CN111537879B - 一种同步电机失步诊断方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种同步电机失步诊断方法，其特征在于，结合母线电流特征和反馈转速抖动特征识别电机失步；母线电流特征为：转速指令值大于或者小于0，且母线电流值小于预设的电流阈值；反馈转速抖动特征为：多次采集到的反馈转速值与对应的转速指令值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；反馈转速值为电机转子的实际转速。本发明通过对母线电流值的监控，实现了从功率消耗方向上对电机失步的监控；通过循环计数提取出反馈转速抖动特征，实现了从反馈转速抖动上识别电机失步情况。本发明中，通过母线电流和反馈转速抖动的失步特征提取，综合判断电机驱动异常状态，有效避免误报和诊断不及时的问题，适用于永磁同步电机的失步判断。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种同步电机失步诊断方法和系统。
背景技术
在新能源汽车领域，永磁同步电机因具有效率高、体积小等优点被广泛使用。车载空调压缩机的电机控制普遍使用无位置传感器的控制方式。
同步电机在大负荷启动及冲击工况下，容易因控制不当导致失步现象发生，如果电机长时间处于失步状态，有可能会损坏电机硬件导致无法工作。由于没有转子位置传感器提供确定的位置信息，电机出现失步问题后，需要就现有条件进行实时的诊断，有效的判断出是否失步并及时停机保护系统。目前已有的电机失步判断方法有磁场与转子转速误差判断，电压采样法，都是对失步单一特征的判断，抗扰性能较差。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种同步电机失步诊断方法和系统。
本发明提出的一种同步电机失步诊断方法，结合母线电流特征和反馈转速抖动特征识别电机失步；
母线电流特征为：转速指令值大于或者小于0，且母线电流值小于预设的电流阈值；
反馈转速抖动特征为：多次采集到的反馈转速值与对应的转速指令值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；反馈转速值为电机转子的实际转速。
优选的，电流阈值为3A。
优选的，浮差阈值为1个步长。
优选的，母线电流特征的检测包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值；
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；是，则返回步骤S11；
S13、否，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11；
S14、是，则提取母线电流特征。
优选的，反馈转速抖动特征的获取包括以下步骤：
S21、设置c值并初始化为0；
S22、实时获取反馈转速值；
S23、计算反馈转速值与对应的转速指令值的差值绝对值；
S24、判断差值绝对值是否大于浮差阈值；否，则返回步骤S22；
S25、是，则将c值加1存储；
S26、当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征。
优选的，n＝2。
优选的，步骤S26具体为：当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征，并将c值置零。
优选的，具体包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值；
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；是，则返回步骤S11；
S13、否，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11；
S14、是，判断c值是否大于预设的阈值n；否，则返回步骤S11；
S15、是，则判断电机失步。
一种同步电机失步诊断系统，包括：
电流传感器，用于采集母线电流值；
转速检测模块，用于获取电机转子的转速作为反馈转速值；
通信模块，用于获取每一个控制周期的转速指令值；
转速抖动监控模块，其分别连接转速检测模块和通信模块，用于统计转速抖动次数c，转速抖动条件为：反馈转速值与对应的转速指令值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；
控制处理模块，分别连接通信模块、电流传感器和转速抖动监控模块，用于根据转速指令值、母线电流值和转速抖动次数c监控电机失步。
本发明提出的一种同步电机失步诊断方法，通过对母线电流值的监控，实现了从功率消耗方向上对电机失步的监控；通过循环计数提取出反馈转速抖动特征，实现了从反馈转速抖动上识别电机失步情况。
本发明中，通过母线电流和反馈转速抖动的失步特征提取，综合判断电机驱动异常状态，有效避免误报和诊断不及时的问题，适用于永磁同步电机的失步判断。
附图说明
图1为本发明提出的一种同步电机失步诊断方法流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种同步电机失步诊断方法，结合母线电流特征和反馈转速抖动特征识别电机失步。
母线电流特征为：转速指令值大于或者小于0，且母线电流值小于预设的电流阈值。
母线电流是电机控制器的高压输入端电流，母线电流值直接反应系统的能量消耗。电机失步状态下，母线电流值在0点上下抖动，体现出电机在失步状态下实际运动的功率消耗。
本实施方式中，通过对母线电流值的监控，实现了从功率消耗方向上对电机失步的监控。
转速指令是驱动电机正常运转的指令，用于控制功率的正常输出，当转速指令值不为0时电流输出不为0。转速闭环以该指令为目标转速。本实施方式中，通过限定转速指令值不为0时的母线电流值作为母线电流特征，避免了对电机无输出时的母线电流值的错误判断。
具体的，本实施方式中，电流阈值为3A。
反馈转速抖动特征为：多次采集到的反馈转速值与对应的转速指令值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；反馈转速值为电机转子的实际转速。具体的，浮差阈值为1个步长。
