CN100446403C - 自动推进系统的位置传感器容错控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种转子电动机的控制系统，它包括无传感器传感模块，所述无传感器传感模块包括基于凸极性产生第一转子位置信号的基于凸极性的估算量模块和基于反电动势产生第二转子位置信号的反电动势(emf)估算量模块。对于低于第一转子速度的转子速度，选择器选择第一转子位置信号，而对于高于第一转子速度的转子速度，选择第二转子位置信号。转子位置传感器检测转子的位置并产生第三转子位置信号。故障检测模块检测转子位置传感器中的故障，未检测到故障时输出第三转子位置信号，而检测到故障时输出第一和第二转子位置信号之一。间接场定向控制(IFOC)系统根据所选的第一、第二和第三转子位置信号中之一来控制电动机。

Description

自动推进系统的位置传感器容错控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电动机，更具体地说，涉及利用基于传感器和无传感器方法的电动机控制。

背景技术

电动机驱动装置在自动系统中逐年日益流行。随着混合和电动车辆更加普及，所述领域中自动AC驱动系统的数量将急速增长。它们在电动或混合车辆中可用作为推进系统的一部分。在典型的应用中，电动机驱动装置需要有位置或速度传感器装置来适当控制电动机。容错和坚固耐久性是确保车辆无故障运行的重要因素。在典型的驱动系统中，位置/速度传感器的失效会导致推进故障损失。这会使驾驶员束手无策，无法使车辆移动。

多数故障检测和容错方法集中在逆变器中的功率半导体和电动机绕组的故障上。有一种方法是识别感应电动机驱动系统中传感器的故障，并根据传感器的具体故障重新配置控制系统。控制系统的容错方法是将控制算法从高性能间接矢量控制改变为简单的伏/赫兹(V/Hz)控制。这样，车辆的牵引系统可根据故障情况提供可靠但性能下降的操作。

在”Fault Tolerant Operation of Induction Motor Drives withAutomatic Controller Reconfiguration”，Sepe，R.B.，Jr.，Fahimi，B.，Morrison，C.，以及Miller，J.M.，Electric Machines and Drives Conference，2001，IEMDC 2001，IEEE Intemational，2001，pages 156-162中，说明了一种在自动应用中用于异步感应型电机的容错驱动系统。用一种可重新配置的控制方案来提供容错。控制可以用以下三种方式之一进行：基于传感器的间接场定向控制(IFOC)，基于转子通量估算量(无传感器)的IFOC，以及标量V/Hz方式。

位置/速度传感装置的操作是受监控的。位置/速度传感器一般都成本高、可靠性低。位置传感器显示出会引起失去推进的单点故障。如果传感器失效，控制系统转为基于转子通量估算量(无传感器)的IFOC。基于转子通量估算量的IFOC在低速时有些限制。所以在低速时控制系统转为较低等级的标量V/Hz型控制。与IFOC控制相比，开环V/Hz型控制的性能较差。

发明内容

一种转子电动机控制系统，它包括无传感器的传感模块，所述传感模决包括：第一估算量模块，它根据第一无传感器方法产生第一转子位置信号；以及第二估算量模块，它根据第二无传感器方法产生第二转子位置信号。对于低于第一转子速度的转子速度，选择器选择第一转子位置信号，对于高于第一转子速度的转子速度，则选择第二转子位置信号。转子位置传感器检测转子位置并产生第三转子位置信号。故障检测模块检测转子位置传感器中的故障，未检测到故障时输出所述第三转子位置信号，检测到故障时输出第一和第二转子位置信号之一。

在其它特性中，间接场定向控制(IFOC)系统根据第一、第二和第三转子位置信号中所选的一个信号来控制电动机。

在其它特性中，故障检测模块把第三转子位置信号与第一和第二转子位置信号之一进行比较并根据所述比较来检测故障。故障检测模块产生第三转子位置信号与第一和第二转子位置信号之一之间的差值，将差值与阈值进行比较，如果差值大于第一阈值就产生故障。

