[发明专利]适用于多相永磁无刷直流电机霍尔传感器的容错控制方法

摘要

本发明针对现有技术的不足，提出了一种适用于多相永磁无刷直流电机霍尔传感器的容错控制方法。传统的霍尔传感器故障检测方法，在遇到霍尔传感器故障而导致的编码错误情况下，会依据程序设定采取停机指令要求更换霍尔传感器，该方法虽然可以降低由于电机反转或飞转造成的危险，但是由于停机带来的损失无法避免，且霍尔传感器常安装在机壳内部，不易维修更换。本发明专利可以有效解决该类问题，通过分析错误编码和正常编码的关系，针对多相直流无刷电机，可以使系统在少量霍尔传感器故障情况下依旧保持系统的稳定运行。

主权项

1.适用于多相永磁无刷直流电机霍尔传感器的容错控制方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤1：确定多相直流无刷电机的绕组换相过程和编码器位置，从理论上得到有效的“编码器位置‑换相过程”对应关系；该过程具体包括：(1)绘制多相直流无刷电机导通角为180(m‑1)/m电角度的导通方式下方波驱动状态图；(2)绘制与之对应的m个等相位差的霍尔传感器的波形图，该霍尔传感器的理论占空比为50％；(3)依此得到多相直流无刷电机有效的2m种状态“编码器位置‑换相过程”，以二进制和十六进制表示；步骤2：依据与有效编码的汉明距离分类冗余编码；该过程具体包括：(1)将2m‑2m种冗余编码序列状态依次写入串行移位寄存器S中，令Si＝(S1m,S2m,···,Sim),i＝1，...，2m‑2m，其中m为霍尔编码序列的位数，S1m，S2m，...，Sim为第i种编码序列的二进制表示的各位数字；(2)将与换相过程对应的2m种霍尔传感器编码状态依次写入串行移位寄存器U中，令Uj＝(Uj1,Uj2···Ujm)，j＝1，...，2m，其中Uj1，Uj2，...，Uj2m为第j种编码序列的二进制表示的各位数字；(3)依次计算每种冗余编码序列和有效换相编码的汉明距离；定义S_i和U_j的汉明距离为d_ij，其中表示异或运算，i＝1，...，2^m‑2m，j＝1，...，2m；(4)对于有效编码序列U_j，分类汉明距离为1的冗余编码集合存入寄存器Q¹中；对于有效编码序列U_j，分类汉明距离大于等于2的冗余编码集合存入寄存器Q²中；对于有效编码序列U_j，分类汉明距离为[(m‑0.1)/2]的冗余编码集合存入寄存器Q^{[(m‑0.1)/2]}中，j＝1，...，2m，其中[*]表示取整；步骤3：分类集合中的冗余编码，进一步确定冗余编码和有效编码的对应关系；该过程具体包括：(1)分别统计寄存器Q1、Q2、…、Q[(m‑0.1)/2]中各个编码出现的频数C，由此可得到C＝1，...，[(m‑0.1)/2]；(2)记寄存器中C＝1的编码序列为“次有效编码”，存入寄存器Q^1‑1中；记寄存器中C＝2的编码序列为“低精度编码”，存入寄存器Q^1‑2中；以此类推，编码序列可靠性逐次降低；最后记寄存器Q^{[(m‑0.1)/2]}中的编码序列为“无效编码”，j＝1，...，2m；步骤4：依据对冗余编码序列的分类，设计直流无刷电机霍尔传感器容错控制算法；该过程具体包括：(1)系统复位、初始化，电机启动；(2)检测换相信号和霍尔传感器的编码序列，出现几种情况：(2‑1)霍尔传感器的编码序列为集合U中的一个元素，即为有效序列中的一种，则该编码序列为有效编码序列，正常换相；(2‑2)霍尔传感器的编码序列为集合Q1‑1中的一个元素，即为与有效编码序列一一对应的冗余编码序列，该序列为次有效编码序列，按照与有效编码的对应关系，完成换相；(2‑3)霍尔传感器的编码序列为集合Q1‑2中的一个元素，即该冗余编码序列与等概率的有效编码序列对应，该序列为低精度编码序列，随机选择一个有效编码序列，完成换相；(2‑4)霍尔传感器的编码序列为集合Q[(m‑0.1)/2]中的一个元素，即为无效编码序列，等待下一换相时刻。