一種直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流無刷電機(jī)控制，具體涉及直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無刷電機(jī)有轉(zhuǎn)矩高、能量密度高、效率高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于新能源汽車驅(qū)動電機(jī)，而直流無刷電機(jī)矢量控制方法中需要精確確定轉(zhuǎn)子位置，霍爾傳感器因其體積小、安裝方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)被普遍應(yīng)用于直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位檢測中。
[0003]準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子相位對于直流無刷電機(jī)控制策略十分重要，相位的準(zhǔn)確性直接影響到電機(jī)運(yùn)行過程中的震動、噪聲及效率等，然而霍爾傳感器出現(xiàn)故障，錯(cuò)誤的霍爾信號就會出現(xiàn)，電機(jī)控制器將會解析出錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)子相位信號并輸出錯(cuò)誤的控制信號，進(jìn)而帶來嚴(yán)重的后果，如轉(zhuǎn)矩波動、相電流過大、電機(jī)熱負(fù)荷過大甚至電機(jī)內(nèi)部短路，現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)一般會配置三個(gè)對稱安裝的霍爾傳感器，三相霍爾傳感器的編碼信號為001、010、011、100、101、110共六個(gè)信號，利用該六個(gè)編碼信號可以將直流無刷電機(jī)的一個(gè)電周期分為六個(gè)區(qū)域，并于區(qū)域交界處有6個(gè)準(zhǔn)確的參考相位，然而當(dāng)三相霍爾其中一相或兩相出現(xiàn)故障時(shí)，將會影響到編碼信號的輸出，但是仍然會輸出上述六個(gè)編碼信號，不容易判斷是否故障以及故障的具體霍爾，不利于電機(jī)的高效控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—般的直流無刷電機(jī)會配置三個(gè)對稱安裝的霍爾傳感器，利用三個(gè)霍爾傳感器的輸出信號組成的六個(gè)編碼信號可以將直流無刷電機(jī)的一個(gè)電周期分為六個(gè)區(qū)域，并于區(qū)域交界處有6個(gè)準(zhǔn)確的參考相位，然而當(dāng)三相霍爾其中一相或兩相出現(xiàn)故障時(shí)，仍然會輸出上述六個(gè)編碼信號，不容易快速判斷是否故障以及故障的具體霍爾，不利于電機(jī)的高效控制。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法，包括霍爾A、霍爾B、霍爾C共三相霍爾，所述霍爾A、霍爾B、霍爾C相鄰兩相之間夾角為120°，所述霍爾A、霍爾B、霍爾C各自獨(dú)立定位。
[0007]所述霍爾A、霍爾B、霍爾C分別通過電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)所述霍爾A、霍爾B、霍爾C的電平變化來分別確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)位置。
[0008]所述霍爾A、霍爾B、霍爾C共確定電機(jī)轉(zhuǎn)子六個(gè)位置，所述六個(gè)位置相鄰位置之間夾角為60°，所述霍爾A、霍爾B、霍爾C將電機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期分割為六個(gè)區(qū)域。
[0009]所述控制算法還包括故障檢測算法，所述故障檢測算法為:
[0010]步驟一:記錄電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過上一個(gè)霍爾區(qū)域的時(shí)間tn i，如果從電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)入當(dāng)前霍爾區(qū)域時(shí)的tn J △ t時(shí)間內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子離開當(dāng)前霍爾區(qū)域時(shí)對應(yīng)的霍爾電平發(fā)生變化，則該霍爾正常，如果對應(yīng)的霍爾電平未發(fā)生變化，則將該霍爾標(biāo)記為可疑霍爾，其中At為設(shè)定的誤差時(shí)間；
[0011]步驟二:當(dāng)檢測出某個(gè)霍爾為可疑霍爾時(shí)，暫停使用該霍爾，經(jīng)過至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期后，再次對該可疑霍爾重復(fù)步驟一的檢測，若該霍爾電平發(fā)生變化，則標(biāo)記為正常，恢復(fù)使用該霍爾；若該霍爾電平未發(fā)生變化，則仍標(biāo)記為可疑；
[0012]步驟三:重復(fù)操作步驟二，若出現(xiàn)正常，則標(biāo)記為正常，恢復(fù)使用該霍爾；若經(jīng)過兩次以上的檢測該霍爾電平均未發(fā)生變化，則該霍爾確定為故障，停止使用。
[0013]所述控制算法還包括故障檢測算法，所述故障檢測算法為:
[0014]步驟一:通過當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速^^計(jì)算出所述霍爾A、霍爾B、霍爾C電平變化的周期Tn= 180° /ω η，如果從某個(gè)霍爾發(fā)生一次電平變化時(shí)開始，在Τη+ΔΤ時(shí)間內(nèi)，該霍爾電平再次發(fā)生變化，則該霍爾正常，如果該霍爾電平未發(fā)生變化，則將該霍爾標(biāo)記為可疑霍爾，其中AT為設(shè)定的誤差時(shí)間；
[0015]步驟二:當(dāng)檢測出某個(gè)霍爾為可疑霍爾時(shí)，暫停使用該霍爾，經(jīng)過至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期后，再次對該可疑霍爾重復(fù)步驟一的檢測，若該霍爾電平發(fā)生變化，則標(biāo)記為正常，恢復(fù)使用該霍爾，若該霍爾電平未發(fā)生變化，則仍標(biāo)記為可疑；
[0016]步驟三:重復(fù)步驟二，若出現(xiàn)正常，則標(biāo)記為正常，恢復(fù)使用該霍爾，若經(jīng)過兩次以上的檢測該霍爾電平均未發(fā)生變化，則該霍爾確定為故障，停止使用。
[0017]所述控制算法還包括容錯(cuò)控制算法，所述容錯(cuò)控制算法為:
[0018]當(dāng)檢測出三相霍爾中的其中一相故障時(shí)，根據(jù)當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速ωη1計(jì)算出按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動順序下故障霍爾的前一個(gè)無故障霍爾電平變化的周期Τη1= 180° /ω η1，記所述轉(zhuǎn)子從該無故障霍爾對應(yīng)位置開始經(jīng)過Tnl/3時(shí)間到達(dá)的位置為所述故障霍爾所在的位置；
[0019]當(dāng)檢測出三相霍爾中的其中兩相故障時(shí)，根據(jù)當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速ωη2計(jì)算出無故障霍爾電平變化的周期Τη2= 180° /ω η2，將所述周期平均分為三部分霍爾區(qū)域，記所述霍爾區(qū)域的Τη2/3和2Τη2/3分別為兩相故障霍爾對應(yīng)的位置。
[0020]相比現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法，本發(fā)明有顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)為:
[0021]使用本發(fā)明直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法，將三相霍爾解耦，每相霍爾獨(dú)立檢測轉(zhuǎn)子位置，在霍爾出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速檢測出故障霍爾的位置以及有效的處理故障，有利于電機(jī)控制，提尚了電機(jī)工作效率。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明直流無刷電機(jī)霍爾傳感器的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的具體實(shí)施方法如下:
[0025]為了解決現(xiàn)有的直流無刷電機(jī)霍爾傳感器故障檢測不及時(shí)的問題，本發(fā)明提出一種直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法，將三相霍爾解耦，每相霍爾獨(dú)立檢測轉(zhuǎn)子位置，在霍爾出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速檢測出故障霍爾的位置以及有效的處理故障，有利于電機(jī)控制，提高電機(jī)的工作效率。
[0026]下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式:
[0027]如圖1所示為本發(fā)明直流無刷電機(jī)霍爾傳感器的布置結(jié)構(gòu)示意圖，所述電機(jī)布置三相霍爾傳感器，分別為霍爾A、霍爾B、霍爾C，所述霍爾A、霍爾B、霍爾C對稱布置于電機(jī)轉(zhuǎn)子外，所述霍爾A、霍爾B、霍爾C相鄰霍爾之間的夾角為120°。
[0028]所述霍爾A、霍爾B、霍爾C分別能夠根據(jù)磁通量輸出高低電平來確定所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)位置，分別為圖中虛線對應(yīng)位置，即所述霍爾A、霍爾B、霍爾C通過輸出電平值共能確定電機(jī)轉(zhuǎn)子六個(gè)位置，也就是將所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期平分為六個(gè)區(qū)域，分別為圖中的Secl、Sec2、Sec3、Sec4、Sec5、Sec6，根據(jù)所述霍爾A、霍爾B、霍爾C的信號既能得出電機(jī)轉(zhuǎn)子的六個(gè)準(zhǔn)確位置，也能得出電機(jī)轉(zhuǎn)子所在的區(qū)域，對于電機(jī)的控制有明顯助益。
[0029]不妨假設(shè)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)子磁極的方向與所述霍爾A的位置方向夾角為Θ，則當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子由霍爾A所在位置經(jīng)過Θ =90°時(shí)，霍爾A輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0，當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 270°時(shí)，霍爾A輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1，即霍爾A輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 90°位置，霍爾A輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 270°位置；當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子由霍爾A所在位置經(jīng)過Θ =30°時(shí)，霍爾B輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1時(shí)刻，當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ =210°時(shí)，霍爾B輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0，即霍爾B輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 30°位置，霍爾B輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ =210°位置；當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子由霍爾A所在位置經(jīng)過Θ =150°時(shí)，霍爾C輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1時(shí)刻，當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 210°時(shí)，霍爾C輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0，即霍爾C輸出電平由0翻轉(zhuǎn)為1時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ =150°位置，霍爾C輸出電平由1翻轉(zhuǎn)為0時(shí)刻，轉(zhuǎn)子經(jīng)過Θ = 330°位置。
[0030]如圖2所示為本發(fā)明直流無刷電機(jī)霍爾傳感器控制算法的流程示意圖，其中包括霍爾信號采集模塊、有效霍爾識別模塊、轉(zhuǎn)子位置識別模塊、換相補(bǔ)償模塊、轉(zhuǎn)速采集模塊、霍爾故障檢測模塊、霍爾換相周期計(jì)算模式、電機(jī)驅(qū)動模塊，所述霍爾信號采集模塊與所述有效霍爾識別模塊、霍爾故障檢測模塊通信連接，所述有效霍爾識別模塊與所述霍爾故障檢測模塊、轉(zhuǎn)子位置識別模塊通信連接，所述霍爾故障檢測模塊與所述霍爾換相周期計(jì)算模塊