无刷直流电机故障诊断及容错控制技术

发布时间：2024-04-28 04:30

　　针对无刷直流电机用霍尔位置传感器易故障问题,提出位置传感器故障诊断方法及容错控制技术。通过霍尔信号的Clark矢量变换,根据所得霍尔矢量相位的特点,提出了通过检测其相位变化诊断霍尔故障类型的方法。分析各种霍尔故障类型对转子位置估算精确度的影响,提出了两种容错控制策略:改进型混合观测器补偿法;改进型插值容错控制算法。在所搭建的电机控制试验平台上,通过模拟霍尔传感器故障实验,分别在稳态运行、动态运行(包括转速突变、变负载运行)时,验证所提算法的有效性和可靠性。实验结果表明,所提故障诊断法可快速识别霍尔故障类型,两种算法在单霍尔和双霍尔故障时都能准确地估计转子位置,有效补偿霍尔故障,而改进型插值容错控制算法具有更好的动态性能。

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【部分图文】：

图1正常运行时霍尔矢量Hαβ的轨迹和相位差

图1为正常运行时霍尔矢量Hαβ的轨迹和相位差，其中θHx(x为1、2或3)表示在对应霍尔信号Hx的上升沿和下降沿时，计算所得的霍尔矢量相位差。可以看出，在未发生霍尔故障时，θHx的绝对值一直等于180°电角度。1.2霍尔传感器故障诊断

图2H1=1时霍尔矢量Hαβ的轨迹和相位差

若发生单霍尔传感器故障时，霍尔矢量将不能沿着圆周跳变，导致θHx的值发生改变。本文假定发生单霍尔故障(H1=1)，其霍尔矢量轨迹和相位差如图2所示。可以看出，单霍尔故障发生后，霍尔矢量由6个变为4个，在H2和H3的上升沿和下降沿处，θH2和θH3的值分别为-240°、360°。这....

图3H1=H2=1时霍尔矢量Hαβ的轨迹和相位差

根据双霍尔故障的情况，可得到12种故障类型。本文假定发生H1=1、H2=1的双霍尔故障，其霍尔矢量轨迹和相位差如图3所示。由于只存在H3的跳变沿，霍尔矢量减少为两个，θH3等于300°。但是，在18种故障类型中，可能存在θHx的值相同的情况，因此，为了准确诊断双霍尔故障类型，采用....

图4电机换相期间的转速估算

如图4所示，ti-2、ti-1和ti代表霍尔信号跳变沿时刻，THall(ti)是连续两个霍尔信号跳变沿时刻ti-1和ti的时间间隔，因此，在[ti-1,ti]的时间范围内，电机的平均速度为为了得到更为精确的估计转速，引入转子加速度a，在60°电角度范围内，a为一个常数。则在ti时....

本文编号：3966168