CN109687809B - 一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔信号的实时故障识别、重构及故障保护方法，适用于各类高速(高速是指无刷直流电机启动后的运行状态)运行的无刷直流电机。本发明的方法可在无刷直流电机运转状态下，实时识别无刷直流电机霍尔传感器故障并完成霍尔信号重构。只要无刷直流电机霍尔信号有一相正确，即可重构出其他霍尔信号，保证高速电机正常工作；当霍尔信号全部故障时，可保证电机不发生过流现象，保证电机安全。相比传统的无刷直流电机控制方法，加入本发明的方法，可以大幅提高了无刷直流电机的驱动可靠性。

Description

一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔信号的实时故障识别、重构及故障保护方法，适用于各类高速(高速是指无刷直流电机启动后的运行状态)运行的无刷直流电机。

背景技术

无刷直流电机驱动控制系统的故障主要包括电机绕组故障，电机霍尔传感器故障，逆变器故障等。

无刷直流电机需要通过霍尔传感器完成电子换相，实现无刷直流电机的驱动控制。若霍尔传感器的霍尔信号出现异常，会导致电机绕组异常开通，产生大电流，甚至烧毁电机。因此，对无刷直流电机霍尔传感器的故障判断及保护十分重要。

在某些应用中，如航天器使用的控制力矩陀螺(CMG)，其高速无刷直流电机霍尔信号通过导电滑环传输，长时间运行时会偶发霍尔信号瞬断导致整机失效。在不使用导电滑环的应用中，也会因为霍尔器件自身故障，霍尔信号引线虚焊等原因导致霍尔信号输出异常，因此，研究无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别及重构方法十分必要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，该方法可在电机运转状态下，实时识别电机故障，只要电机三相霍尔信号有一相正确，即可保证高速电机正常工作，大幅提高了高速电机的驱动可靠性。同时，该方法可确保在霍尔传感器各类故障下，不会发生过流现象，保证电机安全。本方法主要包括实时霍尔信号重构，实时故障检测，和霍尔信号输出三部分内容。

本发明的技术解决方案是：

一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统，该系统包括输入控制模块和实时霍尔重构模块；

输入控制模块包括置信区间计算模块和重构判别模块；

实时霍尔重构模块包括滤波模块、故障诊断重构模块、诊断标志模块、选择模块、第一转速测量模块、第二转速测量模块和霍尔输出模块；

置信区间计算模块接收到无刷直流电机的设定转速输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值(P为电机相数)，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

重构判别模块用于接收置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，并判断接收到的无刷直流电机的转速是否在重构转速范围内，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；当无刷直流电机的转速在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为1，当无刷直流电机的转速不在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为0；

滤波模块用于接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，防止信号毛刺带来误诊断，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

故障诊断重构模块用于接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；

诊断标志模块用于接收故障诊断重构模块输出的诊断标志信号并进行存储，同时将接收到的诊断标志信号发送给选择模块和霍尔输出模块；

选择模块用于接收故障诊断重构模块输出的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志模块输出的诊断标志信号，并根据接收到的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志信号输出无刷直流电机旋转一周的一相计数值给第二转速测量模块；

第一转速测量模块根据滤波模块输出三相霍尔信号计算无刷直流电机的转速，并将得到的无刷直流电机的转速发送给重构判别模块；

第二转速测量模块根据选择模块输出的无刷直流电机旋转一周的一相计数值计算无刷直流电机的转速，作为无刷直流电机的转速输出；

霍尔输出模块用于接收故障诊断重构模块输出的三相重构信号、诊断标志模块输出的诊断标志信号、重构判别模块输出的重构使能信号，并根据接收到的三相重构信号、诊断标志信号和重构使能信号输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制。

一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，该方法的步骤包括：

(1)设定无刷直流电机的转速，并将设定的无刷直流电机的转速作为置信区间计算模块的输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值(P为电机相数)，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

滤波模块接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，防止信号毛刺带来误诊断，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

(2)第一转速测量模块根据滤波模块输出三相霍尔信号计算无刷直流电机的转速，并将得到的无刷直流电机的转速发送给重构判别模块；

(3)重构判别模块根据置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，对接收到的无刷直流电机的转速与重构转速范围进行比较，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；

