[发明专利]一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法

说明书

本发明涉及一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔信号的实时故障识别、重构及故障保护方法，适用于各类高速(高速是指无刷直流电机启动后的运行状态)运行的无刷直流电机。本发明的方法可在无刷直流电机运转状态下，实时识别无刷直流电机霍尔传感器故障并完成霍尔信号重构。只要无刷直流电机霍尔信号有一相正确，即可重构出其他霍尔信号，保证高速电机正常工作；当霍尔信号全部故障时，可保证电机不发生过流现象，保证电机安全。相比传统的无刷直流电机控制方法，加入本发明的方法，可以大幅提高了无刷直流电机的驱动可靠性。

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔信号的实时故障识别、重构及故障保护方法，适用于各类高速(高速是指无刷直流电机启动后的运行状态)运行的无刷直流电机。

背景技术

无刷直流电机驱动控制系统的故障主要包括电机绕组故障，电机霍尔传感器故障，逆变器故障等。

无刷直流电机需要通过霍尔传感器完成电子换相，实现无刷直流电机的驱动控制。若霍尔传感器的霍尔信号出现异常，会导致电机绕组异常开通，产生大电流，甚至烧毁电机。因此，对无刷直流电机霍尔传感器的故障判断及保护十分重要。

在某些应用中，如航天器使用的控制力矩陀螺(CMG)，其高速无刷直流电机霍尔信号通过导电滑环传输，长时间运行时会偶发霍尔信号瞬断导致整机失效。在不使用导电滑环的应用中，也会因为霍尔器件自身故障，霍尔信号引线虚焊等原因导致霍尔信号输出异常，因此，研究无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别及重构方法十分必要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，该方法可在电机运转状态下，实时识别电机故障，只要电机三相霍尔信号有一相正确，即可保证高速电机正常工作，大幅提高了高速电机的驱动可靠性。同时，该方法可确保在霍尔传感器各类故障下，不会发生过流现象，保证电机安全。本方法主要包括实时霍尔信号重构，实时故障检测，和霍尔信号输出三部分内容。

本发明的技术解决方案是：

一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统，该系统包括输入控制模块和实时霍尔重构模块；

输入控制模块包括置信区间计算模块和重构判别模块；

实时霍尔重构模块包括滤波模块、故障诊断重构模块、诊断标志模块、选择模块、第一转速测量模块、第二转速测量模块和霍尔输出模块；

置信区间计算模块接收到无刷直流电机的设定转速输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值(P为电机相数)，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

重构判别模块用于接收置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，并判断接收到的无刷直流电机的转速是否在重构转速范围内，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；当无刷直流电机的转速在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为1，当无刷直流电机的转速不在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为0；

滤波模块用于接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，防止信号毛刺带来误诊断，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

故障诊断重构模块用于接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；