CN111106768B - 电机的启动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的启动控制方法及装置，该电机的启动控制方法包括以下步骤：判断电机的估算转速是否大于预设估算转速；在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值；在所述设定转速小于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；在所述估算转速大于所述预设估算转速时，按照所述估算转速对应的驱动角度驱动电机，以成功启动所述电机。本发明的技术方案，能够解决电机在启动过程中，由于驱动角度突变导致电机的驱动电流突变，从而引起噪音、启动失败或过流的问题。

Description

电机的启动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的启动控制方法及装置。

背景技术

直流无刷电机往往需要位置传感器或者估算器来获取估算角度以配合相关电路进行驱动。但是，当电机处于静止或低转速的情况下，难以通过估算器获取估算角度，因此，需要先驱动电机转动，直至电机的转速达到估算器可以正常获取估算角度的转速。

目前，往往通过设定角度来驱动电机转动，在电机过渡到正常运行状态时，再从设定角度切换为估算角度。但是，由于设定角度和估算角度并非完全相同，在电机过渡到正常运行瞬间，由于角度发生突变而导致电机的驱动电流发生突变，从而引起噪音、启动失败或过流现象。并且，一旦出现电机启动困难的情况，例如电机负载重导致电机启动困难，则电机的启动过程将十分缓慢，而由于设定角度的持续时间是固定的，并不考虑电机当前的运行状态，这可能导致在设定角度过程结束后，电机的转速仍达不到估算器可以正常获取估算角度的转速，导致电机启动失败。

发明内容

本发明实施例通过提供一种电机的启动控制方法及装置，旨在解决电机在启动过程中，由于驱动角度突变导致电机的驱动电流突变，从而引起噪音、启动失败或过流的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电机的启动控制方法，所述电机的启动控制方法包括以下步骤：

判断电机的估算转速是否大于预设估算转速；

在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值；

在所述设定转速小于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；

在所述估算转速大于所述预设估算转速时，按照所述估算转速对应的驱动角度驱动电机，以成功启动所述电机。

可选的，所述在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值的步骤之后，还包括：

在所述设定转速大于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速阈值对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤。

可选的，所述电机的设定转速阈值大于所述电机的预设估算转速。

可选的，所述判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤之前，还包括：

获取电机转动的角加速度；

控制电机以所述角加速度对应的设定转速转动。

可选的，所述电机的驱动角度的角度变化连续。

可选的，所述按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机的步骤包括：

根据所述设定转速确定电机的驱动角度；

将所述电机的驱动角度输入FOC控制算法，以获得电机的驱动电压；

按照所述电机的驱动电压驱动电机。

可选的，所述根据所述设定转速确定电机的驱动角度的步骤包括：

将所述设定转速转为驱动角度增量；

将所述驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，以获得当前时刻电机的驱动角度。

为实现上述目的，本发明还提供一种电机的启动控制装置，所述电机的启动控制装置包括启动模块、控制模块以及驱动模块，所述电机的启动控制装置用于执行如上任一项所述的电机的启动控制方法的各个步骤。

可选的，所述电机的启动控制方法的实现方式为软件实现方式、硬件实现方式或者软件与硬件结合的实现方式。

本发明的技术方案，在电机的估算转速小于预设估算转速时，电机按照设定转速对应的驱动角度运行；在电机以设定转速对应的驱动角度运行过程，若电机的估算转速大于预设估算转速，则电机以估算转速对应的驱动角度运行，该过程中电机的转速可能发生突变，但是电机的驱动角度的角度变化是连续的，并不随着电机转速的突变而突变，使得电机的驱动电流的变化也是连续的，从而有效避免过流，失步现象的发生。并且，电机的启动过程不受时间限制，即使电机由于负载过重而出现启动缓慢的问题，电机的估算转速依旧可以逐渐增长并趋于正确，使得电机最终可以成功启动。

附图说明

图1为本发明电机的启动控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明一实施例中设定转速阈值与预设估算转速的关系示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：判断电机的估算转速是否大于预设估算转速；在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值；在所述设定转速小于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；在所述估算转速大于所述预设估算转速时，按照所述估算转速对应的驱动角度驱动电机，以成功启动所述电机。