(4)故障诊断重构模块接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；

(5)诊断标志模块接收故障诊断重构模块输出的诊断标志信号并进行存储，同时将接收到的诊断标志信号发送给选择模块和霍尔输出模块；

(6)选择模块接收故障诊断重构模块输出的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志模块输出的诊断标志信号，并根据接收到的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志信号输出无刷直流电机旋转一周的一相计数值给第二转速测量模块；

(7)第二转速测量模块根据选择模块输出的无刷直流电机旋转一周的一相计数值计算无刷直流电机的转速，作为无刷直流电机的转速输出；

(8)霍尔输出模块接收故障诊断重构模块输出的三相重构信号、诊断标志模块输出的诊断标志信号、重构判别模块输出的重构使能信号，并根据接收到的三相重构信号、诊断标志信号和重构使能信号输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制。

所述的置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值的计算公式为：

霍尔置信区间最大值为：Hall_max＝T_{hall_half}×(100+M)％；

霍尔置信区间最小值为：Hall_min＝T_{hall_half}×(100-M)％；

霍尔信号1/(2P)周期值为：Hall_1/2P＝T_{hall_half}/P；

其中，T_{hall_half}为半霍尔周期，

f为计数器计数频率，v为无刷直流电机的设定转速；P为电机相数，M％为霍尔置信区间的置信参数，为一设定值；

置信区间计算模块根据设定转速计算重构转速范围的最大值为v(1+N％)，最小值为v(1-N％)，N％为转速置信区间的置信参数，为一设定值；

故障诊断重构模块对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构的方法为：

三相霍尔信号中A相标记为Hall_A，B相标记为Hall_B，C相标记为Hall_C，使用A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC；使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC，使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB；

对三相霍尔信号中A相进行实时故障判别的过程为：A相的周期计数器在A相霍尔信号即Hall_A的边沿清零并重新开始计数，同时判断A相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_A有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_A没有出现故障，否则当前Hall_A无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_A出现故障；

对三相霍尔信号中B相进行实时故障判别的过程为：B相周期计数器在B相霍尔信号即Hall_B的边沿清零并重新开始计数，同时判断B相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_B有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_B没有出现故障，否则当前Hall_B无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_B出现故障；

对三相霍尔信号中C相进行实时故障判别的过程为：C相周期计数器在C相霍尔信号即Hall_C的边沿清零并重新开始计数，同时判断C相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_C有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_C没有出现故障，否则当前Hall_C无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_C出现故障；

A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC的过程为：

Hall_AB、Hall_AC的初值均为0，当霍尔信号Hall_A出现边沿时，A相重构计数器清零并重新开始计数，A相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AC取反，当A相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AB取反；

使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC的过程为：

Hall_BA和Hall_BC的初值均为0，当霍尔信号Hall_B出现边沿时，B相重构计数器清零并重新开始计数，B相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BA取反，当B相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BC取反；

使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB的过程为：

Hall_CA和Hall_CB的初值均为0，当霍尔信号Hall_C出现边沿时，C相重构计数器清零并重新开始计数，C相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CB取反，当C相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CA取反；

霍尔输出模块输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制的方法为：

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为111，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_B、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为110或101或100，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_AB、Hall_AC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为010或011，则重构后的三相霍尔信号为Hall_BA、Hall_B、Hall_BC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为001，则重构后的三相霍尔信号为Hall_CA、Hall_CB、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为000，则重构后的三相霍尔信号为1、1、1。

有益效果

(1)本发明的方法可在无刷直流电机运转状态下，实时识别无刷直流电机霍尔传感器故障并完成霍尔信号重构。只要无刷直流电机霍尔信号有一相正确，即可重构出其他霍尔信号，保证高速电机正常工作；当霍尔信号全部故障时，可保证电机不发生过流现象，保证电机安全。相比传统的无刷直流电机控制方法，加入本发明的方法，可以大幅提高了无刷直流电机的驱动可靠性。

