一种永磁同步电机速度传感器的在线容错控制装置

摘要

本发明公开了一种永磁电机速度传感器的在线容错控制装置，采用高转速估计模块和低转速估计模块分别得到两个估计转速ω₂、ω₃，转速正确率计算模块从速度传感器接收电机采集转速ω₁和两个转速估计模块得到的估计转速ω₂、ω₃，并采用基于最大似然估计的先验概率计算方法得到先验概率，容错控制模块根据先验概率计算后验概率，当后验概率f(χ₁)大于预设阈值，则速度传感器工作正常，直接将采集转速ω₁作为反馈转速输出，否则根据采集转速、估计转速和后验概率计算得到反馈转速。本发明可以使电机驱动系统在速度传感器故障状态下实现宽调速范围的闭环控制，并令电机转速在容错控制过程中平缓切换，提高容错控制效果。

主权项

1.一种永磁同步电机速度传感器的在线容错控制装置，其特征在于包括高转速估计模块、低转速估计模块、转速正确率计算模块、在线容错控制模块，其中：高转速估计模块用于采用高转速估计算法根据电机的电流电压参数估计得到电机转速ω₂，其转速估计适应速段为(Th,ω_M]，Th表示期望转速阈值，ω_M表示电机最大转速；低转速估计模块用于采用低转速估计算法根据电机的电流电压参数估计得到电机转速ω₃，其转速估计适应速段为[0,Th]；转速正确率计算模块用于从速度传感器接收电机采集转速ω₁和两个转速估计模块得到的估计转速ω₂、ω₃，采用基于最大似然估计的先验概率计算方法，得到先验概率，计算方法为：当|ω₁-ω₂|、|ω₁-ω₃|、|ω₂-ω₃|均小于等于预设阈值a，将三个转速作为一个集合A₁；否则将三种转速ω₁、ω₂、ω₃中方差最小的两个转速作为一类，从而将三个转速划分为两个集合，其中包含采集转速ω₁的集合记为A₁，另一个集合记为A₂；记集合数量为R；计算三个转速的正确概率：${\Phi }_q\left(p\right)=\left\{\begin{array}{cc}{r}_{p;}& |{\omega }_p-{\bar{\omega }}_q\le \delta \\ (1-r_p)/(R-1);& |{\omega }_p-{\bar{\omega }}_q|>\delta \end{array}\right.$其中，p表示转速序号，取值范围为p＝1,2,3；q表示转速集合的序号，取值范围为q＝1,…,R；r_p表示预先测试得到的在当前电机期望转速所属速段对应的转速ω_p的可靠概率；表示集合A_q的转速平均值；计算集合中存在正确转速的条件下ω_p为正确结果的条件概率：${\chi }_j=\left[\underset{i=1}{\overset{3}{\Pi }}{\Phi }_j\left(i\right)\right]/\left[\underset{k=1}{\overset{R}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{3}{\Pi }}{\Phi }_k\left(i\right)\right]$容错控制模块用于将转速正确率计算模块得到的条件概率χ_q作为先验概率计算后验概率f(χ_q)：$f\left({\chi }_q\right)=\frac{P_q*{\chi }_q}{\underset{q=1}{\overset{R}{\Sigma }}{P}_q*{\chi }_q}$其中，P_q表示条件概率，T为故障发生持续时间，T_s为整个在线容错控制装置的闭环控制周期，λ表示预设的条件概率变化率；当f(χ₁)＞b，b表示预设的后验概率阈值，则令反馈转速ω_r＝ω₁，否则反馈转速ω_r＝ω_lastf(χ₁)+ω_pf(χ₂)，其中ω_last表示故障发生前的最后一个采集转速，ω_p∈A₂，当A₂＝{ω₂,ω₃}时，如果当前期望转速ω_p＝ω₂，否则ω_p＝ω₃；输出反馈转速。