CN104333277A - 永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备 - Google Patents

永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备。该方法通过检测永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；依据转子和定子的相对位置确定转子所在的位置区域，并查找位置区域对应的三相定子绕组导通方式，三相定子绕组导通方式用于确定永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；在预设导通时间内控制要导通的两相绕组输入所述直流电流，以使永磁同步牵引电机达到起动条件。从而保证在不受转子位置影响的情况下，使永磁同步牵引电机产生满足车辆牵引启动要求的正向电磁转矩，拖动负载开始转动和加速，后续能够平滑地进入变频调速过程，实现永磁同步牵引电机牵引负载顺利启动的目的。

Description

永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备。
背景技术
由于采用永磁材料的高磁能积、小尺寸及轻量化的特点，永磁同步电机具有电磁转矩波动小、转速平稳、高效能、低功耗的特点，因此永磁同步电机可以广泛应用于电机技术领域中的牵引系统，例如应用于车辆牵引系统中的永磁同步牵引电机。
目前用在一般驱动牵引系统中的永磁同步牵引电机的起动方法为先定位再变频起动。但是，永磁同步牵引电机无法直接通过三相交流电同步启动，因转子惯量大，通电后的定子磁场在气隙中旋转，静止的转子磁场无法同步跟随定子磁场旋转，定子磁场和转子磁场的转速不同步，因此，无论施加的交流电源频率多低，在静止时，永磁同步牵引电机的转子磁场总处于失步状态，且在静止时，永磁同步牵引电机的定子与转子的相对位置(以下简称转子位置)，可能处于任意位置。所以，在现有技术中在永磁同步牵引电机静止时，首先需要对永磁同步牵引电机的定子与转子进行定位，然后，采用变频调速的方法异步启动永磁同步牵引电机，否则由于初始瞬态的相电流的大小和方向的不确定性，将导致永磁同步牵引电机的初始瞬态转矩方向的不确定，甚至会导致永磁同步牵引电机反方向转动。另外，由于永磁同步牵引电机受到齿槽转矩的影响，有些转子位置在不通电情况下也存在反方向转矩，导致永磁同步牵引电机反向转动，然而应用于车辆牵引系统中的永磁同步牵引电机在起动时负荷较重，不允许反方向转动，则永磁同步牵引电机不能顺利牵引负载起动。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备，以实现永磁同步牵引电机顺利拖动负载开始转动、加速，能够平滑地进入后续的变频调速过程的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步牵引电机的起动方法，包括：
检测所述永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；
依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；
在预设导通时间内控制所述要导通的两相绕组输入所述直流电流，以使所述永磁同步牵引电机达到起动条件；
其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生起动所需转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
优选地，所述依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，包括：
获取所述转子和定子的相对位置的电角度；
依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；
其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电周期平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式；
依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式。
优选地，所述三相定子绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述三相定子绕组导通方式包括：三相定子绕组第一导通方式、三相定子绕组第二导通方式、三相定子绕组第三导通方式、三相定子绕组第四导通方式、三相定子绕组第五导通方式和三相定子绕组第六导通方式；
所述三相定子绕组第一导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝-Is，Iw＝Is；
所述三相定子绕组第二导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝-Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第三导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝0，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第四导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝Is，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第五导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第六导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝0，Iw＝Is。
优选地，所述永磁同步牵引电机达到起动条件之后，还包括：
在所述永磁同步牵引电机拖动负载开始转动的情况下，检测起动后的转子是否到达控制方式转换位置，其中，每一个位置区域内对应有一个所述控制方式转换位置，所述控制方式转换位置为所在位置区域内转子的最大转矩角位置；
当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入有预设初始值的三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为K*Is，其中，K为交流电的最大幅值系数取值为1.1547。
优选地，所述当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，包括：
判断所述转子位于静止状态下的转子和定子的相对位置是否超出所在位置区域中的控制方式转换位置；
如果否，则当所述转子转动到此位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
