一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法
2023-05-13 23:36:51
一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法，適用於三及三的倍數相、多種拓撲結構、旋轉式或直線式開關磁阻電機位置傳感器的故障診斷與定位。根據位置傳感器輸出信號相鄰兩個邊沿脈衝順序判斷是否有位置傳感器故障，設置故障診斷緩衝區間，避免誤診斷的發生，通過辨別邊沿脈衝來源的位置傳感器輸出信號，對位置傳感器故障進行定位，可用於單個位置傳感器及多個位置傳感器的故障診斷與定位，電機速度變化對診斷與定位結果無影響，診斷方法可靠，實用性強，具有廣泛的工程應用價值。
【專利說明】一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法，尤其是適用於三及三的倍數相、多種拓撲結構、旋轉式或直線式開關磁阻電機位置傳感器的故障診斷與定位。
【背景技術】
[0002]開關磁阻電機系統中，位置傳感器信號能為轉速計算和電機換相提供依據，對於系統可靠運行具有極其重要的作用。但由於灰塵、碰撞等原因，位置傳感器會發生失效故障，導致故障後邊沿脈衝的丟失。若位置傳感器失效，位置信號電平狀態將保持不變，導致電機換相失敗，影響電機的平穩運行，因此對位置傳感器進行故障診斷極其重要。傳統的基於區間時間的故障診斷方法和基於邊沿捕獲的故障診斷方法大都適用於開關磁阻電機勻速運行情況，對於開關磁阻電機加減速運行情況不適應。如何實現開關磁阻電機勻速和加減速運行時位置傳感器故障診斷與定位，是當前開關磁阻電機系統技術攻關的重要方向之
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【發明內容】
[0003]技術問題:本發明的目的是針對已有技術中存在問題，提供一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法。
[0004]技術方案:本發明的三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法:
[0005]I)使開關磁阻電機位置傳感器P的輸出信號相位時間上早於位置傳感器Q的輸出信號相位，位置傳感器Q的輸出信號相位早於位置傳感器R的輸出信號相位，位置傳感器R的輸出信號相位早於位置傳感器P的輸出信號相位，檢測開關磁阻電機位置傳感器輸出信號的相鄰兩個邊沿脈衝P1和邊沿脈衝P 2，時間順序上邊沿脈衝P1早於邊沿脈衝P 2，相鄰兩個邊沿脈衝的間距為一個區間；
[0006]2)若邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器P的輸出信號，或邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器P的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器R的輸出信號，或邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器Q的輸出信號，則判斷位置傳感器無故障；
[0007]3)若除步驟2)之外的其他情況出現，則判斷位置傳感器有故障；
[0008]4)位置傳感器P的輸出信號上升沿至位置傳感器R的輸出信號下降沿為區間①，位置傳感器R的輸出信號下降沿至位置傳感器Q的輸出信號上升沿為區間②，位置傳感器Q的輸出信號上升沿至位置傳感器P的輸出信號下降沿為區間③，位置傳感器P的輸出信號下降沿至位置傳感器R的輸出信號上升沿為區間④，位置傳感器R的輸出信號上升沿至位置傳感器Q的輸出信號下降沿為區間⑤，位置傳感器Q的輸出信號下降沿至位置傳感器P的輸出信號上升沿為區間⑥；
[0009]5)當位置傳感器故障發生在區間①④時，故障診斷緩衝三個區間；當位置傳感器故障發生在區間②⑤時，故障診斷緩衝兩個區間；當位置傳感器故障發生在③⑥區間時，故障診斷緩衝一個區間；
[0010]6)經過故障緩衝區間後，對位置傳感器故障進行定位:
[0011]若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器0的輸出信號，邊沿脈衝？ 2檢測到位置傳感器尺的輸出信號，則判斷位置傳感器？發生故障；若邊沿脈衝檢測到位置傳感器I？的輸出信號，邊沿脈衝？2檢測到位置傳感器？的輸出信號，則判斷位置傳感器0發生故障；若邊沿脈衝檢測到位置傳感器？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2檢測到位置傳感器0的輸出信號，則判斷位置傳感器8發生故障；
[0012]若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2也檢測到位置傳感器？的輸出信號，則判斷位置傳感器I？和位置傳感器0均發生故障；若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器0的輸出信號，邊沿脈衝？2也檢測到位置傳感器0的輸出信號，則判斷位置傳感器？和位置傳感器I？均發生故障；若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器I？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2也檢測到位置傳感器I？的輸出信號，則判斷位置傳感器0和位置傳感器？均發生故障；
[0013]若始終檢測不到邊沿脈衝，則判斷位置傳感器？、位置傳感器0和位置傳感器尺均發生故障。
