CN104459593A - 一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法 - Google Patents

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韩国强
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Abstract

本发明公开了一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法，适用于三及三的倍数相、多种拓扑结构、旋转式或直线式开关磁阻电机位置传感器的故障诊断与定位。根据位置传感器输出信号相邻两个边沿脉冲顺序判断是否有位置传感器故障，设置故障诊断缓冲区间，避免误诊断的发生，通过辨别边沿脉冲来源的位置传感器输出信号，对位置传感器故障进行定位，可用于单个位置传感器及多个位置传感器的故障诊断与定位，电机速度变化对诊断与定位结果无影响，诊断方法可靠，实用性强，具有广泛的工程应用价值。

Description

一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法
技术领域
本发明涉及一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法，尤其是适用于三及三的倍数相、多种拓扑结构、旋转式或直线式开关磁阻电机位置传感器的故障诊断与定位。
背景技术
开关磁阻电机***中，位置传感器信号能为转速计算和电机换相提供依据，对于***可靠运行具有极其重要的作用。但由于灰尘、碰撞等原因，位置传感器会发生失效故障，导致故障后边沿脉冲的丢失。若位置传感器失效，位置信号电平状态将保持不变，导致电机换相失败，影响电机的平稳运行，因此对位置传感器进行故障诊断极其重要。传统的基于区间时间的故障诊断方法和基于边沿捕获的故障诊断方法大都适用于开关磁阻电机匀速运行情况，对于开关磁阻电机加减速运行情况不适应。如何实现开关磁阻电机匀速和加减速运行时位置传感器故障诊断与定位，是当前开关磁阻电机***技术攻关的重要方向之一。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法。
技术方案：本发明的三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法：
1)使开关磁阻电机位置传感器P的输出信号相位时间上早于位置传感器Q的输出信号相位，位置传感器Q的输出信号相位早于位置传感器R的输出信号相位，位置传感器R的输出信号相位早于位置传感器P的输出信号相位，检测开关磁阻电机位置传感器输出信号的相邻两个边沿脉冲P1和边沿脉冲P2，时间顺序上边沿脉冲P1早于边沿脉冲P2，相邻两个边沿脉冲的间距为一个区间；
2)若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器无故障；
3)若除步骤2)之外的其他情况出现，则判断位置传感器有故障；
4)位置传感器P的输出信号上升沿至位置传感器R的输出信号下降沿为区间①，位置传感器R的输出信号下降沿至位置传感器Q的输出信号上升沿为区间②，位置传感器Q的输出信号上升沿至位置传感器P的输出信号下降沿为区间③，位置传感器P的输出信号下降沿至位置传感器R的输出信号上升沿为区间④，位置传感器R的输出信号上升沿至位置传感器Q的输出信号下降沿为区间⑤，位置传感器Q的输出信号下降沿至位置传感器P的输出信号上升沿为区间⑥；
5)当位置传感器故障发生在区间①④时，故障诊断缓冲三个区间；当位置传感器故障发生在区间②⑤时，故障诊断缓冲两个区间；当位置传感器故障发生在③⑥区间时，故障诊断缓冲一个区间；
6)经过故障缓冲区间后，对位置传感器故障进行定位：
若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器P发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器Q发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器R发生故障；
若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器R和位置传感器Q均发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器P和位置传感器R均发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器Q和位置传感器P均发生故障；
若始终检测不到边沿脉冲，则判断位置传感器P、位置传感器Q和位置传感器R均发生故障。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明对三及三的倍数相、多种拓扑结构、旋转式或直线式开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位适用，通过检测位置传感器输出信号边沿脉冲顺序判断是否有位置传感器故障，设置故障诊断缓冲区间，避免误诊断的发生，通过辨别边沿脉冲来源的位置传感器输出信号，对位置传感器故障进行定位，不仅适用于开关磁阻电机匀速运行位置传感器故障诊断与定位，而且适用于开关磁阻电机加减速运行时位置传感器故障诊断与定位，可用于单个位置传感器及多个位置传感器的故障诊断与定位，电机速度变化对诊断与定位结果无影响，诊断方法可靠，实用性强，具有广泛的工程应用价值。
附图说明
图1是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器安装示意图；
图2是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器故障诊断区间划分示意图；
图3是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间①的故障诊断缓冲示意图；
图4是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间④的故障诊断缓冲示意图；
图5a)是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间②的故障诊断缓冲示意图；
图5b)是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间⑤的故障诊断缓冲示意图；
图6a)是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间③的故障诊断缓冲示意图；
图6b)是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器低电平故障发生在区间⑥的故障诊断缓冲示意图；
图7是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器P低电平故障诊断定位结果；
图8是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器Q低电平故障诊断定位结果；
图9是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器R低电平故障诊断定位结果；
图10是三相12/8结构开关磁阻电机两个位置传感器低电平故障诊断示意图；
图11是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器R、位置传感器Q低电平故障诊断定位结果；
图12是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器P、位置传感器R低电平故障诊断定位结果；
图13是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器P、位置传感器Q低电平故障诊断定位结果；
图14是三相12/8结构开关磁阻电机位置传感器高低电平故障区间划分对应关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
图1所示是三相12/8结构开关磁阻电机三只位置传感器P、Q、R安装示意图，三只位置传感器P、Q、R安装角度间隔角度α为60度，所产生的位置传感器输出信号如图2所示，使开关磁阻电机位置传感器P的输出信号相位时间上早于位置传感器Q的输出信号相位，位置传感器Q的输出信号相位早于位置传感器R的输出信号相位，位置传感器R的输出信号相位早于位置传感器P的输出信号相位；位置传感器P的输出信号上升沿至位置传感器R的输出信号下降沿为区间①，位置传感器R的输出信号下降沿至位置传感器Q的输出信号上升沿为区间②，位置传感器Q的输出信号上升沿至位置传感器P的输出信号下降沿为区间③，位置传感器P的输出信号下降沿至位置传感器R的输出信号上升沿为区间④，位置传感器R的输出信号上升沿至位置传感器Q的输出信号下降沿为区间⑤，位置传感器Q的输出信号下降沿至位置传感器P的输出信号上升沿为区间⑥。
检测开关磁阻电机位置传感器输出信号的相邻两个边沿脉冲P1和边沿脉冲P2，时间顺序上边沿脉冲P1早于边沿脉冲P2，相邻两个边沿脉冲的间距为一个区间。
图2所示，若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器无故障；若除此之外的其他情况出现，则判断位置传感器有故障；
当位置传感器P在区间①④发生低电平故障，如图3图4所示，故障诊断缓冲三个区间；当位置传感器P在区间②⑤发生低电平故障，如图5(a、b)所示，故障诊断缓冲两个区间；当位置传感器P在区间③⑥发生低电平故障，如图6(a、b)所示，故障诊断缓冲一个区间；
经过故障缓冲区间后，对位置传感器故障进行定位，若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器P发生低电平故障，如图7所示。若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器Q发生低电平故障，如图8所示。若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器R发生低电平故障，如图9所示；
当位置传感器P和位置传感器R两个位置传感器发生低电平故障，根据上述方法可进行故障诊断，如图10所示；
若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器R和位置传感器Q均发生低电平故障，如图11所示；
若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器P和位置传感器R均发生低电平故障，如图12所示；
若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器Q和位置传感器P均发生低电平故障，如图13所示；
若始终检测不到边沿脉冲，则判断位置传感器P、位置传感器Q和位置传感器R均发生低电平故障；
检测开关磁阻电机位置传感器输出信号的相邻两个边沿脉冲P1和边沿脉冲P2，重复上述步骤，诊断三相开关磁阻电机位置传感器发生高电平故障，并定位所发生故障的位置传感器，对应的区间划分如图14所示。
上述方法对三相6/4结构、三相24/16结构等开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位也适用。

