變頻器的集成故障診斷與容錯(cuò)控制

劉政

摘要：變頻器作為目前相對(duì)較好的交流傳動(dòng)設(shè)備，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比如在石油鉆機(jī)設(shè)備上，隨著鉆進(jìn)深度的增加，難度就越大，可能會(huì)出現(xiàn)諸多故障，這勢(shì)必需要采用高性能交流變頻器調(diào)速傳動(dòng)，最大程度避免了設(shè)備突然停機(jī)，將損失降到最低。但是由于一些因素的干擾，使得變頻器出現(xiàn)了故障，故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)并定位故障，提升設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變頻器 集成故障診斷 容錯(cuò)控制

1 概述

變頻器因控制性能優(yōu)越、體積小、功效高、節(jié)能好、成本低等優(yōu)勢(shì)，逐漸被公認(rèn)為目前最理想的交流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)備，目前在汽車(chē)、化工、機(jī)械、礦井、金屬冶煉等行業(yè)應(yīng)用得十分廣泛。但是仍然存在諸多故障，為及時(shí)、準(zhǔn)確的分析并檢測(cè)出變頻器系統(tǒng)故障，避免因故障突然停機(jī)帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，本文就變頻器集成故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，該技術(shù)能在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下使系統(tǒng)以較好的性能維持運(yùn)行，延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化，促進(jìn)變頻器系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的提升。

2 變頻器速度傳感器集成故障診斷與容錯(cuò)控制

2.1 速度傳感器故障診斷方法 石油鉆機(jī)作為油田生產(chǎn)重要的設(shè)備之一，隨著井深增加，鉆桿逐漸增長(zhǎng)，對(duì)鉆機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的性能要求越來(lái)越高，這勢(shì)必需要變頻器相關(guān)技術(shù)對(duì)其正常運(yùn)行提供保障。由于變頻器受到地質(zhì)、高溫、粉塵、電網(wǎng)質(zhì)量等影響，出現(xiàn)了諸多故障，為確保變頻器速度傳感器故障發(fā)生后能及時(shí)在線(xiàn)診斷并定位，在不停機(jī)的條件下將傳感器VC模式動(dòng)態(tài)的過(guò)渡到SLVC模式，那么變頻器首先需要診斷出SSF，然后制定出相關(guān)的容錯(cuò)控制措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全可靠地運(yùn)行。

2.1.1 硬件診斷法 速度傳感器故障診斷方法主要?jiǎng)澐譃檐浖ê陀布▋煞N。硬件法又包括直接硬件檢測(cè)法和脈沖分析故障診斷法。硬件法檢測(cè)速度較快，但由于其系統(tǒng)成本過(guò)高，沒(méi)有一個(gè)相對(duì)完整的電路，無(wú)法診斷出各種輸出類(lèi)型速度傳感器所有的故障。例如采用直接硬件檢測(cè)速度傳感器故障法，最終只能檢測(cè)出電壓輸出類(lèi)型的速度傳感器。由于設(shè)備無(wú)故障情況下，接口端子處的電壓降低，難以擊穿穩(wěn)壓管，造成后級(jí)三極管難以導(dǎo)通，此刻檢測(cè)電路輸出為高電平，這就說(shuō)明該速度傳感器沒(méi)有發(fā)生故障。往往硬件檢測(cè)法只能對(duì)接口電路是電壓輸出類(lèi)型的傳感器故障進(jìn)行檢測(cè)，不適用于目前市場(chǎng)上存在的PNP集電極開(kāi)路輸出型、NPN集電極開(kāi)路輸出型以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性輸出型傳感器的斷線(xiàn)故障的檢測(cè)，主要原因是檢測(cè)電路的上拉電阻功能失效。另外，硬件診斷法還有一種是通過(guò)脈沖信號(hào)檢測(cè)速度傳感器故障。如圖1所示，A、B是兩路正交編碼脈沖，將兩者做邏輯異或運(yùn)算后可得到頻率是A和B的兩倍信號(hào)，將得出的信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)Clock，并利用邏輯規(guī)則檢測(cè)出故障，主要是因?yàn)楣收习l(fā)生后編碼脈沖會(huì)丟失。