电机处于失步状态时，反馈转速不规则大幅度抖动，使得反馈转速值与转速指令值之间的差值绝对值较大的情况不连续出现。
本实施方式中，通过循环计数提取出反馈转速抖动特征，实现了从反馈转速抖动上识别电机失步情况。
本实施方式中，通过母线电流和反馈转速抖动的失步特征提取，综合判断电机驱动异常状态，有效避免误报和诊断不及时的问题，适用于永磁同步电机的失步判断。
本实施方式中，母线电流特征的检测包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值。
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；是，则返回步骤S11。
S13、否，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11。
S14、是，则提取母线电流特征。
反馈转速抖动特征的获取包括以下步骤：
S21、设置c值并初始化为0。
S22、实时获取反馈转速值。
S23、计算反馈转速值与对应的转速指令值的差值绝对值。
S24、判断差值绝对值是否大于浮差阈值；否，则返回步骤S22。
S25、是，则将c值加1存储。
S26、当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征。
具体实施时，可设置，n＝2。
本实施方式中，步骤S26具体实施时：当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征，并将c值置零，以实现对电机失步的循环监控。
以下结合一个具体的实施例，对上述方法做进一步阐释。
本实施例中的同步电机失步诊断方法，具体包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值；
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；是，则返回步骤S11；
S13、否，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11；
S14、是，判断c值是否大于预设的阈值n；否，则返回步骤S11；
S15、是，则判断电机失步。
本发明中还提出了一种同步电机失步诊断系统，其包括：
电流传感器，用于采集母线电流值。
转速检测模块，用于获取电机转子的转速作为反馈转速值。
通信模块，用于获取每一个控制周期的转速指令值。
转速抖动监控模块，其分别连接转速检测模块和通信模块，用于统计转速抖动次数c，转速抖动条件为：反馈转速值与对应的转速指令值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值。
控制处理模块，分别连接通信模块、电流传感器和转速抖动监控模块，用于根据转速指令值、母线电流值和转速抖动次数c监控电机失步。
具体的，本实施方式中，控制处理模块用于在转速指令值不为0，且母线电流值小于预设的电流阈值，同时转速抖动次数c大于预设常数n时，判断电机失步。
以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种同步电机失步诊断方法，其特征在于，结合母线电流特征和反馈转速抖动特征识别电机失步；
母线电流特征为：转速指令值大于或者小于0，且母线电流值小于预设的电流阈值；
反馈转速抖动特征为：多次采集到的反馈转速值与对应的转速指令值对应的转速值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；反馈转速值为电机转子的实际转速；
所述母线电流的检测包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值；
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；是，则返回步骤S11；
S13、否，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11；
S14、是，则提取母线电流特征；
所述反馈转速抖动的获取包括以下步骤：
S21、设置c值并初始化为0；
S22、实时获取反馈转速值；
S23、计算反馈转速值与对应的转速指令值的差值绝对值；
S24、判断差值绝对值是否大于浮差阈值；否，则返回步骤S22；
S25、是，则将c值加1存储；
S26、当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征；
所述的同步电机失步诊断方法，n=2；
所述步骤S26具体为：当c值大于预设的阈值n，则提取反馈转速抖动特征，并将c值置零；
所述的同步电机失步诊断方法，具体包括以下步骤：
S11、获取每一个控制周期内的转速指令值；
S12、判断当前控制周期内的转速指令值是否为0；否，则返回步骤S11；
S13、是，则判断当前采集到的母线电流值是否小于电流阈值；否，则返回步骤S11；
S14、是，判断c值是否大于预设的阈值n；否，则返回步骤S11；
S15、是，则判断电机失步。
2.如权利要求1所述的同步电机失步诊断方法，其特征在于，电流阈值为3A。
3.如权利要求1所述的同步电机失步诊断方法，其特征在于，浮差阈值为1个步长。
4.一种同步电机失步诊断系统，其特征在于，包括：
电流传感器，用于采集母线电流值；
转速检测模块，用于获取电机转子的转速作为反馈转速值；
通信模块，用于获取每一个控制周期的转速指令值；
转速抖动监控模块，其分别连接转速检测模块和通信模块，用于统计转速抖动次数c，转速抖动条件为：反馈转速值与对应的转速指令值对应的转速值之间的差值绝对值大于预设的浮差阈值；
控制处理模块，分别连接通信模块、电流传感器和转速抖动监控模块，用于根据转速指令值、母线电流值和转速抖动次数c监控电机失步；
控制处理模块用于在转速指令值不为0，且母线电流值小于预设的电流阈值，同时转速抖动次数c大于预设常数n时，判断电机失步。
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