一种永磁同步电机霍尔位置传感器故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机霍尔位置传感器故障诊断方法，属于霍尔位置传感器故障诊断的技术领域。本发明专利技术通过在电机转动过程中对霍尔传感器的输出状态进行实时检测，分别以二进制和十进制数组的形式保存霍尔传感器的输出综合状态信息，依据二进制数组及十进制信息依次排除三个霍尔元件均故障、两个霍尔元件故障、一个霍尔元件故障的情形，并在判定故障类型后由霍尔传感器输出综合信息定位故障霍尔元件，最终反馈故障信息至控制器，该方案不需要对硬件进行改动，成本低廉，对故障类型的快速诊断为保护系统提供了保障，对故障霍尔元件的准确定位为故障霍尔元件的维修和更换提供有力支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种霍尔位置传感器故障诊断方法，具体涉及一种永磁同步电机霍 尔位置传感器故障诊断方法，属于的霍尔位置传感器故障诊断的

技术介绍
永磁同步电机由于具有高功率、高效率以及低速大转矩等特点，在工业、交通以及 家电领域得到了越来越广泛的应用。在永磁同步电机控制策略中，矢量控制是最常用的控 制策略之一，该策略在控制过程中为了防止转子的失步需要对转子位置进行检测。目前对 永磁同步电机转子位置进行检测的方法大致可以分为两类:有位置传感器法和无位置传感 器法。有位置传感器法是应用旋转变压器和光电编码器等高精度传感器对位置进行检测， 此类方法得到的转子位置精度较高，但是传感器的使用往往会增加系统的体积以及成本。 而无位置传感器虽然不会增加系统的体积以及成本，但是位置估算的方法一般比较复杂， 势必会增加系统的计算压力，并且无传感器方法一般会具有较差的起动机低速性能。而在 一些特定的应用背景中如电动汽车，其经常行驶在高温、潮湿以及振动比较强的工况下，这 会限制上述高精度传感器的使用，同时汽车在城市中行驶时又会经常的起动停止，这则会 妨碍无传感器的使用范围。因此，霍尔传感器在一些特殊的环境中得到了越来越多的应用。 霍尔位置传感器是一种价格低廉，寿命长，工作温度范围广的低精度位置传感器。 该传感器是由3个开关型霍尔元件组成，均匀的安装在电角度为120°的圆周上，随着电机的 转动每个霍尔元件会输出不同的高低电平，将整个360°电周期分为6个60°的扇区。在每个 扇区开始的时候，可以对转子位置进行精确的检测，但是在扇区之间则需要通过一定的估 算方法来计算转子位置。在利用该传感器进行位置估算时，条件是3个霍尔元件均是正常 的，但在电机运行过程中，由于温度、湿度等工作环境的变化，会导致霍尔元件发生故障，故 障后霍尔元件输出状态始终为〇或1。在霍尔发生故障之后，如果还按照原先的方法进行位 置估算，控制器会得到错误的位置信号，之后会发出错误的电压信号，轻则导致电流过大， 控制器保护，重则导致控制器失控，电机烧坏。目前已有一些中国专利提出了霍尔传感器故障诊断的方法。申请号为 201310312121.5的专利技术专利提出的故障诊断方法通过判断电机转动时是否出现了所有正 常的状态来判断，但该方法未给出故障霍尔元件定位的具体方法，并且该方法不能在电机 转动过程中实时进行故障检测；申请号为201310395718.0的专利技术专利给出的方法是通过判 断霍尔顺序是否正确以及在某扇区内走过的电角度是否在最大与最小值范围内来确认故 障是否出现，但该方法没有具体给出最大最小值的选取方法，并且当参数选择不合适时，适 用性比较差；申请号为201510533218.8的专利技术专利给出了一种详细的霍尔位置传感器故障 诊断方法以及其判断过程中阀值时间的计算过程，该方法相对于上两种方法更全面、详细， 但该方法实施性有待提高并且阀值时间的计算过程相对较复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了一种永磁同步电 机霍尔位置传感器故障诊断方法，实现了霍尔传感器故障类型的快速诊断以及故障霍尔元 件的准确定位，解决了现有霍尔传感器故障诊断方法适用性较差、计算过程相对复杂、不能 在电机转动过程中实时进行故障检测的技术问题。 本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案： ，霍尔位置传感器包括逆时针排列的 霍尔元件A、霍尔元件B、霍尔元件C，霍尔元件A、霍尔元件B、霍尔元件C将360°电周期划分为 6个60°的扇区， 故障诊断方法包括如下步骤： l、 初始化霍尔传感器输出综合状态信息后运行电机； Π 、检测各霍尔兀件的输出状态彳目息，以霍尔兀件A的输出状态为最尚位，以霍尔兀件C 的输出状态为最低位，对各霍尔元件输出状态进行二进制编码得到记录各扇区内霍尔传感 器输出综合状态的二进制数组，并存储各扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数 据； m、 排除三个霍尔元件均故障的情形： 当霍尔传感器输出综合状态在阀值时间或阀值角度内发生跳变时，进入步骤IV继续诊 断故障类型， 否则，霍尔传感器向控制器反馈错误信号，控制器控制永磁同步电机停机； IV、排除两个霍尔元件故障的情形： 当在整个电周期内霍尔传感器输出综合状态多于两种时，进入步骤v继续诊断故障类 型， 否则，判定有两个霍尔元件故障并由相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十 进制数据定位故障的霍尔元件，霍尔传感器反馈包括故障霍尔元件个数和位置的故障类型 信息至控制器； v、排除一个霍尔元件故障的情形： 当霍尔传感器输出综合状态不含零矢量时，判定霍尔元件无故障并返回步骤π， 否则，判定有一个霍尔元件故障并由零矢量之后的一个霍尔传感器输出综合状态定位 故障的霍尔元件，霍尔传感器反馈包括故障霍尔元件个数和位置的故障类型信息至控制 器。 