永磁同步直流無刷電機啟動控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機技術(shù)。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的永磁同步直流無刷電機停機時間過短造成啟動失敗的問題，提供了一種永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其技術(shù)方案可概括為：與現(xiàn)有技術(shù)相比，在定位階段及預(yù)設(shè)的異步拖動階段的一定時間內(nèi)，不進行速度推定和相位推定。本發(fā)明的有益效果是，方便工作人員，適用于永磁同步直流無刷電機。
【專利說明】永磁同步直流無刷電機啟動控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001〕 本發(fā)明涉及電機技術(shù)，特別涉及永磁同步直流無刷電機。

【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步直流無刷電機的啟動和控制，一般采用定位、拖動和無位置傳感器的運行，需要經(jīng)歷三個階段，一是定位，將電機轉(zhuǎn)子方向控制到指定位置，為開環(huán)控制；二是拖動，將電機拖動轉(zhuǎn)動起來，以便通過計算電機的轉(zhuǎn)數(shù)和電機的位置以及其角度，便于后續(xù)計算和控制，這個階段也是開環(huán)控制；第三，需要采用電機轉(zhuǎn)子位置、運行頻率的推定值進入閉環(huán)控制。而傳統(tǒng)的永磁無刷電機控制，在推定電機轉(zhuǎn)子位置、角度及運行頻率時，一般是將電機轉(zhuǎn)子的位置角度誤差即所謂的軸誤差八9，通過速度推定單元獲得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速度^和頻率？ = 2 II 03，再通過相位推定單元(0 =/ 03也，為微分運算，離散計算公式為0 = 0。—片031，1為相位角度0的計算周期，為上個周期計算的相位角度)得到電機轉(zhuǎn)子的位置9。為了保證電機的穩(wěn)定運行，保護功率模塊(191)不會被燒壞，需要不斷的檢測1？1的過電流情況，當(dāng)1？1發(fā)生過流時，及時管段控制1？1的？麗波，同時不斷檢測電機運行是否失步，當(dāng)失步發(fā)生時，及時的停止電機運行。
[0003]參見圖1，傳統(tǒng)啟動控制模型示意圖，其中，13為開環(huán)控制時間，在定位和拖動階段，由于是開環(huán)控制，電機轉(zhuǎn)子的位置采用^=/ 0^也、運行頻率采用其中和-都是命令值，- = 21 0^。在定位和拖動階段，將電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的位置估計值和電機轉(zhuǎn)子的真實位置之間的誤差八9不斷通過相位推定單元和速度推定單元推定出電機轉(zhuǎn)子位置9、電機運行頻率？和角速度“，當(dāng)進入到無位置傳感器運行階段后，才進入閉環(huán)控制，電機轉(zhuǎn)子的位置才采用9 =/ 03也、運行頻率采用？，其中03和？分別為電機轉(zhuǎn)子運行的角速度和頻率，亡=2 II 00。
[0004]在定位階段和拖動階段，由于一開始轉(zhuǎn)子位置角度估計不準(zhǔn)，而且又是開環(huán)控制，八9誤差大小不確定，隨后推定的0和？不能夠準(zhǔn)確的代表電機的運行情況，在進入無位置傳感器運行后，在負荷不是太重的情況下，隨著時間的推移，由于是閉環(huán)控制，能夠不斷修正，正常運行，但是，如果正常啟動運行一段時間后停止電機的運轉(zhuǎn)，在停機時間很短的條件下，由于此時系統(tǒng)負荷加重，重新啟動運行時，常常在拖動與無位置傳感器運行的切換時刻，發(fā)生1？1過流和電機運行失步而停機，造成啟動失敗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有的永磁同步直流無刷電機停機時間過短造成啟動失敗的問題，提供一種永磁同步直流無刷電機啟動控制方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]步驟1、系統(tǒng)設(shè)定開環(huán)控制參數(shù)給定值03%并預(yù)設(shè)推定時間；
[0008]步驟2、系統(tǒng)進入定位階段，不啟動速度推定單元及相位推定單元；
[0009]步驟3、系統(tǒng)進入異步拖動階段，開始計時并等待，當(dāng)當(dāng)前計時時間達到預(yù)設(shè)推定時間時，進入步驟4；
[0010]步驟4、系統(tǒng)啟動速度推定單元及相位推定單元；
[0011]步驟5、系統(tǒng)判斷當(dāng)前是否已進入無位置傳感器運行階段，若是則進入步驟7，若不是則進入步驟6 ；
[0012]步驟6、系統(tǒng)根據(jù)給定值0^在速度推定單元及相位推定單元中分別計算控制參數(shù)0和0 %其中，^ = 2 31 03 % 0^ = / (0?七，回到步驟5 ；
[0013]步驟7、系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，推算出電機轉(zhuǎn)子真實位置和估計位置之間的相位之差作為軸誤差八9 ；
