[发明专利]一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法有效

专利信息
申请号: 202010902763.0 申请日: 2020-09-01
公开(公告)号: CN111969901B 公开(公告)日: 2022-02-01
发明(设计)人: 於锋;刘兴;葛天天;茅靖峰 申请(专利权)人: 南通大学
主分类号: H02P6/16 分类号: H02P6/16;H02P6/18
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 吴旭
地址: 226019 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 霍尔 位置 传感器 故障 直流电机 容错 控制 方法
【说明书】:

发明公开了一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法。在系统正常运行的情况下,根据霍尔信号实现换相;而在霍尔传感器故障的情况下,首先利用三段式起动法起动电机,稳定后切入闭环控制,然后利用A相反电势估算转子角度及转速信息,进而以六步导通方法驱动电机运行。本发明提供的无刷直流电机容错控制方法仅需获得A相反电势信息,降低了系统成本,能够实现霍尔位置传感器故障情况下的无刷直流电机容错控制。

技术领域

本发明涉及一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法,属于电机驱动及控制领域。

背景技术

传统无刷直流控制通常采用霍尔传感器检测转子位置,然而,霍尔传感器易受到温度、灰尘以及电磁干扰等影响而不能正常使用,甚至损坏,进而导致电机无法运行或运行不流畅,产生噪声、非预期扭矩等问题。因此,无刷直流电机控制器通常集成了针对霍尔传感器故障的容错运行控制策略,实现电机的无位置控制。一般而言,无位置控制需要采样三相反电势信息,利用反电势过零检测技术推算出换相点,进行电机换相。然而,采样三相反电势信息必然导致硬件成本的提高,同时,过零检测的实现及较为复杂,且难以应对采样信号中谐波问题,降低控制精度与系统可靠性。

发明内容

技术问题:针对上述现有技术,提供一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法,降低硬件成本的同时提高采样精度与系统可靠性。

技术方案:一种计及霍尔位置传感器故障的无刷直流电机容错控制方法,包括如下步骤:

步骤1:检测霍尔传感器是否故障,若霍尔传感器未出现故障则正常启动,若判断为霍尔传感器故障则继续执行以下步骤;

步骤2:当霍尔传感器出现故障时,利用开环三段式起动法起动电机;

步骤3:利用A相反电势检测模块获取电机的A相反电势信息ea,进而采用二阶广义积分器构建一组正交信号,然后通过转子位置信息估算模块估算转子角度信息;

步骤4:根据估算得到的转子角度信息,利用六步导通法控制电机运行,同时进行转速估算,通过PI控制器控制直流侧电压,实现转速闭环控制。

进一步的,所述的步骤1中的霍尔传感器故障检测方法为:

获取霍尔位置传感器的三相输出电平状态Ha、Hb与Hc,若为高电平则记为1,若为低电平则记为0;判断霍尔信号组合值是否具有6种状态,即001、010、011、100、101、110,若是则表明霍尔传感器无故障,系统可以正常运行,若不是则表明霍尔传感器出现故障。

进一步的,所述的步骤3中的转子角度信息估算方法包含以下步骤:

步骤A1:利用二阶广义积分器构建正交信号:

对于采样得到的A相反电势信息ea,通过二阶广义积分器得到一组正交信号uα与uβ,其中,uα为ea的同步信号,而uβ在相位上滞后于输入信号π/2,两者的闭环传递函数分别为

式中,k为传递函数系数,s为复变量,ω为积分器谐振频率;

步骤A2:转子位置信息估算模块利用反正切函数从步骤A1构建的正交信号中提取转子位置信息θ:

进一步的,所述的步骤4中的根据转子位置信息实施的六步导通法具体为:

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