如果是，则当所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电。
优选地，所述当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，包括：
当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置未超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，执行所述转子的转速的判断步骤；
当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至进入下一位置区域；
当所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置，执行所述转子的转速的判断步骤；
所述转子的转速的判断步骤包括：
判断所述转子的转速是否达到预设转速；
若是，则切换交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
若否，则继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，继续进入下一位置区域。
本发明还提供了一种电机控制器，用于永磁同步牵引电机的起动，包括：
存储器，用于存储转子的位置区域及与其对应的三相定子绕组导通方式；
驱动控制电路，用于检测所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置，依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，依据所述三相定子绕组导通方式控制逆变器；
其中，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；
逆变器，用于依据所述三相定子绕组导通方式在预设导通时间内向要导通的所述两相绕组输入所述直流电流，以使永磁同步牵引电机达到起动条件；
其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生起动所需转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
优选地，所述驱动控制电路，用于依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，包括：
所述驱动控制电路，用于获取所述转子和定子的相对位置的电角度；依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式；
其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电角度平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式。
优选地，所述逆变器包括：功率模块VT1、功率模块VT2、功率模块VT3、功率模块VT4、功率模块VT5及功率模块VT6，其中，每个功率模块由开关管与所述开关管反向并联的二极管构成；
所述功率模块VT1的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT4的输入端，所述功率模块VT4的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT1与所述功率模块VT4的公共端连接所述三相定子绕组的U相绕组；
所述功率模块VT3的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT6的输入端，所述功率模块VT6的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT3与所述功率模块VT6的公共端连接所述三相定子绕组的V相绕组；
所述功率模块VT5的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT2的输入端，所述功率模块VT2的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT5与所述功率模块VT2的公共端连接所述三相定子绕组的W相绕组；
当所述功率模块VT5和功率模块VT6被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第一导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT6被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第二导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT2被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第三导通方式；
当所述功率模块VT2和功率模块VT3被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第四导通方式；
当所述功率模块VT3和功率模块VT4被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第五导通方式；
当所述功率模块VT4和功率模块VT5被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第六导通方式；
本发明还提供了一种永磁同步牵引系统，包括：
所述电机控制器，用于控制永磁同步牵引电机起动和进入后续的调速过程，牵引负载运动；
与所述电机控制器相连的永磁同步牵引电机，用于在所述电机控制器的控制下在输出轴上产生力矩，拖动负载转动和调速。本发明所提供的永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备，该方法通过检测永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；依据转子和定子的相对位置确定转子所在的位置区域，并查找位置区域对应的三相定子绕组导通方式，三相定子绕组导通方式用于确定永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；在预设导通时间内控制要导通的两相绕组输入所述直流电，以使永磁同步牵引电机达到起动条件。采用上述方式不管位于静止状态下的转子其转子位置处于什么位置，能够保证使永磁同步牵引电机产生满足车辆牵引启动要求的正向电磁转矩，拖动负载开始转动，也可以进入后续的调速过程，实现永磁同步牵引电机牵引负载顺利起动的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图；