[0014]步驟8、系統(tǒng)將軸誤差八0輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？，所述？ = 2 II 03 ；
[0015]步驟9、系統(tǒng)將獲得的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？輸入相位推定單元推定出轉(zhuǎn)子的相位0，其中9= / ^也，得到控制參數(shù)^？及9。
[0016]具體的，步驟1中，所述預(yù)設(shè)推定時間范圍為0至500毫秒。
[0017]進一步的，步驟1中，所述預(yù)設(shè)推定時間為300毫秒。
[0018]再進一步的，步驟8中，所述系統(tǒng)將軸誤差八0輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度“及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？的方法為:速度推定單元采用？1調(diào)節(jié)或鎖相環(huán)控制獲得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度0，其輸入為軸誤差匕9，輸出為電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度0，進一步通過公式？ = 2 II 03得到電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率
[0019]本發(fā)明的有益效果是，在本發(fā)明方案中，通過上述永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，由于在定位階段及異步拖動階段開始后一定時間內(nèi)并未進行速度推定和相位推定，有效克服了由于在定位階段或者異步拖動階段，電機轉(zhuǎn)子的位置未能達到控制位置，軸誤差匕9復(fù)讀過大，造成速度推定單元和相位推定單元推定出的“及9偏差過大造成的啟動控制失敗問題，方便工作人員。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)啟動控制模型示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例的啟動模型示意圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]本發(fā)明的永磁同步直流無刷電機啟動控制方法中，首先系統(tǒng)設(shè)定開環(huán)控制參數(shù)給定值并預(yù)設(shè)推定時間，使用時，系統(tǒng)進入定位階段，不啟動速度推定單元及相位推定單元，當(dāng)系統(tǒng)進入異步拖動階段時，開始計時并等待，當(dāng)當(dāng)前計時時間達到預(yù)設(shè)推定時間時，系統(tǒng)啟動速度推定單元及相位推定單元，時刻判斷當(dāng)前是否已進入無位置傳感器運行階段，若不是則系統(tǒng)根據(jù)給定值在速度推定單元及相位推定單元中分別計算控制參數(shù)-和0%其中，0 = 21 03% 0^ = / 0^也，回到判斷當(dāng)前是否已進入無位置傳感器運行階段那一步，若是則系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，推算出電機轉(zhuǎn)子真實位置和估計位置之間的相位之差作為軸誤差匕9，將軸誤差匕9輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？，其中，？ = 2 1 0，最后將獲得的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？輸入相位推定單元推定出轉(zhuǎn)子的相位9，其中9= / 0(11:，得到控制參數(shù)^及0。
[0024]實施例
[0025]本發(fā)明實施例的永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1、系統(tǒng)設(shè)定開環(huán)控制參數(shù)給定值并預(yù)設(shè)推定時間。
[0027]本步驟中，預(yù)設(shè)推定時間范圍為0至500毫秒，優(yōu)選為300毫秒。
[0028]步驟2、系統(tǒng)進入定位階段，不啟動速度推定單元及相位推定單元。
[0029]步驟3、系統(tǒng)進入異步拖動階段，開始計時并等待，當(dāng)當(dāng)前計時時間達到預(yù)設(shè)推定時間時，進入步驟4。
[0030]步驟4、系統(tǒng)啟動速度推定單元及相位推定單元。
[0031]步驟5、系統(tǒng)判斷當(dāng)前是否已進入無位置傳感器運行階段，若是則進入步驟7，若不是則進入步驟6。
[0032]步驟6、系統(tǒng)根據(jù)給定值0^在速度推定單元及相位推定單元中分別計算控制參數(shù)0和0 %其中，^ = 2 31 03 % 0^ = / (0?七，回到步驟5。
[0033]步驟7、系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，推算出電機轉(zhuǎn)子真實位置和估計位置之間的相位之差作為軸誤差八9。
