[发明专利]一种开关型霍尔传感器容错控制方法

权利要求书

1.一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：在永磁同步电机运行过程中，根据霍尔位置传感器输出信号进行霍尔区间划分检测；

步骤二：监测单个霍尔区间运行时长，与前一区间运行时间比较，判断霍尔位置传感器故障状态；

步骤三：根据霍尔区间运行时间计算转子平均速度和故障加速度，构建改进1阶加速度算法；

步骤四：通过双电阻采样电路获得永磁同步电机三相电流并进行Clark、park变换，将其作为SMO输出，通过sigmoid滑模方程得到两相静止坐标系下反电动势；

步骤五：采用锁相环提取两相静止坐标系中的转子运行信息，并且，针对单相Hall位置传感器的工作状态，引入加权因子协调输出改进的1阶加速度容错算法和滑模观测器的观测结果；

其中单相霍尔位置传感器故障时，电机转速相对于换相区间为准静态量，通过对比相邻霍尔区间运行时间来诊断霍尔位置传感器是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：所述步骤一中永磁同步电机PMSM控制系统主要由PMSM、位置信号检测电路、控制电路和驱动电路组成，在PMSM中安装三个中心对称的开关型霍尔位置传感器；三相霍尔传感器将永磁同步电机的一个一个电周期分为六个区域。

3.根据权利要求2所述的一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：所述步骤二中判断霍尔位置传感器故障状态，具体方法为：在单相Hall位置传感器故障时，第三区间运行时间后，正常切换，第四区间运行时间，如果三相Hall位置传感器输出值未发生跳变，那么表明Hall位置传感器发生故障，通过运行时长判定故障。

4.根据权利要求3所述的一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：所述步骤三中构建改进1阶加速度算法具体方法如下：传统1阶加速度算法转速估算值受到前两个Hall区间1阶加速度的影响，当电机起动或受到扰动时，只依赖前两个Hall区间所估算的1阶加速度无法精确反映当前状态，估算值存在较大滞后性，在此基础上引入故障加速度，基于传统1阶加速度估算算法的改进系统容错控制算法，当前时刻转子位置、角速度、故障加速度为：，

其中：、分别为最近一个正常Hall区间、Hall故障大区间的区间平均速度，为当前Hall区间运行时间，为Hall故障大区间运行时间，

为当前Hall区间起始位置。

5.根据权利要求4所述的一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：所述步骤四中构建基于电流状态方程的滑模观测方程，所述构建基于电流状态方程的滑模观测方程具体方法如下：双电阻采样电路获得永磁同步电机三相电流，将三相电流进行Clark、park变换，得到两相静止坐标系下的、，将其作为SMO输出，通过sigmoid滑模方程得到两相静止坐标系下反电动势、，

在两相静止坐标系下，构建基于电流状态方程的滑模观测方程：

，

其中，和分别为电机定子在轴的电压分量，分别为电机定子在轴的电流分量与估计分量，为滑模观测器增益系数，F为sigmoid函数；

通过上式估算出轴定子反电势为：

，

式中：和分别为轴估计反电势分量，为电机转子电角度位置。

6.根据权利要求5所述的一种开关型霍尔传感器容错控制方法，其特征在于：所述步骤五中协调输出改进的1阶加速度容错算法和滑模观测器的观测结果具体方法如下：

锁相环系统闭环传递函数为：

，

式中：为实际转子位置，为锁相环估算转子位置，和为比例积分控制器的参数；

经过PI调节后，误差趋近于零，即估计转子位置角近似实际转子位置角，结合所述步骤三中改进1阶加速度容错算法和滑模观测器观测电流算法，建立转子位置估算公式：

，

式中：为加权因子，为估计转速，为估算转子位置，为单个霍尔区间位置变化。