技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種無位置傳感器的bldc電機(jī)的啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)：
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無位置傳感器的bldc電機(jī)多數(shù)采用矢量控制方法進(jìn)行控制，由于轉(zhuǎn)子角/位置θ是矢量控制中電壓和電流轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵,在先前無位置傳感器無刷電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行前中確少關(guān)鍵要素,啟動(dòng)無位置傳感器器無刷電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常的方法是先給能量給電機(jī)，將用直流電流id送到d軸(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸),同時(shí)保持q軸(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的交軸)電流iq為零。電動(dòng)機(jī)將鎖到它原來的位置,定義為零時(shí)的位置。然后,它雇傭了一個(gè)開環(huán)控制的模式控制電機(jī)運(yùn)行,在到達(dá)預(yù)定義速度時(shí)實(shí)現(xiàn)正常啟動(dòng)，然后進(jìn)入正常工作狀態(tài)并切換到常規(guī)的閉環(huán)控制模式。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的無位置傳感器的bldc電機(jī)采用反電動(dòng)勢(bemf信號)去估算轉(zhuǎn)子位置，當(dāng)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)階段的低速狀態(tài)無法測量計(jì)算反電動(dòng)勢，故一開始只能開環(huán)控制。如美國專利號：us7667423(b2)所述描述的電機(jī)啟動(dòng)方法。

由于在初始階段沒有反饋信號,針對不同的負(fù)載條件下,無位置傳感器電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)策略適應(yīng)性很差,尤其是在初始加載是未知的情況下，比如：在一個(gè)洗衣機(jī),每天的衣服和水量都不同，也就是負(fù)載是不定的，有時(shí)候比較大，有時(shí)候比較輕，負(fù)載可以大幅變化。為了彌補(bǔ)這個(gè)弱點(diǎn),常見的做法是增加初始啟動(dòng)階段盡量增大啟動(dòng)電流以盡量增加啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)不同的啟動(dòng)負(fù)載。這種方法的缺點(diǎn)是,你必須為最壞的情況設(shè)計(jì),以大電流啟動(dòng)增大力矩，但這樣可能導(dǎo)致沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音，電子元器件的壽命會(huì)縮短，電機(jī)容易發(fā)生故障。因?yàn)楫?dāng)輕的負(fù)載時(shí)，用大的啟動(dòng)電流給電機(jī)造成較大的沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種無位置傳感器的bldc電機(jī)的啟動(dòng)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)啟動(dòng)階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音，影響電機(jī)工作壽命的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種無位置傳感器的bldc電機(jī)的啟動(dòng)方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟a：復(fù)位：在ds軸選擇一個(gè)的電壓vds,同時(shí)保持qs軸的電壓vqs＝0,使電機(jī)回到預(yù)設(shè)的位置,ds軸和qs軸是定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里面的兩個(gè)軸；

步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機(jī)被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)),給定電機(jī)一個(gè)磁通λ，在qs軸的電流iqs進(jìn)行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進(jìn)行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0與實(shí)測力矩t1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測力矩t1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0；

步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段：在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0與實(shí)測轉(zhuǎn)速v1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測轉(zhuǎn)速v1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動(dòng)；若實(shí)測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，則認(rèn)為啟動(dòng)失敗。

上述所述的步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機(jī)一個(gè)磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。

上述所述的步驟b：閉鎖力矩提升階段：給定電機(jī)一個(gè)磁通λ是一個(gè)電機(jī)飽和磁通值。

上述所述的啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)臨界力矩值，即當(dāng)實(shí)測力矩t1大于啟動(dòng)力矩t0時(shí)，電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)固定負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量得到，即要啟動(dòng)負(fù)載需要多大的力矩值。

上述所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)可變負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量的，即要啟動(dòng)最小負(fù)載時(shí)需要的力矩值。

上述所述的步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機(jī)，每間隔一段時(shí)間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達(dá)到要求。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果：

