[发明专利]基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算系统及方法

权利要求书

1.一种基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算系统，其特征在于：包括三相开关式霍尔位置传感器、霍尔信号处理电路、坐标变换模块、跟踪频率选择模块、同频跟踪滤波器、正交锁相环；利用霍尔信号处理电路读取三相开关式霍尔位置传感器的输出信号分别为h₁、h₂、h₃；坐标变换模块将霍尔信号h₁、h₂、h₃变换为霍尔旋转矢量的两相正交分量h_α和h_β；跟踪频率选择模块利用T法及霍尔信号h₁、h₂、h₃估算出电机转速n_e、单个霍尔区间内电角速度ω_{e_T}及整个电周期内电角速度ω_{e_aver}，当n_e大于100时选择跟踪频率ω′为ω_{e_aver}，反之则选择跟踪频率ω′为ω_{e_T}；同频跟踪滤波器采用跟踪频率ω′为输入，分别作用于h_α和h_β，得到h_α和h_β的基频分量u_α和u_β；正交锁相环跟踪u_α和u_β的相位，估算得到电机速度ω_{e_est}，对跟踪相位进行补偿估算得到电机位置θ_{e_est}；最后利用估算的电机速度及位置进行永磁电机的电流和速度双闭环矢量控制。

2.一种基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用三相开关式霍尔位置传感器及霍尔信号处理电路，得到三相霍尔信号h₁、h₂、h₃，根据三相霍尔信号将转子位置划分为不同的霍尔区间，在电机处于切换转速以下时，采用每个霍尔区间内电角速度ω_{e_T}作为跟踪频率ω′，当电机处于切换转速及以上时，采用整个电周期电机电角速度ω_{e_aver}作为跟踪频率；

步骤2，利用三相霍尔信号h₁、h₂、h₃进行霍尔矢量坐标变换得到霍尔旋转矢量H_αβ，霍尔矢量H_αβ的两相正交分量为h_α和h_β，对三相霍尔信号h₁、h₂、h₃使用T法测速选择跟踪频率ω′；

步骤3，根据步骤2的霍尔矢量的两相正交分量h_α和h_β，分别采用跟踪频率为ω′的同频跟踪滤波器滤除其中基频之外的所有高频干扰，得到霍尔矢量基频分量为u_α和u_β；

步骤4，根据霍尔信号频谱分析，霍尔矢量基频分量u_α和u_β分别为转子位置的余弦与正弦函数，利用正交锁相环跟踪u_α和u_β的相位θ_h进行补偿之后得到转子的估计位置θ_{e_est}及估算速度ω_{e_est}。

3.根据权利要求2所述的基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算方法，其特征在于：所述步骤2中霍尔信号h₁、h₂、h₃通过式(1)进行坐标变换得到霍尔旋转矢量H_αβ的两相正交分量h_α和h_β；