本发明的技术方案，在电机的估算转速小于预设估算转速时，电机按照设定转速对应的驱动角度运行；在电机以设定转速对应的驱动角度运行过程，若电机的估算转速大于预设估算转速，则电机以估算转速对应的驱动角度运行，该过程电机的驱动角度的变化是连续的，并不随着电机转速的突变而发生突变，使得电机的驱动电流的变化也是连续的，从而有效避免过流，失步现象的发生。并且，电机的启动过程不受时间限制，即使电机由于负载过重而出现启动缓慢的问题，电机的估算转速依旧可以逐渐增长并趋于准确，使得电机最终可以成功启动。

图1为本发明电机的启动控制方法一实施例的流程示意图。

该电机的启动控制方法包括以下步骤：

步骤S10，判断电机的估算转速是否大于预设估算转速；

直流无刷电机往往需要位置传感器或者估算器来获取估算角度以配合相关电路进行驱动。但是，当电机处于静止或低转速的情况下，难以通过估算器获取估算角度，因此，需要先驱动电机转动，直至电机的转速达到估算器可以正常获取估算角度的转速。本发明的技术方案，在电机上电时，先为电机提供一定的转矩，并控制电机以设定的角加速度对应的设定转速运行。在电机以设定的角加速度对应的设定转速运行过程，系统通过估算器获取电机的估算转速，并判断所获取的估算转速是否大于预设估算转速。该预设估算转速是根据估算器能够正常获取估算角度时电机的转速设置的。也就是说，若估算转速大于预设估算转速，说明电机的转速达到了估算器可以正常获取估算角度的转速，说明电机成功完成启动；若估算转速小于预设估算转速，说明电机的转速还达不到估算器能够正常获取估算角度的转速，电机的启动尚未完成。其中，本实施例的电机为直流无刷电机，而电机的转矩是使电机发生转动的一种特殊的力矩。在功率固定的条件下电机的转矩与转速成反比关系，转速越快转矩越小，反之越大，它反映了电机在一定范围内的负载能力。

步骤S20，在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值；

若电机的估算转速小于预设估算转速，说明电机的转速还达不到估算器能够正常获取估算角度的转速。此时，系统进一步判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值。该设定转速，由电机的设定角加速度通过累加器累加产生。在电机启动时，先为电机提供一个设定角加速度，使电机以设定角加速度对应的设定转速运行，在电机以设定转速运行过程，电机的估算转速会逐渐增大并趋于正确。可选的，本实施例中，如图2所示，将电机的设定转速阈值设置为大于电机的预设估算转速，以确保电机的估算转速能够达到预设估算转速，确保电机能够成功启动。在其他实施例中，该设定转速阈值还可以根据实际需要，此处不限。

步骤S30，在所述设定转速小于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；

在电机的设定转速小于设定转速阈值时，将设定转速作为输出转速输出至预先设置的转速累加器，通过转速累加器对输出转速进行累加以获得电机的驱动角度，具体而言，就是将当前时刻下电机的设定转速转为驱动角度增量，再将驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，从而获得在当前时刻电机的驱动角度。再将当前时刻电机的驱动角度输入FOC(Filed Oriented Control，电机矢量控制)控制算法，通过FOC控制算法输出电机的驱动电压；再按照所获得的驱动电压驱动电机转动。与此同时，系统实时获取电机的估算转速，并执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤。

可选的，在一实施例中，步骤S30包括：

步骤S31，根据所述设定转速确定电机的驱动角度；

将电机的设定转速作为输出转速输入至预先设置的转速累加器，以获得电机的驱动角度。该驱动角度，为驱动电机转动的弦波电流的角度。

可选的，在一实施例中，步骤S31包括：

步骤S311，将所述设定转速转为驱动角度增量；

将当前时刻电机的设定转速转换为驱动角度增量。

步骤S312，将所述驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，以获得当前时刻电机的驱动角度。

将当前时刻电机的驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，并以相加后得到的驱动角度作为当前时刻电机的设定转速对应的驱动角度。