1)在閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機(jī)被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)),給定電機(jī)一個(gè)磁通λ，在qs軸的電流iqs進(jìn)行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進(jìn)行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0與實(shí)測力矩t1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測力矩t1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0；在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0與實(shí)測轉(zhuǎn)速v1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測轉(zhuǎn)速v1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動(dòng)；若實(shí)測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，則認(rèn)為啟動(dòng)失敗。本發(fā)明的啟動(dòng)力矩t0與啟動(dòng)負(fù)載相適應(yīng)，采用全程閉環(huán)控制，啟動(dòng)順滑均勻平穩(wěn)，不會(huì)象現(xiàn)有的開環(huán)控制方式給與太大的啟動(dòng)力矩，從而避免電機(jī)啟動(dòng)階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音；因此，啟動(dòng)電流小，對電流功率組件沖擊小，產(chǎn)生噪音的噪音小，有效保障電機(jī)的正常運(yùn)作，延長產(chǎn)品壽命。

2)當(dāng)閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機(jī)一個(gè)磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。當(dāng)磁通λ為一定值時(shí)，根據(jù)力矩計(jì)算公式計(jì)算力矩的就方便，給定電機(jī)一個(gè)磁通λ最好是一個(gè)電機(jī)飽和磁通值，提升力矩時(shí)力矩的增量是最大的，提升力矩的時(shí)間可以進(jìn)一步縮短。

3)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)固定負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量得到，即要啟動(dòng)負(fù)載需要多大的力矩值，操作性強(qiáng)，容易實(shí)施；

4)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)可變負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量的，即要啟動(dòng)最小負(fù)載時(shí)需要的力矩值，靠步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段：在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，來適應(yīng)負(fù)載的變化。

附圖說明：

圖1是本本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機(jī)的示意圖；。

圖2是本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機(jī)的電機(jī)控制器的電路方框圖；

圖3是本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機(jī)采用凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制的坐標(biāo)系圖；

圖5是本發(fā)明的直接力矩輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；

圖6是本發(fā)明的速度輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；

圖7是本發(fā)明的圖5中直接磁通矢量控制方塊的展開圖；

圖8是本發(fā)明的圖5中定子磁通觀測器的的展開圖；

圖9是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制參考磁通的產(chǎn)生流程圖；

圖10是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制最大qs軸電流的產(chǎn)生流程圖；

圖11是本發(fā)明的控制方法的矢量控制參考圖；

圖12a本發(fā)明微處理器里面的部分軟件控制流程圖；

圖12b本發(fā)明微處理器里面的另一部軟件控制流程圖；

圖13是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機(jī)的啟動(dòng)流程圖；

圖14是本發(fā)明的啟動(dòng)線路與傳統(tǒng)啟動(dòng)線路的對照示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

本發(fā)明是借鑒專利號為cn201210179372.0、專利名稱為：一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法、公告號為：cn103452883a的專利文獻(xiàn)，其中部分內(nèi)容與cn201210179372.0是相同的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完全可能參考cn201210179372.0的技術(shù)方案的內(nèi)容，理解本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一：

如圖1、圖2、圖3所示，無位置傳感器的bldc電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件2和電機(jī)控制器，定子組件包括定子鐵芯1和線圈繞組，定子鐵芯1設(shè)置齒12和槽11，線圈繞組繞在齒12上，轉(zhuǎn)子組件是凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測單元，檢測單元將相電流,dc總線電流及相電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，所述的凸極轉(zhuǎn)子的凸極性lq/ld的范圍1.3—1.7，凸極轉(zhuǎn)子表面氣隙磁密的范圍在0.6特斯拉—0.8特斯拉，處理器通過驅(qū)動(dòng)電路輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接。

所述的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵芯21和永磁體22，轉(zhuǎn)子鐵芯21包括設(shè)置有中心軸孔的環(huán)形圈210和從環(huán)形圈210外側(cè)凸出的若干塊導(dǎo)磁塊211,在相鄰兩導(dǎo)磁塊211之間形成用于安裝永磁體22的徑向凹槽212，在徑向凹槽212的開口部的兩側(cè)導(dǎo)磁塊211上凸出擋鉤213，導(dǎo)磁塊211的外側(cè)面214的截面形狀是圓弧線，外側(cè)面214是以偏移中心軸孔的中心o一定距離h的點(diǎn)a為圓心。通過利用凸極結(jié)構(gòu)提高磁通密度來降低電機(jī)成本，磁鋼可以采用鐵氧體取代原來的釹鐵錋，進(jìn)一步減低成本，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極。

