CN107612428B - 直流电机及其启动控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电机及其启动控制方法、装置，所述启动控制方法包括以下步骤：采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断直流电机是否启动成功；如果否，则采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位；在对直流电机的转子进行定位后，采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断直流电机是否启动成功；如果是，则控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。从而不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

Description

直流电机及其启动控制方法、装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种直流电机的启动控制方法、一种直流电机的启动控制装置以及一种直流电机。

背景技术

直流电机的启动要求平顺、安全可靠、同时噪音低，是电机控制领域的难点，也是相关产品中用户痛点较多之处，特别是单相直流电机，其电磁气隙结构易造成启动控制死点，无法按照传统的启动控制方法施加合适的启动力矩。如果启动力矩过大，则会产生让人难以接受的异响或噪音，使得电机的正常启动变得十分困难，严重时产生过流故障或转子无法转动，最终导致启动失败。

相关技术中，主要是在气隙结构方面进行改进，但是在启动算法方面仍然欠缺完善的方案。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种直流电机的启动控制方法，不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

本发明的第三个目的在于提出一种直流电机的启动控制装置。

本发明的第四个目的在于提出一种直流电机。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种直流电机的启动控制方法，包括以下步骤：采用第一预设启动电压控制所述直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断所述直流电机是否启动成功；如果所述直流电机未启动成功，则采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对所述直流电机的转子进行定位；在对所述直流电机的转子进行定位后，采用所述第一预设启动电压控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断所述直流电机是否启动成功；如果所述直流电机启动成功，则控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

根据本发明实施例的直流电机的启动控制方法，首先采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断直流电机是否启动成功。如果未启动成功，则采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位。在对直流电机的转子进行定位后，采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断直流电机是否启动成功。如果启动成功，则控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。从而不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为所述第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，所述采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，包括：根据所述第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照所述第二占空比给定值控制所述直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动所述直流电机并维持第二预设时间。

进一步地，通过以下公式获取所述第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为所述第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为所述第二预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第二预设方波控制模式所对应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为所述第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

根据本发明的一个实施例，在控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果所述直流电机未启动成功，则停止启动所述直流电机，并发出故障报警信号。

根据本发明的一个实施例，所述控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转，包括：获取所述直流电机的当前转速；计算预设目标转速与所述当前转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行PI调节以获取所述直流电机的电压指令值；根据所述电压指令值获取第四占空比给定值，并根据所述第四占空比给定值对所述直流电机进行闭环控制。

进一步地，通过以下公式获取所述第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为所述第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为所述电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为所述预设目标转速，ω’为所述当前转速。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种非临时性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的直流电机的启动控制方法。

本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过上述的直流电机的启动控制方法，不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种直流电机的启动控制装置，包括：第一启动模块，用于采用第一预设启动电压控制所述直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动；判断模块，用于判断所述直流电机是否启动成功；转子定位模块，用于在所述判断模块判断所述直流电机未启动成功时采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对所述直流电机的转子进行定位；所述第一启动模块，还用于在对所述直流电机的转子进行定位后，采用所述第一预设启动电压控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，所述判断模块还判断所述直流电机是否启动成功；转速控制模块，用于在所述判断模块判断所述直流电机启动成功后，控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

根据本发明实施例的直流电机的启动控制装置，通过第一启动模块采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并通过判断模块判断直流电机是否启动成功。如果未启动成功，则通过转子定位模块采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位。在对直流电机的转子进行定位后，通过第一启动模块采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并通过判断模块判断直流电机是否启动成功。如果启动成功，则通过转速控制模块控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。从而不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

根据本发明的一个实施例，所述第一启动模块根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为所述第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，所述转子定位模块在采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动时，其中，所述转子定位模块根据所述第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照所述第二占空比给定值控制所述直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动所述直流电机并维持第二预设时间。

进一步地，所述转子定位模块通过以下公式获取所述第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为所述第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为所述第二预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，所述第一启动模块根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第二预设方波控制模式所对应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为所述第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

根据本发明的一个实施例，所述的直流电机的启动控制装置还包括：报警模块，所述报警模块与所述判断模块相连，其中，在所述第一启动模块控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果所述判断模块判断所述直流电机未启动成功，所述第一启动模块则停止启动所述直流电机，并通过所述报警模块发出故障报警信号。

