永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置与流程

1.本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置。


背景技术：

2.目前永磁同步电机的方波启动方式主要分为2大类，一种是有感方波驱动，即安装有转子位置传感器，另一种是无感方波驱动，即未安装转子位置传感器。两者各有优缺点，根据应用的对象不同选择也不相同。
3.由于没有安装转子位置传感器，永磁同步电机在无感方波启动时需要经过预定位、外同步强拉运转和反电势检测内同步运转3个阶段。其中最困难的就是外同步强拉运转时由于不知道转子位置，电机控制处于盲区，容易出现启动失败，尤其重载时更是如此。
4.目前采用的方式往往都是在预定位选择一个力度，然后采取恒压恒频、恒频升压和恒压升频的方式，使电机实现外同步运转，然后结合反电势检测切入到有感方式运行。该方法涉及参数多，力度和频率均不可控，极容易出现电机抖动造成启动失败，尤其重载时更为严重。
5.因此，希望能够解决如何启动没有安装转子位置传感器的永磁同步电机的问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置，用于解决现有技术中如何启动没有安装转子位置传感器的永磁同步电机的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种永磁同步电机的启动方法，包括以下步骤：接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐次逼近的方式增大强拉换相频率以拉动所述转子；判断转子位置信号和强拉运转信号的角度差是否在随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小；当所述角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，判断所述角度差是否减小到小于等于预设角度差，当所述角度差减小到小于等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；当角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到角度差减小。
8.为实现上述目的，本发明还提供一种永磁同步电机的启动系统，包括：启动模块、启动力度调节模块、反电势检测电路模块、运行模块和启动动态频率调节模块；所述启动模块用于接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；所述启动力度调节模块用于输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐次逼近的方式增大强拉换相频率以拉动所述转子；所述反电势检测电路模块用于判断转子位置信号和强拉运转信号的角度差是否在随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小；所述运行模块用于当所述角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，判断所述角度差是否减小到小于等于预设角
度差，当所述角度差减小到小于等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；所述启动动态频率调节模块用于当角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到角度差减小。
9.为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一上述永磁同步电机的启动方法。
10.为实现上述目的，本发明还提供一种永磁同步电机的启动装置，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述永磁同步电机的启动装置执行任一上述的永磁同步电机的启动方法。
11.如上所述，本发明的一种永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置，具有以下有益效果：用于实现永磁同步电机的无感启动。增加了启动保护功能和启动失败自动重启次数限制功能，确保电机重载启动成功，缩短电机启动时间并减小电机损伤。防止因为启动时间过长而对电机造成损伤。防止陷入连续重启失败的怪圈中。
附图说明
12.图1a显示为本发明的永磁同步电机的启动方法于一实施例中的流程图；
13.图1b显示为本发明的永磁同步电机的启动方法于一实施例中的流程图；
14.图2显示为本发明的永磁同步电机的启动系统于一实施例中的结构示意图；
15.图3显示为本发明的永磁同步电机的启动装置于一实施例中的结构示意图。
16.元件标号说明
17.21
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启动模块
18.22
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启动力度调节模块
19.23
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运行模块
20.24
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启动动态频率调节模块
21.31
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处理器
22.32
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存储器
具体实施方式
23.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，故图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
25.本发明的永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置，用于实现永磁同步电机的无感启动。
26.本发明主要介绍用于永磁同步电机的无感启动方法，着重解决在无感方波启动时遇到的重载启动困难的问题。本发明从电机启动的原理入手，在预定位、外同步强拉运转和反电势内同步运转3个阶段增加启动力度调节器，防止因启动电流过大损坏电机和驱动板卡，再克服传统方式力度和频率均不可控的不足，在外同步强拉运转中采用逐次逼近的方式拖动电机运转，同时考虑到重载时容易拖动失败的问题，采用动态频率调节器的方式跟踪调节频率，彻底解决启动难尤其重载时启动失败的问题。
27.如图1a所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的启动方法，包括以下步骤：
28.步骤s11、接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位。
29.永磁同步电机的启动和运转本质上是定子产生的旋转磁场和永磁转子的固定磁场之间的的吸引和排斥，吸引和排斥的力度越大，电机的扭矩就越大，吸引和排斥的频率越高，电机的转速就越高。
30.具体地，基于驱动器接收永磁同步电机的启动指令。所述启动指令是指启动永磁同步电机的指令。