在还有的其它特性中，第一无传感器方法是基于凸极性(saliency-based)的方法，第二无传感器方法是基于反电动势(emf)的方法。

本发明的其它适用领域从以下说明中显而易见。应理解，详细说明和具体实施例示明了本发明的优选实施例，但是仅旨在说明本发明，而非限制本发明的范围。

附图说明

从详细说明和附图可以更充分地理解本发明，附图中：

图1是示范的IPMM驱动系统和传感器的电路图；

图2是IPMM驱动的控制方框图；

图3是图解说明在电机运行时在编码器/解算器故障情况下IPMM的位置无传感器重新启动的曲线图；

图4是逆变器电路和IPMM绕组的电路图；

图5是c-相阻塞操作的等效电路；

图6是图解说明c-相阻塞操作的测量电流的曲线图；

图7A-7C分别示出对于相a和b、b和c以及c和a的电流传感器的故障检测的测试电路；

图8示出在同步参考系中电流误差的轨迹；

图9是具有传感器增益矩阵的闭环观测器的控制方框图；

图10A和10B是分别图解说明对于没有电流传感器的开环和具有单一电流传感器的闭环在传感器故障情况下，观测器的电流估算和调整的曲线图；

图11是图解说明故障检测模块的功能方框图，所述故障检测模块检测传感器故障并转换到无传感器位置估算量模块；

图12是按照一些实施例的故障检测模块的功能方框图；以及

图13是按照一些实施例的无传感器位置估算量模块的功能方框图。

具体实施方式

以下对优选实施例的说明仅是示范性质，绝不旨在限制本发明、其应用或使用。为清晰起见，附图中所用的相同标号表示类似的元件。在本文中，术语”模块”和/或”装置”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群)和存储器、组合逻辑电路或提供所述功能的其它适合的组件。

在检测到位置/速度传感器失效时本发明转到基于无传感器的电动机控制算法，以维持至少最小的推进转矩量。无传感器位置估算量模块在低速时使用基于凸极性(saliency-based)的技术，在高速时使用基于反电动势(emf)的技术。用这种组合，在所有电动机速度时，包括零定子频率，无传感器位置估算量都有效。

现参阅图1，图中示出包括电动机14和传感器的驱动系统10。转子位置用绝对编码器或解算器18测量，定子电流(a-相和b-相)用两个霍尔效应传感器22测量。DC链路电压用隔离的换能器26测量。假定驱动系统10在操作时用基于位置传感器的每安培最大转矩来控制。

现参阅图2，图中示出控制方框图，其中使用具有反电动势去耦项的比例积分(PI)控制器在同步旋转参考系中进行电流调整。转子位置传感器的故障，在重负载和高速操作条件下，由于d-和q轴电流控制器去耦失效而导致驱动系统10的立即过流跳闸。在轻负载和低速情况下，转矩的线性不能维持，故障最终导致过流跳闸。

为了检测角度传感器18的故障，使用无传感器控制系统进行转子角度估算。如果测量角度和估算角度之差大于阈值，则控制系统重新配置成无传感器控制。从位置传感器解码电路还可获得附加信号来确定所测量位置信号的有效性。这些附加信号也可用来确定角度传感器的故障状态。

在包括启动的低速操作情况下，反emf太小而不能给出精确的转子位置，可以使用高频注入方法。无传感器IPMM驱动的性能由于IPMM的固有转子特性而和基于传感器的驱动可相比拟。在IPMM低速或高速操作时，从基于传感器控制到位置无传感器控制的无缝转换可以用适当的转换算法设计实现。

在惰性很大的高速操作时(车辆驱动常常是这种情况)，可以从基于传感器控制无缝转换到无传感器基于反emf的控制。在由于传感器故障逆变器跳闸且相电流到零之后，可将同步参考系中的电流指令设定为零，如果此时IPMM由于系统惰性仍在运行的话，就可估算反emf(PI调节器的输出)。根据估算的反emf，无传感器控制算法就会开始，而不会停止IPMM。

在初始电流调整期间转矩的变化取决于电流调节器的带宽和电动机速度。实验结果示于图3，IPMM参数示于表1。

表1

IPMM参数

参数	值
		极对(PP)	4
定子电阻(R<sub>s</sub>)	8.4(mΩ)
		定子d轴电感(L<sub>ds</sub>)	100(μH)
定子q轴电感(L<sub>qs</sub>)	300(μH)
		转子磁通匝数(λ<sub>m</sub>)	0.01226(Wb·匝)

DC链路电压的故障可以通过对根据(1)”测量的”DC链路功率和用(2)估算的功率进行比较来检测。

$P_{\mathrm{in}1}=\frac{3}{2}({\mathrm{\ν}}_{\mathrm{ds}}^{r*}{i}_{\mathrm{ds}}^r+{\mathrm{\ν}}_{\mathrm{qs}}^{r*}{i}_{\mathrm{qs}}^r)---\left(1\right)$

