无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制

无刷电机故障分析与解决方法一：无刷电机的常见故障综：无锡、天津、浙江分公司及部分客户信息反馈，所得结论如下：1:霍尔坏没有按标准测试方法测试：a用摇表测试绝缘时没有将霍尔5根线并在一块摇，产生压降差、2.测试电机转速时，没等电机停下就将电机相线与霍尔线同时拔下，相线上的反电势迅间就将霍尔击穿，等等….虚焊：三叉小线与霍尔脚没焊好。

漏电：a,由于电机里进了很多水绝缘程度降低，从而产生了漏电、b,绝缘套管没有套好、c,霍尔根部有异物没有处理干净等。

扫堂：a,霍尔没有放好，造成中间霍尔高出定子表面、b,转子上有异物。

本身质量有问题。

2:电机漏水定子出线孔处涂胶没严实端盖止口处涂胶不均匀油封质量偏差，不能防水端盖螺钉没有打紧，造成端盖合不紧返修电机没有作全面处理3:线损、线断导线质量较差，线皮薄，公差偏负，含氟量不够轴的出线孔比较锋利，毛刺较多，轴孔里面残留物比较多，穿线过程中易将线皮破损轴的设计不到位，要改为斜出线4:电机轮毂易裂与变形过大铝轮材质有问题、或波动较大没有热处理工艺运输时没有轻拿轻放、包装箱质量较差5:端盖划伤较严重油漆附着力不够整个物流过程没有轻拿轻放端盖的运输过程要加塑料袋6:轴一螺母拧不进、易滑丝螺纹受伤较严重，主要为：a,毛坯没处理好、b,热处理过程撞击比较厉害电机轴倒角偏小铳扁处毛刺没有处理干净锣牙的幅值不够，偏小7:扫堂磁钢偏tWj电机内有异物，如：a,波形垫片碎、b,磁钢碎片、c,许多线头等颗粒物定子上公共头绑扎处黄蜡管过高定子铁芯摆动过大端盖与轮子配合超差，如：9孔位置不同心、止口跑偏等8:转速波动幅度较大磁钢磁通量的一致性波动较大电机定子材料材质的波动性较大装配时定子与磁钢可能有偏离9:电机效率低、续行里程较短定子材料标号过高，损耗偏大，来料过杂磁钢磁能积比较低铁圈的含碳量过高、厚度偏薄。

尤其是铁轮铁圈10:电机漏电定子整形不到位、漆包线与铁心直接相碰出线口处线皮破霍尔胶没有涂好定子上有不洁物二：电机结构与原理1:电机的结构电机由定子、转子、及相关辅助件组成1.1定子由铁芯、支架、绕组、霍尔、轴、及导线接插件等组成铁芯：铁芯是主磁路的一部分，也是绕组线圈产生磁场关键件，其好坏是决定电机效率的关键因素，同时对电机的空载电流、温升、功率及扭矩都有影响。

永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法目前，针对无刷直流电机无法正常运行的情况已提出了基于振动和定子电流频谱分析的故障检测和诊断方法，同时也有霍尔传感器FTC方案。

本文提出在霍尔传感器发生故障的瞬间进行精确的诊断，并保证无刷直流电机持续稳定运行的方法。

根据霍爾信号的持续时间是否出现异常来判断是否出现霍尔传感器故障，同时，切断出现故障的霍尔传感器，采用正常工作霍尔传感器的信号预测故障霍尔传感器的信号，使无刷直流电机进行正常换相。

标签：永磁无刷直流电机;霍尔传感器故障诊断;容错控制;Simulink仿真引言：文章围绕一个霍尔传感器出现故障和两个霍尔传感器出现故障的情况进行了详细的分析和仿真，提出了一种霍尔传感器实时故障分析诊断与容错运行的方法。

本容错运行方法利用正常工作霍尔传感器高电平与低电平的时间计算，并模拟故障霍尔传感器高、低电平时间，在故障霍尔传感器电平不改变的情况下也可以使电机正确换相。

实验结果表明，通过正常工作的霍尔传感器可以较好地判断故障霍尔传感器电平变化的情况，进而控制晶体管的导通与关断，保证无刷直流电机的正常换相。

采用本文的容错方式运行可以保证无刷直流电机运行驱动系统在霍尔传感器故障的情况下可靠运行，对提高无刷直流电机驱动系统的可靠性具有重要的应用意义。

1 基于霍尔传感器的BLDC驱动系统基于霍尔传感器的永磁无刷直流电机（BLDC）驱动系统的基本结构，此结构由转速PI调节器、电流幅值限制模块、电流检测模块、电流PI调节器、PWM 及换相模块、位置检测模块、转速检测模块和永磁无刷直流电机组成。

