本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法、一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置和一種具有該裝置的風(fēng)機(jī)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著矢量變頻控制技術(shù)的發(fā)展及成熟，越來越多的設(shè)備配備了變頻驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。例如，家用空調(diào)的室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)、油煙機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等。然而，在變頻驅(qū)動(dòng)器采用無位置傳感器進(jìn)行矢量控制時(shí)，由于速度觀測器無法有效的觀測靜止和超低速時(shí)的轉(zhuǎn)子位置，因而使得啟動(dòng)方式成為技術(shù)研究熱點(diǎn)。

相關(guān)技術(shù)中，針對無位置傳感器的啟動(dòng)方式主要包括：預(yù)定位開環(huán)拖動(dòng)法、高頻注入法、電壓矢量脈沖法等。然而這些方法會(huì)存在各種限制，其中，預(yù)定位開環(huán)拖動(dòng)法的啟動(dòng)時(shí)間較長，高頻注入法在啟動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，電壓矢量脈沖法對電機(jī)的凸極性要求明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法，能夠在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置。

本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提出一種風(fēng)機(jī)電機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法，包括以下步驟：獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值；根據(jù)所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值；在所述電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述速度給定值計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)所述電流給定幅值和所述轉(zhuǎn)子位置對所述電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到所述開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制所述電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法，首先獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，并根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值。在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。從而在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，包括：給定第一預(yù)設(shè)電流矢量以控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置；在所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在所述第一位置后，給定第二預(yù)設(shè)電流矢量以使所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在所述第二位置；記錄所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向所述第二位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流給定值，以獲得所述電流給定幅值；記錄所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向所述第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)并最終靜止在所述第二位置的時(shí)間，以獲得所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一位置對應(yīng)的電角度為180°，所述第二位置對應(yīng)的電角度為0°。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述根據(jù)所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值，包括：獲取所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子位置限值；根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置限值和所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算所述速度給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過以下公式計(jì)算所述速度給定值：

其中，ω*為所述速度給定值，k為系數(shù)，且0＜k＜1，T為所述速度開環(huán)運(yùn)行時(shí)間，為所述轉(zhuǎn)子位置限值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)子位置限值為π/2。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出的一種風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置，包括：第一獲取模塊，用于獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值；第二獲取模塊，用于根據(jù)所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值；控制模塊，用于在所述電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述速度給定值計(jì)算所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)所述電流給定幅值和所述轉(zhuǎn)子位置對所述電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到所述開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制所述電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置，通過第一獲取模塊獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，第二獲取模塊根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值，控制模塊在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。從而在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一獲取模塊包括：給定模塊，用于給定第一預(yù)設(shè)電流矢量以控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置，并在所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在所述第一位置后，給定第二預(yù)設(shè)電流矢量以使所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在所述第二位置；記錄模塊，用于記錄所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向所述第二位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流給定值，以獲得所述電流給定幅值，并記錄所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子從所述第一位置向所述第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)并最終靜止在所述第二位置的時(shí)間，以獲得所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一位置對應(yīng)的電角度為180°，所述第二位置對應(yīng)的電角度為0°。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二獲取模塊根據(jù)所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取所述速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值時(shí)，其中，所述第二獲取模塊獲取所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子位置限值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置限值和所述速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算所述速度給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二獲取模塊通過以下公式計(jì)算所述速度給定值：

其中，ω*為所述速度給定值，k為系數(shù)，且0＜k＜1，T為所述速度開環(huán)運(yùn)行時(shí)間，為所述轉(zhuǎn)子位置限值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)子位置限值為π/2。

此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種風(fēng)機(jī)電機(jī)，其包括上述的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)，通過上述的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置，能夠在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶有負(fù)載的風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的速度開環(huán)控制過程中的電流給定值和速度給定值；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置的方框示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置的方框示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法、風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置和具有該裝置的風(fēng)機(jī)電機(jī)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法的流程圖。如圖1所示，該風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法可包括以下步驟：

S1，獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，包括：給定第一預(yù)設(shè)電流矢量以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置；在電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置后，給定第二預(yù)設(shè)電流矢量以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在第二位置；記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流給定值，以獲得電流給定幅值；記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)并最終靜止在第二位置的時(shí)間，以獲得速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間。

優(yōu)選地，第一位置對應(yīng)的電角度可以為180°，第二位置對應(yīng)的電角度可以為0°。

具體地，可以預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)測試的方式來獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶有負(fù)載的風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)示意圖。其中，為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶浚瑸殡娏魇噶浚臑檗D(zhuǎn)子磁鏈與α軸負(fù)半軸之間的夾角，γ為轉(zhuǎn)子因慣性旋轉(zhuǎn)超過目標(biāo)位置且速度為零時(shí)與α軸負(fù)半軸之間的夾角。

