一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法

本发明属于电机控制，具体涉及一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法。

背景技术：

1、双凸极电机通常采取转速电流双闭环控制，其中电流闭环控制离不开精确的电流测量和反馈。霍尔电流传感器通常用来获取精确的电流信息，然而，受高温、振动等因素影响，电流传感器很容易出现信号丢失故障，具体故障表现为电流传感器输出电流为零或者饱和值。当电流传感器出现信号丢失故障时，会使得电机相电流持续增加，可能会烧坏电机绕组，因此有必要对电流传感器信号丢失故障容错控制展开研究。

2、专利文献cn115987172b“一种双凸极电机电流传感器信号丢失故障容错控制方法”中公开了一种通过改变开关管导通逻辑的容错控制方法，该方法虽然降低了转矩脉动，但是其输出转矩仅为电机正常运行时输出转矩的5/6，即丧失了1/6的输出转矩。因此，对于双凸极电机电流传感器信号丢失故障容错控制方法仍存在巨大的改善空间。

技术实现思路

1、针对上述问题及技术需求，为了解决故障容错运行下输出转矩缺失的问题，本发明提出了一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，具体方案如下：

2、一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，包括电机和逆变器拓扑，所述电机为双凸极电机，所述逆变器拓扑为三相桥式逆变器拓扑。

3、所述逆变器拓扑的电源正极穿过电流传感器一，并与逆变器拓扑的各上桥臂开关管的集电极相连，各下桥臂开关管的发射极共同穿过电流传感器二，并与电源负极相连；各上桥臂开关管的发射极分别对应与各下桥臂开关管的集电极相连，六个二极管分别并联在对应的开关管的两端；

4、所述电机的三相绕组一端呈y型连接，另一端分别连接在各上桥臂开关管的发射极上；

5、当所述电流传感器一故障时，将所述电流传感器二输出电流作为电流环的反馈值，并采取斩上管的控制方式，可实现电机故障容错运行；

6、当所述电流传感器二故障时，将所述电流传感器一输出电流的绝对值作为电流环的反馈值，并采取斩双管的控制方式，可实现电机故障容错运行。

7、进一步地，逆变器拓扑中的电源正极穿过电流传感器一，设电流传感器一的输出电流值大小为il1，其方向按如下标准确定：

8、若电流从左到右穿过电流传感器一，则此时电流传感器一的输出电流值为正，即il1>0；

9、若电流从右到左穿过电流传感器一，此时电流传感器一的输出电流值为负，即il1<0。

10、进一步地，逆变器拓扑中的各下桥臂开关管的发射极共同穿过电流传感器二，并与其电源负极相连，设电流传感器二的输出电流值大小为il2，其方向按如下标准确定：

11、若电流从上到下穿过电流传感器二，则此时电流传感器二的输出电流值为正，即il2>0；

12、若电流从下到上穿过电流传感器二，则此时电流传感器二的输出电流值为负，即il2<0。

13、进一步地，当电流传感器一故障时，将电流传感器二输出电流作为电流环的反馈值，并采取斩上管的控制方式，可实现电机故障容错运行，具体方法如下：

14、将一个电角度周期分为三个区间，分别为：0°～120°区间、120°～240°区间和240°～360°区间；

15、当采取斩上管控制方式时，结合电机的工作原理可得到电流传感器二的输出电流il2与电机相电流ia、ib和ic关系如下：

16、0°～120°区间内il2＝ic＝-ia；

17、120°～240°区间内il2＝ia＝-ib；

18、240°～360°区间内il2＝ib＝-ic；

19、根据以上特征即可得出：将il2作为电流环的反馈值，并结合斩上管控制方式可实现电机容错运行。

20、进一步地，当电流传感器二故障时，将电流传感器一的输出电流的绝对值作为电流环的反馈值，并采取斩双管的控制方式，可实现电机故障容错运行，具体方法如下：

21、将一个电角度周期分为三个区间，分别为：0°～120°区间、120°～240°区间和240°～360°区间；

22、当采取斩双管控制方式时，结合电机的工作原理可得到电流传感器一的输出电流il1的绝对值|il1|与电机相电流ia、ib和ic关系如下：

23、0°～120°区间内|il1|＝ic＝-ia；

24、120°～240°区间内|il1|＝ia＝-ib；

25、240°～360°区间内|il1|＝ib＝-ic；

26、根据以上特征即可得出：将|il1|作为电流环的反馈值，并结合斩双管控制方式可实现电机容错运行。

27、该方法通过改变电流环的反馈值，将电路中某点处的电流值作为故障容错下的电流环反馈值，并设置特定的开关管斩波方式，即可实现电流传感器信号丢失故障容错控制；相较于传统不改变电流传感器位置的故障容错方法，可以保证故障容错下的输出转矩与正常工作时相同，即没有转矩丢失。

28、本发明还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规手段，另外，本发明中未加限定的装置或组件，如：三相桥式逆变器拓扑、双凸极电机、电流传感器等，均采用本领域的现有技术。

29、本发明的有益效果如下：

30、本发明提供的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，该方法只需改变电流环的反馈值，并结合特定的开关管斩波方式即可实现故障容错控制，该方法的输出转矩与电机正常时的输出转矩相同，即容错下并没有丧失转矩。

技术特征：

1.一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，包括电机和逆变器拓扑，所述电机为双凸极电机，所述逆变器拓扑为三相桥式逆变器拓扑，其特征在于：所述逆变器拓扑的电源正极穿过电流传感器一，并与逆变器拓扑的各上桥臂开关管的集电极相连，各下桥臂开关管的发射极共同穿过电流传感器二，并与电源负极相连；各上桥臂开关管的发射极分别对应与各下桥臂开关管的集电极相连，六个二极管分别并联在对应的开关管的两端；

2.根据权利要求1所述的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，其特征在于：逆变器拓扑中的电源正极穿过电流传感器一，设电流传感器一的输出电流值大小为il1，其方向按如下标准确定：

3.根据权利要求1所述的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，其特征在于：逆变器拓扑中的各下桥臂开关管的发射极共同穿过电流传感器二，并与其电源负极相连，设电流传感器二的输出电流值大小为il2，其方向按如下标准确定：

4.根据权利要求1所述的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，其特征在于：当电流传感器一故障时，将电流传感器二输出电流作为电流环的反馈值，并采取斩上管的控制方式，可实现电机故障容错运行，具体方法如下：

5.根据权利要求1所述的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，其特征在于：当电流传感器二故障时，将电流传感器一的输出电流的绝对值作为电流环的反馈值，并采取斩双管的控制方式，可实现电机故障容错运行，具体方法如下：

技术总结
本发明涉及电机控制领域的一种双凸极电机相电流传感器信号丢失故障容错控制方法，逆变器拓扑的电源正极穿过电流传感器一，并与逆变器拓扑的各上桥臂开关管的集电极相连，各下桥臂开关管的发射极共同穿过电流传感器二，并与电源负极相连；各上桥臂开关管的发射极对应与各下桥臂开关管的集电极相连；电机的三相绕组一端呈Y型连接，另一端分别连接在各上桥臂开关管的发射极上；当电流传感器一故障时，将电流传感器二输出电流作为电流环的反馈值，并采取斩上管的控制方式；当电流传感器二故障时，将电流传感器一输出电流的绝对值作为电流环的反馈值，并采取斩双管的控制方式，可实现电机故障容错运行，并且可实现容错运行下的输出转矩无丧失。

技术研发人员：蒋思远,高蒙真,许孝卓,高彩霞,封海潮
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17