无刷直流电机一般采用三相逆变器供电和两两导通的控制方式，需要三个霍尔传感器对电机转子位置进行实时检测，在一个电周期内提供六路换相信号实现电机换相。

三个霍尔传感器分别独立工作，在一个电周期内可发出相位相差120°的方波信号，用以确定转子位置，进而控制晶体管开断.2 霍尔传感器故障诊断及容错控制2.1 一路霍尔传感器出现故障当一路霍尔传感器出现故障时，可以分为三种情况：H1出现故障、H2出现故障、H3出现故障。

直流无刷电机控制器常见故障及排除方法直流无刷电机控制器常见故障及排除方法08-10-31 23:37 发表于：《E车一族◆ 电动车综合服务论坛》分类：未分类以下针对PIC16F72单片机的控制器一、控制器静态电流正常应在50MA内，电机空载最高转速时电流一般在1.4A左右，部分电机在1.8A左右。

当控制板不工作时，首先应看板上信号灯以秒/次闪烁，如未加转把信号时而信号灯不闪烁，则应检查：1．5V电压是否正常，不正常时外部接插是否有短路，板上有无搭锡短路等；2．单片机第2脚电压是否为5V；3．石英晶体是否工作；4．信号灯损坏二、控制器电流电压调整1．电流调整：调节康铜长度（新程序可调整LM358第6脚对地的电阻（R6），取值范围取2K到3.3K内，调到所需运电流，（500W老程序在26A到35A有较好的运行效果，新程序在22A到28A有较好的效果。

）2．电压调整：欠压取样电路为48V或36V电源对地的两个分压电阻组成，通常调整电源连接的电阻（Ra）就可以调整欠压点，因与地连接的电阻通常取1.2K故欠压值及电阻阻值可按下面公式计算；Ra=(1.2xv-1.2x3)/3例：使用48V电瓶电压，欠压V的取值为40.5时:Ra=(1.2x40.5-1.2x3)/3-------→Ra=15K注：其中的1.2为与地连接的电阻。

试中的3为单片机部处理欠压AD值。

当欠压值需在40.5V到42V间调节时满载1.2K电阻上并82K、39K、36K、33K、30K时，欠压分别对应：41.04V、41.65V、41.75V、41.86V、42V。

三、当控制板上单片机能工作时（不加转把信号灯应闪烁），但不能正常工作，请注意信号闪烁状态，下面例出常见闪烁状态：1．弱信号控制部分正常工作约为秒/次；2．慢闪2次电路处于刹车状态；3．慢闪3次康铜到LM358有参数不对或有开路情况；4．慢闪4次上桥到驱动到输出MOS有故障5．慢闪5次下桥到驱动到输出MOS有故障；6．慢闪6次60度120度选择与电机霍尔相序连接不对；7．慢闪7次运行中电流过大保护，康铜过长或短路检测的基准电平偏底（正常取值为20K对1.2K分压）：8．慢闪8次欠压状态9．快闪2次等待转把归零（上电防飞车功能）10．快闪3次，电机堵转停止；11．电机转动时信号灯闪烁，霍尔线断线缺相或电机不匹配。

一种无刷直流电机故障诊断及容错控制策略张星宇;冯能莲;邹广才【期刊名称】《微电机》【年(卷),期】2017(50)10【摘要】Rotor position sensor failed when brushless DC motor(BLDCM) was under control,which would contribute to whole system breakdown.For this question,a new fault diagnosis method was put forward and the experiment had been carried out.By detecting the abnormal signal of the non-position sensor mode which keep the motor running.The position sensor mode was based on hall signal and the non-position sensor mode was based on the back EMF signal from motor's three-phase.The results show that the fault diagnosis method can locate the fault quickly and accurately,and choose the corresponding mode to run,so that the fault tolerance control of the motor can be achieved.%针对无刷直流电机在控制过程中存在由于转子位置传感器发生故障而导致电机无法运行的问题,提出了一种故障诊断方法并进行了试验研究.该方法通过检测电机转子位置信号的异常,使系统从有位置传感器模式切换至无位置传感器模式继续控制电机.有位置传感器模式以霍尔信号作为电机转子换相依据,无位置传感器模式以电机三相的反电动势信号为电机转子换相依据.结果表明,该故障诊断方法可以快速的定位故障并选择相应的模式运行,从而实现电机的容错控制.【总页数】5页(P58-61,68)【作者】张星宇;冯能莲;邹广才【作者单位】安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036;北京工业大学,北京100124;北京汽车集团有限公司,北京101300【正文语种】中文【中图分类】TM36+1;TP272【相关文献】1.一种电动汽车传感器故障诊断与容错控制策略 [J], 谢恩;汪兆栋;汪玄旺2.一种电动汽车传感器故障诊断与容错控制策略 [J], 谢恩;汪兆栋;汪玄旺;3.永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法 [J], 温嘉斌;刘子宁;赵红阳;刘金辉;姜彪4.无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制 [J], 张轩磊5.无刷直流电机故障诊断及容错控制技术 [J], 吕德刚;李松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电机控制系统中的故障诊断与容错控制方法研究摘要：电机控制系统在工业领域的广泛应用中扮演着重要角色。

