一种无传感永磁同步电机的启动方法技术

本发明专利技术公开了一种无传感永磁同步电机的启动方法，包括如下步骤：S10)、对电机绕组进行短路后，通过驱动所述控制器的采样模块检测电机感应电流；S20)、判断所述电机感应电流是否小于感应电流预定值，若是，进入步骤S30),若不是，进入步骤S40)；S30)、开环启动控制；S40)、判断电机处于正转状态还是反转状态，若处于正转状态，进入步骤进入步骤S50),若不是，进入步骤S60)；S50)、正转闭环矢量启动控制；S60)、反转闭环矢量启动控制；本发明专利技术既确保了永磁同步电机能保证静止与趋于静止时的快速、小电流的高效启动，又实现了在较强的顺风或逆风情况下的快速闭环矢量控制，降低能耗，缩短启动时间，使得电机启动更加平滑顺畅。

A starting method of sensorless permanent magnet synchronous motor

The invention discloses a starting method of sensorless permanent magnet synchronous motor, which comprises the following steps: S10, detecting the induction current of the motor by driving the sampling module of the controller after short-circuit of the motor winding, S20, judging whether the induction current of the motor is less than the predetermined value of the induction current, and if so, entering into S20. If not, enter 65 The permanent magnet synchronous motor (PMSM) can ensure fast and low current start-up when it is still and tends to be static. It also realizes fast closed-loop vector control under strong downwind or upwind conditions, reduces energy consumption, shortens start-up time, and makes the motor start smoothly and smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种无传感永磁同步电机的启动方法
本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种无传感永磁同步电机的启动方法，本专利技术尤其适合用于各类风机系统中。
技术介绍
永磁同步电机无传感控制技术具有实现简单、成本低、可靠性高等优点，因此被广泛应用于各类风机系统中。由于永磁同步电机零速或低速条件下反电势很小，难以精确得到电机转子位置角度,因此现有的无传感控制的永磁同步电机在启动时通常采用开环启动控制，待电机转子牵至同步并达到一定转速后(通过估算可获得较精确的转子位置角度)再切换至闭环FOC控制(即为矢量控制)。顺逆风启动是大多数室外风机系统必需满足的基本功能。在逆风情况下，永磁同步电机会反转，且反转速度与风速成正比关系。对于带传感器的驱动控制器而言，由于能实时测得转子位置，因此可通过闭环控制直接将风机拉回正转正常启动；但对无传感器的永磁同步电机驱动控制器而言，启动时转子位置信息很难获取，如不采取措施预先抑制电机反转，则开环启动阶段难以产生足够的启动力矩将永磁同步电机拉回正转并牵至同步，从而导致电机在逆风条件下无法可靠启动；顺风启动情况与逆风启动相似，必需先通过控制抑制电机转速，才能进入正常启动流程。请参见图1所示的现有永磁同步电机无位置传感驱动控制器的三个采样电阻Ra、Rb和Rc采样的结构示意图，其启动方法是：首先驱动下桥臂实现电机绕组短路来产生制动力矩，然后待电机PMSM转速度降低到接近零速之后再进入开环启动；该技术采用驱动控制器测量各桥臂采样电阻上短路电流的大小来判断电机PMSM当前的速度，从而决定制动时间长短以及何时开环启动。