1.一种基于价值函数误差的永磁同步电机开路故障诊断方法,其特征在于,包括:利用三相定子故障电流获取d轴、q轴的故障剩余电流;
结合所述d轴、q轴的故障剩余电流和定子电流幅值,计算得到故障分类特征值;
根据所述电机驱动系统中逆变器开关管的数量和所处桥臂位置,将开路故障分为两大类:
第I类:单个开关管发生开路故障,包含6种故障情况,所述6种故障情况对应的故障号i={1,…,6};
第II类包括:
不同桥臂的两个开关管同时发生开路故障,且一个位于上桥臂、一个位于下桥臂,包含
6种故障情况;
不同桥臂的两个开关管同时发生开路故障,均位于上桥臂或下桥臂,包含6种故障情况;
同一桥臂的两个开关管同时发生开路故障,包含3种故障情况;15种故障情况对应的故障号i={1,…,15};
k
设定故障分类阈值为0.32和0.52,若0≤Fc<0.32,则所述逆变器开关管没有发生开路故障;
若 则所述逆变器开关管处于第I类开路故障;
若 则所述逆变器开关管处于第II类开路故障;
其中, 为k时刻下的故障分类特征值;
根据拉格朗日乘数法,健康相m中的瞬时电流的表达式为:ref
其中,Te 为参考转矩,Pr为电机转子极对数,Ψf为永磁体磁链幅值,ωe为电机转子电磁角速度,S={a,b,c}, 和 为相角且m≠n;
在健康相m瞬时电流的基础上,当逆变器开关管发生开路故障后,不同开路故障类型中各个故障情况下的三相定子故障电流的估计值通过傅里叶分解法得到的方法相同,对于第I类开路故障,当第一开关管故障时,所述三相定子故障电流的估计值表示为:其中,Im为定子电流幅值,ωe为电机转子电磁角速度,Idc=0.3183Im为故障电流的直流分量, 为故障电流的交流分量;
将当前开路故障类型中各个故障情况下的三相定子故障电流的估计值进行Park变换得到各个故障情况下的d轴、q轴的估计电流,所述d轴、q轴的估计电流的表达式为:其中, 分别为a相、b相、c相定子故障电流的估计值;
结合所述d轴、q轴的估计电流和d轴、q轴的最佳电压矢量,得到d轴、q轴的电流预测模型为:
其中,
opt opt est estvd 、vq 分别为d轴、q轴参考系下的最佳电压矢量,id 、iq 分别为d轴、q轴的估计电流,Ld、Lq分别为d轴、q轴参考系下的电感;Rs为定子绕组每相的相电阻;ψf为永磁磁链的幅值;Ts为采样周期;
结合所述d轴、q轴的估计电流预测值和d轴、q轴的电流参考值,建立价值函数估计模型,表示为:
其中, 为d轴、q轴的电流参考值, 为k+1时刻下的d轴、q轴的估计电流预测值, 为当前开路故障类型中第i个故障情况下的价值函数估计值;
计算最优开关矢量条件下的价值函数值与每个所述价值函数估计值之差的绝对平均值,选取其中的最小值,根据所述最小值的故障号对应的故障情况定位开路开关管。
2.根据权利要求1所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述利用三相定子故障电流获取d轴、q轴的故障剩余电流,包括:利用所述三相定子故障电流计算剩余相电流,所述剩余相电流的表达式为:其中, 分别为采集到的三相定子故障电流;ia、ib、ic为三相静止参考系中的三相定子正常电流,假设永磁同步电机的定子绕组在空间中均匀对称分布,则所述三相定子正常电流的表达式为:
其中,Im为定子电流幅值,ωe为电机转子电磁角速度;
所述剩余相电流经过Park变换得到d轴、q轴的故障剩余电流,所述d轴、q轴的故障剩余电流的表达式为:
其中, 为d轴的故障剩余电流, 为q轴的故障剩余电流; 为剩余相电流;
3.根据权利要求2所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述结合所述d轴、q轴的故障剩余电流和定子电流幅值,计算得到故障分类特征值,包括:对所述d轴、q轴的故障剩余电流进行归一化平均值处理得到故障分类特征值,所述故障分类特征值的表达式为:
其中,Im为定子电流幅值,ωe为电机转子电磁角速度。
4.根据权利要求1所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述计算最优开关矢量条件下的价值函数值与每个所述价值函数估计值之差的绝对平均值,包括:计算所述最优开关矢量条件下的价值函数值与所述当前开路故障类型中每个故障情况的价值函数估计值之间的误差,表达式为:opt
其中, 为两者之间的误差,g 为所述最优开关矢量条件下的价值函数值,表达式为:其中,id(k+1)、iq(k+1)为通过电流预测模型得到的d轴、q轴的实际电流预测值;
计算各个误差的绝对平均值,表达式为:
5.根据权利要求4所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述根据所述最小值的故障号对应的故障情况定位开路开关管,包括:定义绝对平均值的最小值对应的故障号为imin,当确定所述当前开路故障类型为第I类时,定义故障定位特征Fn=imin;当确定所述当前开路故障类型为第II类时,定义故障定位特征Fn=imin+6。