一种直流无刷电机的多模态控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种直流无刷电机的多模态控制策略，包含以下步骤：诊断三相霍尔传感器的健康状态；依据健康状态实时切换控制策略；所选择的控制策略依据提供的转子位置信息，对照预定的换向表确定导通的开关管，并生成PWM信号输出。本发明专利技术能实时诊断霍尔传感器故障并，快速精准的切换控制策略。提高了电机在复杂工况下运行可靠性及稳定性。杂工况下运行可靠性及稳定性。杂工况下运行可靠性及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机的多模态控制策略


[0001]本专利技术涉及电机控制箱相关
，具体为一种直流无刷电机的多模态控制策略。

技术介绍

[0002]直流无刷电机( brushless DC motor，BLDCM)工业发展的历史源远流长，且应用领域非常广泛。如今，直流无刷电机已经成为汽车、医疗电子、航空航天等工业领域的重要组成部在无刷直流电机驱动系统中，考虑到霍尔位置传感器结构简单且成本较低，通常被用于确定转子位置和逆变器换相点以便实现电流方波控制。然而，由于恶劣的工作环境和连接线损耗等问题的影响，霍尔传感器发生故障，导致逆变器无法正常换相，造成电机的速度失控，进一步对电机系统以至于整个机电系统造成影响甚至损坏。
[0003]为保证电机驱动系统在恶劣工况下的稳定运行，传统方法往往通过单一的容错控制策略实现。如硬件容错控制和软件容错控制，其中软件容错的方式能够发生故障时，通过改变系统运行策略和控制参数对故障进行容错处理，不需要改变系统现有硬件布局和添加冗余部件，仅利用原系统未故障器件就可以最大程度恢复到故障前的运行状态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种直流无刷电机的多模态控制策略，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种直流无刷电机的多模态控制策略，包含以下步骤：步骤1：诊断三相霍尔传感器的健康状态；步骤2：依据健康状态实时切换控制策略；步骤3：所选择的控制策略依据提供的转子位置信息，对照预定的换向表确定导通的开关管，并生成PWM信号输出。
[0006]具体的，步骤1中诊断三相霍尔传感器的健康状态具体流程为：通过电机的实时电转速及上一时刻跳变沿的发生时刻，延后120
°
，估计下一跳变沿的出现时刻，若在估计的时间内出现，则判定该霍尔传感器健康未发生故障；若没出现，则判定该霍尔传感器故障。
[0007]具体的，步骤2中具体切换逻辑为：若无故障，则保持有感控制策略；若出现一或两个霍尔传感器故障，则切换至容错控制策略；若出现三个霍尔传感器全部故障，则切换至无感控制策略。
[0008]具体的，所述有感控制策略，使用三相霍尔传感器采集转子位置信息，依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转。
[0009]具体的，所述容错控制策略，依据故障诊断给出的霍尔传感器是否发生故障的结
果，使用健康的霍尔传感器重建故障的霍尔传感器信号，并通过正常及重建后的信号，采集转子位置信息，进而依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转。
[0010]具体的，所述无感控制策略，依据反电势信息而非霍尔传感器的信号采集转子位置信息，进而依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过控制策略的切换，使电机可在霍尔传感器正常以及故障情况下均正常运行，可靠性高；故障诊断环节独立对三相霍尔传感器进行检测，在单管、多管故障时均可以及时诊断并定位到故障开关管，诊断时间短；本方案三种控制策略均可实现直流无刷电机的启动、加速、减速各功能，容错能力强，提高了设备在恶劣工况下的运行稳定性，减少了设备的运维成本。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一种直流无刷电机的多模态控制策略的整体流程图；图2为本专利技术一种直流无刷电机的多模态控制策略的有感控制的控制流程图；图3为本专利技术一种直流无刷电机的多模态控制策略的容错控制的控制流程图；图4为本专利技术一种直流无刷电机的多模态控制策略的无感控制的控制流程图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种直流无刷电机的多模态控制策略，包含以下步骤：步骤1：诊断三相霍尔传感器的健康状态；步骤2：依据健康状态实时切换控制策略，具体切换逻辑为：若无故障，则保持有感控制策略；若出现一或两个霍尔传感器故障，则切换至容错控制策略；若出现三个霍尔传感器全部故障，则切换至无感控制策略；步骤3：所选择的控制策略依据提供的转子位置信息，对照预定的换向表确定导通的开关管，并生成PWM信号输出。