2.1.2 軟件診斷法 軟件診斷法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于小波變換以及基于狀態(tài)觀測(cè)器的診斷方法。前兩種方法計(jì)算量較大，變換復(fù)雜，不適應(yīng)于實(shí)際診斷中。因此本文主要采用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行速度傳感器故障診斷，并利用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的估計(jì)，進(jìn)而將發(fā)生故障后傳感器的控制模式切換至不帶速度傳感器的控制模式，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。

2.1.3 基于狀態(tài)觀測(cè)器速度傳感器故障診斷 為確保狀態(tài)觀測(cè)器更好的對(duì)速度傳感器故障進(jìn)行診斷，應(yīng)該基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型。如果速度傳感器故障發(fā)生，那么感應(yīng)電機(jī)模式將不匹配觀測(cè)器模型，估算電機(jī)電流與實(shí)際電流不等，增大殘差信號(hào)E，那么故障的判定就可以以殘差信號(hào)E與某一閾值相比結(jié)果作為依據(jù)。為使變頻器在速度傳感器故障后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不停機(jī)條件下進(jìn)行容錯(cuò)控制，則需要及時(shí)診斷出SSF故障后將系統(tǒng)從VC模式切換到SLVC模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在不同場(chǎng)合的應(yīng)用。

2.2 感應(yīng)電機(jī)SLVC實(shí)現(xiàn) 感應(yīng)電機(jī)SLVC主要是省去VC方法，借助數(shù)學(xué)模型估算感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，其穩(wěn)態(tài)性能雖然比VC法低，對(duì)電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確度具有較高依賴(lài)程度，但其仍然具有較好的使用性能，在諸多場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)SLVC方法很多，如模型參考自適應(yīng)法、卡爾曼濾波器法、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計(jì)法以及一些非線(xiàn)性控制方法等。

2.3 感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障容錯(cuò)控制 在狀態(tài)觀測(cè)器完成了感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障診斷以及實(shí)現(xiàn)電機(jī)SLVC基礎(chǔ)上，由于受到變頻器控制器執(zhí)行能力限制，觀測(cè)器故障診斷方法和速度估計(jì)模型計(jì)算量較大，對(duì)變頻器控制芯片DSP來(lái)講，是一個(gè)較大的負(fù)荷。同時(shí)還要滿(mǎn)足不停機(jī)情況下進(jìn)行容錯(cuò)控制，應(yīng)在控制器中將SLVC算法和速度傳感器故障診斷模塊同時(shí)運(yùn)行，以確保系統(tǒng)發(fā)生故障后能及時(shí)切換控制模式。因此可以采用兩個(gè)觀測(cè)器，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性；同時(shí)速度評(píng)估算法結(jié)合傳感器故障診斷，降低系統(tǒng)計(jì)算量，快速準(zhǔn)確的診斷出故障，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制，滿(mǎn)足故障后控制模式的動(dòng)態(tài)平滑切換。對(duì)于慣性較大的電機(jī)來(lái)講，該設(shè)計(jì)方法完全可以滿(mǎn)足要求，且不受速度傳感器故障接口及類(lèi)型的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為科學(xué)有效實(shí)現(xiàn)變頻器速度傳感器故障診斷及故障后容錯(cuò)控制，基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型，設(shè)計(jì)出一種全新的變頻器速度傳感器診斷方法，并結(jié)合感應(yīng)電機(jī)SLVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變頻器集成故障診斷及容錯(cuò)控制，診斷時(shí)間十分迅速，大大降低了系統(tǒng)計(jì)算量并減少資源占用，延長(zhǎng)了變頻器使用壽命，提高系統(tǒng)可靠性及滿(mǎn)足其在特殊場(chǎng)合的使用條件，確保其發(fā)揮出最大化經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳雪芹.集成故障診斷與容錯(cuò)控制研究及在衛(wèi)星姿態(tài)控制中的應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[2]何靜，邱靜，張昌凡，王錫波.非線(xiàn)性系統(tǒng)的集成故障診斷和容錯(cuò)控制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009，05：70-78.