步骤S32，将所述电机的驱动角度输入FOC控制算法，以获得电机的驱动电压；

将所获得的驱动角度输入至FOC算法，以通过FOC算法计算出电机的驱动电压，并按照驱动电压驱动电机转动。

步骤S33，按照所述电机的驱动电压驱动电机。

系统控制电机按照所确定的驱动电压转动。在电机以设定转速运行过程，电机的估算转速会逐渐增大并趋于正确。

可选的，在一实施例中，步骤S30之后，还包括：

步骤S40，在所述设定转速大于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速阈值对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤。

若电机的设定转速大于设定转速阈值，系统控制电机按照设定转速阈值对应的驱动角度驱动电机。也就是说，在电机的设定转速大于设定转速阈值时，将设定转速阈值作为输出转速输出至预先设置的转速累加器，以获得电机的驱动角度。再将电机的驱动角度输入FOC控制算法，以获得电机的驱动电压；再按照所获得的驱动电压驱动电机转动。与此同时，系统实时获取电机的估算转速，并执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤。即在电机的估算转速小于预设估算转速时，以设定转速阈值作为输出转速，再根据输出转速确定电机的驱动角度；在电机的估算转速达到预设估算转速时，将电机的输出转速由设定转速阈值切换为估算转速。虽然电机的输出转速由设定转速阈值切换为估算转速，输出转速可能存在突变，但是，电机的驱动角度的变化是连续的。而电机的驱动电压是由驱动角度获得的，电机的驱动角度的变化是连续的，使得电机的驱动电压的变化也是连续的，并不随着输出转速的突变而突变。而驱动电压与电机的驱动电流存在一定的对应关系，该驱动电流为电机的弦波电流，在驱动电压的变化为连续的情况下，电机的弦波电流的变化也是连续的。如此设置，可以有效避免在输出转速切换过程中电机的弦波电流发生突变从而引起过流、失步的现象。并且，本实施例在电机的估算转速达到预设估算转速之前，是以设定转速对应的驱动角度驱动电机，并不受时间的限制，即使电机出现启动困难，例如负载超重导致的启动困难，使得电机的启动过程缓慢，但是电机的估算转速依旧是逐渐增长最终趋于正确，电机最终还是可以成功启动。

步骤S50，在所述估算转速大于所述预设估算转速时，按照所述估算转速对应的驱动角度驱动电机，以成功启动所述电机。

在电机以设定转速对应的驱动角度运行过程，系统通过估算器实时获取电机的估算转速，并将实时获得的估算转速与预设估算转速进行比对。若估算转速大于预设估算转速，说明电机的转速达到了估算器可以正常获取估算角度时的转速，说明电机已经成功完成启动，那么，系统则将电机的估算转速作为输出转速输出至预先设置的转速累加器，以获得电机的驱动角度。即将电机的估算转速转为驱动角度增量，再将驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，从而获得在当前时刻电机的驱动角度。再将当前时刻电机的驱动角度输入FOC控制算法，以获得电机的驱动电压；再按照所获得的驱动电压驱动电机转动，从而成功完成电机的启动。也就是说，本发明的技术方案，在电机的估算转速小于预设估算转速之前，以设定转速作为输出转速，再根据输出转速确定电机的驱动角度；在电机的估算转速达到预设估算转速时，将电机的输出转速由设定转速切换为估算转速。虽然电机的输出转速由设定转速切换为估算转速，输出转速可能会存在突变，但是，电机的驱动角度的变化是连续的。而电机的驱动电压是由驱动角度获得的，电机的驱动角度的变化是连续的，使得电机的驱动电压的变化也是连续的，并不随着输出转速的突变而突变。而驱动电压与电机的驱动电流存在一定的对应关系，该驱动电流为电机的弦波电流，在驱动电压的变化为连续的情况下，电机的弦波电流的变化也是连续的。如此设置，可以有效避免在输出转速切换过程电机的弦波电流发生突变从而引起过流、失步的现象。并且，本实施例在电机的估算转速达到预设估算转速之前，是以设定转速对应的驱动角度驱动电机，并不受时间的限制，即使电机出现启动困难，例如负载超重导致的启动困难，使得电机的启动过程缓慢，但是电机的估算转速依旧是逐渐增长最终趋于正确，电机最终还是可以成功启动。