$P_{\mathrm{in}2}=\frac{3}{2}{R}_s(i_{\mathrm{ds}}^{r2}+i_{\mathrm{qs}}^{r2})+\frac{{\hat{T}}_d{\mathrm{\ω}}_r}{\mathrm{PP}}{+\hat{P}}_{\mathrm{lron}}+{\hat{P}}_{\mathrm{inverier}}---\left(2\right)$

式中PP代表极对，

代表用IPMM参数和线电流估算的转矩，

代表估算的铁损，它是转子速度和线电流的函数，

代表估算的逆变器损耗。

在低速和轻负载情况下，检测很困难，因为功率本身太小。如果检测到故障，则来自传感器的信息可以忽略不计，并将DC链电压设定为电流控制器中的额定值。电压信息的误差导致电流控制器的误调增益。所以，在没有电压传感器时要能成功操作，重要的是，在由于电池电压变化而引起的控制器增益以及前馈项有至少±50％的变化时，系统的稳定性应有保证。

电流控制器中突然的严重故障导致系统的过流故障。如果在门驱动电路中没有适当的保护方案，就会导致逆变器中功率半导体的不可恢复的故障。增益漂移和传感器偏置等小故障会导致与逆变器输出频率同步的转矩脉动。随着偏置和定标误差增加，转矩调整下降。最终，如果偏置和增益漂移超过某种程度，那么在高速和重负载情况下就会导致过流跳闸。在电机不旋转时，包括偏置和增益漂移等的故障很容易检测到。

在图4所示的系统中，最初，c相半导体开关的选通信号，即S_c ⁺和S_c ^-，是阻断的，线间电压υ_ab由PWM逆变器合成如下：

v_ab ＝V_msin(ωt+α)(3)

式中V_m代表测试电压的幅度，ω为电压的角频率，α为电压的初始相角。图4的系统可以用图5的等效电路来表示。由(3)中的电压引起的在电路中流动的电流可以用下式导出：

$i_{\mathrm{\σ}}=-i_b=\frac{V_m}{Z}\{\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\α}-\mathrm{\φ})+\sin (\mathrm{\α}-\mathrm{\φ})e^{\frac{{2R}_1}{L_{\mathrm{ab}}}1}\}---\left(4\right)$

式中： $Z=\sqrt{{4R}_s^2+{\mathrm{\ω}}^2{L}_{\mathrm{ab}}^2},$ $\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{\ω}{L}_{\mathrm{ab}}}{2R_s}.$

(4)中的R_s代表绕组电阻和功率半导体传导电阻的总和。L_ab表示电动机的a相端子和b相端子之间的电感，是转子位置的函数。由(4)可见，按照功率因素调节电压的相就可抑制瞬时项。图6示出测量的a相和b相电流轨迹以及所加的参考电压。

电感为数百微亨，随转子位置而变。电阻在10mΩ左右，包括功率半导体的电阻。电路的时间常数为数十毫秒。但是，通过适当设定参考电压的初始相角，在电流轨迹中就没有DC瞬变。测试电压的频率为200赫兹，时长为5个周期。所以测试仅用25毫秒。如果绕组、逆变器和电流传感器都没有问题，测量的a相和b相电流应与图6所示大小相同但符号相反。而且，电流的均方根(RMS)值应在(4)的稳态项数值左右。此外，由于零DC瞬变，每相电流测量值的总和应大约为零，否则如果有电流传感器故障或逆变器功率电路或IPMM绕组中有其它故障，就会有显著的偏置误差。

其次，将和(3)同样类型的另一测试电压加到电动机的a相和b相端子之间，c相端子与b相短接，如图7A所示。测量a相和b相电流并将其存储在数字控制系统的存储器组件中。然后将电压加到b相和c相之间，如图7B所示，并最后如图7C所示。图7中每一个相应时间所存储的相电流的总和对各时间点应为零，如果逆变器和电动机绕组已很好平衡的话。

