摘要: 在能源危机和环境污染加剧的背景下，电动车的发展迎来了新的机遇，其中永磁同步电机控制技术得到了广泛研究。在电机控制中，低分辨率霍尔传感器因其成本优势得到广泛应用，但是电机转子位置检测中每个扇区的角度信息无法直接获取。同时，针对传感器... 展开 在能源危机和环境污染加剧的背景下，电动车的发展迎来了新的机遇，其中永磁同步电机控制技术得到了广泛研究。在电机控制中，低分辨率霍尔传感器因其成本优势得到广泛应用，但是电机转子位置检测中每个扇区的角度信息无法直接获取。同时，针对传感器故障，控制器需要有足够的鲁棒性，以满足长时间正常运转要求。针对以上问题，本论文研究了基于霍尔传感器的改进型位置估算算法和霍尔传感器故障容错控制策略等关键技术。 首先，对永磁同步电机的结构进行了研究，建立了基于永磁同步电机三相对称绕组的数学模型，然后将电机三相数学模型变换到了两相同步旋转坐标系中。文中还研究了电机的空间矢量脉宽调制算法，并推导了三相逆变器的开关管的导通时间的计算公式。在上述研究的基础上，本文在Matlab/Simulink中完成了永磁同步电机驱动系统的整体建模与仿真，为后续的基于霍尔位置传感器的研究奠定了理论与仿真基础。 接下来，搭建了以ATMELSAME70为核心的电机驱动系统实验平台。对电机控制器的硬件电路进行了设计。然后本文硬件平台上搭建了对应的软件控制系统，包括ADC采样程序，霍尔速度与角度计算程序、电压空间矢量算法的实现程序、保护程序以及所需的CAN通信等程序。 随后，对低分辨率霍尔传感器的工作原理进行了分析，并研究了基于霍尔传感器的线性插值转速与位置估算方法。为了提高转速与位置的估算精度，结合霍尔传感器的特点提出了霍尔矢量的概念，用霍尔矢量输入替代正交锁相环中的反电动势输入，提出了基于霍尔传感器的正交锁相环算法，并采取了自适应陷波滤波器对霍尔矢量信号进行了滤波。在此基础上，针对上述的正交锁相环的不足，提出了转矩进行补偿、方波启动以及增量式PI的改进方法，最后进行了仿真与实验。仿真与实验结果均证明了改进方法的可行性与准确性。 最后，针对故障之后霍尔传感器输出的信号的特点,分别提出了针对单霍尔传感器与双霍尔传感器的故障诊断方法。对霍尔位置传感器故障情况下正交锁相环算法进行研究，提出了基于霍尔矢量信号平移的正交锁相环容错控制策略。然后对不同故障情况进行实验验证，实验结果证明了单霍尔故障下电机可以正常运行，而双霍尔故障下电机可以安全地停机。 收起