如圖4所示，圖4定義了永磁同步電機(jī)矢量的參考坐標(biāo)，靜止坐標(biāo)系α-β,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q，定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系ds-qs，ω轉(zhuǎn)子速度，δ是負(fù)載角(即定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的夾角)，角度是靜止坐標(biāo)系α-β與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q的夾角，定子磁通矢量λ；角度是靜止坐標(biāo)系α-β與定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系ds-qs的夾角。

在靜止坐標(biāo)α,β下內(nèi)置永磁電機(jī)的電壓與力矩的關(guān)系如下：e:

rs是定子電阻，p是磁極對數(shù).

電機(jī)的控制模式將通過磁通耦合電流，因此，轉(zhuǎn)化為電磁磁通控制，對于

內(nèi)置永磁電機(jī)的磁通通常在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)d,q來表達(dá)數(shù)學(xué)式：

λm是磁鏈

如果是磁通未飽和狀態(tài)，上述公式可以簡化為：

ld是電機(jī)d軸電感，lq是電機(jī)q軸電感.

如果轉(zhuǎn)子位置是然后磁域在靜止坐標(biāo)α,β下，該公式表示為

在定子磁通坐標(biāo)ds,qs，電壓模型和力矩關(guān)系如下：

te＝(3/2)·p·λ·iqs＝kt·iqs(7)

ω轉(zhuǎn)子速度，δ是負(fù)載角

從公式6知道,我們得到定子磁通矢量λ，ds軸電壓被直接修正，而負(fù)載角和力矩能被qs軸電壓控制公式7控制qs軸電流iqs直接控制力矩。而vqs與iqs相關(guān)；

vqs＝iqs*rs+ls*diqs/dtrs是定子電阻,故控制qs軸的電壓vqs可以控制qs軸電流iqs；

從公式式(6)中立即發(fā)現(xiàn)，定子磁通矢量值λ可直接通過ds-軸電壓vds來調(diào)節(jié)，而負(fù)載角(因而和轉(zhuǎn)矩)可通過qs-軸電壓vqs來控制。然而，公式(7)顯示，調(diào)節(jié)qs-軸電流iqs可直截了當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。因此，(ds，qs)坐標(biāo)系的電壓模型具有qs軸電流iqs作為狀態(tài)變量來替代在[7]中用到的負(fù)載角。

如在[6]中證實(shí)的那樣，在(ds，qs)構(gòu)架中的電壓模型就變成：

如圖5所示，它力矩控制模式磁通控制控制組合模塊圖，包括直接磁通矢量控制dfvc、定子磁通觀測器和死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償模塊。經(jīng)由力矩增益導(dǎo)入力矩指令，作為要求的力矩基準(zhǔn)而重新調(diào)節(jié)。

如圖6所示，它速度控制模式磁通控制組合的模塊圖包括直接磁通矢量控制dfvc、定子磁通觀測器和死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償模塊。速度指令用作比例積分(pi)控制器的基準(zhǔn)，然后，速度環(huán)控制器生成力矩指令。

圖7是整個(gè)直接磁通矢量控制dfvc方案的模塊圖，方案在定子磁通基準(zhǔn)構(gòu)架中實(shí)施，從磁通觀測器傳感的反饋信息和輸出量輸送給這個(gè)直接磁通矢量控制dfvc控制策略，力矩指令是作為控制參照變量，在方案內(nèi)有兩個(gè)控制環(huán)路，定子磁通環(huán)路和q-軸電流環(huán)路，比例積分控制器用于這兩個(gè)控制環(huán)路，這個(gè)直接磁通矢量控制dfvc方案的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)調(diào)節(jié)磁通和電流時(shí)，變頻器電壓、電流限制和負(fù)載角限制予以相關(guān)考慮。

