專利名稱：防護電機驅(qū)動系統(tǒng)以防電流傳感器故障的影響的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及電機驅(qū)動系統(tǒng)中的故障防護，并且更具體地涉及對電機相電流傳感器故障的識別和補救動作以阻止或減輕對電機驅(qū)動系統(tǒng)及其部件的損壞。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，廣泛使用由直流(DC)能源供以電力的交流(AC)電機系統(tǒng)。DC能源是蓄電池的車輛的電機推進系統(tǒng)是眾所周知。固定式DC-AC電機推進系統(tǒng)也是廣泛使用的。這類推進系統(tǒng)內(nèi)使用的控制系統(tǒng)監(jiān)測和控制流入多相電機的每個相的電流。這類系統(tǒng)中使用的電流傳感器不是一直如所期望的那樣精確，或者，它們的精確度可能隨著系統(tǒng)老化的時間而變化。現(xiàn)有技術(shù)的電機控制系統(tǒng)不能區(qū)別正常的操作誤差與由電流傳感器故障引起的誤差。當傳感器誤差或故障未被發(fā)現(xiàn)時，系統(tǒng)控制器和/或推進電機本身會受到損壞并且系統(tǒng)用戶可能處于危險條件下。因此，期望提供一種改善的控制系統(tǒng)和方法，用于檢測由傳感器故障引起的相電流傳感器誤差，并且在適當?shù)那闆r下，采取補救動作。另外，期望的是，用于檢測這類傳感器誤差和采取補救動作的設(shè)備和方法是簡單的、耐用可靠的且適合于對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造。此夕卜，本發(fā)明的其它的合乎需要的要素和特征將通過隨后的詳細說明和附上的權(quán)利要求變得明顯，參照附圖以及前述的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
提供方法和設(shè)備用于檢測多相電機(26)中的相電流傳感器(38)故障以及采取適當動作。接收或測量電機(26)的輸入轉(zhuǎn)矩指令T*(43)和包括電機(26)的每個相的相電流Ix在內(nèi)的反饋信號組(60)，為電機(26)生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令Τ*的一個值的直和正交指令相電流Id*、Iq*，生成總指令電流Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]1/2，從感測到的相電流計算負序電流Ineg,此處,對于三個相是Ineg = (1/3) [la + ( a 2) Ib + (a)Ic],S*,a =ej2ll/3, Ineg和Is聯(lián)合提供標準化的負序電流Inn = Ineg/Is，該標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器(38)故障的存在，并且在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。該控制動作可以包括下列的一個或多個，設(shè)置故障標記和/或設(shè)置診斷代碼以表征故障的性質(zhì)，和/或，降低相激勵電壓Vx和/或相激勵電流Ix以防止對電機和/或向電機提供能源的推進系統(tǒng)的其它元件的損壞，和/或，提供軟或硬關(guān)閉以最小化對與包含電機的推進系統(tǒng)有關(guān)的任何人員、材料或工藝的風險。本發(fā)明的實施例可以針對現(xiàn)有推進系統(tǒng)而進行改型。本發(fā)明還提供了以下方案1. 一種用于檢測多相電機中的相電流傳感器故障的方法，該方法包括
接收輸入轉(zhuǎn)矩指令τ*并且測量包括電機每個相的相電流Ix的電機的反饋信號組； 為電機生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令T*的值的直和正交指令相電流Id*、Iq* ；
確定總指令電流Is = f (Id*，Iq*)；產(chǎn)生負序電流Ineg = f (Ix)；
聯(lián)合Ineg和Is以提供標準化的負序電流Inn = Ineg/Is ；
將標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器故障的存在；和 在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。2.如方案I所述的方法，其中，所述控制動作包括在Inn>INN*時設(shè)置故障標記。3.如方案2所述的方法，其中，所述控制動作包括設(shè)置表征故障性質(zhì)的診斷代
