CN106330020B - 电机启动平稳过渡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁同步电机，公开了一种电机启动平稳过渡控制方法，解决重负荷条件下启动失败的问题。本发明包括定位阶段、异步拖动阶段、无位置传感器速度闭环过渡阶段和无位置传感器速度闭环控制阶段，在无位置传感器速度闭环过渡阶段，控制目标频率的变化：当实际频率与目标频率的差值大于设定值时，控制目标频率减小；当实际功率与目标功率的差值小于设定值，保持目标频率不变。本发明适用于冰箱压缩机启动控制。

Description

电机启动平稳过渡控制方法

技术领域

本发明涉及永磁同步电机，特别涉及电机启动平稳过渡控制方法。

背景技术

永磁同步直流电机启动技术，一般包括定位、异步拖动、异步拖动到无位置传感器速度闭环过渡和无位置传感器速度闭环控制等阶段。

在异步拖动结束后，特别是重负载、转动惯量很小的情况下，切换到闭环控制时，电机的转速减小很快，跟不上目标频率，导致压缩机驱动失败。

“永磁同步电机的启动方法(CN201410431250)”虽然较好的处理了d/q轴电流的转换，但在重负载情况下，启动失败问题的经常发生。

“一种电机启动速度闭环控制方法(CN201610068831.1)”虽然限定了Id的命令值在异步拖动到无位置传感器阶段为0，q轴电流命令值Iq按照最大力矩控制或者PI调节控制确定，防止在异步拖动切换到无位置传感器阶段的时候力矩变小,导致启动失败。但是在异步拖动切换到无位置传感器阶段的时候，情况很复杂，限制Id的命令值可能导致力矩过大。而使得启动失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电机启动平稳过渡控制方法，解决重负荷条件下启动失败的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：电机启动平稳过渡控制方法，包括定位阶段、异步拖动阶段、无位置传感器速度闭环过渡阶段和无位置传感器速度闭环控制阶段，在无位置传感器速度闭环过渡阶段，控制目标频率的变化：当实际频率与目标频率的差值大于设定值时，控制目标频率减小；当实际功率与目标功率的差值小于设定值，保持目标频率不变。

进一步的，本发明的具体步骤如下：

a.在定位阶段，电机运行频率f₀=0，令定位电流矢量在q轴上的定位电流值I_q ^*=0，定位电流矢量在d轴上的定位电流值I_d ^*由0逐渐增大到I_{d_B} ^*，其中，I_{d_B} ^*为定位目标电流值，满足T₀为定位时间，I_dn、I_dn-1为定位阶段任意的两个相邻时间点的定位电流值，I_d0为初始定位电流，I_d0=0；当定位电流值I_d ^*增大到I_{d_B} ^*之后停留一段时间T₁，并维持当前状态不变，迫使电机转子转到当前电流矢量的位置；

b.在异步拖动阶段，维持电流矢量的值I_{d_B} ^*不变；电流矢量按逆时针方向旋转，且异步拖动的频率值f从0增大到f_d，f_d为异步拖动的目标频率值，满足f_n、f_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的频率值，f₀为异步拖动的初频率值，f₀=0，T₂为异步拖动时间；

异步拖动角度γ从0°变化到γ_d，其中γ_n、γ_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的拖动角度，γ₀为异步拖动初始角度，γ₀=0；

c.在无位置传感器速度闭环过渡阶段，当|f-f_d|≤ε，控制目标频率f_d不变化；当|f-f_d|>ε，目标频率f_d按照按照每隔一段时间减小一定的值方式减小，且目标频率f_d减小后的值不能小于0.8f_d，其中，ε为预设的频率差。

一般来说，γ_d为90°。

本发明的有益效果是：本发明能够在电机负荷重的条件下，特别是在冰箱压缩机电机背压启动的条件下，成功使电机启动，实现冰箱背压启动。

附图说明

图1为固定坐标系αβ坐标系和随电机转子运转的旋转d/q坐标系变量示意图；

图2为电机频率随时间变化示意图。

图中编号：γ为异步拖动角度，I₀ ^*拖动前的定位电流矢量，I₀ ^*为拖动过程中定位电流矢量，T₀为定位时间，T₁为定位时间结束的维持时间，T₂为异步拖动时间，T₃为无位置传感器速度闭环过渡时间。

具体实施方式

本发明包括定位阶段、异步拖动阶段、无位置传感器速度闭环过渡阶段和无位置传感器速度闭环控制阶段，在无位置传感器速度闭环过渡阶段，控制目标频率的变化：即，当实际频率与目标频率的差值大于设定值时，控制目标频率减小；当实际功率与目标功率的差值小于设定值，保持目标频率不变。以下对本发明的内容进行详细说明。