根据本发明的一个实施例，所述转速控制模块在控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转时，其中，所述转速控制模块获取所述直流电机的当前转速，并计算预设目标转速与所述当前转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行PI调节以获取所述直流电机的电压指令值，以及根据所述电压指令值获取第四占空比给定值，并根据所述第四占空比给定值对所述直流电机进行闭环控制。

进一步地，所述转速控制模块通过以下公式获取所述第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为所述第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为所述电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为所述预设目标转速，ω’为所述当前转速。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例还提出了一种直流电机，其包括上述的启动控制装置。

本发明实施例的直流电机，通过上述的启动控制装置，不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

附图说明

图1是根据本发明实施例的直流电机的启动控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的直流电机的控制系统图；

图3是根据本发明一个实施例的直流电机的启动控制方法的流程图；以及

图4是根据本发明一个实施例的直流电机的启动控制装置的方框图。

具体实施模式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的直流电机的启动控制方法、非临时性计算机可读存储介质、直流电机的启动控制装置以及直流电机。

图1是根据本发明实施例的直流电机的启动控制方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的直流电机的启动控制方法可包括以下步骤：

S1，采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断直流电机是否启动成功。

根据本发明的一个实施例，根据第一预设启动电压通过下述公式(1)获取第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为第一预设启动电压，具体可根据实际情况进行设定，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

具体而言，通常在对单相无刷直流电机或者永磁同步电机进行控制时，主要采用方波PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制方式或者SPWM(Sinusoidal PulseWidth Modulation，正弦波脉冲宽度调制)控制方式。其中，方波PWM控制方式简称方波控制方式，是在电机启动开始阶段不检测电机的实际转速，当检测到霍尔信号后，再切换到速度闭环控制的分段式启动方法，并且闭环运行时仍采用方波控制；SPWM控制方式简称正弦波控制方式，是在电机启动开始阶段不检测电机的实际转速，当检测到霍尔信号后，再切换到闭环的分段式启动方法，并且闭环运行时仍采用正弦波控制。

其中，方波控制的力矩输出相对于正弦波较大，但在进行启动或正常的运行换相控制时会产生较大噪音，而正弦波控制，又因输出力矩较小，易发生启动失败。因此，通过分析，可采用方波控制方式控制电机启动，然后在电机成功启动后再切换至正弦波控制，这样可以保证电机能够快速安静的启动，而在正常运转后，通过正弦波控制可以使得电机控制更加平稳、安静，减少谐波，减少力矩波动，以及降低噪音。

具体地，以图2所示的直流电机的控制系统为例。如图2所示，当需要控制电机启动时，可先根据第一预设启动电压Vstart1采用方波控制模式控制电机进行初次启动。在初次启动时，启动与运行控制模块将给定第一预设启动电压Vstart1，然后占空比计算模块根据第一预设启动电压Vstart1和检测的直流母线电压Vdc通过上述公式(1)获取方波控制所需的第一占空比给定值Pwm_duty1，然后PWM控制器根据第一占空比给定值Pwm_duty1输出相应的PWM信号至逆变器的四个开关管。同时，启动霍尔处理模块检测功能，如果霍尔检测正常，则可以获得电机的转速，电机启动成功，然后进入步骤S4，进行速度闭环控制；如果霍尔信号异常或无速度信号，则电机未启动成功。

由于电机启动时采用方波控制方式进行启动，所以当电机从非死点位置或区域启动时，能够正常可靠启动，而且启动速度快、启动噪音小。

S2，如果直流电机未启动成功，则采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位。

根据本发明的一个实施例，采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，包括：根据第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照第二占空比给定值控制直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动直流电机并维持第二预设时间。其中，第一预设时间和第二预设时间可根据实际情况进行标定。

进一步地，根据本发明的一个实施例，可通过下述公式(2)获取第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为第二预设启动电压，可根据实际情况进行标定，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