如果用这种方式检测到有故障的传感器，由它所测量的数值可以忽略不计。同步旋转参考系中的d轴和q轴电流根据估算的电流进行调节，在没有任何电流传感器可用的情况下，所述估算电流是由开环观测器所观测的。同步旋转参考系中IPMM的定子电压模型可以表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{ds}}^r\\ v_{\mathrm{qs}}^r\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{R}_s+L_d\frac{d}{\mathrm{dt}}& -{\mathrm{\ω}}_r{L}_y\\ {\mathrm{\ω}}_r{L}_d& R_s+L_q\frac{d}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{ds}}^r\\ i_{\mathrm{qs}}^r\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\λ}}_M\end{array}\right].---\left(5\right)$

稳态时开环观测器的估算电流取以下形式：

$\left[\begin{array}{c}{\hat{I}}_{\mathrm{ds}}^r\\ {\hat{I}}_{\mathrm{qs}}^r\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\frac{R_s{\hat{R}}_s+{\mathrm{\ω}}_r^2{L}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}& \frac{{\mathrm{\ω}}_r({\hat{L}}_{\mathrm{qs}}{R}_s-L_{\mathrm{qs}}{\hat{R}}_s)}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}\\ \frac{{\mathrm{\ω}}_r(L_{\mathrm{qs}}{\hat{R}}_s-{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}{R}_s)}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}& \frac{R_s{\hat{R}}_s+{\mathrm{\ω}}_r^2{L}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{ds}}^r\\ I_{\mathrm{qs}}^r\end{array}\right]---\left(6\right)$

$+\left[\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}\\ \frac{{\mathrm{\ω}}_r{\hat{R}}_s}{{\hat{R}}_s^2+{\mathrm{\ω}}_r^2{\hat{L}}_{\mathrm{ds}}{\hat{L}}_{\mathrm{qs}}}\end{array}\right]({\mathrm{\λ}}_M-{\widehat{\mathrm{\λ}}}_M)$

式中大写的状态变量为dc值，而上有重音符号的参数为估算值。

应当指出，在两个特定稳态条件下的估算误差是两个不同参数的结果。静止时的误差与定子电阻成正比。零电流时的误差与转子磁通量匝数成正比。

如果有任一个电流传感器可用，则闭环观测器可用来估算定子电流。在静态参考系中单相反馈的电流误差矢量可以定义如下，如果其它的电流误差都假定为是所述检测的电流的负二分之一的话：

${\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{abc}}^s=2(i_s-\widehat{i_s})e^{j\frac{2n}{3}\mathrm{\π}}={\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{dq}}^s+{\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{dq}}^{s*}{e}^{-j\frac{2n}{3}\mathrm{\π}}---\left(7\right)$

式中，i_s是测量的电流，

是相应相的估算电流，以及n在检测a相时是零、检测b相时是1、检测c相时是2。在同步旋转参考系中得出以下方程：

${\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{abc}}^r={\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{abc}}^s{e}^{-j}{\mathrm{\θ}}_r={\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{dq}}^r+{\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{dq}}^{r*}{e}^{-j(2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})}---\left(8\right)$

现参阅图8，误差矢量具有附加项，在速度为2ω_r时，它具有相同的幅度但旋转方向相反。这个现象是由于单一传感器故障使电流信息反馈不足的结果。从状态空间表示的观点来看，这种误差可以解释为观测器增益的时变和交叉耦合的效应，取以下形式：

$\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}\cos (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})& \sin (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})\\ -\sin (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})& \cos (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(9\right)$

$=\left[\begin{array}{cc}1+\cos (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})& -\sin (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})\\ -\sin (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})& 1-\cos (2{\mathrm{\θ}}_r+\frac{2n}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right]\≡G_s\left({\mathrm{\θ}}_r\right)$

因此，图9所示的观测器可以以统一在复合矢量形式进行分析。正常操作时，使用两个电流传感器，传感器增益矩阵是单位矩阵。如果任一个传感器失效，它就被(9)中的退化矩阵所替代。而且，如果另一个也坏了，它就变成零矩阵，等效于开环观测器。

现参阅图10A，没有电流传感器情况下的实验结果表示基于开环观测器的电流调节。有意地使观测器的参数失谐，以显示开环观测器的可行性。电流调节性能很差，但驱动系统能以因相当大的稳态误差而致的降低的能力来工作。

现参阅图10B，图中所示的是根据闭环观测器作出的单一电流传感器的结果，使用的是P型控制器。在相同程度的参数失谐的情况下，其动态特性比开环情况有了改进。但由于电流测量的限制，所测量电流有一些波纹。波纹频率是电动机速度的两倍。如果观测器用PI型控制器而不是P型控制器，则稳态误差将会是零。