[0034]步驟8、系統(tǒng)將軸誤差八0輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？，所述？ = 2 II 03。
[0035]本步驟中，系統(tǒng)將軸誤差八0輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？的方法為:速度推定單元采用調(diào)節(jié)或鎖相環(huán)控制獲得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度“，其輸入為軸誤差八9，輸出為電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度0，進一步通過公式？=2^1 03得到電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？。
[0036]步驟9、系統(tǒng)將獲得的轉(zhuǎn)動角速度0及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率？輸入相位推定單元推定出轉(zhuǎn)子的相位0，其中9= / ^也，得到控制參數(shù)^？及9。
[0037]參見圖2，為本例的啟動模型示意圖，其中10為定位階段時間，II為預(yù)設(shè)推定時間，12為異步拖動階段的剩余時間；與圖1相比可見，圖1中開環(huán)控制時間13等于圖2中定位階段時間10加上預(yù)設(shè)推定時間II及異步拖動階段的剩余時間丁2。
【權(quán)利要求】
1.永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、系統(tǒng)設(shè)定開環(huán)控制參數(shù)給定值《%并預(yù)設(shè)推定時間； 步驟2、系統(tǒng)進入定位階段，不啟動速度推定單元及相位推定單元； 步驟3、系統(tǒng)進入異步拖動階段，開始計時并等待，當(dāng)當(dāng)前計時時間達到預(yù)設(shè)推定時間時，進入步驟4 ; 步驟4、系統(tǒng)啟動速度推定單元及相位推定單元； 步驟5、系統(tǒng)判斷當(dāng)前是否已進入無位置傳感器運行階段，若是則進入步驟7，若不是則進入步驟6 ； 步驟6、系統(tǒng)根據(jù)給定值ω*在速度推定單元及相位推定單元中分別計算控制參數(shù)f*和Θ*，其中，f* = 231 ω*, Θ* = / ω Mt，回到步驟 5 ; 步驟7、系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，推算出電機轉(zhuǎn)子真實位置和估計位置之間的相位之差作為軸誤差Δ Θ ； 步驟8、系統(tǒng)將軸誤差△ Θ輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度ω及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率f，所述f = 2 31 ω ； 步驟9、系統(tǒng)將獲得的轉(zhuǎn)動角速度ω及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率f輸入相位推定單元推定出轉(zhuǎn)子的相位Θ，其中Θ = / COdt,得到控制參數(shù)ω、f及Θ。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其特征在于，步驟I中，所述預(yù)設(shè)推定時間范圍為O至500毫秒。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其特征在于，步驟I中，所述預(yù)設(shè)推定時間為300毫秒。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的永磁同步直流無刷電機啟動控制方法，其特征在于，步驟8中，所述系統(tǒng)將軸誤差△ Θ輸入速度推定單元推定出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度ω及電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率f的方法為:速度推定單元采用PI調(diào)節(jié)或鎖相環(huán)控制獲得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度ω，其輸入為軸誤差Λ Θ，輸出為電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度ω，進一步通過公式f = 2Ji ω得到電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率f。
【文檔編號】H02P6/18GK104300850SQ201410508796
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】陳躍, 李進, 劉 東, 鐘明, 涂小平, 劉啟武, 高向軍 申請人:四川長虹電器股份有限公司