(2)本发明涉及一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统和方法，具体涉及一种无刷直流电机霍尔信号在高速运行时的实时故障识别、重构及故障保护方法。本发明的方法可在无刷直流电机运转状态下，实时识别无刷直流电机霍尔传感器故障并完成霍尔信号重构。只要无刷直流电机霍尔信号有一相正确，即可重构出其他霍尔信号，保证高速电机正常工作；当霍尔信号全部故障时，可保证电机不发生过流现象，保证电机安全。相比传统的无刷直流电机控制方法，加入本发明的方法，可以大幅提高了无刷直流电机的驱动可靠性。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图；

图2为本发明重构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例

如图1所示，一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统，该系统包括输入控制模块和实时霍尔重构模块；

输入控制模块包括置信区间计算模块和重构判别模块；

实时霍尔重构模块包括滤波模块、故障诊断重构模块、诊断标志模块、选择模块、第一转速测量模块、第二转速测量模块和霍尔输出模块。

一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，该方法的步骤包括：

(1)设定无刷直流电机的转速，并将设定的无刷直流电机的转速作为置信区间计算模块的输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值(P为电机相数)，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

滤波模块接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，防止信号毛刺带来误诊断，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

(2)第一转速测量模块根据滤波模块输出三相霍尔信号计算无刷直流电机的转速，并将得到的无刷直流电机的转速发送给重构判别模块；

(3)重构判别模块根据置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，对接收到的无刷直流电机的转速与重构转速范围进行比较，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；

(4)故障诊断重构模块接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；

(5)诊断标志模块接收故障诊断重构模块输出的诊断标志信号并进行存储，同时将接收到的诊断标志信号发送给选择模块和霍尔输出模块；

(6)选择模块接收故障诊断重构模块输出的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志模块输出的诊断标志信号，并根据接收到的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志信号输出无刷直流电机旋转一周的一相计数值给第二转速测量模块；

(7)第二转速测量模块根据选择模块输出的无刷直流电机旋转一周的一相计数值计算无刷直流电机的转速，作为无刷直流电机的转速输出；

(8)霍尔输出模块接收故障诊断重构模块输出的三相重构信号、诊断标志模块输出的诊断标志信号、重构判别模块输出的重构使能信号，并根据接收到的三相重构信号、诊断标志信号和重构使能信号输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制。

所述的置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值的计算公式为：

霍尔置信区间最大值为：Hall_max＝T_{hall_half}×(100+M)％；

霍尔置信区间最小值为：Hall_min＝T_{hall_half}×(100-M)％；

霍尔信号1/(2P)周期值为：Hall_1/2P＝T_{hall_half}/P；

其中，T_{hall_half}为半霍尔周期，

f为计数器计数频率，v为无刷直流电机的设定转速；P为电机相数，M％为霍尔置信区间的置信参数，为一设定值；

置信区间计算模块根据设定转速计算重构转速范围的最大值为v(1+N％)，最小值为v(1-N％)，N％为转速置信区间的置信参数，为一设定值；

故障诊断重构模块对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构的方法为：

三相霍尔信号中A相标记为Hall_A，B相标记为Hall_B，C相标记为Hall_C，使用A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC；使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC，使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB；

对三相霍尔信号中A相进行实时故障判别的过程为：A相的周期计数器在A相霍尔信号即Hall_A的边沿清零并重新开始计数，同时判断A相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_A有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_A没有出现故障，否则当前Hall_A无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_A出现故障；

对三相霍尔信号中B相进行实时故障判别的过程为：B相周期计数器在B相霍尔信号即Hall_B的边沿清零并重新开始计数，同时判断B相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_B有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_B没有出现故障，否则当前Hall_B无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_B出现故障；

对三相霍尔信号中C相进行实时故障判别的过程为：C相周期计数器在C相霍尔信号即Hall_C的边沿清零并重新开始计数，同时判断C相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_C有效(诊断标志信号标记为1)，即当前Hall_C没有出现故障，否则当前Hall_C无效(诊断标志信号标记为0)，即当前Hall_C出现故障；

如图2所示，重构过程如下：

A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC的过程为：

Hall_AB、Hall_AC的初值均为0，当霍尔信号Hall_A出现边沿时，A相重构计数器清零并重新开始计数，A相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AC取反，当A相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AB取反；

使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC的过程为：

Hall_BA和Hall_BC的初值均为0，当霍尔信号Hall_B出现边沿时，B相重构计数器清零并重新开始计数，B相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BA取反，当B相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BC取反；