对于每个潜在传感器失效，都已研发了故障检测算法和后故障控制方案。可以看出从故障方式转换到后故障操作方式是平滑和适度的。在某些故障情况下(电压传感器和电流传感器)，所得驱动装置的性能有轻微下降，但在这些情况下仍能有”关键的跛足回家”的能力。有关电流传感器故障的更多信息，可在2003年6月2日提交的系列号为10/452,817的中美国专利申请找到。

对于位置传感器故障的情况，使用无传感器转子位置估算方案来提供后故障控制。基于凸极性和基于模型的位置估算的组合用来获得所有操作速度时的转子位置估算。对于DC链路电压传感器失效的情况，对估算的和测量的DC输入功率进行比较，以检测传感器故障。对于能保证后故障稳定性的电流调节器的设计进行了讨论。最后，在电流传感器失效的情况下，设计一系列的简单测试来检测传感器失效。使用状态观测器来获得缺失电流的信息以估算未知数量。

现参阅图11-13，转子位置或转子速度传感器模块100提供主电动机控制反馈。在一些实施例中，传感器模块100是解算器或其它类似的装置。故障检测模块104监控位置/速度传感器模块100和无传感器位置估算模块108的输出并选择性地产生误差信号。在用此方法的同时(或不用此方法)，还可以任选地从位置传感器模块100获得故障信号109，并由故障检测模块104使用。例如，如果使用解算器，它可以是解算器到数字变换器电路。解算器到数字变换器电路可以检测某些失效并产生故障信号。如果有故障，控制就转换到无传感器操作方式。无传感器位置估算量模块108可以是任何类型的无传感器位置估算器。不论使用的是传感器模块100的输出或是无传感器位置估算器的输出，控制的主方式仍然是场定向控制(FOC)。

基于位置无传感器的电动机控制保持了可接收水平的电动机转矩的可控性。这就使驾驶员能继续以较低性能操纵车辆，直到能在维修站对车辆进行诊断。这种操作方式称为”无传感器跛足回家”方式。虽然图11示出的位置传感器通常用于同步型AC电机，但本发明也适用于使用速度传感器的异步感应电机。

在图12中，示出按照一些实施例的故障检测模块104。将来自位置/速度传感器模块100的θ_r输入到加法器120的非倒相输入端。将来自无传感器位置估算量模块108的

输入到倒相输入端。加法器120的输出信号输入到绝对电压(ABS)模块124。绝对值模块124的输出信号输入到比较器128的倒相输入端。阈值θ_th输入到比较器128的非倒相输入端。当所述差值的绝对值超过阈值θ_th时，比较器128的输出变为低电平。如前所述，在用此方法的同时(或不用此方法)，还可以由位置传感器模块提供故障信号109并将其用来设定信号θ_error。

在图13中，示出按照一些实施例的无传感器位置估算量模块108。无传感器位置估算量模块108包括基于凸极性的估算器140和基于反电动势的估算器144。选择器模块148根据速度选择估算器140和144之一的输出。转换的典型速度可以是额定速度的5-10％。虽然示出的是基于凸极性的和反电动势的方法，但其它位置无传感器方法也可使用。

本发明提供对位置/速度传感器故障的容错方法。在没有任何故障时，主电动机控制使用可用的位置/速度传感器信息，性能不会下降。在传感器有故障的情况下，控制继续使用场定向控制，可提供良好的动态性能和转矩控制。本发明在低至零定子频率时仍然有效。

本专业的技术人员从以上说明可知本发明的广泛内容可用各种形式实现。所以，虽然已结合具体实例对本发明作了说明，但本发明的真正范围不应限于此，因为对于有经验的专业人员来说，在研究了附图、说明书以及以下权利要求书之后，其它的更改就会显而易见了。

Claims (16)

1.一种转子电动机控制系统，它包括：

无传感器传感模块，它包括：

第一估算量模块，它利用第一无传感器方法产生第一转子信号；

第二估算量模块，它利用第二无传感器方法产生第二转子信号；以及

选择器，它对于低于第一转子速度的转子速度，选择所述第一转子信号，对于高于所述第一转子速度的转子速度，选择所述第二转子信号；

转子传感器，它检测所述转子的位置和/或速度中的至少一个并产生第三转子信号；以及

故障检测模块，它检测所述转子传感器中的故障，未检测到故障时输出所述第三转子信号，而检测到故障时输出所述第一和第二转子信号之一。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中还包括间接场定向控制系统，它根据所选的所述第一和第二转子信号之一控制所述电动机。