[3]孫豐濤，張承慧，崔納新，杜春水.變頻器故障診斷技術(shù)研究與分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2005（03）.endprint

摘要：變頻器作為目前相對(duì)較好的交流傳動(dòng)設(shè)備，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比如在石油鉆機(jī)設(shè)備上，隨著鉆進(jìn)深度的增加，難度就越大，可能會(huì)出現(xiàn)諸多故障，這勢(shì)必需要采用高性能交流變頻器調(diào)速傳動(dòng)，最大程度避免了設(shè)備突然停機(jī)，將損失降到最低。但是由于一些因素的干擾，使得變頻器出現(xiàn)了故障，故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)并定位故障，提升設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變頻器 集成故障診斷 容錯(cuò)控制

1 概述

變頻器因控制性能優(yōu)越、體積小、功效高、節(jié)能好、成本低等優(yōu)勢(shì)，逐漸被公認(rèn)為目前最理想的交流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)備，目前在汽車(chē)、化工、機(jī)械、礦井、金屬冶煉等行業(yè)應(yīng)用得十分廣泛。但是仍然存在諸多故障，為及時(shí)、準(zhǔn)確的分析并檢測(cè)出變頻器系統(tǒng)故障，避免因故障突然停機(jī)帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，本文就變頻器集成故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，該技術(shù)能在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下使系統(tǒng)以較好的性能維持運(yùn)行，延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化，促進(jìn)變頻器系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的提升。

2 變頻器速度傳感器集成故障診斷與容錯(cuò)控制

2.1 速度傳感器故障診斷方法 石油鉆機(jī)作為油田生產(chǎn)重要的設(shè)備之一，隨著井深增加，鉆桿逐漸增長(zhǎng)，對(duì)鉆機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的性能要求越來(lái)越高，這勢(shì)必需要變頻器相關(guān)技術(shù)對(duì)其正常運(yùn)行提供保障。由于變頻器受到地質(zhì)、高溫、粉塵、電網(wǎng)質(zhì)量等影響，出現(xiàn)了諸多故障，為確保變頻器速度傳感器故障發(fā)生后能及時(shí)在線(xiàn)診斷并定位，在不停機(jī)的條件下將傳感器VC模式動(dòng)態(tài)的過(guò)渡到SLVC模式，那么變頻器首先需要診斷出SSF，然后制定出相關(guān)的容錯(cuò)控制措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全可靠地運(yùn)行。

2.1.1 硬件診斷法 速度傳感器故障診斷方法主要?jiǎng)澐譃檐浖ê陀布▋煞N。硬件法又包括直接硬件檢測(cè)法和脈沖分析故障診斷法。硬件法檢測(cè)速度較快，但由于其系統(tǒng)成本過(guò)高，沒(méi)有一個(gè)相對(duì)完整的電路，無(wú)法診斷出各種輸出類(lèi)型速度傳感器所有的故障。例如采用直接硬件檢測(cè)速度傳感器故障法，最終只能檢測(cè)出電壓輸出類(lèi)型的速度傳感器。由于設(shè)備無(wú)故障情況下，接口端子處的電壓降低，難以擊穿穩(wěn)壓管，造成后級(jí)三極管難以導(dǎo)通，此刻檢測(cè)電路輸出為高電平，這就說(shuō)明該速度傳感器沒(méi)有發(fā)生故障。往往硬件檢測(cè)法只能對(duì)接口電路是電壓輸出類(lèi)型的傳感器故障進(jìn)行檢測(cè)，不適用于目前市場(chǎng)上存在的PNP集電極開(kāi)路輸出型、NPN集電極開(kāi)路輸出型以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性輸出型傳感器的斷線(xiàn)故障的檢測(cè)，主要原因是檢測(cè)電路的上拉電阻功能失效。另外，硬件診斷法還有一種是通過(guò)脈沖信號(hào)檢測(cè)速度傳感器故障。如圖1所示，A、B是兩路正交編碼脈沖，將兩者做邏輯異或運(yùn)算后可得到頻率是A和B的兩倍信號(hào)，將得出的信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)Clock，并利用邏輯規(guī)則檢測(cè)出故障，主要是因?yàn)楣收习l(fā)生后編碼脈沖會(huì)丟失。

