件正常 工作情況以外的綜合狀態(tài)信息取值各不相同。
[0012] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:利用一種純軟件方法簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn) 了霍爾傳感器故障的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)以及準(zhǔn)確定位，整個(gè)方案通過在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)霍爾 傳感器的輸出狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，分別以二進(jìn)制和十進(jìn)制數(shù)組的形式保存霍爾傳感器輸出 綜合狀態(tài)信息，依據(jù)二進(jìn)制數(shù)組及十進(jìn)制信息依次排除三個(gè)霍爾元件均故障、兩個(gè)霍爾元 件故障、一個(gè)霍爾元件故障的情形，并在判定故障類型后由霍爾傳感器輸出綜合信息定位 故障霍爾元件，最終反饋故障信息至控制器，該方案不需要對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)，成本低廉，對(duì) 故障類型的快速診斷為保護(hù)系統(tǒng)提供了保障，對(duì)故障霍爾元件的準(zhǔn)確定位為故障霍爾元件 的維修和更換提供有力支持。
[0013] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0014] 圖1為永磁同步電機(jī)霍爾位置傳感器故障診斷方法框圖； 圖2(a)為霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C均正常時(shí)的霍爾位置區(qū)間圖； 圖2(b)為霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C均正常時(shí)各霍爾元件輸出信號(hào)及相關(guān)數(shù)組 存儲(chǔ)值示意圖； 圖3(a)為霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C均故障且霍爾元件A輸出為1，霍爾元件B輸 出為1，霍爾元件C輸出為0時(shí)的霍爾位置區(qū)間圖； 圖3(b)為霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C均故障且霍爾元件A輸出為1，霍爾元件B輸 出為1，霍爾元件C輸出為0時(shí)各霍爾元件輸出信號(hào)及相關(guān)數(shù)組存儲(chǔ)值示意圖； 圖4(a)為霍爾元件A與霍爾元件C故障且霍爾元件A輸出為1、霍爾元件C輸出為0時(shí)的霍 爾位置區(qū)間圖； 圖4(b)為霍爾元件A與霍爾元件C故障且霍爾元件A輸出為1、霍爾元件C輸出為0時(shí)各霍 爾元件輸出信號(hào)及相關(guān)數(shù)組存儲(chǔ)值示意圖； 圖5(a)為霍爾元件A故障且輸出為1時(shí)的霍爾位置區(qū)間圖； 圖5(b)為霍爾元件A故障且輸出為1時(shí)各霍爾元件輸出信號(hào)及相關(guān)數(shù)組存儲(chǔ)值示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性 的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016] 本發(fā)明提出了一種如圖1所示的永磁同步電機(jī)霍爾傳感器故障診斷方法，霍爾位 置傳感器包括逆時(shí)針排列的霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C，霍爾元件A、霍爾元件B、霍 爾元件C將360°電周期劃分為6個(gè)60°的扇區(qū)。診斷方法具體包括如下四大步驟。
[0017] 第一步:變量定義及系統(tǒng)初始化。在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，霍爾傳感器會(huì)輸出6種綜合 狀態(tài)，以(ABC)的形式可以表示為（100)，（110)，（010)，（011)，（001)，（101)，將整個(gè)電周期 分為6個(gè)扇區(qū)，如圖2(a)所示，所以首先需要定義一個(gè)數(shù)組Hall(j)用于存儲(chǔ)電機(jī)運(yùn)行過程 中各扇區(qū)內(nèi)霍爾傳感器輸出的綜合狀態(tài)，該數(shù)組長(zhǎng)度為6(與扇區(qū)總數(shù)相同），同時(shí)為了防止 初始階段出現(xiàn)誤報(bào)故障，數(shù)組中所有元素的初始值均設(shè)定為上述6種情況以外的值，且均不 相同。同時(shí)為了便于之后的故障定位，以霍爾元件C輸出狀態(tài)為最低位，以霍爾元件A輸出狀 態(tài)為最高位，將上述數(shù)組中每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，同時(shí)定義一個(gè)數(shù)組Hall_dl(j) 來儲(chǔ)存上述十進(jìn)制數(shù)據(jù)，其初始值的設(shè)定與數(shù)組Hall(j)采用相同的原則。霍爾傳感器正常 時(shí)每個(gè)霍爾元件的狀態(tài)與Hall(j)、Hall_dl(j)的值如圖2(b)所示。
[0018] 第二步:霍爾傳感器信號(hào)檢測(cè)。在控制器開始驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作之后，系統(tǒng)采用邊沿捕 獲的方式對(duì)霍爾傳感器中霍爾元件的輸出狀態(tài)進(jìn)行采集，將其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)在數(shù) 組Hal 1 (j)中，同時(shí)將每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相應(yīng)的Hal l_dl (j)數(shù)組中。