如图1和图2所示：

1、在定位阶段，电机运行频率f₀=0，定位电流矢量与αβ固定坐标轴α轴之间的夹角为θ₀，令定位电流矢量在q轴上的定位电流值I_q ^*=0，定位电流矢量在d轴上的定位电流值I_d ^*由0逐渐增大到I_{d_B} ^*，其中，I_{d_B} ^*为定位目标电流值，满足T₀为定位时间，I_dn、I_dn-1为定位阶段任意的两个相邻时间点的定位电流值，I_d0为初始定位电流，I_d0=0，当定位电流值I_d ^*增大到I_{d_B} ^*之后停留一段时间T₁，并维持当前状态不变，迫使电机转子转到当前电流矢量的位置。

2、在异步拖动阶段，维持电流矢量的值I_{d_B} ^*不变；电流矢量按逆时针方向旋转，且异步拖动的频率值f从0增大到f_d，其中，f_d为异步拖动的目标频率值，满足f_n、f_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的频率值，f₀为异步拖动的初频率值，f₀=0，T₂为异步拖动时间；异步拖动角度γ从0°变化到其中γ_n、γ_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的拖动角度，γ₀为异步拖动初始角度，γ₀=0；异步拖动电流矢量与αβ固定坐标轴α轴之间的夹角为(θ₀+γ_n)。当电流矢量拖动到目标位置时，异步拖动的频率值和异步拖动角度都达到会起目标值。

由上我们可以得出，在异步拖动阶段，d/q轴上的异步拖动电流值I_dn ^*、I_qn ^*分别为:I_dn ^*=I_{d_B} ^*cos(γ_n),I_qn ^*=I_{d_B} ^*sin(γ_n)，即在异步拖动阶段，控制电机d/q轴电流的命令值I_d ^*、I_q ^*是按照I_d ^*=I_{d_B} ^*cos(γ)、I_q ^*=I_{d_B} ^*sin(γ)进行控制。

3、在异步拖动结束后，特别是重负载、转动惯量很小的情况下，切换到闭环控制时，电机的转速减小很快，跟不上目标频率，导致压缩机驱动失败。

针对以上情况，本发明在无位置传感器速度闭环过渡阶段，采取以下方式控制，当|f-f_d|≤ε，控制目标频率f_d不变化；当|f-f_d|>ε，目标频率f_d按照每毫秒1的数值减小(即f_d扩大了1000倍)，目标频率f_d减小后的值最小不能小于0.8f_d，其中，ε为预设的频率差。ε可以根据实际控制的压缩机调节。通过调节切换时的目标频率，达到稳定过度的目的。

4、当异步拖动到无位置传感器速度闭环过渡阶段完成后进入无位置传感器速度闭环过渡阶段，频率f再按照输入频率的相关规则增加。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (2)

1.电机启动平稳过渡控制方法，包括定位阶段、异步拖动阶段、无位置传感器速度闭环过渡阶段和无位置传感器速度闭环控制阶段，其特征在于，在无位置传感器速度闭环过渡阶段，控制目标频率的变化：当实际频率与目标频率的差值大于设定值时，控制目标频率减小；当实际频率与目标频率的差值小于设定值，保持目标频率不变，具体步骤如下：

a.在定位阶段，电机运行频率为0，令定位电流矢量在q轴上的定位电流值I_q ^*＝0，定位电流矢量在d轴上的定位电流值I_d ^*由0逐渐增大到I_{d_B} ^*，其中，I_{d_B} ^*为定位目标电流值，满足T₀为定位时间，I_dn、I_dn-1为定位阶段任意的两个相邻时间点的定位电流值，I_d0为初始定位电流，I_d0＝0；当定位电流值I_d ^*增大到I_{d_B} ^*之后停留一段时间T₁，并维持当前状态不变，迫使电机转子转到当前电流矢量的位置；

b.在异步拖动阶段，维持电流矢量的值I_{d_B} ^*不变；电流矢量按逆时针方向旋转，且异步拖动的频率值f从0增大到f_d，f_d为异步拖动的目标频率值，满足f_n、f_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的频率值，f₀为异步拖动的初频率值，f₀＝0，T₂为异步拖动时间；

异步拖动角度γ从0°变化到γ_d，其中γ_n、γ_n-1为异步拖动阶段任意的两个相邻时间点的拖动角度，γ₀为异步拖动初始角度，γ₀＝0；

c.在无位置传感器速度闭环过渡阶段，当|f-f_d|≤ε，控制目标频率f_d不变化；当|f-f_d|>ε，目标频率f_d按照按照每隔一段时间减小一定的值方式减小，且目标频率f_d减小后的值不能小于0.8f_d，其中，ε为预设的频率差。

2.如权利要求1所述的电机启动平稳过渡控制方法，其特征在于，γ_d为90°。