碼。 4.如方案I所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低流向電機的相電流Ix。5.如方案I所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低施加給電機的相電壓Vx。6. 一種用于檢測三相電機中的相電流傳感器故障的方法,該方法可由適于控制電機的電機控制器執(zhí)行，并且包括
測量輸入轉(zhuǎn)矩指令T*并且設(shè)置包括電機三個相的每個的相電流la、lb、Ic的電機的反饋信號組，并且使用所述控制器；
為電機生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令T*的值的直和正交指令相電流Id*、Iq* ；
確定總指令電流 Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]172 ；
產(chǎn)生負序電流 Ineg= (1/3) [la + (Q2)Ib+ ( a ) Ic]，其中 a =ej2"3 ;
聯(lián)合Ineg和Is以提供標準化的負序電流Inn = Ineg/Is ；
將標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器故障的存在；和 在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。7.如方案6所述的方法，進一步地包括，在Inn>INN*時設(shè)置故障標記。8.如方案7所述的方法，進一步地包括，還設(shè)置表征故障性質(zhì)的診斷代碼。9.如方案6所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低流向電機的相電流中的一個或多個。10.如方案6所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低施加給電機的電壓Va、Vb, Vc011. 一種用于保護電動推進系統(tǒng)不受一個或多個電流傳感器的故障影響的方法，所述電流傳感器測量進入驅(qū)動電機的繞組Wa、Wb、Wc的相電流，所述電流傳感器提供指示電機相電流信號la、lb、Ic,所述方法包括
從所述電流傳感器接收指示電機相電流信號la、lb、Ic ；
從指令輸入源接收電機轉(zhuǎn)矩指令T* ；
從所述電機接收電機轉(zhuǎn)速《r ;
從向所述電機繞組Wa、Wb、Wc提供驅(qū)動電流的DC電源接收直流(DC)電壓Vdc ；
使用Τ*、ω r和Vdc，獲得隨時間變化的直軸指令電流Id*和正交軸指令電流Iq*的值； 確定總指令電流Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]1/2的值；
確定負序電流 Ineg = (1/3) [la + a 2Ib + a Ic]的值，其中，a = eJ2"/3 ；
確定標準化的負序電流Inn = Ineg/Is的值；和
比較Inn與預(yù)定閾值INN*，并且，如果Inn>INN*，就執(zhí)行控制動作。12.如方案11所述的方法，進一步地包括，如果Inn>INN*，就降低流向電機繞組Wa、Wb、Wc的驅(qū)動電流。
13.如方案12所述的方法，其中，通過把電壓Vdc轉(zhuǎn)化成施加給電機的各個繞組Wa、Wb、Wc的不同相A、B、C的三個隨時間變化的電壓Va、Vb、Vc，獲得來自DC電壓源的流向電機繞組Wa、Wb、Wc的驅(qū)動電流，并且其中，通過降低Na、Vb、Vc來降低流向電機繞組Wa、Wb、Wc的驅(qū)動電流。14.如方案13所述的方法，其中，施加給各個電機繞組Wa、Wb、Wc的不同相A、B、C的三個隨時間變化的電壓Va、Vb、Vc取決于轉(zhuǎn)矩指令T*，并且，如果Inn>INN*，就撤銷T*以降低Va, Vb, Vc015.如方案14所述的方法，其中，至少部分地由操作者致動的節(jié)流位置導出所述轉(zhuǎn)矩指令T*。16.如方案11所述的方法，進一步地包括，當Inn>INN*時，執(zhí)行控制動作以在存儲器中設(shè)置誤差標記。17.如方案16所述的方法，其中，執(zhí)行控制動作的步驟包括在存儲器中設(shè)置誤差診斷代碼。18.如方案16所述的方法,進一步地包括，當Inn>INN*時,設(shè)置故障標記或指示器，然后降低相電壓Va、Vb、Vc。19.如方案11所述的方法，進一步地包括，當Inn>INN*時，降低進入繞組Wa、Wb、Wc的一個或多個相電流。20.如方案11所述的方法,進一步地包括，當Inn>INN*時，關(guān)閉驅(qū)動電機。


