過程工業(yè)需要更廣泛的控制和保護(hù)設(shè)備的安全完整性等級(jí)(SIL)，包括安全故障中斷(SFF)、平均故障間隔時(shí)間(MTBF)認(rèn)證和診斷覆蓋率，以確保危險(xiǎn)區(qū)域的安全。

　通常，電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。因此，電機(jī)故障的有效診斷至關(guān)重要，因?yàn)楣收蠒?huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)損壞。因此，需要故障安全控制技術(shù)，以便在發(fā)生電機(jī)故障時(shí)最大限度地減少對(duì)系統(tǒng)的損壞。

　在電機(jī)運(yùn)行過程中可以獲得轉(zhuǎn)子位置、直流相關(guān)電壓、直流相關(guān)電流和相電流數(shù)據(jù)。使用編碼器和霍爾信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)子的位置。如果編碼器出現(xiàn)故障，霍爾信號(hào)還用于估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置，以便電機(jī)能夠正常工作。為直流端子提供電壓以運(yùn)行電機(jī)。永磁同步電機(jī)(PMSM)的熱損失和冷卻方式直接影響溫升。定子繞組溫度的準(zhǔn)確評(píng)估和預(yù)測(cè)對(duì)永磁同步電機(jī)的安全性和可靠性具有重要意義。

　測(cè)得的直流母線電壓必須與默認(rèn)電壓一致。如果它們之間存在差異，則系統(tǒng)認(rèn)為失敗。因此，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)以受限模式運(yùn)行，以確保硬件的安全。

　測(cè)得的直流鏈路電流對(duì)應(yīng)于測(cè)得的相電流之和。通過坐標(biāo)變換將測(cè)得的相電流轉(zhuǎn)換為直流母線電流。通過將測(cè)量的電流與直流鏈路電流進(jìn)行比較來檢測(cè)錯(cuò)誤。如果A相電流傳感器發(fā)生故障，則B相電流信號(hào)用于估計(jì)A相電流。

　以下幾點(diǎn)可確保故障安全電機(jī)控制的SIL：

　1.編碼器故障：當(dāng)傳感器發(fā)生故障時(shí)，容錯(cuò)檢查用于在發(fā)生此故障時(shí)保持適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)性能。在低速時(shí)，使用霍爾信號(hào)計(jì)數(shù)和編碼來檢測(cè)故障，在正常速度時(shí)，使用滑模監(jiān)視器。如果編碼器傳感器出現(xiàn)故障，可以使用霍爾傳感器來估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置，這種方法在不同速度下的有效性已經(jīng)得到證實(shí)，可以很好地工作，有助于系統(tǒng)穩(wěn)定。

　2.直流鏈路電壓故障：當(dāng)直流鏈路電壓超出范圍時(shí)，檢測(cè)到系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤。然而，僅靠產(chǎn)生的電壓很難分析故障原因。因此，系統(tǒng)在有限的參考電壓下工作，以確保磁場(chǎng)定向控制的性能和電壓恒定。當(dāng)直流母線電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為該模式為錯(cuò)誤恢復(fù)，電壓基準(zhǔn)不再受限。

　3.直流母線電流故障：如果磁場(chǎng)定向控制讀數(shù)與計(jì)算值之間的差異超過10%，則系統(tǒng)將其視為錯(cuò)誤。如果相電流正常，則直流母線電流傳感器有問題。為了在直流環(huán)節(jié)中的電流傳感器發(fā)生故障的情況下使系統(tǒng)穩(wěn)定，使用從相電流轉(zhuǎn)換而來的直流環(huán)節(jié)電流。

　4.相電流故障：當(dāng)使用無刷三相電機(jī)（BLAC）時(shí)，根據(jù)等式（1）的相電流有120的相位差。如果A相電流傳感器有故障，則Ia與B相電流一起評(píng)估。用于啟動(dòng)電機(jī)的三相電流是并聯(lián)的。根據(jù)速度和負(fù)載，RMS的頻率和電平是不同的。然而，在一個(gè)特定位置，頻率和RMS值將與公式2中表示的相同。如果其中一個(gè)電流傳感器有缺陷，則其他相位傳感器的值可因此用于估計(jì)相電流。標(biāo)稱相電流用于控制容錯(cuò)。