作为所述非进一步优化方案，步 骤IV中所述由相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据定位故障的霍尔 元件，具体为： 当相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据之差的绝对值为4时，判 定霍尔元件A无故障，霍尔元件B和霍尔元件C均故障； 当相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据之差的绝对值为2时，判 定霍尔元件B无故障，霍尔元件A和霍尔元件C均故障； 当相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据之差的绝对值为1时，判 定霍尔元件C无故障，霍尔元件A和霍尔元件B均故障。 进一步的，所述的步骤V中，由 零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态定位故障的霍尔元件，具体为在逆时针转 过扇区的情况下： 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为010或101时，判定霍尔元件A为 故障霍尔元件； 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为001或110时，判定霍尔元件B为 故障霍尔元件； 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为100或oil时，判定霍尔元件C为 故障霍尔元件。进一步的，所述的步骤V中，由 零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态定位故障的霍尔元件，具体为在顺时针转 过扇区的情况下： 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为001或110时，判定霍尔元件A为 故障霍尔元件； 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为100或oil时，判定霍尔元件B为 故障霍尔元件； 当零矢量状态之后的一个霍尔传感器输出综合状态为010或101时，判定霍尔元件C为 故障霍尔元件。再进一步的，所述的步骤m中， 阀值时间在永磁同步电机未启动时根据最小速度计算，阀值时间在永磁同步电机开始转动 后根据转过上一扇区的平均速度计算;阀值角度为60°与一角度余量之和。 作为所述的进一步优化方案，步 骤I中所述初始化霍尔传感器输出综合状态信息的方法为:选取六个霍尔元件正常工作情 况以外的综合状态信息为霍尔传感器输出综合状态信息的初始值，所述六个霍尔元当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机霍尔位置传感器故障诊断方法，霍尔位置传感器包括逆时针排列的霍尔元件A、霍尔元件B、霍尔元件C，霍尔元件A、霍尔元件B、霍尔元件C将360°电周期划分为6个60°的扇区，其特征在于，故障诊断方法包括如下步骤：Ⅰ、初始化霍尔传感器输出综合状态信息后运行电机；Ⅱ、检测各霍尔元件的输出状态信息，以霍尔元件A的输出状态为最高位，以霍尔元件C的输出状态为最低位，对各霍尔元件输出状态进行二进制编码得到记录各扇区内霍尔传感器输出综合状态的二进制数组，并存储各扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据；Ⅲ、排除三个霍尔元件均故障的情形：当霍尔传感器输出综合状态在阀值时间或阀值角度内发生跳变时，进入步骤Ⅳ继续诊断故障类型，否则，霍尔传感器向控制器反馈错误信号，控制器控制永磁同步电机停机；Ⅳ、排除两个霍尔元件故障的情形：当在整个电周期内霍尔传感器输出综合状态多于两种时，进入步骤Ⅴ继续诊断故障类型，否则，判定有两个霍尔元件故障并由相邻两扇区内霍尔传感器输出综合状态对应的十进制数据定位故障的霍尔元件，霍尔传感器反馈包括故障霍尔元件个数和位置的故障类型信息至控制器；Ⅴ、排除一个霍尔元件故障的情形：当霍尔传感器输出综合状态不含零矢量时，判定霍尔元件无故障并返回步骤Ⅱ，否则，判定有一个霍尔元件故障并由零矢量之后的一个霍尔传感器输出综合状态定位故障的霍尔元件，霍尔传感器反馈包括故障霍尔元件个数和位置的故障类型信息至控制器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，黄文新，杨驹丰，卜飞飞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32