下文將連同下列圖形一起描述本發(fā)明，其中，相同的數(shù)字代表相同的元件，并且
圖1示出典型的DC-AC電機推進系統(tǒng)，使用了現(xiàn)有技術(shù)中已知的元件連同按照圖2和3示出的本發(fā)明實施例工作的元件；
圖2按照本發(fā)明實施例示出示意工作圖，解釋圖1的控制器如何工作，包括用于檢測圖1的推進系統(tǒng)中的傳感器誤差或故障的算法；和
圖3是按照本發(fā)明的又一實施例的流程圖，解釋用于檢測圖1和2所示推進系統(tǒng)中的傳感器故障或誤差和保護系統(tǒng)不受到可能由這些誤差或故障而引起的損壞的方法。
具體實施例方式下列詳細說明本質(zhì)上僅僅是示范性的并且不意圖限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，不意圖受到前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或之后的詳細說明中出現(xiàn)的任何明確或暗示理論的限制。電流傳感器故障能夠?qū)е码娏鱾鞲衅髦g的重大增益/偏移誤差，這在感測電流中引起三相失衡。在轉(zhuǎn)矩或電流模式控制的情況下，這些相中的實際電流可能比感測電流大很多。人們發(fā)現(xiàn)，由于感測電流中的三相失衡，負序電流出現(xiàn)，這能用于保護系統(tǒng)。圖1示出典型的DC-AC電機推進系統(tǒng)20、80，使用了現(xiàn)有技術(shù)中已知的元件連同按照圖2和3示出的本發(fā)明實施例工作的元件。當圖1的系統(tǒng)按照本發(fā)明實施例執(zhí)行圖2和3示出的算法和方法時，該系統(tǒng)以不同方式工作并且獲得現(xiàn)有技術(shù)中未發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。采用的約定是，把按照現(xiàn)有技術(shù)工作的圖1的現(xiàn)有技術(shù)元件的組合看成〃系統(tǒng)20"，例如基于包含現(xiàn)有技術(shù)存儲器33，把有些類似但重新編程的不同工作的元件的組合看成〃系統(tǒng)80"，其按照本發(fā)明實施例以圖2和3所示方式實行。為推進系統(tǒng)20、80所共有的那些元件一齊論述。推進系統(tǒng)20、80包括DC電源22、指令輸入源24、電機26和控制系統(tǒng)28。控制系統(tǒng)28接收(i)經(jīng)由線路23、231來自DC電源22例如蓄電池的DC能Vdc，和(ii)經(jīng)由線路25來自指令輸入源24的指令輸入(例如指令轉(zhuǎn)矩T*)，并且提供電力以控制電機26的運轉(zhuǎn)。輸入指令源輸入24中的用戶定制的指令輸入告訴推進系統(tǒng)20、80干什么，例如，電機26應(yīng)當如何運轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)28響應(yīng)于從輸入指令源24收到的輸入指令(多個)把從DC電源22收到的DC能轉(zhuǎn)化為AC能并且經(jīng)由線路37把適當相和大小的AC能輸送給電機26。為了便于說明，假定電機26是具有電機相A、B、C的三相電機，但是帶有更多或更少相的其它AC電機也可以與系統(tǒng)80 —起使用?？刂葡到y(tǒng)28包括控制器30、驅(qū)動模塊34、電力切換模塊36和分別用于電機26的相A、B和C的電流測量元件38A、38B、38C (—起為38)。驅(qū)動模塊34是·傳統(tǒng)的。驅(qū)動模塊34經(jīng)由總線31接收控制器30產(chǎn)生的相控制信號，并且做好準備，無論可能需要什么電平移動，都將上述驅(qū)動控制信號轉(zhuǎn)化成適合電力切換模塊36用的電平，把它們經(jīng)由線路35發(fā)送,例如,對于相A，經(jīng)由線路351，對于相B，經(jīng)由線路352，對于相C，經(jīng)由線路353。上述的相控制信號也稱作脈寬調(diào)制(PWM)信號。對于三相電機，電力切換模塊36通常包括六個電力切換裝置(例如每個相有2個)，這些電力切換裝置在由從驅(qū)動模塊34收到的PWM信號確定的適當?shù)臅r間在局部基準電壓(例如電機)與DC電源23提供的Vdc之間切換相A、B、C。電力切換模塊36提供分別在電機相A、B、C上的脈沖相電壓Va、Vb、Vc,例如，在線路371上的電機相A的相電壓Va，在線路372上的電機相B的相電壓Vb和在線路373上的電機相C的相電壓Vc。上述的電力切換模塊是本領(lǐng)域公知的。