[0014]有益效果:由於採用了上述技術方案，本發明對三及三的倍數相、多種拓撲結構、旋轉式或直線式開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位適用，通過檢測位置傳感器輸出信號邊沿脈衝順序判斷是否有位置傳感器故障，設置故障診斷緩衝區間，避免誤診斷的發生，通過辨別邊沿脈衝來源的位置傳感器輸出信號，對位置傳感器故障進行定位，不僅適用於開關磁阻電機勻速運行位置傳感器故障診斷與定位，而且適用於開關磁阻電機加減速運行時位置傳感器故障診斷與定位，可用於單個位置傳感器及多個位置傳感器的故障診斷與定位，電機速度變化對診斷與定位結果無影響，診斷方法可靠，實用性強，具有廣泛的工程應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器安裝示意圖；
[0016]圖2是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器故障診斷區間劃分示意圖；
[0017]圖3是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間①的故障診斷緩衝示意圖；
[0018]圖4是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間④的故障診斷緩衝示意圖；
[0019]圖5幻是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間②的故障診斷緩衝示意圖；
[0020]圖5幻是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間⑤的故障診斷緩衝示意圖；
[0021]圖6幻是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間③的故障診斷緩衝示意圖；
[0022]圖6幻是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器低電平故障發生在區間⑥的故障診斷緩衝示意圖；
[0023]圖7是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器P低電平故障診斷定位結果；
[0024]圖8是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器Q低電平故障診斷定位結果；
[0025]圖9是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器R低電平故障診斷定位結果；
[0026]圖10是三相12/8結構開關磁阻電機兩個位置傳感器低電平故障診斷示意圖；
[0027]圖11是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器R、位置傳感器Q低電平故障診斷定位結果；
[0028]圖12是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器P、位置傳感器R低電平故障診斷定位結果；
[0029]圖13是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器P、位置傳感器Q低電平故障診斷定位結果；
[0030]圖14是三相12/8結構開關磁阻電機位置傳感器高低電平故障區間劃分對應關係示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述:
[0032]圖1所示是三相12/8結構開關磁阻電機三隻位置傳感器P、Q、R安裝示意圖，三隻位置傳感器P、Q、R安裝角度間隔角度α為60度，所產生的位置傳感器輸出信號如圖2所示，使開關磁阻電機位置傳感器P的輸出信號相位時間上早於位置傳感器Q的輸出信號相位，位置傳感器Q的輸出信號相位早於位置傳感器R的輸出信號相位，位置傳感器R的輸出信號相位早於位置傳感器P的輸出信號相位；位置傳感器P的輸出信號上升沿至位置傳感器R的輸出信號下降沿為區間①，位置傳感器R的輸出信號下降沿至位置傳感器Q的輸出信號上升沿為區間②，位置傳感器Q的輸出信號上升沿至位置傳感器P的輸出信號下降沿為區間③，位置傳感器P的輸出信號下降沿至位置傳感器R的輸出信號上升沿為區間④，位置傳感器R的輸出信號上升沿至位置傳感器Q的輸出信號下降沿為區間⑤，位置傳感器Q的輸出信號下降沿至位置傳感器P的輸出信號上升沿為區間⑥。
[0033]檢測開關磁阻電機位置傳感器輸出信號的相鄰兩個邊沿脈衝P1和邊沿脈衝P 2，時間順序上邊沿脈衝P1早於邊沿脈衝P 2，相鄰兩個邊沿脈衝的間距為一個區間。
[0034]圖2所示，若邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器P的輸出信號，或邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器P的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器R的輸出信號，或邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器Q的輸出信號，則判斷位置傳感器無故障；若除此之外的其他情況出現，則判斷位置傳感器有故障；
[0035]當位置傳感器P在區間①④發生低電平故障，如圖3圖4所示，故障診斷緩衝三個區間；當位置傳感器P在區間②⑤發生低電平故障，如圖5(a、b)所示，故障診斷緩衝兩個區間；當位置傳感器P在區間③⑥發生低電平故障，如圖6(a、b)所示，故障診斷緩衝一個區間；