31.具体地，所述预定位是指预设的永磁同步电机的转子启动时所在的位置。可以根据需求进行具体位置的设定。例如将所述转子位置按照圆周360度，以每60度的间隔分为6块，那么所述转子的位置就有6处，可以选择其中的两处作为预定位。所述预定位除了避开定子磁场与转子磁场正好平行的“死角”位置，其他位置都可。即所述预定位是假定的位置。通过向所述永磁同步电机输入预设电流的方式控制永磁同步电机的转子进入预定位。
32.步骤s12、输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子。
33.具体地，所述输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动转子包括：
34.向永磁同步电机输出预设额定电流以向永磁同步电机输出预设强拉力度。具体地，所述预设额定电流以不超过所述永磁同步电机的最大额定电流为准。
35.依次增大所述预设强拉力度的强拉换相频率以拉动转子。所述强拉换相频率是指向所述永磁同步电机输出预设强拉力度的频率，逐步增大所述预设强拉力度的强拉换相频率是指，逐渐增大强拉换相频率，例如原本的强拉换相频率为100，那么依次增大为101，102，103这样逐渐增大的方式。
36.步骤s13、当所述角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，判断所述角度差是否减小到小于等于预设角度差，当所述角度差减小到小于等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机。
37.具体地，所述预设角度差为根据永磁同步电机能否运行起来而设定的。
38.判断转子位置信号和强拉运转信号的角度差是否在随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小。
39.具体地，随着强拉换相频率的逐步增大要同时判断转子位置信号和强拉运转信号的角度差的变化。所述转子位置信号和强拉运转信号的角度差通过以下方式得到，基于反电势检测电路获取永磁同步电机的电机绕组电压，将所述电机绕组电压与电机的中点电压进行比较，得到电机绕组电压与电机的中点电压的比较结果，基于所述比较结果判断转子
位置信号和强拉运转信号的角度差。电机绕组有三组分别为第一电机绕组、第二电机绕组和第三电机绕组，将电机绕组电压大于中点电压定义为1，电机绕组电压小于中点电压定义为0，那么就能基于电机绕组的电压与中点电压的比较能得到8种比较结果，如下表所示。其中第1比较结果和第8比较结果不反应电机转子的角度，无意义，其余6种比较结果正好将电机转子角度等分，每跨越一个结果，表明转子角度跳变60度。只有比较结果反馈的电机转子角度与强拉换相的假定角度接近或相等时，表明角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小。
[0040][0041][0042]
步骤s14、当角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到角度差减小。
[0043]
具体地，正常情况下所述角度差会随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小。但是，如果角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，那么此时需要重新设定强拉换相频率，例如将原先的逐次逼近的方式增大强拉换相频率的方式改为较大间隔增大强拉换相频率的方式。例如，原本的强拉换相频率为100，那么较大间隔增大为105，110，115这样较大间隔增大的方式。
[0044]
或者，所述调整强拉换相频率为逐渐减小强拉换相频率，例如以每次减小1赫兹的调整强拉换相频率幅度的情况逐渐减小强拉换相频率。
[0045]
具体地，还包括判断启动时间是否超过预设启动时间，当启动时间超过预设启动时间时重新启动永磁同步电机。例如，所述预设启动时间为5秒，即判断启动时间是否超过5秒，当启动时间超过5秒时重新启动永磁同步电机。
[0046]
具体地，还包括判断启动次数是否超过预设启动次数，当启动次数超过预设启动次数时，退出启动永磁同步电机。例如，所述预设启动次数为5次，即判断启动次数是否超过5次，当启动次数超过5次时，退出启动永磁同步电机。
[0047]
如图1b所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的启动方法，包括以下步骤：
[0048]
步骤s11、接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位。
[0049]
步骤s12、输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐次逼近的方式增大强拉换相频率以拉动所述转子。
[0050]
步骤s131、判断转子位置信号和强拉运转信号的角度差是否在随着所述强拉换相
频率的逐步增大而减小。
[0051]
步骤s132、当所述角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，判断所述角度差是否减小到小于等于预设角度差，当所述角度差减小到小于等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机。
[0052]
步骤s14、当角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到角度差减小。
[0053]
步骤s15、还包括判断启动时间是否超过预设启动时间，当启动时间超过预设启动时间时重新启动永磁同步电机。
[0054]
步骤s16、还包括判断启动次数是否超过预设启动次数，当启动次数超过预设启动次数时，退出启动永磁同步电机。增加了启动保护功能和启动失败自动重启次数限制功能，确保电机重载启动成功，缩短电机启动时间并减小电机损伤。
[0055]
如图2所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的启动系统，包括：启动模块21、启动力度调节模块22、运行模块23和启动动态频率调节模块24；所述启动模块用于接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；所述启动力度调节模块用于输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子；所述运行模块用于当转子位置信号和强拉运转信号的角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，且当所述角度差减小到小于或等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；所述启动动态频率调节模块用于当所述角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到所述角度差减小。
[0056]
具体地，还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于判断启动时间是否超过预设启动时间，当启动时间超过预设启动时间时重新启动永磁同步电机。
[0057]
具体地，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断启动次数是否超过预设启动次数，当启动次数超过预设启动次数时，退出启动永磁同步电机。
[0058]
