[发明专利]永磁无刷电机霍尔传感器容错控制方法

摘要

本发明涉及永磁无刷电机控制系统领域，具体涉及一种永磁无刷电机霍尔传感器容错控制方法。本发明是为了解决基于霍尔位置传感器在永磁无刷电机运行过程中，由于电机机械振动、线路接口脱落引起的霍尔故障问题。本发明的永磁无刷电机霍尔传感器容错控制方法在任意霍尔跳变沿时刻，确认霍尔跳变沿类型、采样相应的霍尔状态，确定具体的霍尔故障类型；针对单霍尔故障类型和双霍尔故障类型，求得电机容错转速，进而通过降阶观测器估计出高分辨率的容错转子位置信息，从而进行电流和转速双闭环控制和矢量控制，经过空间矢量模块输出调制波控制逆变桥相应功率管的开断。本发明用于永磁无刷电机单霍尔及双霍尔传感器容错控制。

主权项

1.永磁无刷电机霍尔传感器容错控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤a、在任意霍尔位置信号跳变沿时刻，根据跳变沿的状态，确定是否发生故障，如果无故障，霍尔故障补偿电角度θ_re‑prev恒为60°，如果出现故障，转到步骤b；步骤b、根据霍尔跳变沿的类型采集相应的霍尔状态变量，比较霍尔位置状态变量判断出唯一的霍尔故障类型；步骤c、根据确认的霍尔故障类型，通过LOOKUP table程序找出具体霍尔故障类型下对应的霍尔故障补偿电角度θ_re‑prev，在霍尔跳变沿时刻复位定时器并重新计时获得转子转过扇区的时间ΔT_prev，进而获得霍尔容错计算转速步骤d、根据步骤c得到的计算转速采用带遗传因子的递推最小二乘法来估计准确转速，得到当前扇区的估计转速步骤e、将估计转速作为降阶观测器的转速输入，进而估计出准确的电机转子位置步骤f、根据估计转速和估计出的电机转子位置进行电流和转速双闭环控制和矢量控制，经过空间矢量模块输出调制波控制逆变桥相应功率管的开断；所述步骤b中霍尔位置状态变量对应的霍尔故障类型如下表：表1 霍尔传感器故障类型跳变沿f₁f₂f₃1(h₁)01‑|h_2,r1‑h_2,f1|1‑|h_3,r1‑h_3,f1|2(h₂)1‑|h_1,r2‑h_1,f2|01‑|h_3,r2‑h_3,f2|4(h₃)1‑|h_1,r3‑h_1,f3|1‑|h_2,r3‑h_2,f3|0表中f_x＝0表示无霍尔故障，f_x＝1为相应霍尔位置传感器x故障，x＝1,2,3，检测任意霍尔信号跳变沿，保存相应换相控制字，对当前扇区和前一扇区的换相控制字异或处理，结果为1则表示为h₁跳变沿，结果为2则表示h₂跳变沿，结果为4则为h₃跳变沿，检测到具体霍尔跳变沿类型时，根据相应的霍尔状态即可检测霍尔故障类型，具体方法如下：定义变量h_x,ry表示在h_y的上升沿时采集的h_x的值；h_x,fy表示在的h_y下降沿时采集的h_x的值；其中，任意霍尔跳变沿到来时，判断相应霍尔跳变沿类型，根据跳变沿类型进行霍尔状态采集，同时比较霍尔状态值h_x,ry和h_x,fy的状态，即可判断出相应的霍尔故障类型；所述步骤c中计算电机转子转速的公式为：式中，θ_re‑prev在霍尔无故障时为恒定60°，霍尔故障时，会随着霍尔故障类型发生相应的变化，选取不同的霍尔故障类型下θ_re‑prev(i)、θ_re‑min(j)和θ_re‑max(k)的值，其中，θ_re‑min(j)和θ_re‑max(k)分别为当前霍尔扇区临界最小和最大转子位置角，确定霍尔故障类型后，任意霍尔跳变沿来临时，均需对θ_re‑prev(i)、θ_re‑min(j)和θ_re‑max(k)这三个变量重新赋值，表2为单霍尔传感器故障补偿角度，表3为双霍尔传感器故障补偿角度：表2 单霍尔传感器故障补偿角度表3 双霍尔传感器故障补偿角度表2和表3中，H_x表示相应的霍尔扇区，x＝0～7，其中，1～6为非霍尔故障状态端口采样值，0和7为故障状态下霍尔端口状态采样值。