众所周知，单电阻采样可降低电机驱动控制器的成本和体积，然而以上方法并不能直接用于单电阻采样方案，这是由于下桥臂短路制动时短路电流不会流过采样单电阻，因此驱动控制器难以直接判定电机的转动状况。另一方面，从能耗以及效率的角度来看，在正常无风启动时，要求驱动控制器在确保可靠启动电机的前提下开环启动电流越小越好以及开环启动时间越短越好。然而在恶劣的条件下，特别是逆风启动时，电机受外界施加的转矩较高，短路制动可能只能将电机减至一个较低转速而无法完全将其刹停(即将电机转速度降低到零)，因此在这种情况下，现有单靠电机绕组短路制动的启动方法可能会导致开环启动失败。为了解决上述技术问题，本申请人在2017年4月28日提出了申请号为201710291097.X，专利名称为一种无传感永磁同步电机的启动方法以及无传感永磁同步电机的在先专利技术专利申请采用驱动控制器开启电机绕组短路制动模式，降低电机转速，同时应用单电阻采样通过续流模式检测电机感应电流，进而本专利技术实施例实现了单电阻采样条件下的可靠启动，有效降低驱动控制器的成本和体积；同时本专利技术实施例通过调整补偿开环启动电流和/或开环启动时间，这样既能保证无风时的快速、小电流的高效启动，又能保证恶劣顺逆风条件下的可靠启动，同时单在算法层面既可实现，无需添加额外的硬件结构。随着本申请人的深入研究和应用发现，永磁同步电机在顺风情况下，当正转转速较高时，如果按照201710291097.X的技术方案，需要将电机先减速刹停，再按常规闭环控制启动，不但引起较大损耗，还会导致启动时间变长。此外，在一些实际应用场合时电机控制器掉电，但由于转速惯性电机尚未完全停稳的时候，控制器恢复供电后重启，电机也会出现类似于如前所述的顺风启动的情况。在逆风情况下，永磁同步电机会转速较高地反转，而且反转速度与风速成正比关系，这对于无传感的控制器而言，必须采取措施抑制电机的反转(如201710291097.X的电机绕组短路制动模式)，则开环启动阶段难以产生足够的启动力矩将风机拉回正转并牵至同步，从而导致风机在逆风条件下无法可靠启动。由此可知，在先申请201710291097.X的技术方案虽然能保证无风时的快速、小电流的高效启动，以及保证顺逆风条件下的可靠启动，但在较强的顺风或逆风情况下时，启动过程的能耗大，且启动时间长。因此，本申请人希望对在先申请201710291097.X进行改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种无传感永磁同步电机的启动方法，预先检测永磁同步电机的旋转状态，根据其当时的旋转方向和旋转速度来选择性地进入特定的电机启动控制模式，既确保了永磁同步电机能保证静止与趋于静止时的快速、小电流的高效启动，又实现了在较强的顺风或逆风情况下的快速闭环矢量控制，降低能耗，缩短启动时间，使得电机启动更加平滑顺畅；本专利技术的另一目的在于提出一种无传感永磁同步电机的启动方法，采用单电阻采样模块检测电机感应电流，有效降低驱动控制器的成本和体积，同时有效实现了永磁同步电机旋转状态的可靠检测。本专利技术采用的技术方案如下：一种无传感永磁同步电机的启动方法，所述无传感永磁同步电机连接驱动控制器，其中，所述启动方法包括如下步骤：S10)、对电机绕组进行短路后，通过驱动所述控制器的采样模块检测电机感应电流，基于所述电机感应电流判断所述电机的旋转状态；S20)、判断所述电机感应电流是否小于感应电流预定值，若是，进入步骤S30),若不是，进入步骤S40)；S30)、开环启动控制，待电机转子牵至同步并达到预定目标转速后再切换至闭环矢量控制；S40)、判断电机处于正转状态还是反转状态，若处于正转状态，进入步骤进入步骤S50),若不是，进入步骤S60)；S50)、正转闭环矢量启动控制；S60)、反转闭环矢量启动控制。优选地，所述控制器的采样模块为单电阻采样模块，所述单电阻安装连接在直流母线的负极上，所述单电阻通过续流模式检测电机感应电流。优选地，在所述的步骤S40)中，判断电机处于正转状态还是反转状态的方法为：S41)、控制器输出恒定电压矢量us触发所述单电阻采样模块采样，所述单电阻采样模块计算得到定子电流矢量is；S42)、基于确定的恒定电压矢量us和定子电流矢量is计算得到反电动势矢量es；S43)、根据相邻两个采样周期的反电动势矢量es的差值Δθ变化，判定所述电机处于正转状态还是反转状态。