图3为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时六种三相定子绕组导通方式下的六种输出电磁转矩图；
图4为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时六种三相定子绕组导通方式对应的有效转矩的位置区域图；
图5为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时采用导通方式Ⅲ的一个周期内输出电磁转矩T_em3的曲线图；
图6为本发明实施例三提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图；
图7为本发明中永磁同步牵引电机的三相定子绕组上输入的三相对称交流电相电流的曲线图；
图8为本发明中永磁同步牵引电机的U相和W相中直流供电与交流电供电的转矩对比的特性曲线图；
图9为本发明中永磁同步牵引电机的U相和W相中直流供电转换为交流供电的特性曲线图；
图10为本发明中永磁同步牵引电机中两个区域直流电供电导换与交流电供电转矩对比的特性曲线图；
图11为本发明中永磁同步牵引电机中两个区域直流供电导换后再转换为交流供电的特性曲线图；
图12所示为本发明实施例四提供的一种电机控制器的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备，实现永磁同步牵引电机牵引负载顺利起动及进入变频调速过程。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，图1为本发明实施例一提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图，具体包括：
步骤101：电机控制器检测所述永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；
在步骤101中，所述转子和定子的相对位置也称为转子位置。
步骤102：电机控制器依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；
在步骤102中，按照预算的角度将转子的一个电周期(360度)划分为多个区域，也称作位置区域。其中，每一个位置区域则对应唯一的一种三相定子绕组导通方式，具体通过该位置区域对应的三相定子绕组方式确定永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及该两相绕组所输入的直流电流，确保静止状态下的转子，在两相绕组通直流电流的情况下，能够在其所处于的位置区域内产生起动所需转矩，达到起动条件。
步骤103：电机控制器在预设导通时间内控制要导通的两相绕组输入所述直流电流，以使所述永磁同步牵引电机达到起动条件；
在步骤103中提到的起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
本发明实施例通过用永磁同步牵引电机配套的电机控制器控制永磁同步牵引电机的电输入，在转子处于静止状态时，电机控制器依据所检测的转子位置，选择不同的直流电供应方式，向三相定子绕组上施加相应的直流电流，可以使静止状态下位于任意位置的转子产生的正向电磁转矩大于负载转矩，从而实现静止状态下的转子开始转动、加速，永磁同步牵引电机可以牵引负载顺利起动。
实施例二
基于本发明实施例一公开的永磁同步牵引电机的起动方法，在本发明实施例二中主要公开了其步骤102，电机控制器依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；如图2所示，优选的可以采用以下步骤实现：
步骤201：获取所述转子位置的电角度；
这里的转子位置的电角度是指当前转子所停留的位置在电周期(360度)中的度数。
步骤202：依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；
在步骤202中，由定子和转子不同相对位置形成的所述电周期(360度)。在本发明实施例二中以每60度为一个划分标准划分转子的位置区域，具体将360度电周期平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式。
步骤203：依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式。
在执行步骤202和步骤203中提到的三相定子绕组，所述三相定子绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组。基于步骤202中的六个位置区域的划分，对应的所述三相定子绕组导通方式包括：三相定子绕组第一导通方式、三相定子绕组第二导通方式、三相定子绕组第三导通方式、三相定子绕组第四导通方式、三相定子绕组第五导通方式和三相定子绕组第六导通方式。
所述三相定子绕组第一导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝-Is，Iw＝Is；
所述三相定子绕组第二导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝-Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第三导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝0，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第四导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝Is，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第五导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第六导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝0，Iw＝Is。
以上为永磁同步牵引电机的三相定子绕组的六种导通状态，如表1所示。
表1
导通方式 Iu Iv Iw 特性
Ⅰ 0 <0 >0 Iw＝|Iv|
Ⅱ >0 <0 0 Iu＝|Iv|
Ⅲ >0 0 <0 Iu＝|Iw|
Ⅳ 0 >0 <0 Iv＝|Iw|
Ⅴ <0 >0 0 Iv＝|Iu|
Ⅵ <0 0 >0 Iw＝|Iu|
基于步骤202中划分的六个位置区域及其对应的三相定子绕组导通方式，当电机控制器分别采用表1中的六种导通方式时，在一个电周期内，电机轴上会产生了六种不同的电磁转矩T_em：由导通方式Ⅰ产生电磁转矩T_em1，由导通方式Ⅱ产生电磁转矩T_em2，由导通方式Ⅲ产生电磁转矩T_em3，由导通方式Ⅳ产生电磁转矩T_em4，由导通方式Ⅴ产生电磁转矩T_em5，由导通方式Ⅵ产生电磁转矩T_em6，这六种不同的电磁转矩的曲线图请参考图3，图3为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时六种三相定子绕组导通方式下的六种输出电磁转矩图，其中，纵坐标表示永磁同步牵引电机产生的转矩T，单位为“N.m”，横坐标表示电角度(°)。
