[发明专利]一种无刷直流电机霍尔传感器上电自检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电机故障检测方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔传感器上电自检测方法。

背景技术

无刷直流电机是随着现代电力电子技术的发展而产生的一种新型一体化电机，具有结构简单、调速性能好、工作效率高、运行噪声低等优点。无刷直流电机主要由电机本体、转子位置检测电路和电子开关线路及其控制电路三部分组成，附图1所示为最常用的三相全控运行电路原理图。

三相全控式运行方式常用两两导通方式，即为120°导通方式，任意时刻只有两相绕组导通，另一相绕组开路，每隔60°电角度换相一次，每次换相只有一个功率管开关状态发生变化，每个功率管导通120°电角度。绕组产生的磁场与转子永磁体的磁场的夹角始终保持60°到120°电角度之间，转子磁势始终在“追赶”定子磁势，但永远追不上，从而持续产生同一个方向的电磁转矩带动转子旋转。

另一种导通方式是三相导通，即为180°导通方式，每个时刻均有三相绕组导通，为一上两下或两上一下两种方式，每隔60°电角度换相一次，每次换相一个功率管开关状态发生变化，每个功率管导通180°电角度。该方法优点在于转子合成磁势方向和某一通电相绕组磁势相同，在定转子转子磁势相互作用下，转子受力平衡点位置刚好在某一个通电状态内，可以很容易检测此时的转子位置，本发明利用这一优势对转子进行定位。

传统的永磁无刷直流电机采用内置式霍尔位置传感器，获取位置信号电路结构简单、精度较高。三相绕组的无刷直流电机需要6个换相状态，每个换相状态60°电角度，3个霍尔传感器可以产生8个换相位置状态，其中“000”和“111”是无效状态，一般采用3个霍尔传感器以120°角度方式均匀分布。

转子位置检测电路和电子开关线路配合完成换相动作，相当于有刷直流电机中的电刷和换相器，是无刷直流电机中至关重要的组成部分。在实际应用中，内置式位置传感器往往使用1-2年就会发生损坏，在某些恶劣工作环境(如高温潮湿环境)中持续工作寿命还会明显缩短。对于需要经常起动停机的系统来说，霍尔传感器发生故障后电机无法起动，在没有保护措施的情况下会因错误的换相使电机烧坏，造成很大的损失。

随着控制精度的提高，应用规模的增大，故障隐患增多，故而故障的检测要求日益紧迫，常见的故障能够尽早发现预防进一步恶化，对故障的准确定位、正确决策和及时维修是十分重要的。

申请号为201310312121.5的专利采用上电后控制电机驱动模块使驱动器工作，让电机先转两圈，电机旋转过程中记录霍尔传感器的状态组合，结束通过分析记录的值，对霍尔状态进行综合判断。

申请号为201310374110.X的专利采用的是起步阶段检测每一个霍尔传感器跳变时刻转子的位置θ，同时记录跳变时间t，并设置时间阈值T为位置传感器跳变间隔时间的上限值。若位置传感器信号发生跳变且所述时间t小于所述时间阈值T，则计算(θ_L-θ_N)的值，并根据计算结果判断位置传感器的故障状态；若位置传感器信号未发生跳变且所述时间t大于或者等于时间阈值T时，则位置传感器全部故障。

申请号为201310312121.5和201310374110.X的专利均存在位置传感器在电机上电前已经出现故障时无法提供准确度位置信息，依赖于换相逻辑的起动方法无法实现，电机很可能刚开始就转不起来，造成判断失败，后续的判断方法也无效。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无刷直流电机霍尔传感器上电自检测方法，

技术方案

一种无刷直流电机霍尔传感器故障检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以电机完成软起动后时刻为起点，将霍尔传感器HX第一次中断计数周期值赋予N_X0，第二次中断计数周期值赋予N_X1；X为A、B或C，表示三个霍尔传感器；

步骤2：以为预估系数，计算下个中断发生时刻计数周期数的值N_X＝η×N_X1，建立下次中断预估范围的置信区间为((η_X-0.01)×N_X1，(η_X+0.01)×N_X1)；

步骤3：若在置信区间内霍尔传感器信号有突变，对霍尔传感器的故障标志位赋值HX_Fault＝0；若超出置信区间上限值霍尔传感器信号仍未突变，将故障标志值HX_Fault自增1；