在測試時(shí)，首先通過給定電流矢量以將帶有負(fù)載的電機(jī)的轉(zhuǎn)子預(yù)定位至α軸負(fù)半軸的附近位置，即電角度為180°±δ的位置處(δ越小越好)。然后，在電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止后，從零開始逐漸增大電流矢量的幅值，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在α軸，即電角度為0°的位置處。

其中，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子先沿箭頭1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)，由于慣性作用，轉(zhuǎn)子會(huì)繼續(xù)沿箭頭2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到與α軸負(fù)半軸且夾角為γ的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子的速度為零，如果不考慮摩擦力和風(fēng)阻等因素的影響，γ＝δ，但在實(shí)際情況中γ＞δ。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)γ位置后，轉(zhuǎn)子開始沿箭頭3的方向轉(zhuǎn)向目標(biāo)位置α軸，當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)，記錄此時(shí)的時(shí)間(可通過示波器測試獲得)，以作為速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T(通常為毫秒級別)，同時(shí)，記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流矢量，以作為速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。從而通過兩次定位來獲得速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。

另外，為了保證速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值的準(zhǔn)確性，可以進(jìn)行多次測量，以消除干擾影響。

S2，根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值，包括：獲取速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子位置限值；根據(jù)轉(zhuǎn)子位置限值和速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算速度給定值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可通過下述公式(1)計(jì)算速度給定值：

其中，ω*為速度給定值，k為系數(shù)，且0＜k＜1，T為速度開環(huán)運(yùn)行時(shí)間，為轉(zhuǎn)子位置限值。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子位置限值可以為π/2。

具體地，為了保證電機(jī)能夠正常啟動(dòng)，在T時(shí)刻電機(jī)的轉(zhuǎn)子到達(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)(實(shí)際為電機(jī)的轉(zhuǎn)子第二次到達(dá)目標(biāo)位置α軸)，需要電流矢量旋轉(zhuǎn)角度指令不能超過轉(zhuǎn)子位置限值(如π/2)，即轉(zhuǎn)子位置不能超過轉(zhuǎn)子位置限值以保證此時(shí)的轉(zhuǎn)矩足以將電機(jī)的轉(zhuǎn)子拖起，所以對轉(zhuǎn)子位置做如下約束：

其中，θ^*為轉(zhuǎn)子位置，ω^*為速度給定值，α^*為角加速度給定值。

然后對上述公式(2)進(jìn)行積分運(yùn)算以獲得下述公式(3)：

然后根據(jù)上述公式(3)可計(jì)算獲得角加速度給定值α^*和速度給定值ω^*：

也就是說，通過對電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行限制來獲得電機(jī)開環(huán)啟動(dòng)時(shí)的速度給定值，保證電機(jī)能夠正常啟動(dòng)。

S3，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。

具體地，如圖4所示，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，速度位置觀測器無法精確估計(jì)速度及位置，即速度環(huán)無法進(jìn)行閉環(huán)控制，因此將兩個(gè)軟件開關(guān)控制在1的位置處，以進(jìn)行速度開環(huán)、電流閉環(huán)的控制。此時(shí)，電流環(huán)的給定值如圖3所示，同時(shí)，速度給定值ω^*由速度指令生成器按照圖3所示的方式輸出，位置指令生成器對速度給定值ω^*進(jìn)行積分以獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，然后利用該轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行計(jì)算以獲得電機(jī)的控制信號(hào)，以對電機(jī)進(jìn)行速度開環(huán)、電流閉環(huán)控制。

當(dāng)速度開環(huán)的時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T時(shí)，記錄此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置和速度，并將此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置和速度作為閉環(huán)控制中速度位置觀測器的初始值，同時(shí)將兩個(gè)軟件開關(guān)控制在2的位置處，以進(jìn)行速度閉環(huán)、電流閉環(huán)控制。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方法，首先獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，并根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值。在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。從而在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置的方框示意圖。如圖5所示，該風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置包括：第一獲取模塊10、第二獲取模塊20和控制模塊30。

其中，第一獲取模塊10用于獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。第二獲取模塊20用于根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值。控制模塊30用于在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖6所示，第一獲取模塊10包括：給定模塊11和記錄模塊12。其中，給定模塊11用于給定第一預(yù)設(shè)電流矢量以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置，并在電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止在第一位置后，給定第二預(yù)設(shè)電流矢量以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在第二位置。記錄模塊12用于記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流給定值，以獲得電流給定幅值，并記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子從第一位置向第二位置轉(zhuǎn)動(dòng)并最終靜止在第二位置的時(shí)間，以獲得速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間。

優(yōu)選地，第一位置對應(yīng)的電角度為180°，第二位置對應(yīng)的電角度為0°。

具體地，可以預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)測試的方式來獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。