然而，由于不可避免的故障和异常情况，这些系统可能会受到严重影响，甚至导致生产中断和安全事故。

因此，开发可靠的故障诊断与容错控制方法对于确保电机控制系统的可靠性、稳定性和安全性至关重要。

传统的故障诊断方法主要基于信号处理和模型匹配技术，凭借对异常信号和已知模型的比对来识别故障。

尽管这些方法在一定程度上能够实现故障诊断的目标，但仍然存在对特定故障模式的依赖性和对系统动态特性的不足之处。

然而，随着机器学习和人工智能技术的迅猛发展，基于这些新方法的故障诊断技术逐渐受到关注，如深度学习、支持向量机和贝叶斯网络等。

这些方法通过学习大量数据来建立模型并进行故障分类，从而提高了故障诊断的准确性和鲁棒性。

基于此，本篇文章对电机控制系统中的故障诊断与容错控制方法进行研究，以供参考。

关键词：电机控制系统；故障诊断；容错控制方法引言电机控制系统中的故障诊断与容错控制方法。

基于机器学习和人工智能的故障诊断方法以及基于模型预测控制的故障诊断方法，比较它们的性能和适用性。

基于模型预测控制的容错控制方法，包括算法设计、系统重构和状态切换等方面。

对于电机控制系统的容错控制，传统方法主要采用备件冗余、积分调节和自适应控制等手段，以提高系统的鲁棒性和稳定性。

基于模型预测控制的容错控制方法正在逐渐崭露头角。

该方法能够通过建立精确的系统模型，并根据故障状态进行在线优化，从而根据实际情况调整控制策略，保证系统正常运行。

基于此，强调了故障诊断与容错控制方法在提高电机控制系统可靠性和安全性方面的重要性。

1电机控制系统在工业应用中的重要性电机控制系统在工业应用中具有重要性的原因如下：（1）驱动力。

电机作为一种将电能转化为机械能的设备，是工业生产中最常用的驱动力之一。

它们广泛应用于各个行业，如制造业、采矿业、建筑业和交通运输等。

（2）精确控制。

电机控制系统可以通过改变电机的转速、转矩和位置等来实现精确控制。

基于深度学习的电机故障诊断与容错控制电机故障诊断是电动机领域中一个重要的研究方向，它对于提高电机的稳定性、可靠性和安全性具有关键作用。

近年来，随着深度学习技术的发展和应用，基于深度学习的电机故障诊断与容错控制受到了广泛关注。

本文将详细介绍基于深度学习的电机故障诊断与容错控制的相关内容，从原理、方法和应用三个方面进行阐述。

首先，我们来介绍基于深度学习的电机故障诊断的原理。

深度学习是一种模拟人脑神经网络的机器学习算法，在电机故障诊断中可用于自动提取特征并进行分类。

常用的深度学习算法包括卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）和长短时记忆网络（LSTM）。