3.如权利要求1所述的控制系统，其中所述故障检测模块把所述第三转子信号和所述第一和第二转子信号之一进行比较，并根据所述比较检测故障。

4.如权利要求1所述的控制系统，其中所述故障检测模块产生所述第三转子信号和所述第一和第二转子信号之一之间的差值，把所述差值和第一阈值进行比较，如果所述差值大于所述第一阈值则产生所述故障。

5.如权利要求1所述的控制系统，其中所述第一估算量模块使用基于凸极性的方法来产生所述第一转子信号，而所述第二估算量模块使用基于反电动势的方法来产生所述第二转子信号。

6.一种转子电动机的控制系统，它包括

无传感器传感模块，它包括：

基于凸极性的估算量模块，它使用基于凸极性的方法来产生第一转子位置信号；

反电动势估算量模块，它使用基于反电动势的方法来产生第二转子位置信号；以及

选择器，它对于低于第一转子速度的转子速度，选择所述第一转子位置信号，而对于高于所述第一转子速度的转子速度，选择所述第二转子位置信号；

转子位置传感器，它检测所述转子的位置并产生第三转子位置信号；

故障检测模块，它检测所述转子位置传感器中的故障，未检测到故障时输出所述第三转子位置信号，而检测到所述故障时输出所述第一和第二转子位置信号之一；以及

间接场定向控制系统，它根据所选的所述第一、第二和第三转子位置信号中之一来控制所述电动机。

7.如权利要求6所述的控制系统，其中所述故障检测模块把所述第三转子位置信号和所述第一和第二转子位置信号之一进行比较，并根据所述比较检测所述故障。

8.如权利要求6所述的控制系统，其中所述故障检测模块产生所述第三转子位置信号和所述第一和第二转子位置信号之一之间的差值，并把所述差值和第一阈值进行比较，如果所述差值大于所述第一阈值，则所述故障检测模块产生所述故障。

9.一种控制转子电动机的方法，所述方法包括：

利用第一无传感器方法产生第一转子信号；

利用第二无传感器方法产生第二转子信号；

对低于第一转子速度的转子速度，选择所述第一转子信号，而对于高于所述第一转子速度的转子速度，选择所述第二转子信号；

利用转子位置传感器检测所述转子的位置和/或速度中的至少一个，并产生第三转子信号；

检测所述转子位置传感器中的故障；以及

未检测到故障时选择所述第三转子信号，检测到所述故障时选择所述第一和第二转子信号之一。

10.如权利要求9所述的方法，其中还包括使用间接场定向控制方法根据所选的所述第一和第二转子信号之一来控制所述电动机。

11.如权利要求9所述的方法，其中还包括把所述第三转子信号和所述第一和第二转子信号之一进行比较，并根据所述比较检测所述故障。

12.如权利要求9所述的方法，其中还包括：

产生所述第三转子信号和所述第一和第二转子信号之一之间的差值；

把所述差值和第一阈值进行比较；以及

如果所述差值大于所述第一阈值，则产生所述故障。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述第一转子信号是使用基于凸极性的方法来产生的，而所述第二转子信号是使用基于反电动势的方法来产生的。

14.一种控制转子电动机的方法，所述方法包括：

利用无传感器基于凸极性的方法产生第一转子位置信号；

利用无传感器基于反电动势的方法产生第二转子位置信号；

对于低于第一转子速度的转子速度，选择所述第一转子位置信号，而对于高于所述第一转子速度的转子速度，选择所述第二转子位置信号；

利用转子位置传感器检测所述转子的位置并产生第三转子位置信号；

检测所述转子位置传感器中的故障；以及

未检测到故障时选择所述第三转子位置信号，而检测到所述故障时选择所述第一和第二转子位置信号之一；以及

使用间接场定向控制方法根据所选的所述第一、第二和第三转子位置信号之一来控制所述电动机。

15.如权利要求14所述的方法，其中还包括把所述第三转子位置信号和所述第一和第二转子位置信号之一进行比较，并根据所述比较检测所述故障。

16.如权利要求14所述的方法，其中还包括产生所述第三转子位置信号和所述第一和第二转子位置信号之一之间的差值，并把所述差值和第一阈值进行比较，如果所述差值大于所述第一阈值，则产生所述故障。

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