具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种永磁同步电机霍尔传感器容错控制方法，如图 4所示，包括如下步骤：

步骤S1：永磁同步电机一般会配置三个对称安装的霍尔传感器，三相霍尔传感器产生的编码信号可以将永磁同步电机的一个电周期 (电周期和物理周期之间成线性关系，其比例系数取决于电机磁极对数)分为六个区域，如附图1中所示。编码信号分别为：101(5)、 001(1)、011(3)、010(2)、110(6)、100(4)，6个区域等间隔60 个电角度，并在区域交界处有6个准确的参考相位(相位0—相位5)。准确的转子相位对于永磁同步电机控制策略来说十分重要，相位的准确性直接影响了电机运行过程中的震动，噪声以及效率，假设在相邻区间内运行时间相同、单霍尔区间内转速不变，则可以计算出当前霍尔区间内转子转速；假设在相邻区间内运行时间相同、单霍尔区间内转速不变，可以计算当前霍尔区间内转子转速为：

ω(n)＝π/3(t-t_n)

其中t_n是转子在相邻霍尔区间内运行时间，n为将霍尔区间数。

步骤S2：永磁同步电机是复杂的非线性系统，为了简化其数学模型，实现控制上的解耦，需要建立相应的坐标系变换，即Clark变换和Park变换。

Clark变换：由于异步电动机三相原始动态模型相当复杂，分解和求解这组非线性方程十分困难，在实际应用中必须予以简化，简化的基本思路就是将复杂的问题分解成一个一个简单易处理的问题，将复杂的三相坐标系转换成易理解的两相坐标系，即将自然坐标系 ABC变换到静止的坐标系下α-β下。

记三相交流系统各相电流为：

其中，i_a、i_b、i_c分别指ABC三相电流的瞬时值，I_m指三相电流幅值。

通过特定的矩阵变换，将上述ABC三相电流的瞬时值转换为α-β坐标系下的值，即通过Clark变换进行坐标系之间的变化。

由此，得到了在α-β坐标系下的电流i_α、i_β。

由于PID控制器对直流参考信号的跟踪效果更好，因此在Clark 变换之后需要将静止的α,β坐标系转换为旋转的d-q坐标系，Park 变为将静止坐标系α-β变换到同步旋转坐标系d-q下。从物理意义上讲，Park变换就是将i_a、i_b、i_c电流投影，等效到旋转的d-q轴上，将定子上的电流都等效到直轴和交轴上去。对稳态来说，这么一等效之后，i_q、i_d正好就是一个常数了。

通过上述矩阵变换，即Clark变换和Park变换后，便得到了交轴电流i_q。

通过Clark变换和Park变换，得到两相d-q旋转坐标系下d-q轴的电流分量，即解耦后的转矩电流i_q分量、励磁电流i_d分量；

步骤S3：在永磁同步电机中，电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用而在转子上形成的旋转力矩，是电动机将电能转换成机械能最重要的物理量之一；负载转矩则是电机驱动转动负载时需要的扭矩(转矩或力矩)。在忽略负载转矩的情况下，有机械运动方程和电磁转矩的表达式：

其中：T_L为负载转矩，T_e为电磁转矩，J为转动惯量，n_p为极对数；Ψ_f为转子磁链，θ^*为估算的转子角度；

步骤S4：根据步骤3方程组可得加速度与交轴电流的线性关系。

其中：n_p为极对数；Ψ_f为转子磁链；J为转动惯量；a^*为转矩电流估算加速度。结合上述方程组可以得到估算加速度与转矩电流之间的线性关系，电机加速度与转矩电流i_q成正比。

步骤S5：由步骤4可得，电机加速度与Δi_q＝i_q ^*-i_q存在线性关系。在电机加减速运行阶段设置转矩电流i_q ^*与实际转矩电流i_q差Δi_q＝i_q ^*-i_q较大，故将Δi_q＝i_q ^*-i_q引入角加速度估算式，改善加减速阶段控制性能。当电机低速运行，即估算转速n为额定转速，为减小误差，故将与转矩电流差引入估算角加速度计算。即估算角加速度为：

步骤S6：由步骤4和5可以得到，根据电机运行状态变加速估算转子位置与转速，使得转子位置与转速估计更加准确，加速度角度估算算法为：

步骤S7：在步骤6中可以获得较为精确的转子位置和角速度，假定永磁同步电机做匀加速运动，且在故障大区间中的2个区间做匀速运动，将系统故障加速度a_h替换为估算出来的加速度a^*。

可选的，在单相Hall位置传感器故障下，基于传统1阶加速度估算算法的改进系统容错控制算法，当前时刻转子位置θ(t)、角速度ω(t)、故障加速度a(t)：

可选的，在单相Hall位置传感器故障时，在切换时间估计中引精确的的估算加速度，以提高Hall位置传感器故障时加减速阶段的控制性能。

显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本发明的实施方式的各种结构中获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。尽管本发明/发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。