新能源汽车驱动系统逆变器及电流传感器故障的诊断方法技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源汽车驱动系统逆变器及电流传感器故障的诊断方法，属于故障诊断技术领域。该方法包括以下步骤：建立自适应滑模观测器、计算电流残差、给定故障诊断自适应阈值、区分不同种类故障、然后对不同故障采用不同方法进行诊断。本发明专利技术采用自适应滑模观测器，比传统的滑模观测器有更少的趋近时间和更小的抖动。该方法采用的自适应阈值提高故障诊断的准确性、鲁棒性和抗干扰性。该方法通过三相电流和区分故障类型，并对不同故障采用不同的故障定位方法。同的故障定位方法。同的故障定位方法。

【技术实现步骤摘要】
新能源汽车驱动系统逆变器及电流传感器故障的诊断方法


[0001]本专利技术涉及故障诊断领域，尤其涉及新能源汽车驱动系统逆变器及电流传感器故障的诊断方法。

技术介绍

[0002]驱动系统作为新能源汽车中重要的一环，其复杂的运行环境很容易发生故障。为保证驱动系统在实际运行中的可靠性和稳定性，对逆变器的开关管故障诊断和电流传感器故障诊断的快速性和准确性提出了更高的要求。
[0003]逆变器早期容易发生老化故障，该故障信息弱，不易被检测和发现。如果未及时发现逆变器老化故障并解决，则逆变器老化故障会演变成短路和开路故障，变成驱动系统的结构性的故障，该故障情况下电流会迅速增大，严重时甚至烧毁电机。
[0004]新能源汽车异步电机的控制系统需要反馈的电流信息，无论是矢量控制还是直接转矩控制，电流作为重要的信息必不可少，一旦发生电流传感器故障，必然会导致电机失控，不能实现良好的控制性能，甚至影响整车的运行，因此对电机电流传感器进行故障诊断研究很有必要。
[0005]目前针对驱动系统的故障诊断主要有以下两种：
[0006]1、基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车驱动系统逆变器及电流传感器故障的诊断方法，该驱动系统涉及的电路拓扑结构包括直流侧电源、三相两电平逆变器、异步电机、电流传感器和控制模块；所述三相两电平逆变器分为三相桥臂，三相桥臂均与直流电源相连，将三项桥臂记为K相桥臂，K为相序，K＝a，b，c；在三相桥臂中，每相桥臂共有两个开关管组成，即整个三相两电平逆变器共有6个开关管，将6个开关管记为V
kn
，n为开关管的序号，n＝1，2；在三相桥臂的每相桥臂中，开关管V
k1
、开关管V
k2
依次串联，开关管V
k1
、开关管V
k2
的连接点记为三相两电平逆变器的输出点K＝a，b，c；将所述异步电机的三相接口记为接口Γ
k
，K＝a，b，c，所述三相两电平逆变器的输出点与异步电机的接口Γ
k
相连接；所述电流传感器分为三相，并记为k相电流传感器M
k
，k＝a，b，c，k相电流传感器M
k
的检测端连接在输出点和接口Γ
k
之间，k相电流传感器M
k
的输出端连接控制模块的输入端，所述控制模块的输出端分别连接6个开关管V
kn
；其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：步骤1，采样及坐标变换将异步电机等效为直流电机模型，采样异步电机的转速ω
e
，通过积分获取其机械角度通过电流传感器检测三相两电平逆变器的三相输出电流并记为三相输出电流i
a
，i
b
，i
c
，采样三相两电平逆变器的三相输出电压并记为三相输出电压u
a
，u
b
，u
c
；通过坐标变换将三相输出电流i
a
，i
b
，i
c
转换成两相输出电流αβ轴分量i
α
，i
β
，再通过Park变换将两相输出电流αβ轴分量i
α
，i
β
转换成两相输出电流dq轴分量i
ds
，i
qs
；通过坐标变换将三相输出电压u
a
，u
b
，u
c
转换成两相输出电压αβ轴分量u
α
，u
β
，再通过Park变换将两相输出电压αβ轴分量转换成两相输出电压dq轴分量u
ds
，u
qs
；步骤2，建立dq坐标轴下的状态方程，其表达式为：其中，X为状态变量，λ
qr
为异步电机转子q轴磁通，λ
dr
为异步电机转子d轴磁通，为状态变量的导数，U为控制输入，d为低频扰动，y为系统输出；A为系统矩阵，式中a
22
＝a
11
，a
24
＝
a
13
，a
41
＝a
32
，a
42
＝a
31
，a
44
＝a
33
，L
r
为异步电机的转子电感，R
r
为异步电机的转子电阻，L
m
为异步电机的定子与转子之间的互感，L
s
为异步电机的定子电感，R
s
为异步电机的定子电阻，σ为电机漏磁系数B为输入矩阵，b1为常量系数1，b2为常量系数2，E为扰动矩阵，C为输出矩阵，步骤3，根据步骤2建立的状态方程，建立新型滑模观测器，其表达式如下：其中，为两相输出电流dq轴分量i
ds
，i
qs
的观测值，为两相输出电流dq轴分量i
ds
，i
qs
的观测值的导数，为异步电机转子q轴磁通λ
qr
的观测值，为异步电机转子q轴磁通λ
qr
的观测值的导数，为异步电机转子d轴磁通λ
dr
的观测值，为异步电机转子d轴磁通λ
dr
的观测值的导数；为滑模观测器的输出，sign()为符号函数，s为滑模面，且k
s
为滑模增
益，k
e
为可调参数1，且k
e
＞0，δ为可调参数2，δ＞0，ε为可调参数3，0＜ε＜1；步骤4，根据滑模观测器的输出得到两相输出电流dq轴分量i
ds
，i
qs
的观测值经过坐标变换，先将两相输出电流dq轴分量i
ds
，i
qs
的观测值转换成两相输出电流αβ轴分量i
α
，i
β
的观测值再将两相输出电流αβ轴分量i
α
，i
β
的观测值转换成三相输出电流i
a
，i
b
，i
c
的观测值其表达式如下：其表达式如下：步骤5，将步骤1采样得到的三相输出电流i
a
，i
b
，i
c
记为三相输出电流i
k
，将三相输出电流i
a
，i
b
，i
c
的观测值记为三相输出电流观测值定义电流残差r
k
，k＝a，b，c；给定故障诊断自适应阈值T
th
、故障诊断残差M
th
和三相输出电流的矢量和i
h
；步骤6，比较故障诊断残差M
th
和自适应阈值T
th
的大小，并进行以下判断：若M
th
＜T
th
，认定驱动系统正常工作，本次故障诊断结束；若M
th
＞T
th
，且i
h
＝0，认定驱动系统发生逆变器老化故障，进入步骤7；若M
th
＞T
th
，且i
h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许水清，柴晖，王巨兴，刘锋，王健，陶松兵，丁立健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：