365wm完美体育官网app风机电机及其的启动方法和装置与流程

　　本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种风机电机的启动方法、一种风机电机的启动装置和一种具有该装置的风机电机。

　　随着矢量变频控制技术的发展及成熟，越来越多的设备配备了变频驱动器来驱动电机运行。例如，家用空调的室内机和室外机、油烟机、鼓风机等。然而，在变频驱动器采用无位置传感器进行矢量控制时，由于速度观测器无法有效的观测静止和超低速时的转子位置，因而使得启动方式成为技术研究热点。

　　相关技术中，针对无位置传感器的启动方式主要包括：预定位开环拖动法、高频注入法、电压矢量脉冲法等。然而这些方法会存在各种限制，其中，预定位开环拖动法的启动时间较长，高频注入法在启动过程中会产生一定的噪音，电压矢量脉冲法对电机的凸极性要求明显。

　　为此，本发明的一个目的在于提出一种风机电机的启动方法，能够在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种风机电机的启动方法，包括以下步骤：获取电机启动时速度环的开环运行时间和所述速度环开环运行时的电流给定幅值；根据所述速度环的开环运行时间获取所述速度环开环运行时的速度给定值；在所述电机启动时，根据所述速度给定值计算所述电机的转子位置，并根据所述电流给定幅值和所述转子位置对所述电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到所述开环运行时间时，控制所述电机进行速度环闭环运行。

　　根据本发明实施例的风机电机的启动方法，首先获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，并根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　根据本发明的一个实施例，所述获取电机启动时速度环的开环运行时间和所述速度环开环运行时的电流给定幅值，包括：给定第一预设电流矢量以控制所述电机的转子静止在第一位置；在所述电机的转子静止在所述第一位置后，给定第二预设电流矢量以使所述电机的转子从所述第一位置向第二位置转动，并最终静止在所述第二位置；记录所述电机的转子从所述第一位置向所述第二位置开始转动时的电流给定值，以获得所述电流给定幅值；记录所述电机的转子从所述第一位置向所述第二位置转动并最终静止在所述第二位置的时间，以获得所述速度环的开环运行时间。

　　根据本发明的一个实施例，所述第一位置对应的电角度为180°，所述第二位置对应的电角度为0°。

　　根据本发明的一个实施例，所述根据所述速度环的开环运行时间获取所述速度环开环运行时的速度给定值，包括：获取所述速度环的开环运行时的转子位置限值；根据所述转子位置限值和所述速度环的开环运行时间计算所述速度给定值。

　　其中，ω*为所述速度给定值，k为系数，且0＜k＜1，T为所述速度开环运行时间，为所述转子位置限值。

　　为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种风机电机的启动装置，包括：第一获取模块，用于获取电机启动时速度环的开环运行时间和所述速度环开环运行时的电流给定幅值；第二获取模块，用于根据所述速度环的开环运行时间获取所述速度环开环运行时的速度给定值；控制模块，用于在所述电机启动时，根据所述速度给定值计算所述电机的转子位置，并根据所述电流给定幅值和所述转子位置对所述电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到所述开环运行时间时，控制所述电机进行速度环闭环运行。

　　根据本发明实施例的风机电机的启动装置，通过第一获取模块获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，第二获取模块根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值，控制模块在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　根据本发明的一个实施例，所述第一获取模块包括：给定模块，用于给定第一预设电流矢量以控制所述电机的转子静止在第一位置，并在所述电机的转子静止在所述第一位置后，给定第二预设电流矢量以使所述电机的转子从所述第一位置向第二位置转动，并最终静止在所述第二位置；记录模块，用于记录所述电机的转子从所述第一位置向所述第二位置开始转动时的电流给定值，以获得所述电流给定幅值，并记录所述电机的转子从所述第一位置向所述第二位置转动并最终静止在所述第二位置的时间，以获得所述速度环的开环运行时间。

　　根据本发明的一个实施例，所述第一位置对应的电角度为180°，所述第二位置对应的电角度为0°。

　　根据本发明的一个实施例，所述第二获取模块根据所述速度环的开环运行时间获取所述速度环开环运行时的速度给定值时，其中，所述第二获取模块获取所述速度环的开环运行时的转子位置限值，并根据所述转子位置限值和所述速度环的开环运行时间计算所述速度给定值。

　　根据本发明的一个实施例，所述第二获取模块通过以下公式计算所述速度给定值：

　　其中，ω*为所述速度给定值，k为系数，且0＜k＜1，T为所述速度开环运行时间，为所述转子位置限值。

　　此外，本发明的实施例还提出了一种风机电机，其包括上述的风机电机的启动装置。

　　本发明实施例的风机电机，通过上述的风机电机的启动装置，能够在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　图3是根据本发明一个实施例的风机电机的速度开环控制过程中的电流给定值和速度给定值；