具体地，在电机初次启动时，如果电机未启动成功，则说明电机是从死点位置或死点区域启动，此时可采用定位控制模式控制电机启动，以使电机进入非死点位置或区域。在电机启动时，启动与运行控制模块给定第二预设启动电压Vstart2，然后占空比计算模块根据第二预设启动电压Vstart2和检测的直流母线电压Vdc通过上述公式(2)获取控制所需的第二占空比给定值Pwm_duty2，最后，PWM控制器根据第二占空比给定值Pwm_duty2输出相应的PWM信号至逆变器的四个开关管，同时关闭霍尔处理模块检测功能，即不进行速度检测，维持第一预设时间t_on后，PWM控制器停止输出PWM信号至逆变器的四个开关管，并保持第二预设时间t_off，以对电机转子进行重定位，使得电机的转子能够尽可能从死点位置或死点区域移动至非死点区域，然后再控制电机启动，从而可以有效解决死点启动的问题。

S3，在对直流电机的转子进行定位后，采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断直流电机是否启动成功。

根据本发明的一个实施例，在控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果直流电机未启动成功，则停止启动直流电机，并发出故障报警信号。

根据本发明的一个实施例，根据第一预设启动电压通过下述公式(3)获取第二预设方波控制模式所对应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

具体而言，在对电机转子进行重定位后，再次根据第一预设启动电压Vstart1采用方波控制模式控制电机进行启动。在启动时，启动与运行控制模块给定第一预设启动电压Vstart1，然后占空比计算模块根据第一预设启动电压Vstart1和检测的直流母线电压Vdc通过上述公式(3)获取方波控制所需的第三占空比给定值Pwm_duty3，最后，PWM控制器根据第三占空比给定值Pwm_duty3输出相应的PWM信号至逆变器的四个开关管。同时，启动霍尔处理模块检测功能，如果连续两次检测到霍尔信号，即方波控制正常运行至一个转子机械周期后，表示电机启动成功，然后进入步骤S4，进行速度闭环控制；如果霍尔处理模块检测失败，且累计失败次数小于预设次数(如4次)，则返回步骤S2，以进行再次定位，否则，PWM控制器停止输出PWM信号至逆变器的四个开关管，并输出故障报警信号，系统停机。

S4，如果直流电机启动成功，则控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

根据本发明的一个实施例，控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转，包括：获取直流电机的当前转速；计算预设目标转速与当前转速之间的转速差值，并对转速差值进行PI调节以获取直流电机的电压指令值；根据电压指令值获取第四占空比给定值，并根据第四占空比给定值对直流电机进行闭环控制。

进一步地，根据本发明的一个实施例，通过下述公式(4)获取第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为预设目标转速，ω’为当前转速。

具体而言，在控制电机启动成功后，切换至正弦波控制模式，即采用正弦波控制模式对电机进行转速闭环控制。在进行转速闭环控制时，启动霍尔处理模块以获取电机的当前转速和相位角，然后启动与运行控制模块计算预设目标转速与当前转速之间的转速差值，并对转速差值进行PI调节以获得电压指令值Vref4＝Kp*(ω-ω’)+∫Ki*(ω-ω’)。然后，占空比计算模块根据该电压指令值Vref4获取第四占空比给定值Pwm_duty4，如上述公式(4)所示，最后，PWM控制器根据获取的第四占空比给定值Pwm_duty4输出相应的PWM信号至逆变器的四个开关管，以对电机进行转速闭环控制。从而通过正弦波控制使得电机运行更加平稳、安静，同时可有效减少谐波，减少力矩波动，降低噪音。

需要说明的是，在对电机进行转速闭环控制的过程中，当发生故障时，将停止输出PWM信号至逆变器的四个开关管，电机停机。

进一步地，图3是根据本发明一个具体实施例的直流电机的启动控制方法的流程图，如图3所示，该直流电机的启动控制方法可包括以下步骤：

S101，方波控制，设定启动电压，开启霍尔处理模块，开启逆变器的PWM控制器。即，以第一预设方波控制模式控制电机初次启动，并在启动过程中，进行霍尔检测。

S102，判断霍尔信号是否正常。如果是，执行步骤S107；如果否，执行步骤S103。

S103，定位控制，设定控制模式为方波，设定定位电压(即启动电压)，起始相位角为0，设定控制时间t_on，关闭霍尔处理模块。即，采用方波对电机进行定位控制，并在定位控制过程中，不进行霍尔检测。