[0015]所述有感控制策略，使用三相霍尔传感器位置传感器采集转子位置信息，依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转。
[0016]所述容错控制策略，依据故障诊断给出的霍尔传感器是否发生故障的结果，使用健康的霍尔传感器重建故障的霍尔传感器信号，并通过正常及重建后的信号，采集转子位置信息，进而依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转，所述重建故障霍尔传感器信号的具体逻辑为：H1故障（使用H3滞后120
°
重建H1信号），H2故障（使用H1滞后120
°
重建H2信号），H3故障（使用H2滞后120
°
重建H3信号），H1和H2故障（使用H3重建H1和H2信号），H2和H3故障（使用H1重建H2和H3信号），H3和H1故障（使用H2重建H3和H1信号），其
中H1、H2、H3分别代表一号霍尔传感器、二号霍尔传感器、三号霍尔传感器，并且一号霍尔传感器、二号霍尔传感器、三号霍尔传感器相邻两相之间夹角为 120
°
。
[0017]所述无感控制策略，依据反电势信息而非霍尔传感器的信号采集转子位置信息，进而依据制定好的换向表，导通对应开关管，驱动直流无刷电机旋转。
[0018]具体的，使用本专利技术时，通过电机的实时电转速及上一时刻跳变沿的发生时刻，延后120
°
，估计下一跳变沿的出现时刻。若在估计的时间内出现，则判定该霍尔传感器健康未发生故障。若没出现，则判定该霍尔传感器故障。通过以上方法实时对三相霍尔传感器进行监测，若无故障，则保持有感控制策略，若出现一或两个霍尔传感器故障，则切换至容错控制策略，若出现三个霍尔传感器全部故障，则切换至无感控制策略。
[0019]如附图2所示，三相霍尔传感器采集转子的位置信息，依据制定好的换向表，即六步换向，确定六路开关管的开通状态。同时转子位置信息微分后得到转速信息，对其PI闭环后得到PWM信号的占空比，同时依据开关管开通状态确定了六路PWM信号，并驱动逆变全桥，进而驱动电机旋转。
[0020]如图3所示，得到故障信息后（以H3故障为例），使用H1滞后120
°
重建H3信号。通过健康H1和H2信号及重建后的H3信号采集转子的位置信息，依据制定好的换向表，即六步换向，确定六路开关管的开通状态。同时转子位置信息微分后得到转速信息，对其PI闭环后得到PWM信号的占空比，同时依据开关管开通状态确定了六路PWM信号，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机的多模态控制策略，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：诊断三相霍尔传感器的健康状态；步骤2：依据健康状态实时切换控制策略；步骤3：所选择的控制策略依据提供的转子位置信息，对照预定的换向表确定导通的开关管，并生成PWM信号输出。2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机的多模态控制策略，其特征在于，步骤1中诊断三相霍尔传感器的健康状态具体流程为：通过电机的实时电转速及上一时刻跳变沿的发生时刻，延后120
°
，估计下一跳变沿的出现时刻，若在估计的时间内出现，则判定该霍尔传感器健康未发生故障；若没出现，则判定该霍尔传感器故障。3.根据权利要求2所述的一种直流无刷电机的多模态控制策略，其特征在于，步骤2中具体切换逻辑为：若无故障，则保持有感控制策略；若出现一或两个霍尔传感器故障，则切换至容错控制策...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯立东，任铭，王海滨，宋淑萍，
申请(专利权)人：合力天津能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：