[发明专利]一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法及系统

权利要求书

1.一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过电流传感器获取电机相电流，并将所述相电流送入转子位置状态观测器；

转子位置状态观测器根据所述相电流和电压指令实时计算电机转子估计位置角；

通过转子位置传感器获取电机转子实际位置角；

将所述转子估计位置角和所述转子实际位置角送入决策单元；

所述决策单元根据所述转子估计位置角和所述转子实际位置角判断转子位置传感器是否发生故障，并根据判断结果确定输出用于矢量控制的位置角以及计算电机转速。

2.根据权利要求1所述的转子位置传感器故障检测及容错控制方法，其特征在于，所述通过电流传感器获取电机相电流，具体为：

通过电流传感器采样获取电机的相电流i_a和i_b。

3.根据权利要求2所述的转子位置传感器故障检测及容错控制方法，其特征在于，所述转子位置状态观测器根据所述相电流和电压指令实时计算电机转子估计位置角，包括：

通过Clark变换将所述相电流i_a和i_b转换为两相静止坐标系下的定子电流i_α和i_β；

将两相静止坐标系下的定子电流i_α、i_β以及电压指令u_α、u_β送入转子位置状态观测器。

4.根据权利要求3所述的转子位置传感器故障检测及容错控制方法，其特征在于，所述转子位置状态观测器根据所述相电流和电压指令实时计算电机转子估计位置角，还包括如下步骤：

S1、Park变换根据i_α、i_β和θ计算两相旋转坐标系下定子电流i_d和i_q，其中，θ为决策单元位置角θ，θ的初值设为电机转子实际位置角θ_sen；

S2、通过电流磁链模型计算两相旋转坐标系下的磁链ψ_d和ψ_q，公式如下：

其中，ψ_f是电机永磁磁链，L_d和L_q为电机的d、q轴电感；

S3、反Park变换根据ψ_d、ψ_q和θ计算两相静止坐标系下磁链ψ_α,i和ψ_β,i；

S4、通过电压磁链模型计算两相静止坐标系下的磁链ψ_α,u和ψ_β,u，公式如下：

ψ_α,u＝∫(u_α-R_si_α+u_α,comp)dt

ψ_β,u＝∫(u_β-R_si_β+u_β,comp)dt

其中，R_s是电机定子电阻，u_α,comp和u_β,comp是步骤S6生成的两相静止坐标系补偿电压，其初值为0；

S5、计算电流磁链模型和电压磁链模型的磁链误差，公式如下：

S6、以磁链误差为输入量使用PI控制器更新补偿电压，补偿电压用于下个运算周期的电压磁链模型计算，公式如下：

S7、通过电压磁链模型求得的磁链结果计算两相静止坐标系下扩展磁链，公式如下：

S8、通过两相静止坐标系下扩展磁链进行反正切运算获得电机转子估计位置角θ_est，公式如下：

θ_est＝arctan(ψ_ext,β/ψ_ext,α)。