根據(jù)需要的推進或驅(qū)動系統(tǒng)的類型，經(jīng)由線路25來自接口 24的指令輸入(多個)可以包括的輸入是規(guī)定了，例如但不意圖限于，希望電機26提供的轉(zhuǎn)矩T*或希望電機26提供的以轉(zhuǎn)或弧度每單位時間為單位的電機26的轉(zhuǎn)速ωΓ*或其它一些對推進系統(tǒng)20、80的使用有重大影響的參數(shù)。為了便于說明但不意圖限制，此后假定指令輸入源24提供期望轉(zhuǎn)矩指令*給推進系統(tǒng)20、80。為了便于描述，把星號添加在參數(shù)或變量上以表征上述變量或參數(shù)是與實際或測得值相反的指令或參考值。例如，變量或參數(shù)Τ*用來表征期望或指令轉(zhuǎn)矩值，而不帶星號的變量或參數(shù)T用來表征實際轉(zhuǎn)矩值。類似地，ωΓ*指的是電機26的指令轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，指的是電機26的相應(yīng)的實際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。全文都遵循這個約定。電流傳感器38A、38B、38C洪同為38)測量從DC電源22經(jīng)由電力切換模塊36和線路37分別流向電機26的相A、B、C的電流Ia、Ib、Ic (共同為Ix)。代表這些測得值的信號經(jīng)由線路39饋給控制器30，例如，代表Ia的測得值在線路391上，代表Ib的測得值在線路392上，代表Ic的測得值在線路393上。然而，對本領(lǐng)域熟練的人員將懂得，它們不是線路39中流向控制器30的真實電流，而僅僅是表征實際上流經(jīng)線路37到電機26的真實電流la、lb、Ic的大小的信號。通?；蚬餐?，術(shù)語Ix用來指的是相電流，術(shù)語Vx用來指的是相電壓(并且信號代表上述相電流或電壓)，其中，X采用適于在使用的電機相數(shù)的值。例如，對于雙相機器，X將米用兩個值(例如，a、b),對于三相機器是三個值(例如，a、b、c),對于六相機器是六個值，諸如此類?？刂破?0具有輸入/輸出接口(I/O)部件301-306、處理器32和存儲器33、33’。存儲器33用來指的是控制按照現(xiàn)有技術(shù)操作的系統(tǒng)20的操作的存儲器，存儲器33’用來指的是控制按照圖2-3操作的系統(tǒng)80的操作的存儲器。處理器32可以是單處理機、多核處理器或分擔控制器30的計算負荷的多個準獨立處理器。I/O接口部件301-306分別經(jīng)由線路或總線3011、3021、3031、3041、3051、3061與處理器32通信。輸入接口部件301接收例如來自指令輸入源24經(jīng)由線路或總線25的T*輸入。輸入接口部件302經(jīng)由線路或總線23和231從DC電源22接收Vdc。輸入接口部件302在線路或總線39上分別從電流傳感器38A、38B、38C接收代表la、Ib和Ic的信號。輸入接口部件304經(jīng)由線路或總線261從電機26接收轉(zhuǎn)子角度信息ΘΓ。輸入接口部件304經(jīng)由線路或總線261從電機26接收轉(zhuǎn)子角度信息。輸入接口部件305經(jīng)由線路或總線262從電機26接收轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息ωΓ。輸入接口部件301-305做好準備，無論可能需要什么電平移動或其它信號操作，都使上述信息與處理器32兼容。輸出接口部件306經(jīng)由線路或總線3061從處理器32接收電機相致動信號，并且做好準備，無論可能需要什么電平移動或其它信號操作，都使上述指令經(jīng)由線路或總線31對驅(qū)動模塊34有用。存儲器33、33’和處理器32由線路或總線331連接。為了便于說明，處理器32和存儲器33、33’在圖1中示為由線路331連接的獨立元件，但是 在其它實施例中，他們可以合并。任一布置都可用。在本發(fā)明的一個實施例中，控制器30接收關(guān)于Vdc、la、lb、Ic、Θ r和ωΓ的反饋信息，將該信息與儲存在存儲器33’中的關(guān)于推進系統(tǒng)80的性質(zhì)的信息組合并且使用連同圖2-3描述的也便利地儲存在存儲器33’中的算法，檢測是否已經(jīng)出現(xiàn)傳感器誤差或故障并且采取適當動作以警告系統(tǒng)用戶和/或保護推進系統(tǒng)80不受損壞。雖然圖1描繪的推進系統(tǒng)20、80的獨立元件的大部分可能是技術(shù)中過時的，但是，上述元件與連同圖2-3描述且例如儲存在存儲器33’或別處的算法的組合提供了新的、改進了的系統(tǒng)80和方法800，能夠檢測傳感器故障并采取補救動作。圖2示出簡圖40，帶有控制器功能圖42和算法44。