圖7中本方案中有兩個(gè)環(huán)路pid控制。第一個(gè)pid控制是：力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)，第二個(gè)pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)。力矩電流環(huán)控制pid就是根據(jù)輸入力矩要求t利用公式(7)來計(jì)算出iqs的大小，再與qs軸實(shí)測電流進(jìn)行比較，然后通過qs軸電流積分控制器來實(shí)現(xiàn)，從而得到控制qs軸的電壓vqs；第二個(gè)pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid,根據(jù)輸入力矩要求t和ds軸實(shí)測電流,根據(jù)mtpa控制方式查表法獲得最佳控制磁通λ(即參考磁通)，利用參考磁通λ與實(shí)測磁通進(jìn)行比較，利用磁通積分控制器和公式(8)得到ds軸的電壓vds；通過qs軸的電壓vqs和ds軸的電壓vds利用坐標(biāo)變換方式得到靜止坐標(biāo)電壓vα,vβ，利用靜止坐標(biāo)電壓vα,vβ再轉(zhuǎn)成三相電壓va、vb、vc；

圖8是定子磁通觀測器的模塊圖，觀測器是關(guān)鍵實(shí)體，提供定子磁通值、定子磁通位置和負(fù)載角，來自這個(gè)定子磁通觀測器的輸出量是對直接磁通矢量控制dfvc的輸入量。自然，定子磁通觀測器是兩個(gè)不同模型的混雜體，基于變頻器是否飽和以兩種不同的情形適當(dāng)?shù)靥幚?，在低速時(shí)，以電流模式運(yùn)行，即根據(jù)輸入力矩只控制電流，便完成控制，也就是上面提到的力矩電流控制模塊；另一方面，在高速時(shí)以電壓模式工作，只控制電壓，也就是上面提到的直接定子磁通矢量控制模塊，交叉角頻率在低速與高速模式之間轉(zhuǎn)換模式狀態(tài)，可用觀測器增益(rad/s拉德/秒)來定義。

圖9是磁通基準(zhǔn)生成的模塊圖，圖示說明低速mtpa控制和提升力矩的弱磁控制，基準(zhǔn)磁通生成模塊基于變頻器飽和狀態(tài)或速度范圍提供基準(zhǔn)磁通，如圖6所示，在基本轉(zhuǎn)速之下時(shí)，基準(zhǔn)磁通由如下最佳控制方式給出，命名為最大力矩每安培mtpa方式。這種mtpa的生成使用指令力矩作為輸入，對于大多數(shù)內(nèi)置永磁電機(jī)來說，這種mtpa方式是非線性曲線，進(jìn)行特性測試可以得到此曲線，或有限元分析模擬這種曲線。然后，查表法較為有效地實(shí)施。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢增大，變頻器開始飽和，這就使得電壓限制條件有效，同時(shí)mtpa條件不再有效。最高電壓取決于pwm脈寬調(diào)制策略以及瞬時(shí)dc鏈路電壓，電壓限制運(yùn)行通過限制定子磁通基準(zhǔn)值而得以實(shí)現(xiàn)，此基準(zhǔn)值來自弱磁限制模塊。按照這種方法，弱磁控制與mtpa控制之間轉(zhuǎn)換自動(dòng)執(zhí)行，這基于實(shí)際的有效的最高dc總線電壓和所需要的qs軸電流，如圖10所示，電壓限制作用猶如對磁通和電流控制器輸出。

電壓限制根據(jù)如下公式：

vsmax依靠pwm策略和即時(shí)的最高dc總線電壓vdc.從公式(9)知道電壓約束的的操作是使定子磁通被約束

如圖10所示，圖10是最大qs軸電流生成的模塊圖，圖示說明在提升力矩控制的mtpv---最大力矩每伏特-控制策略中，電流和負(fù)載角的限制。為了傳送所要求的力矩，qs軸電流從圖10中的力矩/電流生成模塊計(jì)算出來，然而，這一qs軸電流為最大變頻器電流所限制。電流限制器對于qs軸所要求電流的正負(fù)值是雙向的。