Claims (1)

1.一种三相开关磁阻电机位置传感器故障诊断与定位方法，其特征在于：
1)使开关磁阻电机位置传感器P的输出信号相位时间上早于位置传感器Q的输出信号相位，位置传感器Q的输出信号相位早于位置传感器R的输出信号相位，位置传感器R的输出信号相位早于位置传感器P的输出信号相位，检测开关磁阻电机位置传感器输出信号的相邻两个边沿脉冲P1和边沿脉冲P2，时间顺序上边沿脉冲P1早于边沿脉冲P2，相邻两个边沿脉冲的间距为一个区间；
2)若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，或边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器无故障；
3)若除步骤2)之外的其他情况出现，则判断位置传感器有故障；
4)位置传感器P的输出信号上升沿至位置传感器R的输出信号下降沿为区间①，位置传感器R的输出信号下降沿至位置传感器Q的输出信号上升沿为区间②，位置传感器Q的输出信号上升沿至位置传感器P的输出信号下降沿为区间③，位置传感器P的输出信号下降沿至位置传感器R的输出信号上升沿为区间④，位置传感器R的输出信号上升沿至位置传感器Q的输出信号下降沿为区间⑤，位置传感器Q的输出信号下降沿至位置传感器P的输出信号上升沿为区间⑥；
5)当位置传感器故障发生在区间①④时，故障诊断缓冲三个区间；当位置传感器故障发生在区间②⑤时，故障诊断缓冲两个区间；当位置传感器故障发生在③⑥区间时，故障诊断缓冲一个区间；
6)经过故障缓冲区间后，对位置传感器故障进行定位：
若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器P发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器Q发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器R发生故障；
若边沿脉冲P1检测到位置传感器P的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器P的输出信号，则判断位置传感器R和位置传感器Q均发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器Q的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器Q的输出信号，则判断位置传感器P和位置传感器R均发生故障；若边沿脉冲P1检测到位置传感器R的输出信号，边沿脉冲P2也检测到位置传感器R的输出信号，则判断位置传感器Q和位置传感器P均发生故障；
若始终检测不到边沿脉冲，则判断位置传感器P、位置传感器Q和位置传感器R均发生故障。
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