[發明專利]永磁同步電機開關霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法

有效

• 申請號: 201510533218.8
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN105115416B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 楊駒豐;黃文新;邵佳俊;曹瑞武;卜飛飛;趙勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及電機位置傳感器故障診斷技術領域，尤其涉及一種永磁同步電機開關霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法。

背景技術

永磁同步電機由于具有體積小、效率高、功率密度大以及調速范圍寬等優點，在航空航天、電動汽車驅動、數控機床以及家用電器等領域得到了廣泛的應用。在高性能的驅動系統中，為了實現高精度、高動態性能的速度和轉矩控制，通常采用磁場定向矢量控制。在傳統的矢量控制中，往往需要通過位置傳感器來獲取轉子位置，以此來實現精確的磁場定向。相比于旋轉變壓器和光電碼盤，開關霍爾位置傳感器由于具有成本低廉、體積小、安裝方便等優點，近年來得到了廣泛地應用。

如說明書附圖中圖2-a所示，一般將三路開關霍爾位置傳感器Ha、Hb、Hc均勻對稱地安裝在相隔120°電角度的圓周上。如圖2-b～圖2-c所示，當電機旋轉時，霍爾輸出信號是三個相隔120°的方波，每個方波有180°的有效角度，這樣就可以把360°的電角度分為6個扇區，每個扇區60°電角度，當霍爾組合信號每跳變一次說明轉子轉過60°電角度。在正弦波驅動永磁同步電機控制上，一般采用零階泰勒級數法和一階泰勒級數法來估算電機轉子的實際位置，進而獲得精度較高的控制效果。而當開關霍爾位置傳感器出現故障時，故障路開關霍爾傳感器輸出數字信號恒為0或1，電機控制器也將會接收到錯誤的位置信號，導致其發出不正確的電壓矢量，進而帶來一系列的嚴重后果，如：電機發熱短路，控制器過流保護，轉軸磨損斷裂，嚴重的甚至會使后級連接傳動機構癱瘓，最終導致整個驅動系統崩潰。因此，對開關霍爾位置傳感器的故障進行及時準確地判斷和定位具有十分重要的價值。

中國專利201310312121.5通過判斷檢測到的霍爾狀態中是否含有0矢量來進行故障檢測，并同過分析檢測到的霍爾狀態量來定位其中的故障路霍爾傳感器，但該方法需要在電機旋轉結束后才可對霍爾狀態進行綜合判斷，不可實時檢測，并且只可診斷出單路和雙路兩種霍爾故障狀態，對其他故障態的檢測并沒有給予說明，因此，該方法缺乏實際操作性。中國專利201310395718.0公開了一種永磁同步電機霍爾傳感器故障診斷方法，該專利同時采用三種方法來進行故障診斷，并且引入了一種故障確認方法。但該方法并沒有具體給出轉子在某一區域走過電角度最小值和最大值的取值方法，另外，對于故障確認方法，若發生雙路霍爾故障且n取值較大，則確認時間過長，且該故障確認方法不適用于確認三路霍爾故障及傳感器電源故障，因此，該專利所提方法實用性較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種永磁同步電機開關霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法，用于快速準確地判斷并定位出發生故障的開關霍爾傳感器。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

永磁同步電機開關霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法，包括以下步驟：

步驟1)，所述永磁同步電機的三路開關霍爾輸出信號中只要有一路輸出信號發生跳變即觸發中斷，將此刻每一路開關霍爾輸出信號分別存儲在Hallx[i]中，同時，記錄相鄰兩次開關霍爾信號跳變之間的時間t_n；

其中，x＝a,b,c，i＝0～5，Hallx[i]為長度為6的一維數組；

t_n＝NT_s，n為計數變量，代表開關霍爾信號跳變的次數；N為相鄰兩次開關霍爾信號跳變獲得的脈沖數；T_s是主中斷周期時長；

步驟2)，若所述永磁同步電機的轉子在當前霍爾狀態的停留時間大于預設的時間閾值t_nmax，記錄所述永磁同步電機的轉子在當前霍爾狀態的停留時間t_m，若其滿足關系t_m>k*t_nmax，則判斷發生3路開關霍爾傳感器故障或傳感器電源故障，將故障標志位error_flag賦值為3；

其中，t_m＝NT_s；k為預先設定的大于1的整數；

步驟3)，若所述永磁同步電機的轉子在預設的時間閾值t_nmax內進行開關霍爾信號跳變，計數變量n累加1；

步驟4)，當計數變量n值累加至5時為1個故障判斷檢測周期，將計數變量n賦值為0；

步驟5)，若數組Hallx[j]中的每一個元素均滿足關系Hallx[j]≠Hallx[j+3]，將故障標志位error_flag賦值為0；

其中，j＝0～2；