本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用在空調(diào)中的無刷直流(BLDC)電機(jī)啟動(dòng)方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

隨著當(dāng)前能源的日益短缺，節(jié)能減排已經(jīng)越來越受到全社會(huì)的重視?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能在建筑節(jié)能中占有重要的地位，在建筑用電中空調(diào)用電占了很大比例，特別是在一些大型公共建筑里，空調(diào)系統(tǒng)的用電量占到了總用電量的40％～60％。為了達(dá)到更高的節(jié)能要求，越來越多的空調(diào)系統(tǒng)開始采用更容易控制、更穩(wěn)定、效率更高的無刷直流電機(jī)來為空調(diào)系統(tǒng)提供動(dòng)力。采用無刷直流電機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)(包括壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵)調(diào)速更平穩(wěn)、調(diào)速范圍更大，效率更高。無刷直流電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，在調(diào)速過程中，沒有改變電機(jī)電路中負(fù)載的性質(zhì)，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊小，更節(jié)能。而且，無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可靠性高，動(dòng)態(tài)性能好，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

然而，在無刷直流電機(jī)的應(yīng)用中，電機(jī)因生產(chǎn)過程中充磁設(shè)備老化或者設(shè)備更換等原因容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子相位差角度偏大，加上啟動(dòng)時(shí)VSP(Voltage Speed)電壓上升速率不合適，就容易啟動(dòng)失敗。并且電機(jī)本身也存在相位差(單極)角度偏大的缺陷。

針對(duì)上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)一般采用的啟動(dòng)方式如圖1中的啟動(dòng)電壓VSP與時(shí)間T的關(guān)系曲線所示：如曲線A所示，VSP電壓從0V開始啟動(dòng)，采用PID控制，VSP電壓上升到電機(jī)啟動(dòng)區(qū)域(電壓Va附近)時(shí)，快速通過，電壓從Va快速跨到Vc。從試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，電機(jī)這種情況下容易出現(xiàn)一直抖動(dòng)而不運(yùn)行，然后報(bào)電機(jī)啟動(dòng)失敗故障。現(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)在啟動(dòng)區(qū)域沒有正常啟動(dòng)的情況下，VSP電壓會(huì)持續(xù)上升，一直上升最高值，且還要持續(xù)維持一段時(shí)間才報(bào)警，其實(shí)在脫離電機(jī)啟動(dòng)區(qū)域 后，電機(jī)起來的可能性非常低，也就是這部分時(shí)間是浪費(fèi)的?，F(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)如果初次無法啟動(dòng)，則整機(jī)會(huì)立即停機(jī)，需要繼續(xù)等待3分鐘后啟動(dòng)，且再次啟動(dòng)失敗率很高。

因此，需要一種有效的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法來改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無刷直流電機(jī)啟動(dòng)的方法，能夠在降低電機(jī)啟動(dòng)失敗率、縮短電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的情況下提高啟動(dòng)效率。

根據(jù)本發(fā)明的一種無刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法，包括如下步驟：

a)將無刷直流電機(jī)啟動(dòng)電壓在第一時(shí)間周期內(nèi)升高到的第一VSP啟動(dòng)電壓；

b)以第一VSP啟動(dòng)電壓為起點(diǎn)，將所述VSP啟動(dòng)電壓升高到第二VSP啟動(dòng)電壓；

c)監(jiān)測(cè)所述無刷直流電機(jī)在所述第二VSP啟動(dòng)電壓下的轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速大于或等于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速，則本方法結(jié)束；若實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速小于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速并經(jīng)過第二時(shí)間周期后，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速等于或大于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速，則本方法結(jié)束，若持續(xù)第二時(shí)間周期后，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速仍小于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速，則進(jìn)入步驟d；

d)將所述無刷直流電機(jī)停機(jī)持續(xù)第三時(shí)間周期后，返回步驟a)。

優(yōu)選的，所述步驟a中的電壓升高是以第一速率啟動(dòng)的。

優(yōu)選的，第一速率是0.1V/S-5V/S。

優(yōu)選的，所述步驟b中的電壓升高是以第二速率啟動(dòng)的。

優(yōu)選的，所述第二速率為0.1V/S-2V/S。

優(yōu)選的，所述第一時(shí)間周期為0.1S-3.0S。

優(yōu)選的，所述第二時(shí)間周期為0.1S-5.0S。

優(yōu)選的，所述第三時(shí)間周期為1s-10s。

優(yōu)選的，所述步驟a和步驟b中的電壓升高是通過PID調(diào)節(jié)的。

優(yōu)選的，所述第一電壓值為P＝Vaa-Δp，其中Vaa為電機(jī)廠商推薦的啟動(dòng)電壓最小值，Δp＝0.1-2V。

應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解 釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對(duì)本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。

附圖說明

參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中無刷直流電機(jī)啟動(dòng)的工作原理示意圖。

圖2a示出了本發(fā)明的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法的步驟流程圖。

圖2b示出了本發(fā)明的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)電壓與時(shí)間的關(guān)系圖。

圖3示出了本發(fā)明的PID調(diào)節(jié)的原理圖。

具體實(shí)施方式

通過參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過不同形式來對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

圖2a示出了本發(fā)明的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法的步驟流程圖。圖2b示出了對(duì)應(yīng)于圖2a方法的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)電壓與時(shí)間的關(guān)系圖。

如圖2a所示，根據(jù)本發(fā)明的無刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法，包括如下步驟：