S104，开启PWM控制器，运行时间t_on，关闭PWM控制器，停止时间t_off。即，采用方波控制电机运行t_on时间，然后停止输出方波，以使电机自动停机，延时t_off时间后，开始执行步骤S105。

S105，方波控制，设定启动电压，开启霍尔检测模块，开启逆变器的PWM控制器。即，以第二预设方波控制模式控制电机启动，并在启动过程中，进行霍尔检测。

S106，判断霍尔信号是否正常。如果是，执行步骤S107；如果否，返回步骤S103。

S107，正弦波控制，开启霍尔处理模块，开启逆变器的PWM控制器。即，以正弦波控制模式控制电机正常运行，并对电机的转速进行闭环调节。

S108，霍尔处理模块获取转速和相位角。

S109，速度PI控制器输出Vref4，并计算Pwm_duty4＝K*Vref/Vdc*sin(wt)。即，对电机进行转速闭环控制。

S110，判断运行过程中是否出现故障。如果是，执行步骤S111；如果否，返回步骤S108。

S111，停机。

综上所述，根据本发明实施例的直流电机的启动控制方法，首先采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断直流电机是否启动成功。如果未启动成功，则采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位。在对直流电机的转子进行定位后，采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断直流电机是否启动成功。如果启动成功，则控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。从而不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

另外，本发明的实施例还提出了一种非临时性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的直流电机的启动控制方法。

本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过上述的直流电机的启动控制方法，不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

图4是根据本发明一个实施例的直流电机的启动控制装置的方框示意图。如图4所示，本发明实施例的直流电机的启动控制装置可包括：第一启动模块10、判断模块20、转子定位模块30和转速控制模块40。

其中，第一启动模块10用于采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动；判断模块20用于判断直流电机是否启动成功；转子定位模块30用于在判断模块判断直流电机未启动成功时采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位；第一启动模块10还用于在对直流电机的转子进行定位后，采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，判断模块20还判断直流电机是否启动成功；转速控制模块40用于在判断模块判断直流电机启动成功后，控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

根据本发明的一个实施例，第一启动模块10根据第一预设启动电压通过以下公式获取第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，转子定位模块30在采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动时，其中，转子定位模块30根据第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照第二占空比给定值控制直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动直流电机并维持第二预设时间。

进一步地，转子定位模块30通过以下公式获取第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为第二预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

根据本发明的一个实施例，第一启动模块10根据第一预设启动电压通过以下公式获取第二预设方波控制模式应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，所述的直流电机的启动控制装置还包括：报警模块50，报警模块50与判断模块20相连，其中，在第一启动模块10控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果判断模块20判断直流电机未启动成功，第一启动模块10则停止启动直流电机，并通过报警模块50发出故障报警信号。

根据本发明的一个实施例，转速控制模块40在控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转时，其中，转速控制模块40获取直流电机的当前转速，并计算预设目标转速与当前转速之间的转速差值，并对转速差值进行PI调节以获取直流电机的电压指令值，以及根据电压指令值获取第四占空比给定值，并根据第四占空比给定值对直流电机进行闭环控制。

进一步地，转速控制模块40通过以下公式获取第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为预设目标转速，ω’为所述当前转速。

需要说明的是，本发明实施例的直流电机的启动控制装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的直流电机的启动控制方法中所披露的细节，具体这里不再详述。

根据本发明实施例的直流电机的启动控制装置，通过第一启动模块采用第一预设启动电压控制直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并通过判断模块判断直流电机是否启动成功。如果未启动成功，则通过转子定位模块采用第二预设启动电压控制直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对直流电机的转子进行定位。在对直流电机的转子进行定位后，通过第一启动模块采用第一预设启动电压控制直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并通过判断模块判断直流电机是否启动成功。如果启动成功，则通过转速控制模块控制直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。从而不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

此外，本发明的实施例还提出了一种直流电机，其包括上述的启动控制装置。

本发明实施例的直流电机，通过上述的启动控制装置，不仅可以实现直流电机的快速平稳、可靠启动，使得直流电机的启动噪音很低，而且可以有效解决死点启动的问题，且适用于启动力矩大或转动惯量大的情况。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施模式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施模式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

另外，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的模式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (18)

1.一种直流电机的启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用第一预设启动电压控制所述直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动，并判断所述直流电机是否启动成功；