使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB的过程为：

Hall_CA和Hall_CB的初值均为0，当霍尔信号Hall_C出现边沿时，C相重构计数器清零并重新开始计数，C相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CB取反，当C相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CA取反；

霍尔输出模块输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制的方法为：

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为111，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_B、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为110或101或100，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_AB、Hall_AC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为010或011，则重构后的三相霍尔信号为Hall_BA、Hall_B、Hall_BC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为001，则重构后的三相霍尔信号为Hall_CA、Hall_CB、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为000，则重构后的三相霍尔信号为1、1、1。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构系统，其特征在于：该系统包括输入控制模块和实时霍尔重构模块；

输入控制模块包括置信区间计算模块和重构判别模块；

实时霍尔重构模块包括滤波模块、故障诊断重构模块、诊断标志模块、选择模块、第一转速测量模块、第二转速测量模块和霍尔输出模块；

置信区间计算模块接收到无刷直流电机的设定转速输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值，P为电机相数，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

重构判别模块用于接收置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，并判断接收到的无刷直流电机的转速是否在重构转速范围内，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；当无刷直流电机的转速在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为1，当无刷直流电机的转速不在重构转速范围内时输出的重构使能信号标记为0；

滤波模块用于接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

故障诊断重构模块用于接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；

诊断标志模块用于接收故障诊断重构模块输出的诊断标志信号并进行存储，同时将接收到的诊断标志信号发送给选择模块和霍尔输出模块；

选择模块用于接收故障诊断重构模块输出的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志模块输出的诊断标志信号，并根据接收到的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志信号输出无刷直流电机旋转一周的一相计数值给第二转速测量模块；

第一转速测量模块根据滤波模块输出三相霍尔信号计算无刷直流电机的转速，并将得到的无刷直流电机的转速发送给重构判别模块；

第二转速测量模块根据选择模块输出的无刷直流电机旋转一周的一相计数值计算无刷直流电机的转速，作为无刷直流电机的转速输出；

霍尔输出模块用于接收故障诊断重构模块输出的三相重构信号、诊断标志模块输出的诊断标志信号、重构判别模块输出的重构使能信号，并根据接收到的三相重构信号、诊断标志信号和重构使能信号输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制。

2.一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，其特征在于该方法的步骤包括：

(1)设定无刷直流电机的转速，并将设定的无刷直流电机的转速作为置信区间计算模块的输入，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值，三个数值分别为霍尔置信区间最大值、霍尔置信区间最小值和霍尔信号1/(2P)周期值，P为电机相数，并将计算出的三个数值发送给故障诊断重构模块；同时，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算出重构转速范围，并将计算得到的重构转速范围发送给重构判别模块；

滤波模块接收无刷直流电机的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行滤波处理，并将滤波处理后的三相霍尔信号发送给故障诊断重构模块和第一转速测量模块；

(2)第一转速测量模块根据滤波模块输出三相霍尔信号计算无刷直流电机的转速，并将得到的无刷直流电机的转速发送给重构判别模块；

(3)重构判别模块根据置信区间计算模块发送的重构转速范围和第一转速测量模块发送的无刷直流电机的转速，对接收到的无刷直流电机的转速与重构转速范围进行比较，然后输出重构使能信号给霍尔输出模块；

(4)故障诊断重构模块接收滤波模块发送的三相霍尔信号，并对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构，输出无刷直流电机旋转一周的三相计数值给选择模块、输出诊断标志信号给诊断标志模块、输出三相重构信号给霍尔输出模块；

(5)诊断标志模块接收故障诊断重构模块输出的诊断标志信号并进行存储，同时将接收到的诊断标志信号发送给选择模块和霍尔输出模块；

(6)选择模块接收故障诊断重构模块输出的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志模块输出的诊断标志信号，并根据接收到的无刷直流电机旋转一周的三相计数值和诊断标志信号输出无刷直流电机旋转一周的一相计数值给第二转速测量模块；