功能圖42解釋圖1的控制器30如何產(chǎn)生出現(xiàn)在總線或線路31上給驅(qū)動模塊34的信號并且最終使電力切換模塊36能夠向圖1的電機26的相A、B、C提供電壓Va、Vb、Vc和電流la、lb、Ic。算法44使控制器30能夠檢測圖1的推進系統(tǒng)80中的電流傳感器誤差或故障并采取補救動作。多相電機可以用數(shù)學的方式說成具有兩個磁對稱軸，S卩，直軸(d)和正交軸(q)，這將是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的。上述多相電機的工作可以用調(diào)整成以提供直軸定子磁通量Vd*、￥d的相應(yīng)的直軸電流Id*、Id和調(diào)整成提供正交定子磁通量的正交電流Ψ,*、Vq的正交電流Iq*、Iq表示，在此，如前所述，有*的表征指令量，沒*的表征實際或測得量，Id和Iq例如用方程式表示
Id = (2/3) [ (Ia) (cos Θ r) + (Ib) (cos ( Θ r - 2 π /3)) + (Ic) (cos ( θ r +2^/3))]方程式I
Iq = (2/3) [ (Ia) (sin θ r) + (Ib) (sin ( θ r - 2 π /3) ) + (Ic) (sin ( θ r +2π/3))] 方程式2
式中，ΘΓ是轉(zhuǎn)子角度。如果使用實際或測得電流Ia、Ib、Ic和轉(zhuǎn)子角度ΘΓ，結(jié)果就提供Id和Iq (即沒有*)，如果使用指令電流la*、lb*、Ic*和轉(zhuǎn)子角度Θ r，結(jié)果就提供Id*和Iq*。在實踐中，T、Vdc、ωΓ與Ia、Ib、Ic之間的物理關(guān)系是通過試驗確定的，計算Id和Iq并放在例如查詢表中或其當量在存儲器例如圖1的存儲體33、33’中。于是，如圖2的框46所示,對于輸入指令43 (例如T*)、Vdc和ωι·的任意指定組合,就能夠從查詢表確定Id* and Iq*。功能圖42包括的部分48具有(i)組合器491、492 (共同為49)，它們接收導線4911上的輸入Iq*、導線4912上的輸入Iq、導線4921上的輸入Id*和導線4922上的輸入Id* ;(ii)比例積分(PI)控制器501、502 (共同為50)，它們分別·連接到組合器49的輸出；
(iii)組合器511、512(共同為51)，它們在導線5111和5121上接收PI控制器50的輸出，并且在導線5112上輸入{(ω) (Vd*) + (Iq*)(Rs)}且在導線5122上輸入{-(ω』(Ψ( *)+ (1扣)(Rs)}，式中，Rs是電機26的定子電阻；和(iv)d、q _a、b、c轉(zhuǎn)化器52，其接收組合器511、512的輸出、導線521上的輸入和導線522上的輸入Θ r，并且產(chǎn)生在輸出523處的信號Va*、在輸出524處的信號Vb*和在輸出525處的信號Vc*，從而得到在線路或總線31 (見圖1)上的信號，足以在電力切換模塊36的輸出處產(chǎn)生線路37上的Va、Vb、Vc以提供電流Ia、Ib、Ic給電機26的相A、B、C?？刂破?0的規(guī)定的另一路部分42提供在輸出541處的脈寬調(diào)制(PWM)信號Da、在輸出542處的信號Db和在輸出543處的信號Dc (共同為54)，這些在通過驅(qū)動模塊34饋給圖1的電力切換模塊36時在電機26的相A、B、C上產(chǎn)生 Va、Vb、Vc。給控制器30的反饋信號60可以包括輸入601上的相電流信號la、輸入602上的相電流信號lb、輸入603上的相電流信號Ic、輸入604上的圖1所不DC電壓源22的電壓Vdc、輸入605上的測得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速cor和輸入606上的測得轉(zhuǎn)子角度θ r。因此，控制器30處理的其它信號可以包括圖1的電機26的直軸定子磁通量(Ψ(1*)和正交定子磁通量(Vq*)以及其(Rs)，這些值可以儲存在圖1的存儲器33、33’或者由處理器32根據(jù)儲存在存儲器33,33'中的關(guān)于電機26的數(shù)據(jù)很容易地算出。如簡圖40的部分48所示，控制器30適于處理信號43和60以產(chǎn)生用于電機26的控制的相電壓Va、Vb和Vc。控制器30還使用其它傳統(tǒng)的AC電機控制變量。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將好理解的，電壓和電流可以表示成d_q坐標系上的矢量。因此，控制器30適合于確定電流指令值Id*、Iq*即提供給相應(yīng)的d軸和q軸的電流和電壓指令值Vd*、Vq*即應(yīng)用到d軸和q軸上的電壓值，基于輸入431上的轉(zhuǎn)矩指令信號(例如T*) 43和儲存在存儲器33、33’中的關(guān)于電機26的數(shù)據(jù)。