由图3可见，这六种电磁转矩曲线的位置或者时差彼此相差电角度60度，正向区域中这六种电磁转矩曲线的相邻曲线的交点为a1、a2、a3、a4、a5和a6，这些交点构成的直线与预设负载转矩T_0曲线重合，交点对应的横坐标之间构成连续区域[a1，a2]、[a2，a3]、[a3，a4]、[a4，a5]、[a5，a6]和边缘区域[a6，a1+360°]，取这六种电磁转矩曲线的正区间的相邻交点构成的直线的以上部分，即表明这六种电磁转矩均大于等于预设负载转矩T_0。即如图4所示，图4为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时六种三相定子绕组导通方式对应的有效转矩的位置区域图。
由图4可见，与连续区域[a1，a2]、[a2，a3]、[a3，a4]、[a4，a5]、[a5，a6]和边缘区域[a6，a1+360°]相对应的六种电磁转矩都为有效转矩，这六种有效转矩均大于等于预设负载转矩T_0，都能够拖动负载起动，结合图3和图4可见，这六种有效转矩的位置区域分别为对应的六个连续区域[a1，a2]、[a2，a3]、[a3，a4]、[a4，a5]、[a5，a6]和边缘区域[a6，a1+360°]，在此六个位置区域采用与之对应的三相定子绕组导通方式时，永磁同步牵引电机产生的电磁转矩T_em都大于预设负载转矩T_0，永磁同步牵引电机可以拖动负载顺利起动，例如，区域[a1，a2]对应的三相定子绕组导通方式为导通方式Ⅲ。表2为六个有效矩阵的位置区域和与此位置区域对应的导通方式。
表2
位置区域 导通方式
[a5，a6] Ⅰ
[a6，a1+360°] Ⅱ
[a1，a2] Ⅲ
[a2，a3] Ⅳ
[a3，a4] Ⅴ
[a4，a5] Ⅵ
所述六个区域构成一个完整的电周期，则通过检测到的静止下的转子的转子位置都可以找到此转子位置位于此六个区域中的一个位置区域，依据找到的位置区域可以采用与此位置区域唯一对应的三相定子绕组导通方式向三相定子绕组输入直流电流。
例如，若电机控制器检测到的转子位置的电角度为β，电角度β位于位置区域[a1，a2]之间，由于[a1，a2]为导通方式Ⅲ对应的有效转矩的位置区域，则电机控制器选择导通方式Ⅲ向三相定子绕组输入直流电流，永磁同步牵引电机产生的电磁转矩T_em在[β，a2]间都大于预设负载转矩T_0，永磁同步牵引电机可以拖动负载顺利起动。
基于上述公开的内容以一台在电动客车牵引中使用的永磁同步牵引电机为例对上述导通方式进行具体说明。
若静止状态下的转子位于[a1，a2]位置区域内，电机控制器选择的三相定子绕组导通方式为导通方式Ⅲ，则电机控制器向三相定子绕组中的U相和W相都输入直流电流，Iu＝|Iw|＝Is，V相不导通。图5为本发明中永磁同步牵引电机直流供电时采用导通方式Ⅲ的一个周期内输出电磁转矩T_em3的曲线图，如图5所示，三相定子绕组中的U相和W相都输入直流电流，供电电流为：Iu＝Is，Iv＝0，Iw＝-Is，产生电磁转矩T_em3，从图5中可看出，预设负载转矩T_0曲线与电磁转矩T_em3曲线相交于两点，此两点横坐标分别为为β1和β2，由负载转矩T_0曲线与电磁转矩T_em3曲线可见，在区间[β1，β2]内电磁转矩T_em3大于或者等于预设负载转矩T_0，则可得只有当转子的转子位置位于区间[β1，β2]，电机轴上产生的电磁转矩T_em3大于或者等于预设负载转矩T_0，此时永磁同步牵引电机可以拖动负载起动，可见当转子的转子位置的电角度位于区间[β1，β2]内时，永磁同步牵引电机可以采用导通方式Ⅲ向三相定子绕组输入幅值为Is直流电流，永磁同步牵引电机能够拖动负载转动。
本发明实施例通过用永磁同步牵引电机配套的电机控制器控制永磁同步牵引电机的电输入，在转子处于静止状态时，电机控制器检测转子位置，依据所述转子位置的对应电角度确定所述转子位置的位置区间，根据所述位置区间选择相应的三相定子绕组导通方式，按照选择的三相定子绕组导通方式向三相定子绕组上施加直流电流，可以使静止状态下的转子产生的正向电磁转矩大于负载转矩，从而实现静止状态下的转子开始转动，永磁同步牵引电机可以牵引负载顺利起动。
实施例三
基于本发明实施例一和实施例二公开的永磁同步牵引电机的起动方法，在其步骤103之后，优选还包括起动后的控制方式转换过程，如图6所示，图6为本发明实施例三提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图；该过程采用以下步骤实现：
步骤301：在所述永磁同步牵引电机拖动负载开始转动的情况下，检测启动后的转子是否到达控制方式转换位置；
在步骤301中，每一个位置区域内对应有一个所述控制方式转换位置，所述控制方式转换位置为所在位置区域内转子的最大转矩角位置，当转子位于该最大转矩角位置时能够平滑的进行直流和交流的转换。
步骤302：当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为K*Is，其中，K为交流电的最大幅值系数取值为1.1547；
其中，永磁同步牵引电机切换到交流供电方式时，电机控制器同时向三相定子绕组中输入三相交流电，并采用矢量调控，即按照最大转矩角调控。
如图7所示，图7为本发明中永磁同步牵引电机中的三相定子绕组上输入的三相对称交流电相电流的曲线图。Iu_s为U相绕组上输入的交流电流，Iv_s为V相绕组上输入的交流电流，Iw_s为W相中输入的交流电流，图7中的六个特征瞬时点①、②、③、④、⑤、⑥中的瞬时电流值特性如表3所示，这六个特征瞬时点即为转子位于六个不同的电角度位置的时刻，且每一个特征瞬时点对应的三相对称交流电中，三相绕组中的一个绕组中的电流值为零，表3为三相对称交流电流的六个特征瞬时点的相电流。
表3
瞬时点 Iu Iv Iw 特性
① 0 <0 >0 Iw＝|Iv|
② >0 <0 0 Iu＝|Iv|
③ >0 0 <0 Iu＝|Iw|
④ 0 >0 <0 Iv＝|Iw|
⑤ <0 >0 0 Iv＝|Iu|
⑥ <0 0 >0 Iw＝|Iu|
对比表1和表3，可见当对三相交流电最大幅值进行适当的取值时，表1中的三相定子绕组导通方式中的每相直流电流值与表3中某一特征瞬时点的三相交流电瞬时值一一对应，取三相交流电流最大幅值为1.1547*Is，数值1.1547为交流电流Iu_s曲线在②、③两点之间的最高点对应的电流值与交流电流Iu_s曲线在点③处对应的电流值之比，使三相交流电流最大幅值取为1.1547*Is，此最大幅值表示直流变交流的条件，可以保证三相绕组上的电流从直流能够平稳的过渡到交流，即三相交流电流最大幅值为1.1547*Is时，可以执行三相绕组上的直流电变化到交流电，转换的瞬间三相绕组中的瞬时电流值没有跳跃，过渡平滑。从表1和表3中也可得出，每一种三相定子绕组导通方式都有唯一的一个三相交流特征瞬时点对应，三相电流的瞬时值相同。