[0036]經過故障緩衝區間後，對位置傳感器故障進行定位，若邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P2檢測到位置傳感器R的輸出信號，則判斷位置傳感器P發生低電平故障，如圖7所示。若邊沿脈衝P1檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器？的輸出信號，則判斷位置傳感器0發生低電平故障，如圖8所示。若邊沿脈衝檢測到位置傳感器？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2檢測到位置傳感器0的輸出信號，則判斷位置傳感器I？發生低電平故障，如圖9所示；
[0037]當位置傳感器？和位置傳感器I？兩個位置傳感器發生低電平故障，根據上述方法可進行故障診斷，如圖10所示；
[0038]若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2也檢測到位置傳感器？的輸出信號，則判斷位置傳感器I？和位置傳感器0均發生低電平故障，如圖11所示；
[0039]若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器0的輸出信號，邊沿脈衝？ 2也檢測到位置傳感器0的輸出信號，則判斷位置傳感器？和位置傳感器I？均發生低電平故障，如圖12所示；
[0040]若邊沿脈衝？工檢測到位置傳感器I？的輸出信號，邊沿脈衝？ 2也檢測到位置傳感器尺的輸出信號，則判斷位置傳感器0和位置傳感器？均發生低電平故障，如圖13所示；
[0041]若始終檢測不到邊沿脈衝，則判斷位置傳感器？、位置傳感器0和位置傳感器尺均發生低電平故障；
[0042]檢測開關磁阻電機位置傳感器輸出信號的相鄰兩個邊沿脈衝？工和邊沿脈衝？ 2，重複上述步驟，診斷三相開關磁阻電機位置傳感器發生高電平故障，並定位所發生故障的位置傳感器，對應的區間劃分如圖14所示。
[0043]上述方法對三相6/4結構、三相24/16結構等開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位也適用。
【權利要求】
1.一種三相開關磁阻電機位置傳感器故障診斷與定位方法，其特徵在於: 1)使開關磁阻電機位置傳感器P的輸出信號相位時間上早於位置傳感器Q的輸出信號相位，位置傳感器Q的輸出信號相位早於位置傳感器R的輸出信號相位，位置傳感器R的輸出信號相位早於位置傳感器P的輸出信號相位，檢測開關磁阻電機位置傳感器輸出信號的相鄰兩個邊沿脈衝Pi和邊沿脈衝P 2，時間順序上邊沿脈衝Pi早於邊沿脈衝P 2，相鄰兩個邊沿脈衝的間距為一個區間； 2)若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P2檢測到位置傳感器P的輸出信號，或邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器P的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器R的輸出信號，或邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器Q的輸出信號，則判斷位置傳感器無故障； 3)若除步驟2)之外的其他情況出現，則判斷位置傳感器有故障； 4)位置傳感器P的輸出信號上升沿至位置傳感器R的輸出信號下降沿為區間①，位置傳感器R的輸出信號下降沿至位置傳感器Q的輸出信號上升沿為區間②，位置傳感器Q的輸出信號上升沿至位置傳感器P的輸出信號下降沿為區間③，位置傳感器P的輸出信號下降沿至位置傳感器R的輸出信號上升沿為區間④，位置傳感器R的輸出信號上升沿至位置傳感器Q的輸出信號下降沿為區間⑤，位置傳感器Q的輸出信號下降沿至位置傳感器P的輸出信號上升沿為區間⑥； 5)當位置傳感器故障發生在區間①④時，故障診斷緩衝三個區間；當位置傳感器故障發生在區間②⑤時，故障診斷緩衝兩個區間；當位置傳感器故障發生在③⑥區間時，故障診斷緩衝一個區間； 6)經過故障緩衝區間後，對位置傳感器故障進行定位: 若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P 2檢測到位置傳感器R的輸出信號，則判斷位置傳感器P發生故障；若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P2檢測到位置傳感器P的輸出信號，則判斷位置傳感器Q發生故障；若邊沿脈衝P !檢測到位置傳感器P的輸出信號，邊沿脈衝P2檢測到位置傳感器Q的輸出信號，則判斷位置傳感器R發生故障； 若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器P的輸出信號，邊沿脈衝P 2也檢測到位置傳感器P的輸出信號，則判斷位置傳感器R和位置傳感器Q均發生故障；若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器Q的輸出信號，邊沿脈衝P2也檢測到位置傳感器Q的輸出信號，則判斷位置傳感器P和位置傳感器R均發生故障；若邊沿脈衝Pi檢測到位置傳感器R的輸出信號，邊沿脈衝P 2也檢測到位置傳感器R的輸出信號，則判斷位置傳感器Q和位置傳感器P均發生故障； 若始終檢測不到邊沿脈衝，則判斷位置傳感器P、位置傳感器Q和位置傳感器R均發生故障。
【文檔編號】G01R31/34GK104459593SQ201410745099
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】陳昊, 韓國強, 程鶴, 王千龍, 王青, 王星 申請人:中國礦業大學