霍尔传感器故障下的永磁同步电机容错控制

发布时间：2021-03-01 04:30

　　在含有三相霍尔位置传感器的永磁同步电机（PMSM）控制系统中,针对PMSM中霍尔位置传感器的故障,导致转子位置估算不准确、电机无法正常驱动的问题,提出了一种PMSM多故障诊断与容错控制的算法。根据霍尔位置传感器输出位置信号,判断传感器故障类型。在传统平均速度算法估算转子位置的基础上,建立电流滑模观测器,通过锁相环提取转子位置。针对不同霍尔传感器故障状态,将平均速度算法与滑模观测结果加权输出。最后,通过实验验证了各相霍尔位置传感器故障下电机系统容错控制策略。实验结果表明,该策略能在各种霍尔故障情况下完成转子角度的估算,实现PMSM驱动系统中容错控制。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(07)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１?ＰＭＳＭ驱动系统??Ｆｉｇ．?１?ＰＭＳＭ?ｄｒｉｖｅ?ｓｙｓｔｅｍ??当霍尔传感器仅输出一种状态“１１１”，十进制??数值为“７”时

尔故障??Ｈｂ??３?一３＿７?一６?一６－２??２??Ｈｃ??３－１－５－５－７－３??１??Ｈａ，Ｈｂ??７－７－７－６－６－６??６??双相霍尔故障??Ｈａ，Ｈｂ??７－５－５－５－７－７??５??Ｈｂ，Ｈｃ??３一３－７－７－７－３??３??图１?ＰＭＳＭ驱动系统??Ｆｉｇ．?１?ＰＭＳＭ?ｄｒｉｖｅ?ｓｙｓｔｅｍ??转子位置信号检测电路输出的位置信号??＆人为三相相差１２０°、脉宽电角度１８０。的方波，??这些信号将３６０°的电角度划分为６个６０°的位置??区间，如图２所示。??１??１??１??０１１?；?００１??３?■?１??１０１??５??１００??４??１１０?；?０１０??６?？?２??１??１??１??９??６??１??１??区间１??３０。？??９０。??区间２??９０。？??１５０°??区间３??１５０。？??２ＨＴ??区间４｜区间５??２?ＩＣｆ？；２７０。？??２７０°＇?３３０°??１??区间６??３３０。？??３０。??区间１??３０。？??９０。??６??图２霍尔元件输出波形??Ｆｉｇ．?２?Ｈａｌｌ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｏｕｔｐｕｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??霍尔位置传感器的输出信号，通过平均速度??算法进行转子位置精确估算从而满足ＰＭＳＭ的正??弦波驱动要求。但霍尔位置传感器容易受到外界??环境，如温度、灰尘、振动等影响，导致输出信号出??现异常，无法完成ＰＭＳＭ正常驱动。??３霍尔传感器的故障诊断??为提高ＰＭＳＭ控制系统的可靠性，对霍尔位??置传感器进行故障诊断。作为半导体器件的开关??型霍尔元件，在损坏

障类型。以故障输出高电??平为例，在电机运行时，定义Ｈａ的输出状态为最??高位，札的输出状态为最低位，保存３个霍尔元??件的输出状态对应的十进制数值。根据特定数值??定位故障传感器位置，将特定数值定义为判断数。??根据数值查表１可得故障位置。??当霍尔传感器仅输出一种状态“１１１”，十进制??数值为“７”时。三相霍尔位置传感器均发生故障，??将其定义为全霍尔故障。当霍尔信号输出４种状??态时，定义为单相霍尔故障。单相霍尔故障中，若??十进制数值含有“４”即为Ｈａ传感器故障，见图３。??１１１??７??１０１??５??１０１??５??１００．?１１０??４?！?６??１１０??６??１??１??１??Ｉ??１??■??ｅ??９??：区间１??；３０。？??？?９０°??１??区间２??９０－??１５（Ｔ??区间３｜区间４??１５０。？；２１０５？??２１ＣＴ?．?２７０°??１??区间５??２７０°－??３３０。??区间６｜区间１??３３０。？；３０。？??３０°?１?９０°??１??９??图３单相霍尔故障输出波形??Ｆｉｇ．?３?Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ?Ｈａｌｌ?ｆａｕｌｔ?ｏｕｔｐｕｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??当霍尔信号输出两种状态时，定义为双相霍??尔故障。双相霍尔故障中，若十进制数值含有“３”??即表示仅Ｈａ传感器正常，如图４所示。??１??１??０１１??３??０１１??３??ｍ??７??１１１??７??１１１??７??０１１??３??匚??１??０??？０??１??区间１??３０。？??９０°??区间２

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于矢量旋转的永磁同步电机容错控制系统[J]. 林京京,沈艳霞,卡德.  电力电子技术. 2018(07)
[2]现代高性能永磁交流伺服系统综述——传感装置与技术篇[J]. 莫会成,闵琳.  电工技术学报. 2015(06)



本文编号：3056939