[0019] 第三步:在采集到霍爾傳感器的信號(hào)后，采用逐步判斷的方式對(duì)故障的類型進(jìn)行 判斷并對(duì)故障霍爾元件進(jìn)行定位?；魻杺鞲衅鞴收现罂梢愿鶕?jù)發(fā)生故障的霍爾元件個(gè)數(shù) 以及位置的不同分為多種類型，本發(fā)明將按故障霍爾元件個(gè)數(shù)的不同，按三個(gè)階段來進(jìn)行 判斷： 1、判斷是否三個(gè)霍爾元件均發(fā)生故障。當(dāng)3個(gè)霍爾元件均發(fā)生故障，霍爾傳感器在電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只有一種狀態(tài)，此時(shí)的霍爾位置區(qū)間圖如圖3(a)所示，圖3(b)給出的是相對(duì)應(yīng) 的各霍爾元件輸出信號(hào)及數(shù)組Hal 1 (j)、Hall_dl (j)的存儲(chǔ)值，此時(shí)霍爾元件A輸出為1，霍 爾元件B輸出為1，霍爾元件C輸出為0。這里另定義一個(gè)時(shí)間變量$以及每個(gè)扇區(qū)走過的角 度今，在時(shí)間或角度達(dá)到閥值之后，若霍爾傳感器狀態(tài)還未發(fā)生變化，那么可以認(rèn)定為3個(gè) 霍爾均發(fā)生故障。閥值時(shí)間可以分為兩種，一是在電機(jī)還未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以通過給出一個(gè)最小 速度來得到時(shí)間，一是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，通過轉(zhuǎn)過上一扇區(qū)的平均速度來得到時(shí)間。每個(gè)扇區(qū) 的角度則是速度的積分得到，如果該角度在達(dá)到60°加上一個(gè)角度余量之后（即為閥值角 度），霍爾傳感器輸出綜合狀態(tài)仍然未發(fā)生改變，亦可以認(rèn)定3個(gè)霍爾元件均發(fā)生故障。本申 請(qǐng)涉及的閥值計(jì)算過程相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于提高算法效率。
[0020] 2、判斷是否為兩個(gè)霍爾元件均發(fā)生故障。當(dāng)兩個(gè)霍爾元件發(fā)生故障，只有一個(gè)霍 爾元件的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，那么霍爾傳感器只會(huì)輸出兩個(gè)綜合狀態(tài)，霍爾元件A、霍爾元件C 故障后的霍爾區(qū)間圖如圖4(a)所示，圖4(b)是對(duì)應(yīng)的各霍爾元件輸出信號(hào)及數(shù)組Hall(j)、 Ha 1 l_d 1 (j)的存儲(chǔ)值，此時(shí)霍爾元件A輸出為1，霍爾元件C輸出為0,可以根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)來判 定是否是兩個(gè)霍爾元件發(fā)生故障。根據(jù)霍爾傳感器輸出綜合狀態(tài)是否滿足Hall(j)=Hall(j +2)來判斷，一旦滿足這個(gè)條件，可以判定為兩個(gè)霍爾元件故障。而由于數(shù)組Hall_dl(j)中 存儲(chǔ)的是Hal 1 (j)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)，可以通過Hal l_dl (j+1 )-Hal l_dl (j)的絕對(duì)值來定位 故障霍爾元件，當(dāng)其絕對(duì)值為4時(shí)，可以確定霍爾元件A未發(fā)生故障，相反故障的是霍爾元件 B、霍爾元件C;當(dāng)其絕對(duì)值為2時(shí)，可以確定霍爾元件B未發(fā)生故障，相反故障的是霍爾元件 A、霍爾元件C;當(dāng)其絕對(duì)值為1時(shí)，可以確定霍爾元件C未發(fā)生故障，故障的是霍爾元件A、霍 爾元件B。
[0021] 3、判斷是否為一個(gè)霍爾元件發(fā)生故障。一個(gè)霍爾元件故障時(shí)，霍爾傳感器輸出綜 合狀態(tài)會(huì)剩下四種，其中必有一種狀態(tài)是三個(gè)霍爾元件的輸出狀態(tài)是一樣的，稱為零矢量 狀態(tài)，當(dāng)在判斷為不是三個(gè)或兩個(gè)霍爾故障之后，就可以通過判斷是否會(huì)出現(xiàn)零矢量（即三 個(gè)霍爾元件的狀態(tài)一樣，此種狀態(tài)在兩個(gè)霍爾元件出錯(cuò)時(shí)也可能會(huì)出現(xiàn)，但該種情況已排 除)來判斷是否只有一個(gè)霍爾元件出錯(cuò)，若出現(xiàn)了零矢量，那么可以判定為有一個(gè)霍爾元件 出現(xiàn)了故障，圖5(a)給出了霍爾元件A故障后的霍爾區(qū)間圖，圖5(b)為對(duì)應(yīng)的各霍爾元件輸 出信號(hào)及數(shù)組Hal 1 (j)、Hall_dl (j)的存儲(chǔ)值，此時(shí)霍爾元件A輸出為1。因此在上兩種情況 均不成立情況下，當(dāng)數(shù)組Hall(j)中一旦出現(xiàn)零矢量，可以認(rèn)定為1個(gè)霍爾元件故障。對(duì)于故 障的定位，按圖2 (a)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件A故障后，如果霍爾元件A輸出狀態(tài)為0，那么零 矢量后的一個(gè)狀態(tài)為010,如果霍爾元件A輸出狀態(tài)為1，那么零矢量后的一個(gè)狀態(tài)為101;同 理可以得到霍爾元件B故障之后對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為001(如果霍爾元件B輸出狀態(tài)為0,那么零矢 量后的一個(gè)狀態(tài)為001)、11〇(如果霍爾元件B