圖42的塊46表明，通過向那里接收輸入461上的T*、向那里接收輸入462上的Vdc以及向那里接收輸入463上的ωr，上述變量與查詢表一起用于提供塊46的輸出464上的Iq*和塊46的輸出465上的Id*，這些分別經(jīng)由線路4641、4651傳遞給部分44的塊441。類似地，Ia經(jīng)由線路421，Ib經(jīng)由線路422，Ic經(jīng)由線路423傳遞給部分44的塊442。盡管為了簡單起見在圖1和2中未示出，但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，存在各種方式用于檢測或測量d-q電壓和電流值，包括使用解算器、電流傳感器、電壓傳感器等等?？刂破?0最終通過接口 306輸出一組脈寬調(diào)制(PWM)信號54 (例如輸出541上的Da、輸出542上的Db和輸出543上的Dc)給驅(qū)動模塊34和電力切換模塊36，用于電機26的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制。在圖2的部分44中示意性地示出按照本發(fā)明的電流傳感器故障檢測算法，其中，相電流la、lb、Ic分別經(jīng)由線路421、422、423進行傳遞，直和正交指令電流Id*和Iq*分別經(jīng)由線路4641、4651從部分42傳遞到算法44。圖3是流程圖，示出方法800，用于檢測圖1示出的推進系統(tǒng)80中的電流傳感器38的故障或誤差并且保護系統(tǒng)80不受到由上述傳感器誤差或故障引起的潛在損壞。一起論述部分44和圖3。方法800從開始801和初始步驟802開始，其中，獲得針對指示相電流Ix和指令電流Iq*、Id*的信號。伴隨有，圖1的控制器30或圖2的部分42接收(i)分別對應(yīng)于圖1的電流傳感器38 (例如38A、38B、38C)的信號輸出Ix (例如la、lb、Ic)的信號；(ii)對應(yīng)于來自DC電源22的指令輸入源24的轉(zhuǎn)矩指令T*43的信號；(iii)來自電機26或其它電機轉(zhuǎn)速源的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號ωΓ ;和
(iv)來自電機26或其它轉(zhuǎn)子角度源的轉(zhuǎn)子角度信號ΘΓ。在控制器30內(nèi)產(chǎn)生對應(yīng)于正交和直指令電流Iq*和Id*的信號，例如但不意圖限于，通過從存儲器33’的查詢表中提取，如圖2的塊46所示。在方法步驟804處，把上面提到的值儲存在例如存儲器33’或推進系統(tǒng)80能夠存取的任何其它存儲器中。在圖3的方法步驟806和圖2的塊441中，按照下列方程式計算總指令電流Is =f (Iq*, Id*),
Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]1/2方程式 3
并且，結(jié)果Is出現(xiàn)在塊441的輸出4411上并且理想地儲存在存儲器例如圖1的存儲器33’中。在圖3的方法步驟808和圖2的塊442中，計算負序電流Ineg = f (Ix)，在三相系統(tǒng)的情況下，按照下列方程式
Ineg = (1/3) [la + ( a 2) Ib + ( a ) Ic], where a =ej2ll/3方程式 4
并且，Ineg出現(xiàn)在輸出4421上并且理想地儲存在存儲器例如圖1的存儲器33’中。當有重大傳感器誤差時，由不平衡的三相電流生成負序電流Ineg?？梢砸园创涡蚧虼笾虏⑿械姆绞綀?zhí)行步驟806、808和塊441、442，取決于可用處理器的數(shù)量。在圖3的方法步驟810和圖2的塊443中，使Ineg標準化，也就是說，按照下列方程式計算標準化負序電流Inn
Inn = Ineg/Is方程式 5
并且，Inn出現(xiàn)在塊443的輸出4431上。然后執(zhí)行圖3的詢問步驟812或圖2的“測試”塊444，其中，確定Inn是否大于儲存在存儲器例如圖1的存儲器33’中的預(yù)定閾值INN*。當沒有重大傳感器誤差時，Irm接近零。如果詢問Inn > INN*的結(jié)果為“NO”，表明沒有重大傳感器誤差，那么方法800如圖3所示例如沿著路徑813返回到步驟802-810進行數(shù)據(jù)更新。或者，如圖2所示，NO標識出現(xiàn)在測試塊444的輸出4441上以“重復(fù)”圖2的塊445，并且，從圖2的塊445出來的箭頭446表征使用新數(shù)據(jù)重復(fù)塊441-444。理想地，選擇INN*以考慮與電流傳感器38相關(guān)的制造公差。