圖2是帶有負(fù)載的風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)示意圖。其中，為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶浚瑸殡娏魇噶?，δ為轉(zhuǎn)子磁鏈與α軸負(fù)半軸之間的夾角，γ為轉(zhuǎn)子因慣性旋轉(zhuǎn)超過目標(biāo)位置且速度為零時(shí)與α軸負(fù)半軸之間的夾角。

在測試時(shí)，首先給定模塊11通過給定電流矢量以將帶有負(fù)載的電機(jī)的轉(zhuǎn)子預(yù)定位至α軸負(fù)半軸的附近位置，即電角度為180°±δ的位置處(δ越小越好)。然后，在電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止后，給定模塊11從零開始逐漸增大電流矢量的幅值，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終靜止在α軸，即電角度為0°的位置處。

其中，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子先沿箭頭1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)，由于慣性作用，轉(zhuǎn)子會(huì)繼續(xù)沿箭頭2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到與α軸負(fù)半軸且夾角為γ的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子的速度為零，如果不考慮摩擦力和風(fēng)阻等因素的影響，γ＝δ，但在實(shí)際情況中γ＞δ。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)γ位置后，轉(zhuǎn)子開始沿箭頭3的方向轉(zhuǎn)向目標(biāo)位置α軸，當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)，記錄模塊12記錄此時(shí)的時(shí)間(可通過示波器測試獲得)，以作為速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T(通常為毫秒級別)，同時(shí)，記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流矢量，以作為速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值從而通過兩次定位來獲得速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值。

另外，為了保證速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值的準(zhǔn)確性，可以進(jìn)行多次測量，以消除干擾影響。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二獲取模塊20根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值時(shí)，其中，第二獲取模塊20獲取速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子位置限值，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置限值和速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算速度給定值。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子位置限值為π/2。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二獲取模塊20可通過上述公式(1)計(jì)算速度給定值。

具體地，為了保證電機(jī)能夠正常啟動(dòng)，在T時(shí)刻電機(jī)的轉(zhuǎn)子到達(dá)目標(biāo)位置α軸時(shí)(實(shí)際為電機(jī)的轉(zhuǎn)子第二次到達(dá)目標(biāo)位置α軸)，需要電流矢量旋轉(zhuǎn)角度指令不能超過轉(zhuǎn)子位置限值(如π/2)，即轉(zhuǎn)子位置不能超過轉(zhuǎn)子位置限值以保證此時(shí)的轉(zhuǎn)矩足以將電機(jī)的轉(zhuǎn)子拖起，所以按照上述公式(2)對轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行約束。然后對上述公式(2)進(jìn)行積分運(yùn)算以獲得上述公式(3)，最后根據(jù)上述公式(3)可計(jì)算獲得角加速度給定值α^*和速度給定值ω^*。

也就是說，通過對電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行限制來獲得電機(jī)開環(huán)啟動(dòng)時(shí)的速度給定值，保證電機(jī)能夠正常啟動(dòng)。

如圖4所示，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，速度位置觀測器無法精確估計(jì)速度及位置，即速度環(huán)無法進(jìn)行閉環(huán)控制，因此將兩個(gè)軟件開關(guān)控制在1的位置處，以進(jìn)行速度開環(huán)、電流閉環(huán)的控制。此時(shí)，電流環(huán)的給定值如圖3所示，同時(shí)，速度給定值ω^*由控制模塊30中的速度指令生成器31按照圖3所示的方式輸出，控制模塊30中的位置指令生成器32對速度給定值ω^*進(jìn)行積分以獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，然后利用該轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行計(jì)算以獲得電機(jī)的控制信號(hào)，以對電機(jī)進(jìn)行速度開環(huán)、電流閉環(huán)控制。

當(dāng)速度開環(huán)的時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間T時(shí)，控制模塊30記錄此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置和速度，并將此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置和速度作為閉環(huán)控制中速度位置觀測器的初始值，同時(shí)將兩個(gè)軟件開關(guān)控制在2的位置處，以進(jìn)行速度閉環(huán)、電流閉環(huán)控制。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置，通過第一獲取模塊獲取電機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間和速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的電流給定幅值，第二獲取模塊根據(jù)速度環(huán)的開環(huán)運(yùn)行時(shí)間獲取速度環(huán)開環(huán)運(yùn)行時(shí)的速度給定值，控制模塊在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)速度給定值計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)電流給定幅值和轉(zhuǎn)子位置對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)開環(huán)控制，直至開環(huán)控制時(shí)間達(dá)到開環(huán)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)閉環(huán)運(yùn)行。從而在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

此外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種風(fēng)機(jī)電機(jī)，其包括上述的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)機(jī)電機(jī)，通過上述的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)裝置，能夠在無位置傳感器的條件下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速啟動(dòng)，且啟動(dòng)過程無噪音，對電機(jī)凸極性無要求，適用范圍廣。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)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觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。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，或僅僅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，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。