通过对大量电机运行特征数据进行训练，深度学习网络能够学习到电机不同故障状态的特征表征，实现电机故障的自动诊断。

其次，我们介绍基于深度学习的电机故障诊断的方法。

首先，需要准备大量的电机故障数据集，包括正常状态和各类故障状态下的电机运行数据。

接着，针对电机故障特征的不同，选择合适的深度学习模型进行训练。

训练好的模型可以用于实时监测电机的运行状态，并及时发现异常情况。

最后，根据诊断结果，可以采取相应的容错控制策略，保证电机的安全运行。

基于深度学习的电机故障诊断与容错控制在实际应用中有着广泛的需求和应用前景。

首先，它可以提高电机的故障诊断准确性和速度。

传统的电机故障诊断方法通常依赖于专家经验和手动提取特征，容易受主观因素影响，而基于深度学习的方法可以自动学习特征，并且具有更高的诊断准确率。

其次，基于深度学习的方法还能够实现电机故障的提前预警，减少故障对电机的损害。

通过实时监测电机运行数据并提前发现异常情况，可以采取相应措施进行容错控制，避免故障进一步扩大。

此外，基于深度学习的方法还可以提高电机系统的自适应性和智能化水平，为电机的智能化控制提供支持。

然而，基于深度学习的电机故障诊断与容错控制也存在一些挑战和问题。

首先，深度学习需要大量的标注数据集进行训练，但电机故障数据集的获得相对困难，同时标注数据集也需要专业领域知识和经验。

直流无刷电机控制器常见故障及排除方法直流无刷电机控制器是一种用于控制无刷直流电机的电子设备。

它主要负责接收来自控制信号源的输入信号，并通过电流和电压的控制来驱动无刷电机。

然而，由于长时间的运行和各种外部因素的影响，直流无刷电机控制器常常会发生故障。

以下是一些常见的故障以及相应的排除方法：1.电源故障：控制器无法正常工作或无法提供足够的电压和电流给无刷电机。

排除方法包括检查电源输入电压是否正常，更换电源或修复电源故障。

2.控制信号故障：无刷电机无法按照预期的方式运转或接收到错误的控制信号。

排除方法包括检查控制信号源和控制器之间的连接是否良好，检查控制信号源是否设置正确，如电压和频率等。

3.过载保护：当无刷电机负载过大时，控制器会自动停止工作以避免过热。

排除方法包括检查负载是否合理，如减少负载或使用更大功率的控制器。

4.电机启动困难：无刷电机无法启动或启动缓慢。

排除方法包括检查电机是否有损坏或卡住，检查控制器的启动设定是否正确。

5.温度过高：控制器温度过高可能是由于长时间运行、环境温度过高或风扇故障等原因导致的。

排除方法包括检查风扇是否正常运转，提高散热效果，如增加散热片或使用外部散热装置。

6.电流异常：无刷电机的电流超过额定值。

排除方法包括检查电流传感器是否正常工作，检查电机是否有短路或断路现象。

7.通信错误：控制器可能无法与其他设备正常通信，如无法接收或发送信号。

排除方法包括检查通信线路、信号源和控制器之间的连接是否良好，检查通信协议和参数设置是否正确。

总之，针对直流无刷电机控制器常见的故障，我们应该仔细检查和排除可能的问题，包括电源故障、控制信号故障、过载保护、电机启动困难、温度过高、电流异常和通信错误等。

通过有效的排除方法，我们可以及时解决这些问题，确保直流无刷电机控制器的正常工作。

无刷电机故障判别及检测方法一、电机电源线断开的检测方法一、把电机的三根电源线短接，转动电机，如有阻尼现象则表明电机电源线完好，否则电机线已断开。

方法二：用万用表电阻档（200欧姆档位），两表笔分别接触电机两电源线，有阻值显示则电机电源完好，阻值为1欧姆左右（电机阻值视不同的电机而定），如阻值显示为开路则表明电机电源线断开。

二、霍尔信号线的检测方法一、接好电机霍尔与控制器的接线（包括电机的电源线），接通控制器电源，把调速把调到最大，在接线正确的情况下，如电机空转正常（电流和噪音），则表明霍尔信号正常，如电机空转不正常，电流大且有噪音大，则有一个或两个霍尔没有信号，检测的方法为：先断开其中的一信号线，如电流及噪音没有变化则表明此霍尔信号为正常，如电流及噪音有变大则表明此霍尔信号不好，做好标记后再插好此霍尔信号线再检查其它两信号线（一个信号不好空载电流为3A左右，两信号不好空载电流为4A左右，电机霍尔一个信号不好在启动的时刻皆有死点，两个信号不好启动较难且有死点，三个信号不好则无法启动）。

方法二：接好电机霍尔与控制器的接线（注意要断开电机电源线与控制器的连接），先用万用表直流电压档（20伏档位），接通控制器工作电源，红表笔接霍尔正电源线（红色），黑表笔接霍尔负电源线（黑色），如有5伏左右（视不同的控制器，电压也不相同）则表明霍尔的工作电源完好，确认好电源正常后再检测霍尔信号的正常与否，具体方法：用黑表笔接好霍尔负电源，用红表笔接好其中的一霍尔信号线，用手把电机向后拨动一点，如万用表电压有0到5伏左右两值的交替变化则表明该信号完好，其它两信号检测方法相同。

如万用表电压档只有高电平（5伏左右）或低电平（0）不变，则表明相应检测的霍尔信号不好。

方法三：用专用检测霍尔元件装置，接好电机霍尔线与检测霍尔元件装置的线，用手把电机向后转动，对应霍尔信号指示灯按一定的顺序亮、黑交替变换，则对应的霍尔信号为正常，否则表明对应的霍尔信号不好。