旋变故障检测，并返回步骤1)，直至完成一个检测周期，一个检测周期结束后，计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p，若永磁同步电机旋变故障计数器p大于阈值pmax，则判断永磁同步电机的故障为持续故障，否则为偶发故障。
8.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于，计算永磁同步电机旋变故障计数器数值p的方法包括：
若检测结果为永磁同步电机存在旋变故障，则令p＝p+1；
若检测结果为永磁同步电机不存在旋变故障且p＞0，则令p＝p-1。
9.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法，其特征在于：将有感控制模式切换为无感控制模式的步骤包括：
1)将速度指令斜率调整为h4rpm/s；参数h4小于参数h1；
2)检查当前转速是否小于等于h2rpm；当前转速大于h2rpm，进入滑模无感控制模式；当前转速≤h2rpm，进入高频注入无感控制模式。
CN202210589655.1A 2022-05-26 2022-05-26 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法 Active CN114865989B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210589655.1A CN114865989B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210589655.1A CN114865989B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114865989A CN114865989A (zh) 2022-08-05
CN114865989B true CN114865989B (zh) 2024-11-05

Family

ID=82640336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210589655.1A Active CN114865989B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114865989B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532451A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 重庆长安汽车股份有限公司 一种旋转变压器位置信号故障诊断方法
CN106464185A (zh) * 2014-04-29 2017-02-22 三菱电机株式会社 交流旋转电机控制装置以及具备其的电动助力转向装置
CN109560735A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种车用主驱动永磁同步电机旋变失效跛行控制方法
CN111130407A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 苏州绿控传动科技股份有限公司 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109698654B (zh) * 2017-10-20 2021-01-22 上海汽车集团股份有限公司 一种控制自动离合器执行电机的方法和装置
CN108566133B (zh) * 2018-03-30 2020-04-10 北京控制工程研究所 一种永磁同步电机控制系统的测角故障诊断与控制方法
CN109286345B (zh) * 2018-08-22 2020-06-12 广州小鹏汽车科技有限公司 一种电动汽车，旋变初始位置的诊断方法和装置
CN112332718A (zh) * 2020-11-27 2021-02-05 南京信息工程大学 永磁同步电机全速域无传感器复合控制系统及控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532451A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 重庆长安汽车股份有限公司 一种旋转变压器位置信号故障诊断方法
CN106464185A (zh) * 2014-04-29 2017-02-22 三菱电机株式会社 交流旋转电机控制装置以及具备其的电动助力转向装置
CN109560735A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种车用主驱动永磁同步电机旋变失效跛行控制方法
CN111130407A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 苏州绿控传动科技股份有限公司 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114865989A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102667645B (zh) 用于永磁电机的无传感器丢失/找到的转子检测
CN101127502B (zh) 无刷电机的驱动装置和无刷电机的启动方法及无刷电机的转子停止位置检测方法
US8558495B2 (en) Sensorless BLDC motor control by comparing instantaneous and average BEMF voltages
JP2016021850A (ja) モーターストールを検出するための方法および電子回路
CN113364368A (zh) 电机启动方法及可读存储介质
CN102647132A (zh) 估计同步磁阻电机启动时的转子角度和速度的方法及设备
CN107820671A (zh) 电动助力转向装置的控制装置以及电动助力转向装置
WO2021068241A1 (zh) 一种无刷直流电机霍尔传感器容错控制装置及其控制方法
CN111289894B (zh) 电机的堵转检测方法、系统、装置及存储介质
CN109856537B (zh) 一种单比较器的bldc控制电路的堵转检测方法及系统
CA2727125C (en) Control of brushless motor
CN112424571A (zh) 用于检查车辆的转子的角位置传感器的设置的方法
CN111884547B (zh) 一种直流无刷电机转子位置检测方法
EP3886311A1 (en) Determination method and apparatus for bldc counter-electromotive force zero crossing point threshold, and storage medium
CN114865989B (zh) 一种永磁同步电机旋变故障检测和控制方法
CN104579085B (zh) 电机转子位置的检测方法和检测装置
TWI683531B (zh) 單相直流無刷馬達僅於啟動運用感測器的驅動方法
JP7058725B2 (ja) 電動機制御装置
US20200083824A1 (en) Fixed rotation direction start-up method for single-phase sensorless dc brushless motor
US11108347B2 (en) Motor rotor controlling apparatus and method
CN112753161B (zh) 确定电机的控制装置的校正值的方法、控制装置和逆变器
JP4051833B2 (ja) 永久磁石式同期電動機のベクトル制御装置
CN111969901A (zh) 一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法
JP4624621B2 (ja) 電気モータの制御及び保護方法、電気モータ制御システム及び電気モータシステム
CN104506105B (zh) 电机转子极性的辨识方法和辨识装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant