[发明专利]一种永磁同步电机霍尔传感器容错控制算法

摘要

本发明公开了属于汽车发动机技术领域的一种永磁同步电机霍尔传感器容错控制算法，它包括基于两霍尔传感器的永磁同步电机控制算法和基于单霍尔传感器的永磁同步电机控制算法，并且还包含对永磁同步电机各模式切换过程进行控制的算法。该发明可以保证永磁同步电机在一个甚至两个霍尔传感器出现故障的时候，依然可以正常运转，平稳输出转矩，并且可以保证永磁同步电机在各模式之间的切换过程平稳，提高电机在各模式下工作的鲁棒性。本发明可以广泛应用于带霍尔传感器永磁同步电机的各种使用场合。

主权项

一种永磁同步电机霍尔传感器容错控制算法，其特征在于，首先提出了在一个和两个霍尔传感器出现故障的情况下，如何利用正常工作的传感器继续准确的估测转子相位的霍尔传感器容错控制算法，包括：（1）两霍尔传感器控制算法：当三相霍尔传感器中的一相出现故障，永磁同步电机将进入两霍尔传感器控制模式，电机控制器将利用剩下的两个正常霍尔信号进行转子相位估计，两个霍尔信号将一个电周期分割并编码为四个不均匀的霍尔区域；根据一阶估测方法，对转子的转速和角加速度进行估计，并估计转子当前的转速，将估测转速积分，并结合当前霍尔区域的参考相位，得到当前的转子相位，估测转速将不均匀的霍尔区间进行了细分；需要说明的是，每经过一个霍尔区域，转子角速度都会更新一次；而角加速度的更新每经过两个霍尔区域进行一次；（2）单霍尔传感器控制算法：当三相霍尔传感器中的两相出现故障，永磁同步电机将进入单霍尔传感器控制模式，电机控制器将利用唯一正常霍尔信号进行转子相位估计，霍尔信号将一个电周期分割并编码为2个等间隔的霍尔区域；根据一阶估测方法，对转子的转速和角加速度进行估计，并估计转子当前的转速，将估测转速积分，并结合当前霍尔区域的参考相位，得到当前的转子相位；需要说明的是，转子角速度和角加速度均为每经过一个霍尔区域更新一次；（3）一个电机模式切换控制算法，该算法用于模式转换过程的控制，当永磁同步电机由一个模式切换到另一个的时候，该算法将更新电机控制算法中的几个变量：霍尔信号、参考相位即当前霍尔区域的起始相位、在本霍尔区域已走过的电角度、在本霍尔区域应走过的理论最小电角度和在理论最大电角度；这几个变量不仅影响永磁同步电机模式切换的平顺性，还对永磁同步电机各模式下的霍尔传感器故障诊断具有重要作用。