BLDCM霍尔位置传感器信号故障诊断及重构.doc

械將电紐2019年第47卷第1期D设计分析詪詪esignand analysis亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 亠口 詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪詪BLDCM霍尔位置传感器信号故障诊断及重构支康仪，武登云，史永丽（北京控制工程研究所，北京100190）摘 要：研究一种基于正确相霍尔信号对无刷直流电动机故障信号进行诊断及重构的方法，无误差积累、精度高且适用于较高转速。以未故障相为基础，结合加速度、速度等先验信息，推导估计下一跳变沿发生时刻 ，并加入 置信区间机制，以此诊断故障并对信号进行重构 。仿真及实验结果表明，该方法可及时诊断岀故障霍尔信号 ，并实 现高精度重构，电机转速及电流在正常范围内波动且电机正常运行。关键词：无刷直流电动机；故障诊断；信号重构中图分类号:TM33 文献标志码：A 文章编号：1004-7018 （2019） 01-0012-05BLDCM Hall Sensor Signal Fault Detection and ReconstructionZHI Kang-yi, WU Deng-yun, SHI Yong-li(Beijing Institute of Control Engineering, Beijing 100190, China)Abstract:A high-accuracy fault detection and signal reconstruction method on BLDCM combinedwith the right residual signals was studied. Basedon the priori information and the correct phases, the next time of the jumping edge and corresponding phasewas estimated. Also a confident interval wasset to detect the faults and reconstruct the signals. The experiment result notesthat the wrong signal could be detected in time and reconstructed accurately. The speedand the current were both normal and the BLDCM ran well.Key words:brushless DC motor (BLDCM), fault detection, signal reconstruction0引言无刷直流电动机（以下简称BLDCM）使用位置 传感器检测转子位置来控制电流换相 ，因其高可靠 性、高性能和小体积等优点被广泛应用于航空航天 的变化判定故障类型，但此法只适用于单相信号故 障，且傅里叶分解计算复杂、实时性较差。文献6 和频故障诊断的基础上波分号进行霍基波提取转子位 置信息，实现电机的容错控制，抑制电流波动及转速詪詪詪詪詪詪詪詪等工业领域与家用詪詪詪詪詪詪詪詪但在詪詪詪詪詪詪詪詪但频谱分析同样存在计算复杂的问题支康仪等感器信号故障诊断及重构环境或者长时间运行情况下，霍尔位置传感器易发 生故障，产生断相等问题，电机出现大电流甚至会烧 毁元器件。因此，BLDCM位置传感器信号的故障诊 断及容错十分必要。近年来，位置传感器信号故障引起了国内外学BLDC者的注意，提出了一些故障诊断及容错方法。文献号言 Mi? 低一，的电平宽度对比，当差距过大时则可判定相应传感器 信号发生故障，并依据理论宽度重构信号，实现故障 诊断及信号重构。但由于传感器安装误差的影响，此方法只适用于较低转速。文献3在某相信号上 升沿和下降沿时分别对另一相信号进行采样，若两次采样电平相同，则后者无故障，否则判为故障。此 方法最长需要2/3周期，故障检测效率较低。文献目前，对霍尔位置传感器故障的检测和容错大 多不能做到实时和高精度，且会有误差累计，因此本 文研究一种结合实时加速度估计信号间脉冲宽度的 霍尔位置传感器故障检测及信号重构方法。该方法记录正常状态下不同相霍尔传感器信号之间的跳变沿间隔，并观测实时加速度，结合未故障相信息，对 下一个跳变沿发生时刻进行推算估计，与实际跳变沿发生时刻对比来定位故障。在估计出的时刻输出 对应相的正确跳变沿，重构霍尔信号，最终在霍尔位 置传感器故障状态下实现电机高速或低速的正常 运行。1 BLDCM换相原理以两极三相 BLDCM为例，转子位置检测主电 路如图1所示。内来检测转子位感器间当转¥0勺电N毅或詪詪詪4詪詪詪詪线电压进行詪里叶分詪詪詪詪过谱能詪詪度詪詪收稿日期：2018-07-31尔位置传感器位置并通过时，霍尔位置传感器的输