qs軸電流被約束被最大的變頻器電流，qs軸最大參考電流被定義：

ids是ds軸定子電流在高速時(shí)力矩提高控制中，最佳控制策略是使可供利用的相電壓的有效性最大化，導(dǎo)致最小電流，為了實(shí)施這項(xiàng)策略，電機(jī)運(yùn)行或是開啟或是關(guān)閉最大負(fù)載角條件，稱之為最大力矩每伏特mtpv運(yùn)行，這一最大負(fù)載角通過利用負(fù)載角分析過程可以得到，包括模擬和加速實(shí)施評估測試。這一最大負(fù)載角的確立如同負(fù)載角限制那樣，確保電機(jī)穩(wěn)定性。如圖10所示，負(fù)載角限制是利用pi比例積分控制器來執(zhí)行的，降低最大許可電流。

如圖11所示，在低速范圍,電機(jī)控制操作在mtpa工作模式下,標(biāo)示為曲線段(0,w1)，電流矢量isw1,隨著速度增加，變頻器飽和,電機(jī)工作在mtpv模式的曲線,即線段(w1,w2),電流矢量isw2，達(dá)到最大力矩和轉(zhuǎn)速,控制非常高效和節(jié)約電能。電流矢量iwn是點(diǎn)w1到點(diǎn)w2的電流過度矢量，從圖中可以看過，路徑是非常短的，是高效的，節(jié)約過渡階段的能量損耗。

如圖12a、圖12b所示是一種無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)成功后的控制方法，所述的bldc電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測單元，檢測單元將相電流、相電壓及dc總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，微處理器設(shè)置力矩電流控制模塊、直接定子磁通矢量控制模塊(即磁通電壓控制模塊)和定子磁通觀測器，該方法包括如下步驟：

步驟1)讀取需求力矩；

步驟2)定子磁通觀測器輸出定子磁通、磁通角和負(fù)載角；

步驟3基于mtpa工作模式下計(jì)算參考磁通，所述的mtpa工作模式是按每安培最大力矩輸出的工作模式；

步驟4)基于mtpv工作模式下計(jì)算限制磁通，所述的mtpv工作模式按每伏特最大力矩輸出的工作模式；

步驟5)限制磁通是否大于參考磁通；

步驟6)若限制磁通大于參考磁通，變頻器未飽和,根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓vqs,在mtpa工作模式下計(jì)算電壓vds；若限制磁通不大于參考磁通，根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓vqs,在mtpv工作模式下計(jì)算電壓vds；

步驟7)將電壓vds、vqs轉(zhuǎn)換成靜止坐標(biāo)下的電壓vα、vβ，再將靜止坐標(biāo)下的電壓vα、vβ變換成三相電壓va、vb、vc，利用三相電壓va、vb、vc進(jìn)行pwm調(diào)制。

以上是申請人對本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)后的控制方法及相關(guān)理論作了詳細(xì)的描述，以便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明有一個(gè)大概的了解，有了這個(gè)基礎(chǔ)，下面著重介紹無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法，如圖13所示，它包括如下步驟：

步驟a：復(fù)位：在ds軸選擇一個(gè)的電壓vds,同時(shí)保持qs軸的電壓vqs＝0,使電機(jī)回到預(yù)設(shè)的位置,ds軸和qs軸是定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里面的兩個(gè)軸；

步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機(jī)被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)),給定電機(jī)一個(gè)磁通λ，在qs軸的電流iqs進(jìn)行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進(jìn)行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0與實(shí)測力矩t1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測力矩t1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)力矩t0；

步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段：在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0與實(shí)測轉(zhuǎn)速v1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測轉(zhuǎn)速v1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動(dòng)；若實(shí)測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，則認(rèn)為啟動(dòng)失敗。

上述步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機(jī)一個(gè)磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。上述步驟b：閉鎖力矩提升階段：給定電機(jī)一個(gè)磁通λ是一個(gè)電機(jī)飽和磁通值。

上述啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)臨界力矩值，即當(dāng)實(shí)測力矩t1大于啟動(dòng)力矩t0時(shí)，電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。