例如，如果已知傳感器38具有大約+/-7%的單個誤差范圍，那么，理想地，選擇INN*以適應(yīng)有些大的傳感器啊，也許提供10-15%的幅度。如果需要承受一個以上的傳感器中的誤差，那么，可以把INN*設(shè)定為單個傳感器誤差范圍的數(shù)倍，也許提供25-30%的幅度。只要Inn < INN*，那么，詢問812的結(jié)果和測試塊444保持“NO”并且返回802-812-813-802等和441-444等，繼續(xù)。如果詢問812的結(jié)果是“YES (是)”，表明已經(jīng)檢測到重大傳感器誤差，那么，方法800可沿著路徑815-1前進到步驟816，在此，在存儲器例如存儲器33’中設(shè)置故障或誤差標記。方法800可以沿著路徑817-1前進到結(jié)束820。在另一實施例中，方法800可以從詢問812的結(jié)果“YES”沿著815-2前進到818，在此，執(zhí)行控制動作，例如，減小Ia，lb, Ic以排除對電力切換模塊36和/或電機26的損壞，或由于其它原因，并 且然后沿著路徑819到結(jié)束820。在又一另外的實施例中，方法800可以經(jīng)由路徑815-1前進到步驟816，在此，設(shè)置誤差或故障標記，并且然后沿著路徑817-2前進到步驟818，在此，執(zhí)行控制動作，然后沿著路徑819到結(jié)束820。上述的任一都是可用的。上述動作也在圖2中示出，當“YES”結(jié)果出現(xiàn)在測試塊44到塊448的輸出4442上時，塊448示出結(jié)果“如果為YES，設(shè)置故障標記和/或執(zhí)行控制動作”。在存儲器中設(shè)置誤差故障標記用于保護推進系統(tǒng)80和/或系統(tǒng)80的操作者，不管是否緊接著有步驟18關(guān)閉系統(tǒng)80或減少提供給電力切換模塊(PSM) 36且得到向電機26的相電流Ia、Ib、Ic的電流驅(qū)動指令。如果INN*的值設(shè)在低于可引起對PSM 36或電機26的損壞的相電流la、lb、Ic的水平，那么，系統(tǒng)80的操作可以繼續(xù)，例如，同時，控制器30檢查Inn的進一步變化，或者，同時，警告燈、喇叭或其它警告信號反饋給系統(tǒng)操作者，例如，通過在指令輸入源24附近公布警告。這個方法尤其在系統(tǒng)80的無預(yù)兆關(guān)閉(例如調(diào)到OFF)本身可能對與系統(tǒng)80有關(guān)的人員或設(shè)置或工藝有風險時有用。因此，算法44和方法800能夠適應(yīng)寬種類的失效-安全關(guān)閉或減慢或失效-軟協(xié)議，它們排除或最小化對系統(tǒng)80的敏感部件的損壞，例如且不限于僅僅是PSM 36和電機26，同時還適應(yīng)與推進系統(tǒng)80相關(guān)的人員或產(chǎn)品或材料的安全需求。例如，如果推進系統(tǒng)80與車輛相關(guān)，方法800能夠設(shè)置故障標記，警告車輛駕駛員已經(jīng)出現(xiàn)傳感器故障，并且，如果上述故障大或持續(xù)，就建議駕駛員立刻采取動作以到達安全停止位置。在另一例子中，在推進系統(tǒng)例如驅(qū)動循環(huán)泵冷卻有害材料時，控制動作可以包括開動備用冷卻系統(tǒng)或獲得以相同或更小的水平的繼續(xù)運行以允許實現(xiàn)手動關(guān)閉或操作人員安全離開這個區(qū)域。盡管在前面的詳細描述中已經(jīng)給出了至少一個示范實施例，但是應(yīng)當意識到存在大量的變形。還應(yīng)當意識到，釋放實施例僅僅是例子，并且不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或構(gòu)造。相反地，前面的詳細描述將給本領(lǐng)域技術(shù)人員提供方便的指導來實施示范實施例。應(yīng)當理解，在不脫離所附權(quán)利要求及其法定等同物限定的發(fā)明范圍的情況下，能夠?qū)υ墓δ芎筒贾米龀龈鞣N改變。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測多相電機中的相電流傳感器故障的方法，該方法包括 接收輸入轉(zhuǎn)矩指令τ*并且測量包括電機每個相的相電流Ix的電機的反饋信號組； 為電機生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令T*的值的直和正交指令相電流Id*、Iq* ； 確定總指令電流Is = f (Id*，Iq*)； 產(chǎn)生負序電流Ineg = f (Ix)； 聯(lián)合Ineg和Is以提供標準化的負序電流Inn = Ineg/Is ； 將標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器故障的存在；和 在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制動作包括在Inn>INN*時設(shè)置故障標記。