永磁无刷电机由于功率密度大、性能优异、可靠性高等优点,而被广泛应用于交流伺服传动系统中。在理想的永磁无刷直流电机驱动系统中,假定霍尔位置传感器安装在电机相绕组轴线的绝对位置,且输出位置分辨率为60°电角度的转子位置信号,实现电机的精确换相。然而,在实际驱动系统中,当电机处于强磁场环境或驱动系统中电压冲击大时,可能会使霍尔传感器出现故障的问题,影响到电机的正常运行状态和性能。因此,针对永磁无刷直流电机霍尔位置传感器故障诊断及补偿的研究,有重要的实际工程意义。本文针对霍尔传感器可能出现的单霍尔和双霍尔故障类型,查阅文献并总结现已有故障诊断技术的优缺点,提出一种基于霍尔矢量相位的故障检测方法,在霍尔跳变沿处霍尔状态进行矢量变化,通过检测矢量相位的变化,从而诊断18种故障类型。同时分析了各种故障类型对转子位置估算精度的影响,对现有的容错控制算法和转子位置估算算法进行归纳,提出了两种容错控制策略:改进型混合观测器补偿法;改进型插值容错控制算法,考虑到霍尔传感器安装偏差和插值算法速度响应延迟的问题,从平均速度计算的角度考虑,提高平均速度的估算精度,从而使转子位置的估算精度得到改善。最后,利用Altium Designer软件进行电机驱动器的设计,包括电源电路、逆变器电路、驱动电路(包括两种方案:由驱动芯片直接构成、利用分立元器件搭建)、电流电压采样电路以及主控芯片外围电路的设计等。最后,在所搭建的电机控制试验平台上,基于TMS320F2812 DSP对所提霍尔故障诊断和容错控制策略进行软件编程设计,通过模拟霍尔传感器故障的实验,分别在稳态运行、动态运行(包括转速突变、变负载运行)时,验证所提算法的有效性和可靠性。分析所得实验结果,包括霍尔信号的输出、电机绕组线电压、相电流输出、转速输出和转子位置波形,与所提策略的理论部分进行对比。可以看出,霍尔故障能被快速诊断,所提容错控制算法具有很好的稳态性能和动态性能。