优选地，所述单电阻采样模块通过PWM移相处理重构出相应的定子电流矢量is。优选地，所述反电动势矢量es＝us-isRs，其中，所述恒定电压矢量us幅值范围在0.1-1％的电机额定电压。优选地，在所述步骤S50)之前还包括步骤S50a)，所述的步骤S50a)为判断电机正转速度是否大于预定正转速度值，若是，进入步骤S50)，若不是，开启短路制动模式直至所述电机感应电流小于所述感应电流预定值后进入步骤S30)；在所述步骤S60)之前还包括步骤S60a)，所述的步骤S60a)为判断电机反转速度是否大于预定反转速度值，若是，进入步骤S60)，若不是，开启短路制动模式直至所述电机感应电流小于所述感应电流预定值后进入步骤S30)。优选地，所述开启短路制动模式直至所述电机感应电流小于所述感应电流预定值的具体控制步骤包括：S30a)、驱动控制器开启电机绕组短路制动模式，降低电机转速；S30b)、通过驱动控制器的采样模块检测电机感应电流；S30c)、判断所述电机感应电流是否小于感应电流预定值，若是，进入步骤S30),若不是，返回步骤S30a)。优选地，进入所述的步骤S30)之前还包括步骤S30d)，所述的步骤S30d)为：计算步骤S30c)返回步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无传感永磁同步电机的启动方法，所述无传感永磁同步电机连接驱动控制器，其特征在于，所述启动方法包括如下步骤：S10)、对电机绕组进行短路后，通过驱动所述控制器的采样模块检测电机感应电流，基于所述电机感应电流判断所述电机的旋转状态；S20)、判断所述电机感应电流是否小于感应电流预定值，若是，进入步骤S30),若不是，进入步骤S40)；S30)、开环启动控制，待电机转子牵至同步并达到额目标转速后再切换至闭环矢量控制；S40)、判断电机处于正转状态还是反转状态，若处于正转状态，进入步骤进入步骤S50),若不是，进入步骤S60)；S50)、正转闭环矢量启动控制；S60)、反转闭环矢量启动控制。

【技术特征摘要】
1.一种无传感永磁同步电机的启动方法，所述无传感永磁同步电机连接驱动控制器，其特征在于，所述启动方法包括如下步骤：S10)、对电机绕组进行短路后，通过驱动所述控制器的采样模块检测电机感应电流，基于所述电机感应电流判断所述电机的旋转状态；S20)、判断所述电机感应电流是否小于感应电流预定值，若是，进入步骤S30),若不是，进入步骤S40)；S30)、开环启动控制，待电机转子牵至同步并达到额目标转速后再切换至闭环矢量控制；S40)、判断电机处于正转状态还是反转状态，若处于正转状态，进入步骤进入步骤S50),若不是，进入步骤S60)；S50)、正转闭环矢量启动控制；S60)、反转闭环矢量启动控制。2.如权利要求1所述的无传感永磁同步电机的启动方法，其特征在于，所述控制器的采样模块为单电阻采样模块，所述单电阻安装连接在直流母线的负极上，所述单电阻通过续流模式检测电机感应电流。3.如权利要求2所述的无传感永磁同步电机的启动方法，其特征在于，在所述的步骤S40)中，判断电机处于正转状态还是反转状态的方法为：S41)、控制器输出恒定电压矢量us触发所述单电阻采样模块采样，所述单电阻采样模块计算得到定子电流矢量is；S42)、基于确定的恒定电压矢量us和定子电流矢量is计算得到反电动势矢量es；S43)、根据相邻两个采样周期的反电动势矢量es的差值Δθ变化，判定所述电机处于正转状态还是反转状态。4.如权利要求3所述的无传感永磁同步电机的启动方法，其特征在于，所述单电阻采样模块通过PWM移相处理重构出相应的定子电流矢量is。5.如权利要求3所述的无传感永磁同步电机的启动方法，其特征在于，所述反电动势矢量es＝us-isRs，其中，所述恒定电压矢量us幅值范围在0.1-1％的电机额定电压。6.如权利要求1所述的无传感永磁同步电机的启动方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：符一凡，何志明，
申请(专利权)人：苏州半唐电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32