如果所述直流电机未启动成功，则采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对所述直流电机的转子进行定位；

在对所述直流电机的转子进行定位后，采用所述第一预设启动电压控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，并判断所述直流电机是否启动成功；

如果所述直流电机启动成功，则控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

2.如权利要求1所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为所述第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

3.如权利要求1或2所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，包括：

根据所述第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照所述第二占空比给定值控制所述直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动所述直流电机并维持第二预设时间。

4.如权利要求3所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，通过以下公式获取所述第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为所述第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为所述第二预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

5.如权利要求1所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第二预设方波控制模式所对应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为所述第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

6.如权利要求1所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，在控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果所述直流电机未启动成功，则停止启动所述直流电机，并发出故障报警信号。

7.如权利要求1所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，所述控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转，包括：

获取所述直流电机的当前转速；

计算预设目标转速与所述当前转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行PI调节以获取所述直流电机的电压指令值；

根据所述电压指令值获取第四占空比给定值，并根据所述第四占空比给定值对所述直流电机进行闭环控制。

8.如权利要求7所述的直流电机的启动控制方法，其特征在于，通过以下公式获取所述第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为所述第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为所述电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为所述预设目标转速，ω’为所述当前转速。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的直流电机的启动控制方法。

10.一种直流电机的启动控制装置，其特征在于，包括：

第一启动模块，用于采用第一预设启动电压控制所述直流电机以第一预设方波控制模式进行初次启动；

判断模块，用于判断所述直流电机是否启动成功；

转子定位模块，用于在所述判断模块判断所述直流电机未启动成功时采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动，以对所述直流电机的转子进行定位；

所述第一启动模块，还用于在对所述直流电机的转子进行定位后，采用所述第一预设启动电压控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动，所述判断模块还判断所述直流电机是否启动成功；

转速控制模块，用于在所述判断模块判断所述直流电机启动成功后，控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转。

11.如权利要求10所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述第一启动模块根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第一预设方波控制模式所对应的第一占空比给定值：

其中，Pwm_duty1为所述第一占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

12.如权利要求10或11所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述转子定位模块在采用第二预设启动电压控制所述直流电机以预设定位控制模式进行启动时，其中，

所述转子定位模块根据所述第二预设启动电压获取第二占空比给定值，并按照所述第二占空比给定值控制所述直流电机启动，直至达到第一预设时间后，停止启动所述直流电机并维持第二预设时间。

13.如权利要求12所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述转子定位模块通过以下公式获取所述第二占空比给定值：

其中，Pwm_duty2为所述第二占空比给定值，K为预设系数，Vstart2为所述第二预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为相位角。

14.如权利要求10所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述第一启动模块根据所述第一预设启动电压通过以下公式获取所述第二预设方波控制模式所对应的第三占空比给定值：

其中，Pwm_duty3为所述第三占空比给定值，K为预设系数，Vstart1为所述第一预设启动电压，Vdc为直流母线电压，θ为当前相位角。

15.如权利要求10所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，还包括：报警模块，所述报警模块与所述判断模块相连，其中，在所述第一启动模块控制所述直流电机以第二预设方波控制模式进行启动时，如果所述判断模块判断所述直流电机未启动成功，所述第一启动模块则停止启动所述直流电机，并通过所述报警模块发出故障报警信号。

16.如权利要求10所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述转速控制模块在控制所述直流电机以预设正弦波控制模式进行运转时，其中，

所述转速控制模块获取所述直流电机的当前转速，并计算预设目标转速与所述当前转速之间的转速差值，并对所述转速差值进行PI调节以获取所述直流电机的电压指令值，以及根据所述电压指令值获取第四占空比给定值，并根据所述第四占空比给定值对所述直流电机进行闭环控制。

17.如权利要求16所述的直流电机的启动控制装置，其特征在于，所述转速控制模块通过以下公式获取所述第四占空比给定值：

其中，Pwm_duty4为所述第四占空比给定值，K为预设系数，Vref4为所述电压指令值，Vdc为直流母线电压，Kp为预设比例系数，Ki为预设积分系数，ω为所述预设目标转速，ω’为所述当前转速。

18.一种直流电机，其特征在于，包括如权利要求10-17中任一项所述的启动控制装置。

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