2.1.2 軟件診斷法 軟件診斷法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于小波變換以及基于狀態(tài)觀測(cè)器的診斷方法。前兩種方法計(jì)算量較大，變換復(fù)雜，不適應(yīng)于實(shí)際診斷中。因此本文主要采用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行速度傳感器故障診斷，并利用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的估計(jì)，進(jìn)而將發(fā)生故障后傳感器的控制模式切換至不帶速度傳感器的控制模式，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。

2.1.3 基于狀態(tài)觀測(cè)器速度傳感器故障診斷 為確保狀態(tài)觀測(cè)器更好的對(duì)速度傳感器故障進(jìn)行診斷，應(yīng)該基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型。如果速度傳感器故障發(fā)生，那么感應(yīng)電機(jī)模式將不匹配觀測(cè)器模型，估算電機(jī)電流與實(shí)際電流不等，增大殘差信號(hào)E，那么故障的判定就可以以殘差信號(hào)E與某一閾值相比結(jié)果作為依據(jù)。為使變頻器在速度傳感器故障后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不停機(jī)條件下進(jìn)行容錯(cuò)控制，則需要及時(shí)診斷出SSF故障后將系統(tǒng)從VC模式切換到SLVC模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在不同場(chǎng)合的應(yīng)用。

2.2 感應(yīng)電機(jī)SLVC實(shí)現(xiàn) 感應(yīng)電機(jī)SLVC主要是省去VC方法，借助數(shù)學(xué)模型估算感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，其穩(wěn)態(tài)性能雖然比VC法低，對(duì)電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確度具有較高依賴(lài)程度，但其仍然具有較好的使用性能，在諸多場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)SLVC方法很多，如模型參考自適應(yīng)法、卡爾曼濾波器法、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計(jì)法以及一些非線(xiàn)性控制方法等。

2.3 感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障容錯(cuò)控制 在狀態(tài)觀測(cè)器完成了感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障診斷以及實(shí)現(xiàn)電機(jī)SLVC基礎(chǔ)上，由于受到變頻器控制器執(zhí)行能力限制，觀測(cè)器故障診斷方法和速度估計(jì)模型計(jì)算量較大，對(duì)變頻器控制芯片DSP來(lái)講，是一個(gè)較大的負(fù)荷。同時(shí)還要滿(mǎn)足不停機(jī)情況下進(jìn)行容錯(cuò)控制，應(yīng)在控制器中將SLVC算法和速度傳感器故障診斷模塊同時(shí)運(yùn)行，以確保系統(tǒng)發(fā)生故障后能及時(shí)切換控制模式。因此可以采用兩個(gè)觀測(cè)器，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性；同時(shí)速度評(píng)估算法結(jié)合傳感器故障診斷，降低系統(tǒng)計(jì)算量，快速準(zhǔn)確的診斷出故障，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制，滿(mǎn)足故障后控制模式的動(dòng)態(tài)平滑切換。對(duì)于慣性較大的電機(jī)來(lái)講，該設(shè)計(jì)方法完全可以滿(mǎn)足要求，且不受速度傳感器故障接口及類(lèi)型的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為科學(xué)有效實(shí)現(xiàn)變頻器速度傳感器故障診斷及故障后容錯(cuò)控制，基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型，設(shè)計(jì)出一種全新的變頻器速度傳感器診斷方法，并結(jié)合感應(yīng)電機(jī)SLVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變頻器集成故障診斷及容錯(cuò)控制，診斷時(shí)間十分迅速，大大降低了系統(tǒng)計(jì)算量并減少資源占用，延長(zhǎng)了變頻器使用壽命，提高系統(tǒng)可靠性及滿(mǎn)足其在特殊場(chǎng)合的使用條件，確保其發(fā)揮出最大化經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳雪芹.集成故障診斷與容錯(cuò)控制研究及在衛(wèi)星姿態(tài)控制中的應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[2]何靜，邱靜，張昌凡，王錫波.非線(xiàn)性系統(tǒng)的集成故障診斷和容錯(cuò)控制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009，05：70-78.