在步驟205，將無刷直流電機(jī)啟動(dòng)電壓在第一時(shí)間周期內(nèi)升高到第一VSP啟動(dòng)電壓。具體地，如圖2b所示，從電壓VSP從0V經(jīng)過第一時(shí)間周期T1升高到P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第一VSP啟動(dòng)電壓。

機(jī)組接收到電機(jī)啟動(dòng)指令后，根據(jù)邏輯輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)速，同時(shí)控制器快速賦予VSP第一VSP啟動(dòng)電壓P給電機(jī)，并實(shí)時(shí)反饋電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電壓升高是以第一速率升高到第一VSP啟動(dòng)電壓的。優(yōu)選的，第一速率為1V/S，第一速率可選取的范圍為0.1-5.0V/S。

優(yōu)選的，上述第一時(shí)間周期為1.8S。

優(yōu)選的，第一VSP啟動(dòng)電壓的確定方法如下：第一VSP啟動(dòng)電壓值P為：

P＝Vaa-Δp (1)

其中Vaa為電機(jī)廠商推薦的啟動(dòng)電壓最小值，該電壓值時(shí)啟動(dòng)電壓的最小值，Δp＝0.1-2V。

在步驟210，以第一VSP啟動(dòng)電壓P為起點(diǎn)，將所述啟動(dòng)電壓升高到第二VSP啟動(dòng)電壓。優(yōu)選地，如圖2b所示，當(dāng)啟動(dòng)電壓到達(dá)P點(diǎn)后，開始以一定的第二速率K進(jìn)行緩慢升壓，以到達(dá)啟動(dòng)電壓。

優(yōu)選的，第二速率的值為0.1V/S-2V/S。

優(yōu)選的，從第一VSP啟動(dòng)電壓升高到第二VSP啟動(dòng)電壓需要第二時(shí)間周期的時(shí)間。優(yōu)選的，所述第二時(shí)間周期為3秒。

可選的，除了以恒定速率啟動(dòng)外，也可以采用持續(xù)變化的速率達(dá)到第二VSP啟動(dòng)電壓。

在步驟215，監(jiān)測(cè)所述無刷直流電機(jī)在所述第二VSP啟動(dòng)電壓下的轉(zhuǎn)速。

在步驟220中，將監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與無刷直流電機(jī)的啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，若轉(zhuǎn)速大于或等于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速，例如N＝25-300r/min，則進(jìn)入步驟225，啟動(dòng)成功，本方法結(jié)束；若實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速小于啟動(dòng)閾值轉(zhuǎn)速，并經(jīng)過第二時(shí)間周期后，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速等于或大于N＝25-300r/min，則本方法結(jié)束，若持續(xù)第二時(shí)間周期后，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速仍小于N＝25-300r/min，則說明此時(shí)的啟動(dòng)電壓未達(dá)到足以使電機(jī)能夠啟動(dòng)的閾值，啟動(dòng)失敗，則判斷電機(jī)啟動(dòng)不成功，則進(jìn)入步驟230；

其中，N＝25-300r/min，為一個(gè)取值范圍，對(duì)于一個(gè)BLDC電機(jī)，其閾值轉(zhuǎn)速N是固定值。

在步驟230，將所述無刷直流電機(jī)停機(jī)持續(xù)第三時(shí)間周期后，返回步驟205，重新進(jìn)行啟動(dòng)。優(yōu)選的，第三時(shí)間周期為1s-10s。

具體的，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)啟動(dòng)方法具有智能啟動(dòng)檢測(cè)功能，當(dāng)智能啟動(dòng)檢測(cè)判斷電機(jī)第一次啟動(dòng)失敗后(即步驟215判斷為否)，立即停機(jī)一段周期，重新按照上述步驟啟動(dòng)。根據(jù)上述本發(fā)明的重復(fù)啟動(dòng)方法，若上次電機(jī)如果無法啟動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)抖動(dòng)現(xiàn)象，通過停機(jī)一段時(shí)間周期再開機(jī)，利用上次電機(jī)抖動(dòng)產(chǎn)生的慣性力推動(dòng)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣又再次大大提高了電機(jī)啟動(dòng)的成功率，從而能更好的降低電機(jī)啟動(dòng)失敗率。

優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)啟動(dòng)方法，電壓升高到第一VSP啟動(dòng)電 壓以及第二VSP啟動(dòng)電壓的過程是通過比例-積分-微分方法(PID)調(diào)節(jié)的。

如圖3所示，調(diào)節(jié)上述實(shí)施例中電壓升高的PID的公示如下：

$u\left(t\right)=K_P\left(e\right(t)+\frac{1}{T_I}{\∫}_0^{t}e(t)\mathrm{dt}+T_D\frac{de\left(t\right)}{dt})---\left(2\right)$

其中，K_P表示比例系數(shù)，T_I表示積分時(shí)間，T_D表示微分時(shí)間，e(t)表示誤差值。

根據(jù)本發(fā)明的電壓?jiǎn)?dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.采用K-P啟動(dòng)控制，VSP電壓上升速度相比現(xiàn)有技術(shù)較慢且平滑，而現(xiàn)有技術(shù)中，VSP電壓的上升速度太快，從試驗(yàn)結(jié)果觀察，根據(jù)本發(fā)明的K-P啟動(dòng)控制能大大提高啟動(dòng)成功率。

2.根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)方法能更清晰地知道電機(jī)啟動(dòng)階段的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)反饋電機(jī)啟動(dòng)失敗，節(jié)約電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，提高啟動(dòng)效率。

3.本發(fā)明采用重復(fù)啟動(dòng)，能更好的降低電機(jī)啟動(dòng)失敗率。

結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。