CN108614164A - 电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法 - Google Patents

电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法，本方法由电机控制器根据给定的电机电流驱动控制永磁同步电机运行；采用三相电流传感器采集电机运行的实际三相电流，将给定的电机电流经反Park变换和反Clark变换得到给定的电机三相电流，电机实际三相电流与给定三相电流作差值运算并且计算与实际三相电流的比值；若比值大于80%且持续时间超过500ms时，判断为该相缺相，若比值小于30%时，则判断该相正常。本方法克服了传统缺相诊断的缺陷，能够准确检测出电机的缺相和断相故障，有效提高电机驱动控制的可靠性，保证了电动汽车的安全性能。

Description

电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法。
背景技术
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，有利于环境保护和空气洁净，几乎是“零污染”，因此电动汽车得到快速的发展；而永磁同步电机具有功率密度高、效率高等优点，通常被作为电动汽车的驱动电机首选。如图1所示，电动汽车中永磁同步电机的控制原理为通过三相电流传感器2采集电机1的实际电流、，依次经过Clark和Park变换3、4为直流电流 、 ， 、与电机1给定的 、经过差值计算，该差值依次经过PI运算5、Park反变换6、SVPWM计算7得到电机1三相电压控制波形，实现电机1的实时驱动控制。其中Clark和Park变换、PI运算、Park反变换、SVPWM计算构成电机控制器。
永磁同步电机在实际使用过程中，可能会出现某一相动力线松动或脱落，或三相动力线同时松动或脱落的情况，导致电机驱动控制故障，若三相动力线同时脱落，电机驱动控制系统无故障报警，电机也不工作，这对于电动汽车而言是绝对不允许的。因此有必要对电机三相电流进行缺相诊断，以满足车辆更高的安全性能。
目前，由于电动汽车发展时间不长，很多技术还不太成熟，对电动汽车电机缺相诊断主要是判断电机三相电流传感器采集的实际电流是否为零，从而判断是否缺相。由于电机三相电流是交流可变电流，因此该诊断方式会存在误判的现象，并且可靠性不高，对于电机某一相动力线松动或接触不良情况不能得到有效检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法，本方法克服了传统缺相诊断的缺陷，能够准确检测出电机的缺相和断相故障，有效提高电机驱动控制的可靠性，保证了电动汽车的安全性能。
为解决上述技术问题，本发明电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法包括如下步骤：
步骤一、电机控制器根据给定的电机 、电流驱动控制永磁同步电机运行；
步骤二、采用三相电流传感器采集永磁同步电机运行的实际三相电流、、；
步骤三、将给定的 、电流依次经Park反变换和Clark反变换得到给定的电机三相电流、、；
步骤四、将电机实际三相电流、、与给定电机三相电流、、分别做比较计算，得到 、、；
步骤五、分别判断A、B、C值，若A、B、C值大于80%且持续时间超过500ms时，判断为该相缺相，若A、B、C值小于30%时，则判断该相正常，若A、B、C值在30%与80%之间且持续时间超过100ms，则判断电机控制异常或三相电流传感器异常。
进一步，对所述三相电流传感器采集的永磁同步电机运行的实际三相电流、、进行平均值滤波和低通滤波，然后与给定电机三相电流、、分别做比较计算。
由于本发明电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法采用了上述技术方案，即本方法由电机控制器根据给定的电机电流驱动控制永磁同步电机运行；采用三相电流传感器采集电机运行的实际三相电流，将给定的电机电流经反Park变换和反Clark变换得到给定的电机三相电流，电机实际三相电流与给定三相电流作差值运算并且计算与实际三相电流的比值；若比值大于80%且持续时间超过500ms时，判断为该相缺相，若比值小于30%时，则判断该相正常。本方法克服了传统缺相诊断的缺陷，能够准确检测出电机的缺相和断相故障，有效提高电机驱动控制的可靠性，保证了电动汽车的安全性能。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为电动汽车中永磁同步电机的控制原理框图；
图2为本发明电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法的原理框图。
具体实施方式
实施例如图2所示，本发明电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法包括如下步骤：
步骤一、电机控制器根据给定的电机 、电流驱动控制永磁同步电机运行；
步骤二、采用三相电流传感器采集永磁同步电机运行的实际三相电流、、；
步骤三、将给定的 、电流依次经Park反变换和Clark反变换得到给定的电机三相电流、、；
步骤四、将电机实际三相电流、、与给定电机三相电流、、分别做比较计算，得到 、、；
步骤五、分别判断A、B、C值，若A、B、C值大于80%且持续时间超过500ms时，判断为该相缺相，若A、B、C值小于30%时，则判断该相正常，若A、B、C值在30%与80%之间且持续时间超过100ms，则判断电机控制异常或三相电流传感器异常。
优选的，对所述三相电流传感器2采集的永磁同步电机1运行的实际三相电流、、进行平均值滤波和低通滤波，然后与给定电机三相电流、、分别做比较计算。由于电机运行的实际三相电流在控制过程中不断变化，因此为了确保诊断的可靠性，对三相电流传感器采集的电机实际三相电流进行平均值滤波和低通滤波，从而提高运算的精度。
本方法中 、为永磁同步电机两相同步旋转坐标系d轴电流和q轴电流，其可以根据电机的给定扭矩和当前转速查表得到，将电机控制时给定的 、电流通过park反变换和clark反变换，转化为给定的三相电流，通过计算出来的给定三相电流与采用电流传感器实际采样得到的三相电流对比，进而判断出电机三相线是否缺相和断相。
本方法能够判断出电机三相电流突然变化时产生的三相断线，由于三相电流是交流电，所以在频率不高并且电流经过零点时，可能会出现一段时间内，某一相电流为零的情况，因此当判断A、B、C值大于80%时，还需符合持续时间超过500ms，以减少误判，提高诊断可靠性。另外A、B、C值大于80%时，则说明该相实际电流值在零附近波动，由于三相传感器的采样存在误差，所以该相实际电流值并不会完全为零，因此A、B、C值设定为大于80%可以完全排除三相传感器采样误差对诊断结果的影响。
由于控制系统中电机的三相电流之和等于零，因此本方法在实际应用时只需采集两相电流值就可作出缺相诊断。本方法无需额外添加硬件，通过电机控制器进行相应的运算、判断，既节约诊断成本，又安全可靠，保证了电动汽车的安全性能。

Claims (2)

1.一种电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、电机控制器根据给定的电机、电流驱动控制永磁同步电机运行；
步骤二、采用三相电流传感器采集永磁同步电机运行的实际三相电流、、；
步骤三、将给定的、电流依次经Park反变换和Clark反变换得到给定的电机三相电流、、；
步骤四、将电机实际三相电流、、与给定电机三相电流、、分别做比较计算，得到、、；
步骤五、分别判断A、B、C值，若A、B、C值大于80%且持续时间超过500ms时，判断为该相缺相，若A、B、C值小于30%时，则判断该相正常，若A、B、C值在30%与80%之间且持续时间超过100ms，则判断电机控制异常或三相电流传感器异常。
2.根据权利要求1所述的电动汽车永磁同步电机三相电流缺相诊断方法，其特征在于：对所述三相电流传感器采集的永磁同步电机运行的实际三相电流、、进行平均值滤波和低通滤波，然后与给定电机三相电流、、分别做比较计算。
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