例如，永磁同步牵引电机采用导通方式Ⅲ向三相定子绕组上输入直流电流拖动负载起动后，依据表2和表3，当转子的转子位置转动到特征瞬时点③对应的电角度时，电机控制器切换到交流供电方式，向三相定子绕组上输入三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为1.1547*Is，则在此瞬间时刻，三相定子绕组上输入的三相交流电的电流瞬态值没有发生突变，可以平滑过渡。
例如，如图8所示，图8为本发明中永磁同步牵引电机的U相和W相中直流供电与交流电供电的转矩对比的特性曲线图，当三相定子绕组中输入的三相交流电的最大幅值为1.1547*Is时，永磁同步牵引电机的电磁转矩T_em、U相中的交流电Iu_s、V相中的交流电Iv_s和W相中的交流电Iw_s的曲线如图8所示。依据表2在区间[a1，a2]内采用导通方式Ⅲ向三相定子绕组中输入直流电，U相绕组中输入的直流电Iu、W相绕组中输入的直流电Iw、V相绕组中的电流Iv及永磁同步牵引电机的电磁转矩T_em3的曲线如图8所示。由图8中可见，β点为交流电Iv_s与横轴的交点，由于三相交流电的最大幅值为1.1547*Is，则转子位置的电角度为β点时，三相电流瞬时值分别为：Iw_s＝Iw＝-Is,Iv_s＝Iv＝0，Iu_s＝Iu＝Is。
结合图7和图8，可见图8中的β点可视为图7中的瞬时点③，则在β点进行切换交流电供电方式时，瞬时电流值没有跳跃且过渡平滑，且依据图8可看出交流电产生的电磁转矩T_em和直流电产生的电磁转矩T_em3在β点相交，则可推出β点为永磁同步牵引电机切换到交流电供电方式的控制方式转换点，即当转子位置的电角度为β点时，永磁同步牵引电机切换到交流电供电方式时，三相定子绕组中的各相绕组中的电流瞬态值没有突变，平滑过渡，且永磁同步牵引电机的电磁转矩瞬时值相同，平滑过渡。结合图4和图8，同理可得点β+60°为区域[a2，a3]的控制方式转换点，也可以依次推出区域[a3,a4]的控制方式转换点为β+2*60°，区域[a4,a5]的控制方式转换点为β+3*60°，区域[a5,a6]的控制方式转换点为β+4*60°，区域[a6,a1+360°]的控制方式转换点为β+5*60°，相邻的控制方式转换点依次相差60度,每个位置区域对应的控制方式转换点可参见表4，表4为六个有效矩阵的位置区域对应的控制方式
表4
位置区域 Iu Iv Iw 控制方式转换点
[a1,a2] Is 0 -Is β
[a2,a3] 0 Is -Is β+60°
[a3,a4] -Is Is 0 β+2*60°
[a4,a5] -Is 0 Is β+3*60°
[a5,a6] 0 -Is Is β+4*60°
[a6,a1+360°] Is -Is 0 β+5*60°
基于上述本发明实施例公开的步骤302：当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为K*Is。该步骤302优选可以采用以下步骤实现：
步骤401：判断位于静止状态下的所述转子的转子位置是否超出所在位置区域中的控制方式转换位置，如果否，则进入步骤402；如果是，进入步骤403；
步骤402：当所述转子转动到此位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
步骤403：当所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电。
以上过程结合图8进行说明，位于静止状态下的转子的转子位置在区域[a1，a2]内时，控制方式转换点为β点。当转子的转子位置位于区域[a1,β)时，永磁同步牵引电机可以在β点进行切换交流供电方式，进行切换后，永磁同步牵引电机的电磁转矩及三相定子绕组中的电流特性曲线发生了变化。切换到交流供电方式之后，永磁同步牵引电机的电磁转矩T_em、U相中的交流电Iu、V相中的交流电Iv和W相中的交流电Iw的曲线如图9所示，图9为本发明中永磁同步牵引电机的U相和W相中直流供电转换为交流供电的特性曲线图。
图9中的β点可视为图7中的瞬时点③，且切换的三相交流电的最大幅值为1.1547*Is，此时在β点输入的三相交流电的初始值可视为表3中的瞬时点③对应的三相交流电的初始值，由图9可见电流曲线Iu、Iv、Iw和转矩曲线T_em在控制方式转换点β过渡平滑，此时永磁同步牵引电机的频率f由转速n决定，且f＝p*n/60，其中p为电机极对数。当转子的转子位置位于区域[β,a2]时，即已经位于控制方式转换点β之后，则永磁同步牵引电机不能在点β切换三相交流电，而需要进入区域[a1，a2]的下一区域[a2，a3]。
当转子的转子位置从区域[a1，a2]进入到区域[a2，a3]时，永磁同步牵引电机需要改变三相定子绕组导通方式，采用导通方式Ⅳ向三相定子绕组输入直流电，即U相和W相导通改变为V相和W相导通，产生电磁转矩T_em4，具体从图8变化为图10。
如图10所示，图10为本发明中永磁同步牵引电机中两个区域直流电供电导换与交流电供电转矩对比的特性曲线。图10中在区域[a2，a3]中，点β+60°为区域[a2，a3]的控制方式转换点，则永磁同步牵引电机可以在控制方式转换点β+60°进行切换交流供电方式，永磁同步牵引电机的电磁转矩及三相定子绕组中的电流发生了变化，切换到交流供电方式之后，永磁同步牵引电机的电磁转矩T_em、U相中的交流电Iu、V相中的交流电Iv和W相中的交流电Iw的曲线如图11，图11为本发明中永磁同步牵引电机中两个区域直流供电导换后再转换为交流供电的特性曲线图。
图9中的β点可视为图7中的瞬时点③，且切换的三相交流电的最大幅值为1.1547*Is，此时在点β+60°输入的三相交流电的初始值可视为表3中的瞬时点④对应的三相交流电的初始值，由图11可见电流曲线Iu、Iv、Iw和转矩曲线T_em在控制方式转换点β+60°过渡平滑。
基于上述本发明实施例公开的步骤302：当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为K*Is。优选的还可以采用以下步骤实现：
步骤501：当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置未超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，执行所述转子的转速的判断步骤；
步骤502：当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至进入下一位置区域；
步骤503：所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置，执行所述转子的转速的判断步骤。
以上步骤501和503中涉及的转子的转速的判断包括以下步骤：
步骤601：判断所述转子的转速是否达到预设转速，如果是，执行步骤602；如果否，执行步骤603。
步骤602：切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