上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)固定負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量得到，即要啟動(dòng)負(fù)載需要多大的力矩值。

上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)可變負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量的，即要啟動(dòng)最小負(fù)載時(shí)需要的力矩值。

上述所述的步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機(jī)，每間隔一段時(shí)間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達(dá)到要求，△t可以是5％t0至10％t0的范圍。

本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的原理是：基于圖7的兩個(gè)環(huán)路pid控制。第一個(gè)pid控制是：力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)，第二個(gè)pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)。并利用如下的公式：

te＝(3/2)·p·λ·iqs＝kt·iqs(7)

vqs＝iqs*rs+ls*diqs/dt(12)

啟動(dòng)階段沒有外部輸入的力矩需求，假設(shè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)固定負(fù)載，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量得到，即要啟動(dòng)負(fù)載需要多大的力矩值，將啟動(dòng)力矩t0視為一個(gè)外部輸入的力矩需求，給定電機(jī)一個(gè)磁通λ是飽和磁通值(在啟動(dòng)階段固定不變，可最快速度提升力矩)，利用公式7逐步爬升qs軸的電流iqs以逐步提升力矩，并利用力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)進(jìn)行閉環(huán)控制，同時(shí)利用第二個(gè)pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)進(jìn)行閉環(huán)控制，使磁通處于飽和磁通。步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段就是利用上述的原理實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閱?dòng)力矩t0是一個(gè)臨界力矩值，步驟c：啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段：在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0與實(shí)測轉(zhuǎn)速v1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測轉(zhuǎn)速v1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動(dòng)；若實(shí)測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，則認(rèn)為啟動(dòng)失敗。

上述的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的原理中，給定電機(jī)一個(gè)磁通λ不一定是飽和磁通值，也可以是60％飽和磁通值，也可以是80％飽和磁通值，只要是一個(gè)定值就可以，利用第二個(gè)pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)進(jìn)行閉環(huán)控制，使磁通保持不變，然后通過公式(7)就可以定量計(jì)算出力矩值，實(shí)現(xiàn)力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)進(jìn)行閉環(huán)控制。

當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)可變負(fù)載，例如洗衣機(jī)，其負(fù)載是可變的，但可變負(fù)載有一個(gè)范圍，即最小負(fù)載至最大負(fù)載的范圍，啟動(dòng)力矩t0是一個(gè)預(yù)設(shè)值，是通過實(shí)驗(yàn)手段測量的，即要啟動(dòng)最小負(fù)載時(shí)需要的力矩值，當(dāng)完成步驟b后，進(jìn)入步驟c，啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段：在啟動(dòng)力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)起來，比較預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0與實(shí)測轉(zhuǎn)速v1并進(jìn)行閉環(huán)控制，直到實(shí)測轉(zhuǎn)速v1達(dá)到預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動(dòng)；若實(shí)測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速v0，則認(rèn)為啟動(dòng)失敗。利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機(jī)，每間隔一段時(shí)間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達(dá)到要求，△t可以是5％t0至10％t0的范圍。步驟c中引入了速度閉環(huán)控制的環(huán)節(jié)，可以更加好適應(yīng)可變負(fù)載的啟動(dòng)。

圖14所示，是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路與傳統(tǒng)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路的對比圖，圖中a線是傳統(tǒng)無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路，b線是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路，很明顯傳統(tǒng)的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路一開始就給與很大的電流和力矩，而沒有估算實(shí)際負(fù)載需要；而本發(fā)明的的無位置傳感器的bldc電機(jī)啟動(dòng)方法的啟動(dòng)線路一開始就注意實(shí)際負(fù)載需要，因而啟動(dòng)柔和，適應(yīng)范圍廣，全程閉環(huán)控制，啟動(dòng)順滑均勻平穩(wěn)，從而避免電機(jī)啟動(dòng)階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音；因此，啟動(dòng)電流小，對電流功率組件沖擊小，產(chǎn)生噪音的噪音小，有效保障電機(jī)的正常運(yùn)作，延長產(chǎn)品壽命。

以上實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。