[3]孫豐濤，張承慧，崔納新，杜春水.變頻器故障診斷技術(shù)研究與分析[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2005（03）.endprint

摘要：變頻器作為目前相對(duì)較好的交流傳動(dòng)設(shè)備，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比如在石油鉆機(jī)設(shè)備上，隨著鉆進(jìn)深度的增加，難度就越大，可能會(huì)出現(xiàn)諸多故障，這勢(shì)必需要采用高性能交流變頻器調(diào)速傳動(dòng)，最大程度避免了設(shè)備突然停機(jī)，將損失降到最低。但是由于一些因素的干擾，使得變頻器出現(xiàn)了故障，故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)并定位故障，提升設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變頻器 集成故障診斷 容錯(cuò)控制

1 概述

變頻器因控制性能優(yōu)越、體積小、功效高、節(jié)能好、成本低等優(yōu)勢(shì)，逐漸被公認(rèn)為目前最理想的交流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)備，目前在汽車(chē)、化工、機(jī)械、礦井、金屬冶煉等行業(yè)應(yīng)用得十分廣泛。但是仍然存在諸多故障，為及時(shí)、準(zhǔn)確的分析并檢測(cè)出變頻器系統(tǒng)故障，避免因故障突然停機(jī)帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，本文就變頻器集成故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，該技術(shù)能在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下使系統(tǒng)以較好的性能維持運(yùn)行，延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化，促進(jìn)變頻器系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的提升。

2 變頻器速度傳感器集成故障診斷與容錯(cuò)控制

2.1 速度傳感器故障診斷方法 石油鉆機(jī)作為油田生產(chǎn)重要的設(shè)備之一，隨著井深增加，鉆桿逐漸增長(zhǎng)，對(duì)鉆機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的性能要求越來(lái)越高，這勢(shì)必需要變頻器相關(guān)技術(shù)對(duì)其正常運(yùn)行提供保障。由于變頻器受到地質(zhì)、高溫、粉塵、電網(wǎng)質(zhì)量等影響，出現(xiàn)了諸多故障，為確保變頻器速度傳感器故障發(fā)生后能及時(shí)在線(xiàn)診斷并定位，在不停機(jī)的條件下將傳感器VC模式動(dòng)態(tài)的過(guò)渡到SLVC模式，那么變頻器首先需要診斷出SSF，然后制定出相關(guān)的容錯(cuò)控制措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全可靠地運(yùn)行。

2.1.1 硬件診斷法 速度傳感器故障診斷方法主要?jiǎng)澐譃檐浖ê陀布▋煞N。硬件法又包括直接硬件檢測(cè)法和脈沖分析故障診斷法。硬件法檢測(cè)速度較快，但由于其系統(tǒng)成本過(guò)高，沒(méi)有一個(gè)相對(duì)完整的電路，無(wú)法診斷出各種輸出類(lèi)型速度傳感器所有的故障。例如采用直接硬件檢測(cè)速度傳感器故障法，最終只能檢測(cè)出電壓輸出類(lèi)型的速度傳感器。由于設(shè)備無(wú)故障情況下，接口端子處的電壓降低，難以擊穿穩(wěn)壓管，造成后級(jí)三極管難以導(dǎo)通，此刻檢測(cè)電路輸出為高電平，這就說(shuō)明該速度傳感器沒(méi)有發(fā)生故障。往往硬件檢測(cè)法只能對(duì)接口電路是電壓輸出類(lèi)型的傳感器故障進(jìn)行檢測(cè)，不適用于目前市場(chǎng)上存在的PNP集電極開(kāi)路輸出型、NPN集電極開(kāi)路輸出型以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性輸出型傳感器的斷線(xiàn)故障的檢測(cè)，主要原因是檢測(cè)電路的上拉電阻功能失效。另外，硬件診斷法還有一種是通過(guò)脈沖信號(hào)檢測(cè)速度傳感器故障。如圖1所示，A、B是兩路正交編碼脈沖，將兩者做邏輯異或運(yùn)算后可得到頻率是A和B的兩倍信號(hào)，將得出的信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)Clock，并利用邏輯規(guī)則檢測(cè)出故障，主要是因?yàn)楣收习l(fā)生后編碼脈沖會(huì)丟失。