步骤603：则继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，继续进入下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置，再次返回执行步骤601，直至转子的转速达到预设转速，并切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电。
以上，当转子的转子位置转动到交流电供电方式转换点时，永磁同步牵引电机都有了一定的转速n，永磁同步牵引电机的供电频率f由转速n决定，且f＝p*n/60，其中p为电机极对数。配套的电机控制器需要一个最低转速nmin，在交流电供电方式转换点，若永磁同步牵引电机的转速n大于电机控制器的最低转速nmin，则切换交流电供电方式，若永磁同步牵引电机的转速n小于电机控制器的最低转速nmin，则不切换供电方式，转子继续旋转，当转子位置进入到下一区域时，永磁同步牵引电机依据下一区域相应改变三相定子绕组导通方式，即导换直流供电方式的两相绕组，当转子的转子位置转动到下一区域中的交流电供电方式转换点时，检测永磁同步牵引电机的转速n，若永磁同步牵引电机的转速n大于电机控制器的最低转速nmin，则切换成交流电供电方式，若永磁同步牵引电机的转速n小于电机控制器的最低转速nmin，则不切换供电方式，转子继续旋转，转子位置进入下一个区域的下一个区域，再按照上述内容进行判断，依次类推。
本发明实施例通过上述公开的永磁同步牵引电机的起动方法，不需要考虑位于静止状态下的转子其转子位置处于什么位置，通过其每个划分的位置区域内对应的三相定子绕组导通方式确定永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直电流；在预设导通时间内控制要导通的两相绕组输入所述直流电，以使永磁同步牵引电机达到起动条件。从而能够保证使电机产生满足车辆牵引启动要求的正向电磁转矩，牵引负载启动，实现永磁同步牵引电机牵引负载顺利启动的目的。
此外，在转子转动后，根据当前转子转动到的控制方式转换位置，将定子绕组上的的恒定直流电换成三相交流电，实现转换瞬间，电流值平滑过渡且电磁转矩平滑过渡，启动后续进行正常变频调速过程的目的。
实施例四
在上述本发明实施例一至实施例三中公开的永磁同步牵引电机的起动方法，本发明实施例四还对应上述方法公开了一种电机控制器。如图12所示为本发明实施例四提供的一种电机控制器的结构示意图，包括：
存储器(图中未示出)，用于存储转子的位置区域及与其对应的三相定子绕组导通方式；
驱动控制电路200，用于检测所述转子处于静止状态下的转子位置，依据所述转子位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器100中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式(图中用转矩指令表示)，依据所述三相定子绕组导通方式控制逆变器300(图中所示，该三相定子绕组导通方式采用转矩指令表示，由驱动控制电路200通过PWM方式输出至逆变器300以实现对逆变器300的控制。)；
其中，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机100中要导通的两相绕组(U相和V相导通，或U相和W相导通，或V相和W相导通)及其所输入的直流电；
逆变器300，用于依据所述定子绕组导通方式在预设导通时间内向要导通的所述两相绕组输入所述直流电，以使所述永磁同步牵引电机达到起动条件；
其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
优选的，所述驱动控制电路200，用于依据所述转子位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，具体包括：用于获取所述转子位置的电角度；依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式。
其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电角度平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式。
优选的，所述逆变器300包括：功率模块VT1、功率模块VT2、功率模块VT3、功率模块VT4、功率模块VT5及功率模块VT6，其中，每个功率模块由开关管与所述开关管反向并联的二极管构成，其中，功率模块VT1由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD1构成，功率模块VT2由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD2构成，功率模块VT3由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD3构成，功率模块VT4由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD4构成，功率模块VT5由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD5构成，功率模块VT6由一个开关管和与此开关管反向并联的二极管VD6构成。
如图12所示，所述功率模块VT1的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT4的输入端，所述功率模块VT4的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT1与所述功率模块VT4的公共端连接所述三相定子绕组的U相绕组；
所述功率模块VT3的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT6的输入端，所述功率模块VT6的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT3与所述功率模块VT6的公共端连接所述三相定子绕组的V相绕组；
所述功率模块VT5的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT2的输入端，所述功率模块VT2的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT5与所述功率模块VT2的公共端连接所述三相定子绕组的W相绕组。
当所述功率模块VT5和功率模块VT6被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第一导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT6被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第二导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT2被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第三导通方式；
