[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

说明书

本发明公开了一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法，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。本发明通过单一的位置估计算法用于实时检测电机转子位置，与在不同转速区间使用不同算法的技术方案相比，程序复杂度较低，可靠性较高。

技术领域

本发明属于电机转子技术领域，特别涉及一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、可靠性高、运行效率高等诸多优点，目前被广泛应用于新能源汽车电驱动系统中。现有用于新能源汽车驱动的永磁同步电机控制系统均需要使用位置传感器实时检测电机转子的绝对位置，一旦位置传感器采样结果出现较大误差或位置传感器本身发生故障，将造成驱动电机失控，严重时引发车辆安全事故。因此，需要对车用驱动电机的位置传感器进行实时的故障检测和必要的容错控制，保证车辆在电机传感器发生故障时依然处于正常可控的状态。

现有的永磁同步电机转子位置传感器故障检测及容错技术均是通过采集电机的相电流信息，利用永磁同步电机的数学模型构建转子位置和转速的状态观测器，并以估计的转子位置和转速作为校核标准，判定当前位置传感器是否发生故障。在发生故障时，使用估计获得的转子位置和转速取代位置传感器的采样信号，从而实现故障状态下的容错控制。常见的应用于位置传感器故障检测和容错控制的转子位置估计算法有高频注入法、滑模估计法、模型参考自适应法等，但以上方法均存在难以覆盖全转速区间的问题，比较适合转速工作区间相对固定的控制系统，例如伺服电机。而车用驱动电机均为转矩控制，其工作转速变化范围大，变化频率高，使用以上算法进行容错控制需要至少两种算法结合才能实现，而复合控制算法又往往会出现估计算法频繁切换的问题，影响系统稳定性。

因此，亟需一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法来解决上述技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种转子位置传感器故障检测及容错控制方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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：