2.1.2 軟件診斷法 軟件診斷法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于小波變換以及基于狀態(tài)觀測(cè)器的診斷方法。前兩種方法計(jì)算量較大，變換復(fù)雜，不適應(yīng)于實(shí)際診斷中。因此本文主要采用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行速度傳感器故障診斷，并利用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的估計(jì)，進(jìn)而將發(fā)生故障后傳感器的控制模式切換至不帶速度傳感器的控制模式，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。

2.1.3 基于狀態(tài)觀測(cè)器速度傳感器故障診斷 為確保狀態(tài)觀測(cè)器更好的對(duì)速度傳感器故障進(jìn)行診斷，應(yīng)該基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型。如果速度傳感器故障發(fā)生，那么感應(yīng)電機(jī)模式將不匹配觀測(cè)器模型，估算電機(jī)電流與實(shí)際電流不等，增大殘差信號(hào)E，那么故障的判定就可以以殘差信號(hào)E與某一閾值相比結(jié)果作為依據(jù)。為使變頻器在速度傳感器故障后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不停機(jī)條件下進(jìn)行容錯(cuò)控制，則需要及時(shí)診斷出SSF故障后將系統(tǒng)從VC模式切換到SLVC模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在不同場(chǎng)合的應(yīng)用。

2.2 感應(yīng)電機(jī)SLVC實(shí)現(xiàn) 感應(yīng)電機(jī)SLVC主要是省去VC方法，借助數(shù)學(xué)模型估算感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，其穩(wěn)態(tài)性能雖然比VC法低，對(duì)電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確度具有較高依賴(lài)程度，但其仍然具有較好的使用性能，在諸多場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)SLVC方法很多，如模型參考自適應(yīng)法、卡爾曼濾波器法、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計(jì)法以及一些非線(xiàn)性控制方法等。

2.3 感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障容錯(cuò)控制 在狀態(tài)觀測(cè)器完成了感應(yīng)電機(jī)速度傳感器故障診斷以及實(shí)現(xiàn)電機(jī)SLVC基礎(chǔ)上，由于受到變頻器控制器執(zhí)行能力限制，觀測(cè)器故障診斷方法和速度估計(jì)模型計(jì)算量較大，對(duì)變頻器控制芯片DSP來(lái)講，是一個(gè)較大的負(fù)荷。同時(shí)還要滿(mǎn)足不停機(jī)情況下進(jìn)行容錯(cuò)控制，應(yīng)在控制器中將SLVC算法和速度傳感器故障診斷模塊同時(shí)運(yùn)行，以確保系統(tǒng)發(fā)生故障后能及時(shí)切換控制模式。因此可以采用兩個(gè)觀測(cè)器，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性；同時(shí)速度評(píng)估算法結(jié)合傳感器故障診斷，降低系統(tǒng)計(jì)算量，快速準(zhǔn)確的診斷出故障，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制，滿(mǎn)足故障后控制模式的動(dòng)態(tài)平滑切換。對(duì)于慣性較大的電機(jī)來(lái)講，該設(shè)計(jì)方法完全可以滿(mǎn)足要求，且不受速度傳感器故障接口及類(lèi)型的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為科學(xué)有效實(shí)現(xiàn)變頻器速度傳感器故障診斷及故障后容錯(cuò)控制，基于感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)器模型，設(shè)計(jì)出一種全新的變頻器速度傳感器診斷方法，并結(jié)合感應(yīng)電機(jī)SLVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變頻器集成故障診斷及容錯(cuò)控制，診斷時(shí)間十分迅速，大大降低了系統(tǒng)計(jì)算量并減少資源占用，延長(zhǎng)了變頻器使用壽命，提高系統(tǒng)可靠性及滿(mǎn)足其在特殊場(chǎng)合的使用條件，確保其發(fā)揮出最大化經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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