无刷直流电机转子位置冗余检测方法研究

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1、《电气自动化)2014年第36卷第2期变流技术ConverterTechniques3．1传感器故障判别准则示的序列相符则说明旋变输出数据错误，否则霍尔元件输出信号(1)霍尔元件故障判别准则错误。无刷电机运行中霍尔元件信号的变化规律是确定的，一个电4可靠性分析周期内霍尔信号组合状态(HaHbHc)只能按照101—100一l10—传感器r_1堡H苎!H兰卜_]01O—l1_加o1或101—00l一011一ol0—110—100这六种状态采用余度结．．RI卜依次改变，而不会出现000或111状态，因此000或111可以作为构的

2、目的是竺兰!H些坚卜_———霍尔元件故障的判断依据。提高电机转R2R3如图5所示，假设霍尔元件Ha信号与地短路，那么输出恒为子位置检测图7余度传感器可靠性模型低电平，导致状态II、III和IV异常。如果根据状态III(000)发现的可靠性。余度传感器主要组件包含三个霍尔元件、旋转变压器故障并切换至备份传感器，那么仅有状态II的换相关系是错误转子及其定子，可靠性结构模型如图7所示。三个霍尔元件及旋的，在此60。电周期内，绕组电流方向仍和状态I相同，电机输出变的定、转子分别为串联结构，两套传感器构成并联结构。力矩下降。若电机转

3、子为P对磁极，那么这个过程的机械角度仅通常，器件可靠性指标用可靠度来表示，即器件在给定条件为(60／p)。，对电机的稳定运行并不会产生太大影响。和给定时间间隔内完成规定功能的概率。假设霍尔元件、旋变定o0lool；010OlOOll子及旋变转子的故障率分别为A。、A、A，，可靠度分别为。、、，『i。，那么系统的整体可靠度为：I!IR=1一(1一尺l3)(1一尺23)(3)●I霍尔元件采用GJB／Z299C一2006(电子设备可靠性预计手‘-册》中的单片模拟电路工作故障率模型j，其故障率A．表示为：IⅡⅢⅣvVIAl：1『0

4、[cl订+(c2+)1T]1T￡(4)(a)正常情况(b)故障情况式中各符号的含义及取值见表3。将表中各参数的值代入式图5Ha为低故障时的霍尔元件信号(4)，可得霍尔元件故障率A．=75．1676／(10h)。(2)旋转变压器故障判别准则旋转变压器在输出位置信号之外还同步输出状态监视信号，表3单片模拟电路故障率模型参数选取可以利用该信号对传感器的信号丢失、信号降级、锁相错误等多种故障进行指示和判断。3．2传感器信息冗错管理策略考虑到控制器对这两类传感器信号的采集和处理方式，本文采用“角度互检控+电平比对”的两级故障判别方法

5、来对传感器输出信号进行综合，以实现位置信息的充分挖掘和对错误信息的及时判别与隔离。传感器信息容错管理策略流程如图6所示。对于旋转变压器，GJB／Z299C一2006中没有给出其失效模控制器同时采样霍尔元型，但根据旋转变压器结构，其定、转子均由线圈组成，本质上又件和旋变的位置信号并构成变压器。因此可采用线圈工作失效模型A=A7r7r。7r仃，根据表2所列关系进行其中基本失效率A按变压器选取，其它参数按线圈选取，即A=比对，若信号一致说明两0．0223，竹E=6，叮r0=竹c=1，叮TK=8。故旋转变压器转子及定子者均无误，此

6、时任选一种故障率分别为A：=A=1．0704／(10h)。信息进行换相；若信号不由于电子装置的寿命服从指数分布，设定传感器可靠性预计一致，说明其中至少有一寿命为3000h，贝0R1=exp(一lt)=0．7981，R2=R3=exp(一A2种传感器输出错误，继续t)=0．9968，代入式(3)可得系统整体可靠度为R：0．9969，大进行判断；当HaHbHc=于单传感器的可靠度，而且比采用两组霍尔元件构成相似余度的000／111时说明霍尔元件可靠度(=0．7583)高出31．47％。发生故障，此时对其输出5实验与分析信息进行

7、隔离并利用旋根据所提出的余度方案本文基于TMS320F2812型DSP搭建变角度换相；若HaHbHc了硬件实验平台并在CCS3．3开发环境下实现了容错管理策略。≠000／111，则比较前后最后对系统进行故障模拟实验，结果如图8所示。两次采样的霍尔信号逻(下转第17页)辑序列关系，若与图3所图6传感器信息容错管理流程ElectricaIAutomation3《电气自动化}2014年第36卷第2期变流技术ConverterTechniques——2实验结果基于上述硬件和软件设计，对三相PWM整流器进行了相关实验。图10～图12

8、所示为不同输入电压下对应的相电压(e)与相电流(i)的波形。从中可以看出，基于SVPWM控制策略的三相PWM整流器能很好的实现三相功率因数校正(PFC)。单相输入电压为220V时测得的系统输入功率因数为0．996。3结束语基于DSP&CPLD的8kW电压型PWM整流器的整流电路输入电流基本呈现正弦波，而