本实施例的技术方案，在电机的估算转速小于预设估算转速时，系统按照设定转速对应的驱动角度驱动电机运行；在电机以设定转速对应的驱动角度运行过程，若电机的估算转速达到预设估算转速，则按照电机以估算转速对应的驱动角度驱动电机运行，虽然在电机启动过程，电机由设定转速切换为估算转速时电机的转速可能会发生突变，但是电机的驱动角度的变化仍然是连续的，并不随着电机转速的突变而发生突变，从而使得电机的驱动电压的变化也是连续的，而电机的驱动电压与电机的弦波电流存在一定的对应关系，在电机的驱动电压的变化连续的情况下，电机的弦波电流的变化也是连续的，从而可以有效避免过流，失步现象的发生。并且，电机的启动过程不受时间限制，即使电机由于负载过重而出现启动缓慢的问题，电机的估算转速依旧可以逐渐增长并趋于正确，使得电机最终可以成功启动。

可选的，在一实施例中，步骤S10之前，还包括：

步骤S1，获取电机转动的角加速度；

预先为电机设置一个角加速度，该角加速度可选为恒定的角加速度，该恒定角加速可以根据电机的负载确定，该负载可以是各种扇叶、传动系统中的负载等；也可以根据电机启动的实际情况确定，当然，不限于此，例如，还可以通过大量实验数据确定电机转动的最佳角加速度。

步骤S2，控制电机以所述角加速度对应的设定转速转动。

控制电机以角加速度对应的设定转速转动。也就是说，在上电启动时，由于电机处于静止或低转速的情况下，难以通过估算器获取估算角度，因此，需要先驱动电机转动。本实施例在电机的估算转速达到预设估算转速之前，为电机提供一个恒定的角加速度，按照恒定的角加速度对应的设定转速驱动电机转动。

为实现上述目的，本发明还提供一种电机的启动控制装置，所述电机的启动控制装置用于执行如上所述的电机的启动控制方法的各个步骤。

其中，该电机的启动控制方法的实现方式可以是软件实现方式，也可以是硬件实现方式，还可以是软件与硬件结合的实现方式。也就是说，电机的启动控制方法可以通过软件实现，也可以通过硬件实现，还可以通过软件结合硬件的方式实现，此处可根据实际需要选择。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机的启动控制方法，其特征在于，所述电机的启动控制方法包括以下步骤：

判断电机的估算转速是否大于预设估算转速；

在所述估算转速小于所述预设估算转速时，判断电机的设定转速是否大于设定转速阈值；

在所述设定转速小于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；

在所述设定转速大于所述设定转速阈值时，按照所述设定转速阈值对应的驱动角度驱动电机，并返回执行判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤；

在所述估算转速大于所述预设估算转速时，将所述估算转速转为驱动角度增量；

将所述驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，以获得当前时刻电机的驱动角度；

按照当前时刻所述电机的驱动角度驱动电机，以成功启动所述电机。

2.如权利要求1所述的电机的启动控制方法，其特征在于，所述电机的设定转速阈值大于所述电机的预设估算转速。

3.如权利要求1至2任一项所述的电机的启动控制方法，其特征在于，所述判断电机的估算转速是否大于预设估算转速的步骤之前，还包括：

获取电机转动的角加速度；

控制电机以所述角加速度对应的设定转速转动。

4.如权利要求1所述的电机的启动控制方法，其特征在于，所述电机的驱动角度的角度变化连续。

5.如权利要求1所述的电机的启动控制方法，其特征在于，所述按照所述设定转速对应的驱动角度驱动电机的步骤包括：

根据所述设定转速确定电机的驱动角度；

将所述电机的驱动角度输入FOC控制算法，以获得电机的驱动电压；

按照所述电机的驱动电压驱动电机。

6.如权利要求5所述的电机的启动控制方法，其特征在于，所述根据所述设定转速确定电机的驱动角度的步骤包括：

将所述设定转速转为驱动角度增量；

将所述驱动角度增量与上一时刻电机的驱动角度相加，以获得当前时刻电机的驱动角度。

7.一种电机的启动控制装置，其特征在于，所述电机的启动控制装置用于执行如权利要求1至6任一项所述的电机的启动控制方法的各个步骤。

8.如权利要求7所述的电机的启动控制装置，其特征在于，所述电机的启动控制方法的实现方式为软件实现方式、硬件实现方式和软硬件结合的实现方式中的其中一种实现方式。

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