具体地，所述启动力度调节模块用于输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子包括：向永磁同步电机输出预设额定电流以向永磁同步电机输出预设强拉力度；依次增大所述预设强拉力度的强拉换相频率以拉动转子。
[0059]
需要说明的是：启动模块21、启动力度调节模块22、运行模块23和启动动态频率调节模块24的结构和原理与上述永磁同步电机的启动方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
[0060]
需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，某一模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上某一模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0061]
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(micro processor uint，简称mpu)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。
[0062]
于本发明一实施例中，本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述永磁同步电机的启动方法。
[0063]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0064]
如图3所示，于一实施例中，本发明的永磁同步电机的启动装置包括：处理器31和存储器32；所述存储器32用于存储计算机程序；所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述永磁同步电机的启动装置执行任一所述的永磁同步电机的启动方法。
[0065]
具体地，所述存储器32包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0066]
优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0067]
综上所述，本发明永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置，用于实现永磁同步电机的无感启动。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0068]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种永磁同步电机的启动方法，其特征在于，包括以下步骤：接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子；当转子位置信号和强拉运转信号的角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，且当所述角度差减小到小于或等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；当所述角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到所述角度差减小。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的启动方法，还包括：判断启动时间是否超过预设启动时间，当启动时间超过预设启动时间时重新启动永磁同步电机。3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的启动方法，还包括：判断启动次数是否超过预设启动次数，当启动次数超过预设启动次数时，退出启动永磁同步电机。4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的启动方法，所述输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子包括：向永磁同步电机输出预设额定电流以向永磁同步电机输出预设强拉力度；依次增大所述预设强拉力度的强拉换相频率以拉动转子。5.一种永磁同步电机的启动系统，其特征在于，包括：启动模块、启动力度调节模块、运行模块和启动动态频率调节模块；所述启动模块用于接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；所述启动力度调节模块用于输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子；所述运行模块用于当转子位置信号和强拉运转信号的角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，且当所述角度差减小到小于或等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；所述启动动态频率调节模块用于当所述角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到所述角度差减小。6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的启动系统，还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于判断启动时间是否超过预设启动时间，当启动时间超过预设启动时间时重新启动永磁同步电机。7.根据权利要求5所述的永磁同步电机的启动系统，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断启动次数是否超过预设启动次数，当启动次数超过预设启动次数时，退出启动永磁同步电机。8.根据权利要求5所述的永磁同步电机的启动系统，所述启动力度调节模块用于输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子包括：向永磁同步电机输出预设额定电流以向永磁同步电机输出预设强拉力度；
依次增大所述预设强拉力度的强拉换相频率以拉动转子。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行，以实现权利要求1至4中任一项所述永磁同步电机的启动方法。10.一种永磁同步电机的启动装置，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述永磁同步电机的启动装置执行权利要求1至4中任一项所述的永磁同步电机的启动方法。

技术总结
本发明提供一种永磁同步电机的启动方法、系统、介质及装置，包括：接收启动指令，基于所述启动指令控制永磁同步电机的转子进入预定位；输出预设强拉力度至永磁同步电机，并以逐步增大强拉换相频率的方式拉动所述转子；当转子位置信号和强拉运转信号的角度差随着所述强拉换相频率的逐步增大而减小时，且当所述角度差减小到小于或等于所述预设角度差时，以当前的强拉换相频率和预设强拉力度运行永磁同步电机；当所述角度差随着换相频率的逐步增大而未减小时，调整强拉换相频率直到所述角度差减小。本发明用于实现永磁同步电机的无感启动。动。动。


技术研发人员：廖继华
受保护的技术使用者：德马科技集团股份有限公司
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2022/3/8