(7)第二转速测量模块根据选择模块输出的无刷直流电机旋转一周的一相计数值计算无刷直流电机的转速，作为无刷直流电机的转速输出；

(8)霍尔输出模块接收故障诊断重构模块输出的三相重构信号、诊断标志模块输出的诊断标志信号、重构判别模块输出的重构使能信号，并根据接收到的三相重构信号、诊断标志信号和重构使能信号输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制。

3.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，置信区间计算模块根据接收到的设定转速输入计算三个数值的计算公式为：

霍尔置信区间最大值为：Hall_max＝T_{hall_half}×(100+M)％；

霍尔置信区间最小值为：Hall_min＝T_{hall_half}×(100-M)％；

霍尔信号1/(2P)周期值为：Hall_1/2P＝T_{hall_half}/P；

其中，T_{hall_half}为半霍尔周期，

f为计数器计数频率，v为无刷直流电机的设定转速；P为电机相数，M％为霍尔置信区间的置信参数，为一设定值；

置信区间计算模块根据设定转速计算重构转速范围的最大值为v(1+N％)，最小值为v(1-N％)，N％为转速置信区间的置信参数，为一设定值。

4.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，故障诊断重构模块对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构的方法为：

三相霍尔信号中A相标记为Hall_A，B相标记为Hall_B，C相标记为Hall_C，使用A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC；使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC，使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB；

对三相霍尔信号中A相进行实时故障判别的过程为：A相的周期计数器在A相霍尔信号即Hall_A的边沿清零并重新开始计数，同时判断A相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_A有效，诊断标志信号标记为1，即当前Hall_A没有出现故障，否则当前Hall_A无效，诊断标志信号标记为0，即当前Hall_A出现故障；

对三相霍尔信号中B相进行实时故障判别的过程为：B相周期计数器在B相霍尔信号即Hall_B的边沿清零并重新开始计数，同时判断B相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_B有效，诊断标志信号标记为1，即当前Hall_B没有出现故障，否则当前Hall_B无效，诊断标志信号标记为0，即当前Hall_B出现故障；

对三相霍尔信号中C相进行实时故障判别的过程为：C相周期计数器在C相霍尔信号即Hall_C的边沿清零并重新开始计数，同时判断C相周期计数器的计数值是否在置信区间[Hall_min，Hall_max]内，如果是，则当前Hall_C有效，诊断标志信号标记为1，即当前Hall_C没有出现故障，否则当前Hall_C无效，诊断标志信号标记为0，即当前Hall_C出现故障。

5.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，故障诊断重构模块对接收到的三相霍尔信号进行实时故障判别及重构的方法为：

三相霍尔信号中A相标记为Hall_A，B相标记为Hall_B，C相标记为Hall_C，使用A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC；使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC，使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB；

A相重构B相和C相时得到Hall_AB、Hall_AC的过程为：

Hall_AB、Hall_AC的初值均为0，当霍尔信号Hall_A出现边沿时，A相重构计数器清零并重新开始计数，A相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AC取反，当A相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_AB取反；

使用B相重构A相和C相时得到Hall_BA和Hall_BC的过程为：

Hall_BA和Hall_BC的初值均为0，当霍尔信号Hall_B出现边沿时，B相重构计数器清零并重新开始计数，B相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BA取反，当B相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_BC取反；

使用C相重构A相和B相时得到Hall_CA和Hall_CB的过程为：

Hall_CA和Hall_CB的初值均为0，当霍尔信号Hall_C出现边沿时，C相重构计数器清零并重新开始计数，C相重构计数器计数值等于霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CB取反，当C相重构计数器计数值等于2倍霍尔信号1/(2P)周期值时，Hall_CA取反。

6.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机霍尔传感器实时故障识别重构方法，其特征在于：所述的步骤(8)中，霍尔输出模块输出重构后的三相霍尔信号用于无刷直流电机的换相控制的方法为：

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为111，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_B、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为110或101或100，则重构后的三相霍尔信号为Hall_A、Hall_AB、Hall_AC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为010或011，则重构后的三相霍尔信号为Hall_BA、Hall_B、Hall_BC；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为001，则重构后的三相霍尔信号为Hall_CA、Hall_CB、Hall_C；

如果Hall_A、Hall_B、Hall_C的诊断标志信号为000，则重构后的三相霍尔信号为1、1、1。

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