摘要
无刷直流电机因其工作稳定、高效率以及高能量密度等优点被运用于各类场合，而在无刷直流电机的控制中，获取转子位置信息尤为重要，一般需要使用霍尔位置传感器，但也有时为了减小体积或者场合需要，会去掉位置传感器，进而利用无位置传感器的控制方式。本文首先进行了无刷直流电机的有位置传感器和无位置传感器控制的分析和研究，并基于此最后整合成了一套能够在电机运行中对霍尔传感器进行故障诊断并且进行容错控制的系统，即使出现霍尔传感器全故障也能切换为无位置传感器控制来保证电机运行，使其适用于需要保障电机持续稳定运行的场合。 对于有位置传感器控制，在分析了无刷直流电机控制系统结构、工作原理、数学模型后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，利用霍尔传感器获取的位置信息，采用PWM (Pulse Width Modulation) 的调制方式来控制无刷直流电机。 对于无位置传感器控制，首先根据永磁体转子对定子绕组电感值的影响，利用短时电压脉冲的电流响应来得到电机转子初始位置所在的角度区间；对于端电压反电势法，在分析其原理同时对滤波电路带来的相移进行补偿；对于滑模观测器法，利用实际系统易实现的光滑分段函数替代传统的符号函数来减少系统的抖震。 随后，对无刷直流电机正常运行下霍尔状态的变化和每个霍尔状态持续的时间建立正常标准范围，并以此作为霍尔传感器故障诊断的依据，构建了无刷直流电机的霍尔故障诊断及容错系统，在系统检测到故障后，利用系统重构的霍尔信号进行容错控制，以保障电机运行，值得一提的是即使发生霍尔传感器全故障的情况，系统也能及时切换到无位置传感器控制保障运行。 最后，本文以TMS320F28335型DSP为主控芯片搭建实验平台，并在利用仿真软件进行可行性验证的基础上，进一步通过此实验平台依次对本文所研究内容进行验证，通过仿真和实验结果，验证了本文所提出方案的可行性和有效性。
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