　　下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

　　下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的风机电机的启动方法、风机电机的启动装置和具有该装置的风机电机。

　　图1是根据本发明实施例的风机电机的启动方法的流程图。如图1所示，该风机电机的启动方法可包括以下步骤：

　　S1，获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。

　　根据本发明的一个实施例，获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，包括：给定第一预设电流矢量以控制电机的转子静止在第一位置；在电机的转子静止在第一位置后，给定第二预设电流矢量以使电机的转子从第一位置向第二位置转动，并最终静止在第二位置；记录电机的转子从第一位置向第二位置开始转动时的电流给定值，以获得电流给定幅值；记录电机的转子从第一位置向第二位置转动并最终静止在第二位置的时间，以获得速度环的开环运行时间。

　　优选地，第一位置对应的电角度可以为180°，第二位置对应的电角度可以为0°。

　　具体地，可以预先通过实验测试的方式来获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。

　　图2是根据本发明一个实施例的带有负载的风机电机的转子旋转示意图。其中，为转子磁链矢量，为电流矢量，δ为转子磁链与α轴负半轴之间的夹角，γ为转子因惯性旋转超过目标位置且速度为零时与α轴负半轴之间的夹角。

　　在测试时，首先通过给定电流矢量以将带有负载的电机的转子预定位至α轴负半轴的附近位置，即电角度为180°±δ的位置处(δ越小越好)。然后，在电机转子静止后，从零开始逐渐增大电流矢量的幅值，以使电机的转子开始转动，并最终静止在α轴，即电角度为0°的位置处。

　　其中，在电机的转子转动的过程中，电机的转子先沿箭头1的方向转动，当到达目标位置α轴时，由于惯性作用，转子会继续沿箭头2的方向转动，直到达到与α轴负半轴且夹角为γ的位置，此时转子的速度为零，如果不考虑摩擦力和风阻等因素的影响，γ＝δ，但在实际情况中γ＞δ。当转子到达γ位置后，转子开始沿箭头3的方向转向目标位置α轴，当转子到达目标位置α轴时，记录此时的时间(可通过示波器测试获得)，以作为速度环的开环运行时间T(通常为毫秒级别)，同时，记录电机的转子开始转动时的电流矢量，以作为速度环开环运行时的电流给定幅值。从而通过两次定位来获得速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。

　　另外，为了保证速度环的开环运行时间T和速度环开环运行时的电流给定幅值的准确性，可以进行多次测量，以消除干扰影响。

　　根据本发明的一个实施例，根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值，包括：获取速度环的开环运行时的转子位置限值；根据转子位置限值和速度环的开环运行时间计算速度给定值。

　　其中，ω*为速度给定值，k为系数，且0＜k＜1，T为速度开环运行时间，为转子位置限值。优选地，转子位置限值可以为π/2。

　　具体地，为了保证电机能够正常启动，在T时刻电机的转子到达目标位置α轴时(实际为电机的转子第二次到达目标位置α轴)，需要电流矢量旋转角度指令不能超过转子位置限值(如π/2)，即转子位置不能超过转子位置限值以保证此时的转矩足以将电机的转子拖起，所以对转子位置做如下约束：

　　也就是说，通过对电机的转子位置进行限制来获得电机开环启动时的速度给定值，保证电机能够正常启动。

　　S3，在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。

　　具体地，如图4所示，在电机启动时，速度位置观测器无法精确估计速度及位置，即速度环无法进行闭环控制，因此将两个软件开关控制在1的位置处，以进行速度开环、电流闭环的控制。此时，电流环的给定值如图3所示，同时，速度给定值ω*由速度指令生成器按照图3所示的方式输出，位置指令生成器对速度给定值ω*进行积分以获得电机的转子位置，然后利用该转子位置进行计算以获得电机的控制信号，以对电机进行速度开环、电流闭环控制。

　　当速度开环的时间达到开环运行时间T时，记录此时的转子位置和速度，并将此时的转子位置和速度作为闭环控制中速度位置观测器的初始值，同时将两个软件开关控制在2的位置处，以进行速度闭环、电流闭环控制。

　　综上所述，根据本发明实施例的风机电机的启动方法，首先获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，并根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　图5是根据本发明实施例的风机电机的启动装置的方框示意图。如图5所示，该风机电机的启动装置包括：第一获取模块10、第二获取模块20和控制模块30。