当所述功率模块VT2和功率模块VT3被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第四导通方式；
当所述功率模块VT3和功率模块VT4被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第五导通方式；
当所述功率模块VT4和功率模块VT5被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第六导通方式。
参考表1，以导通方式Ⅲ为例，当永磁同步牵引电机需要采用导通方式Ⅲ向三相定子绕组输入直流电时，在逆变器中，功率模块VT1和功率模块VT2被导通，功率模块VT1的输入端连接直流电源正极，功率模块VT1与功率模块VT4的公共端连接到三相定子绕组的U相绕组，功率模块VT2的输出端连接直流电源负极，功率模块VT5与功率模块VT2的公共端连接所述三相定子绕组的W相绕组，则U相绕组和W相绕组接通直流电源，U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，即永磁同步牵引电机采用导通方式Ⅲ向三相定子绕组输入直流电流。
需要说明的是，上述本发明公开的电机控制器具体的执行过程可参见上述本发明实施例一至实施例三中相应的内容。基于上述本发明实施例公开的电机控制器，本发明实施例四还提供的一种具有该电机控制器的永磁同步牵引系统，包括：
上述所述的电机控制器，用于控制永磁同步牵引电机起动和进入后续的调速过程，牵引负载运动；
与所述电机控制器相连的永磁同步牵引电机，用于在所述电机控制器的控制下在输出轴上产生力矩，拖动负载转动和调速。
综上所述，本发明实施例通过上述公开的永磁同步牵引电机的起动方法，电机控制器和永磁同步牵引电机，不需要考虑位于静止状态下的转子其转子位置处于什么位置，通过其每个划分的位置区域内对应的三相定子绕组导通方式确定永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直电流；在预设导通时间内控制要导通的两相绕组输入所述直流电，以使永磁同步牵引电机达到起动条件。从而能够保证使电机产生满足车辆牵引启动要求的正向电磁转矩，牵引负载启动，实现永磁同步牵引电机牵引负载顺利启动的目的。
此外，在转子转动后，根据当前转子转动到的控制方式转换位置，将定子绕组上的的恒定直流电换成三相交流电，实现转换瞬间，电流值平滑过渡且电磁转矩平滑过渡，进行后续正常变频调速过程的目的。
以上对本发明所提供的一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步牵引电机的起动方法，包括：
检测所述永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；
依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；
在预设导通时间内控制所述要导通的两相绕组输入所述直流电流，以使所述永磁同步牵引电机达到起动条件；
其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生起动所需转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
2.根据权利要求1所述的起动方法，其特征在于，所述依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，包括：
获取所述转子和定子的相对位置的电角度；
依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；
其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电周期平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式；
依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式。
3.根据权利要求1或2中的任意一项所述的起动方法，其特征在于，所述三相定子绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述三相定子绕组导通方式包括：三相定子绕组第一导通方式、三相定子绕组第二导通方式、三相定子绕组第三导通方式、三相定子绕组第四导通方式、三相定子绕组第五导通方式和三相定子绕组第六导通方式；
所述三相定子绕组第一导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝-Is，Iw＝Is；
所述三相定子绕组第二导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝-Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第三导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝Is，Iv＝0，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第四导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝0，Iv＝Is，Iw＝-Is；
所述三相定子绕组第五导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝Is，Iw＝0；
所述三相定子绕组第六导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：Iu＝-Is，Iv＝0，Iw＝Is。
4.根据权利要求1所述的起动方法，其特征在于，所述永磁同步牵引电机达到起动条件之后，还包括：
在所述永磁同步牵引电机拖动负载开始转动并加速的情况下，检测起动后的转子是否到达控制方式转换位置，其中，每一个位置区域内对应有一个所述控制方式转换位置，所述控制方式转换位置为所在位置区域内转子的最大转矩角位置；
当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换至交流供电方式向所述三相定子绕组输入有预设初始值的三相交流电，并控制所述三相交流电的最大幅值为K*Is，其中，K为交流电的最大幅值系数取值为1.1547。
5.根据权利要求4所述的起动方法，其特征在于，所述当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，包括：
判断所述转子位于静止状态下的转子和定子的相对位置是否超出所在位置区域中的控制方式转换位置；