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述控制動作包括設(shè)置表征故障性質(zhì)的診斷代碼。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低流向電機的相電流Ix。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低施加給電機的相電壓Vx。
6.一種用于檢測三相電機中的相電流傳感器故障的方法，該方法可由適于控制電機的電機控制器執(zhí)行，并且包括 測量輸入轉(zhuǎn)矩指令T*并且設(shè)置包括電機三個相的每個的相電流la、lb、Ic的電機的反饋信號組，并且使用所述控制器； 為電機生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令T*的值的直和正交指令相電流Id*、Iq* ； 確定總指令電流 Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]172 ； 產(chǎn)生負序電流 Ineg= (1/3) [la + (Q2)Ib+ ( a ) Ic]，其中 a =ej2"3 ; 聯(lián)合Ineg和Is以提供標準化的負序電流Inn = Ineg/Is ； 將標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器故障的存在；和 在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步地包括，在Inn>INN*時設(shè)置故障標記。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步地包括，還設(shè)置表征故障性質(zhì)的診斷代碼。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述控制動作包括，降低流向電機的相電流中的一個或多個。
10.一種用于保護電動推進系統(tǒng)不受一個或多個電流傳感器的故障影響的方法，所述電流傳感器測量進入驅(qū)動電機的繞組Wa、Wb、Wc的相電流，所述電流傳感器提供指示電機相電流信號la、lb、Ic，所述方法包括 從所述電流傳感器接收指示電機相電流信號la、lb、Ic ； 從指令輸入源接收電機轉(zhuǎn)矩指令T* ； 從所述電機接收電機轉(zhuǎn)速《r ; 從向所述電機繞組Wa、Wb、Wc提供驅(qū)動電流的DC電源接收直流(DC)電壓Vdc ； 使用Τ*、ωΓ和Vdc，獲得隨時間變化的直軸指令電流Id*和正交軸指令電流Iq*的值； 確定總指令電流Is = [(Iq*)2 + (Id*)2]1/2的值； 確定負序電流 Ineg = (1/3) [la + a 2Ib + a Ic]的值，其中，a = eJ2"/3 ； 確定標準化的負序電流Inn = Ineg/Is的值；和 比較Inn與預(yù)定閾值INN*，并且，如果Inn>INN*，就執(zhí)行控制動作。
全文摘要
本發(fā)明涉及防護電機驅(qū)動系統(tǒng)以防電流傳感器故障的影響。提供方法和設(shè)備用于檢測多相電機中的相電流傳感器故障。該方法包括，接收輸入轉(zhuǎn)矩指令T*并且測量包括電機的每個相的相電流Ix在內(nèi)的反饋信號組，為電機生成對應(yīng)于輸入轉(zhuǎn)矩指令T*的一個值的直和正交指令相電流Id*、Iq*，確定總指令電流Is=[(Iq*)2+(Id*)2]1/2，產(chǎn)生負序電流Ineg，此處，對于三個相是Ineg=(1/3)[Ia+(α2)Ib+(α)Ic]，式中，α=ej2π/3，Ineg和Is聯(lián)合提供標準化的負序電流Inn=Ineg/Is，該標準化的負序電流Inn與預(yù)定閾值INN*作比較以確定相電流傳感器故障的存在，并且在Inn>INN*時執(zhí)行控制動作。
文檔編號G01R35/00GK103018698SQ20121035382
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者S.M.N.哈桑, S.E.舒爾斯, D.P.塔斯基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司