　　其中，第一获取模块10用于获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。第二获取模块20用于根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。控制模块30用于在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。

　　根据本发明的一个实施例，如图6所示，第一获取模块10包括：给定模块11和记录模块12。其中，给定模块11用于给定第一预设电流矢量以控制电机的转子静止在第一位置，并在电机的转子静止在第一位置后，给定第二预设电流矢量以使电机的转子从第一位置向第二位置转动，并最终静止在第二位置。记录模块12用于记录电机的转子从第一位置向第二位置开始转动时的电流给定值，以获得电流给定幅值，并记录电机的转子从第一位置向第二位置转动并最终静止在第二位置的时间，以获得速度环的开环运行时间。

　　具体地，可以预先通过实验测试的方式来获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。

　　图2是带有负载的风机电机的转子旋转示意图。其中，为转子磁链矢量，为电流矢量，δ为转子磁链与α轴负半轴之间的夹角，γ为转子因惯性旋转超过目标位置且速度为零时与α轴负半轴之间的夹角。

　　在测试时，首先给定模块11通过给定电流矢量以将带有负载的电机的转子预定位至α轴负半轴的附近位置，即电角度为180°±δ的位置处(δ越小越好)。然后，在电机转子静止后，给定模块11从零开始逐渐增大电流矢量的幅值，以使电机的转子开始转动，并最终静止在α轴，即电角度为0°的位置处。

　　其中，在电机的转子转动的过程中，电机的转子先沿箭头1的方向转动，当到达目标位置α轴时，由于惯性作用，转子会继续沿箭头2的方向转动，直到达到与α轴负半轴且夹角为γ的位置，此时转子的速度为零，如果不考虑摩擦力和风阻等因素的影响，γ＝δ，但在实际情况中γ＞δ。当转子到达γ位置后，转子开始沿箭头3的方向转向目标位置α轴，当转子到达目标位置α轴时，记录模块12记录此时的时间(可通过示波器测试获得)，以作为速度环的开环运行时间T(通常为毫秒级别)，同时，记录电机的转子开始转动时的电流矢量，以作为速度环开环运行时的电流给定幅值从而通过两次定位来获得速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。

　　另外，为了保证速度环的开环运行时间T和速度环开环运行时的电流给定幅值的准确性，可以进行多次测量，以消除干扰影响。

　　根据本发明的一个实施例，第二获取模块20根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值时，其中，第二获取模块20获取速度环的开环运行时的转子位置限值，并根据转子位置限值和速度环的开环运行时间计算速度给定值。优选地，转子位置限值为π/2。

　　根据本发明的一个实施例，第二获取模块20可通过上述公式(1)计算速度给定值。

　　具体地，为了保证电机能够正常启动，在T时刻电机的转子到达目标位置α轴时(实际为电机的转子第二次到达目标位置α轴)，需要电流矢量旋转角度指令不能超过转子位置限值(如π/2)，即转子位置不能超过转子位置限值以保证此时的转矩足以将电机的转子拖起，所以按照上述公式(2)对转子位置进行约束。然后对上述公式(2)进行积分运算以获得上述公式(3)，最后根据上述公式(3)可计算获得角加速度给定值α*和速度给定值ω*。

　　也就是说，通过对电机的转子位置进行限制来获得电机开环启动时的速度给定值，保证电机能够正常启动。

　　如图4所示，在电机启动时，速度位置观测器无法精确估计速度及位置，即速度环无法进行闭环控制，因此将两个软件开关控制在1的位置处，以进行速度开环、电流闭环的控制。此时，电流环的给定值如图3所示，同时，速度给定值ω*由控制模块30中的速度指令生成器31按照图3所示的方式输出，控制模块30中的位置指令生成器32对速度给定值ω*进行积分以获得电机的转子位置，然后利用该转子位置进行计算以获得电机的控制信号，以对电机进行速度开环、电流闭环控制。

　　当速度开环的时间达到开环运行时间T时，控制模块30记录此时的转子位置和速度，并将此时的转子位置和速度作为闭环控制中速度位置观测器的初始值，同时将两个软件开关控制在2的位置处，以进行速度闭环、电流闭环控制。

　　根据本发明实施例的风机电机的启动装置，通过第一获取模块获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，第二获取模块根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值，控制模块在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　此外，本发明的实施例还提出了一种风机电机，其包括上述的风机电机的启动装置。

　　本发明实施例的风机电机，通过上述的风机电机的启动装置，能够在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。

　　在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

　　此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

　　在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

　　在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

　　在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

　　尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。