如果否，则当所述转子转动到此位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
如果是，则当所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电。
6.根据权利要求4所述的起动方法，其特征在于，所述当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，切换成交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电，包括：
当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置未超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，当所述转子转动到所述控制方式转换位置时，执行所述转子的转速的判断步骤；
当所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置超出所在位置区域中的控制方式转换位置时，继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至进入下一位置区域；
当所述转子转动到下一位置区域，依据所述下一位置区域对应的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，直至所述转子转动到所述下一位置区域中的控制方式转换位置，执行所述转子的转速的判断步骤；
所述转子的转速的判断步骤包括：
判断所述转子的转速是否达到预设转速；
若是，则切换交流供电方式向所述三相定子绕组输入三相交流电；
若否，则继续采用当前位置区域内的三相定子绕组导通方式向所述三相定子绕组提供直流电流，继续进入下一位置区域。
7.一种电机控制器，用于永磁同步牵引电机的起动，其特征在于，包括：
存储器，用于存储转子的位置区域及与其对应的三相定子绕组导通方式；
驱动控制电路，用于检测所述转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置，依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，依据所述三相定子绕组导通方式控制逆变器；
其中，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；
逆变器，用于依据所述三相定子绕组导通方式在预设导通时间内向要导通的所述两相绕组输入所述直流电流，以使永磁同步牵引电机达到起动条件；
其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生起动所需转矩时的预设电流值IS，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_em大于等于预设负载转矩T_0。
8.根据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动控制电路，用于依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并在所述存储器中查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，包括：
所述驱动控制电路，用于获取所述转子和定子的相对位置的电角度；依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式；
其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电角度平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式。
9.依据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于，所述逆变器包括：功率模块VT1、功率模块VT2、功率模块VT3、功率模块VT4、功率模块VT5及功率模块VT6，其中，每个功率模块由开关管与所述开关管反向并联的二极管构成；
所述功率模块VT1的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT4的输入端，所述功率模块VT4的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT1与所述功率模块VT4的公共端连接所述三相定子绕组的U相绕组；
所述功率模块VT3的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT6的输入端，所述功率模块VT6的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT3与所述功率模块VT6的公共端连接所述三相定子绕组的V相绕组；
所述功率模块VT5的输入端连接直流电源正极，输出端连接所述功率模块VT2的输入端，所述功率模块VT2的输出端连接直流电源负极，所述功率模块VT5与所述功率模块VT2的公共端连接所述三相定子绕组的W相绕组；
当所述功率模块VT5和功率模块VT6被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第一导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT6被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述V相绕组中输入负向直流电流Iv＝-Is，构成三相定子绕组第二导通方式；
当所述功率模块VT1和功率模块VT2被导通，所述U相绕组中输入正向直流电流Iu＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第三导通方式；
当所述功率模块VT2和功率模块VT3被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述W相绕组中输入负向直流电流Iw＝-Is，构成三相定子绕组第四导通方式；
当所述功率模块VT3和功率模块VT4被导通，所述V相绕组中输入正向直流电流Iv＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第五导通方式；
当所述功率模块VT4和功率模块VT5被导通，所述W相绕组中输入正向直流电流Iw＝Is，所述U相绕组中输入负向直流电流Iu＝-Is，构成三相定子绕组第六导通方式。
10.一种永磁同步牵引系统，其特征在于，包括：
权利要求7～9中任意一项所述的电机控制器，用于控制永磁同步牵引电机起动和进入后续的调速过程，牵引负载运动；
与所述电机控制器相连的永磁同步牵引电机，用于在所述电机控制器的控制下在输出轴上产生力矩，拖动负载转动和调速。
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