[发明专利]永磁同步电机开关霍尔位置传感器故障判断及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机位置传感器故障诊断技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机开关霍尔位置传感器故障判断及定位方法。

背景技术

永磁同步电机由于具有体积小、效率高、功率密度大以及调速范围宽等优点，在航空航天、电动汽车驱动、数控机床以及家用电器等领域得到了广泛的应用。在高性能的驱动系统中，为了实现高精度、高动态性能的速度和转矩控制，通常采用磁场定向矢量控制。在传统的矢量控制中，往往需要通过位置传感器来获取转子位置，以此来实现精确的磁场定向。相比于旋转变压器和光电码盘，开关霍尔位置传感器由于具有成本低廉、体积小、安装方便等优点，近年来得到了广泛地应用。

如说明书附图中图2-a所示，一般将三路开关霍尔位置传感器Ha、Hb、Hc均匀对称地安装在相隔120°电角度的圆周上。如图2-b～图2-c所示，当电机旋转时，霍尔输出信号是三个相隔120°的方波，每个方波有180°的有效角度，这样就可以把360°的电角度分为6个扇区，每个扇区60°电角度，当霍尔组合信号每跳变一次说明转子转过60°电角度。在正弦波驱动永磁同步电机控制上，一般采用零阶泰勒级数法和一阶泰勒级数法来估算电机转子的实际位置，进而获得精度较高的控制效果。而当开关霍尔位置传感器出现故障时，故障路开关霍尔传感器输出数字信号恒为0或1，电机控制器也将会接收到错误的位置信号，导致其发出不正确的电压矢量，进而带来一系列的严重后果，如：电机发热短路，控制器过流保护，转轴磨损断裂，严重的甚至会使后级连接传动机构瘫痪，最终导致整个驱动系统崩溃。因此，对开关霍尔位置传感器的故障进行及时准确地判断和定位具有十分重要的价值。

中国专利201310312121.5通过判断检测到的霍尔状态中是否含有0矢量来进行故障检测，并同过分析检测到的霍尔状态量来定位其中的故障路霍尔传感器，但该方法需要在电机旋转结束后才可对霍尔状态进行综合判断，不可实时检测，并且只可诊断出单路和双路两种霍尔故障状态，对其他故障态的检测并没有给予说明，因此，该方法缺乏实际操作性。中国专利201310395718.0公开了一种永磁同步电机霍尔传感器故障诊断方法，该专利同时采用三种方法来进行故障诊断，并且引入了一种故障确认方法。但该方法并没有具体给出转子在某一区域走过电角度最小值和最大值的取值方法，另外，对于故障确认方法，若发生双路霍尔故障且n取值较大，则确认时间过长，且该故障确认方法不适用于确认三路霍尔故障及传感器电源故障，因此，该专利所提方法实用性较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种永磁同步电机开关霍尔位置传感器故障判断及定位方法，用于快速准确地判断并定位出发生故障的开关霍尔传感器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

永磁同步电机开关霍尔位置传感器故障判断及定位方法，包括以下步骤：

步骤1)，所述永磁同步电机的三路开关霍尔输出信号中只要有一路输出信号发生跳变即触发中断，将此刻每一路开关霍尔输出信号分别存储在Hallx[i]中，同时，记录相邻两次开关霍尔信号跳变之间的时间t_n；

其中，x＝a,b,c，i＝0～5，Hallx[i]为长度为6的一维数组；

t_n＝NT_s，n为计数变量，代表开关霍尔信号跳变的次数；N为相邻两次开关霍尔信号跳变获得的脉冲数；T_s是主中断周期时长；

步骤2)，若所述永磁同步电机的转子在当前霍尔状态的停留时间大于预设的时间阈值t_nmax，记录所述永磁同步电机的转子在当前霍尔状态的停留时间t_m，若其满足关系t_m>k*t_nmax，则判断发生3路开关霍尔传感器故障或传感器电源故障，将故障标志位error_flag赋值为3；

其中，t_m＝NT_s；k为预先设定的大于1的整数；

步骤3)，若所述永磁同步电机的转子在预设的时间阈值t_nmax内进行开关霍尔信号跳变，计数变量n累加1；

步骤4)，当计数变量n值累加至5时为1个故障判断检测周期，将计数变量n赋值为0；

步骤5)，若数组Hallx[j]中的每一个元素均满足关系Hallx[j]≠Hallx[j+3]，将故障标志位error_flag赋值为0；

其中，j＝0～2；