CN109194232B - 一种永磁同步电机启动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机控制领域，具体公开了一种永磁同步电机启动的方法，包括以下步骤：S1、电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位；S2、在预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴施加逐渐增加的电流至电流达到稳定值，对电机进行锁定；S3、电机锁定后，以电流稳定值为定值旋转d轴对电机进行强推，电机开环启动，本发明在电机启动前，通过给d轴施加电压进行预定位，并把预定位的转子位置作为初始位置，防止电机在启动时出现抖动、反转等问题，使电机平滑启动。

Description

一种永磁同步电机启动的方法
技术领域
本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机的方法。
背景技术
永磁同步电机启动扭力大、运行效率高、噪音小、性能优良，在许多领域有良好的应用前景，广泛应用于电动汽车、工业缝纫机、空调、电梯以及更高精度的数控机床及机器人等应用场合。
永磁同步电机在零速或低速条件下，反电势小，对于无传感器方案，无法估算电机转子的位置，启动困难、出现抖动或容易反转等。
对于现有技术中，永磁同步电机启动时一般采用给d轴施加电流，对电机进行强推而实现定位，由于没有预先知道转子的位置，在进行强推时会有抖动。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种有效防止电机在启动时出现抖动、反转等问题，使电机平滑启动的永磁同步电机启动的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：一种永磁同步电机启动的方法，包括以下步骤：S1、电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位；S2、在预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴施加逐渐增加的电流至电流达到稳定值，对电机进行锁定；S3、电机锁定后，以电流稳定值为定值旋转d轴对电机进行强推，电机开环启动。
优选的，所述步骤S1中施加的电压为恒定电压，预定位时通过给d轴施加恒定的电压，Ud=Um*cos(Wn*t)，Um和Wn分别是电压的幅值和角频率，通过采样电阻采样出三相电流ia、ib、ic，通过Clark变换、Park变换得出Id、Iq电流， Iq经过乘法器和低通滤波器后，得到含有位置误差信息f，对f进行积分后得到电机的初始转子位置，从而完成预定位。
优选的，所述步骤S2中的电流稳定值大于步骤S1中电机的电流，逐渐增加电流的斜率和电流稳定值的大小根据电机特性及对启动扭力的要求不同而不同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明在电机启动前，通过给d轴施加电压进行预定位，并把预定位的转子位置作为初始位置，防止电机在启动时出现抖动、反转等问题，使电机平滑启动；2、本发明一共进行了两次定位操作，第一次是通过给电压进行预定位，估算出电机转子的位置，第二次是通过给d轴施加电流进行定位锁定时使用，第一次估算的电机转子的位置能够防止电机在启动时出现抖动、反转等问题，使电机平滑启动。
附图说明
图1为本发明永磁同步电机启动方法流程图；
图2为永磁同步电机三相电压矢量坐标图；
图3为永磁同步电机启动过程中电机速度和电流的对应关系。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
请参照图1，本实施例提供的一种永磁同步电机启动的方法，包括以下步骤：S1、电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位；S2、在预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴施加逐渐增加的电流至电流达到稳定值，对电机进行锁定；S3、电机锁定后，以电流稳定值为定值旋转d轴对电机进行强推，电机开环启动。
通过给d轴施加电压进行预定位，并把预定位的转子位置作为初始位置，防止电机在启动时出现抖动、反转等问题，使电机平滑启动。
本实施例应用于无传感器的永磁同步电机中，所述启动方法包括：
S1、电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位。
其中，预定位的时间根据不同的电机而不同，施加的电压比较小，电机不转，在预定位后才进入电机锁定步骤，如图2所示，为永磁同步电机三相电压矢量坐标图，其中，d轴和q轴是两相静止坐标系，α和β是两相旋转坐标系，θ为转子角度，预定位时通过给d轴施加恒定的电压Ud=Um*cos(Wn*t)，Um和Wn分别是电压的幅值和角频率，通过采样电阻采样出三相电流ia、ib、ic，由Clark变换、Park变换得出Id、Iq电流，Iq电流包含位置误差信息，Iq经过乘法器和低通滤波器后，得到含有位置误差信息f，对f进行积分后得到电机的初始转子位置，从而完成预定位。
S2、在预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴施加逐渐增加的电流至电流达到稳定值，对电机进行锁定。
其中，该步骤中的电流稳定值大于步骤S1中电机的电流，逐渐增加电流的斜率和电流稳定值的大小根据电机特性及对启动扭力的要求不同而不同，如图3所示，为永磁同步电机启动过程中电机速度和电流的对应关系，其中，t1为电机预定位的时间，t2为预定位过渡到锁定的时间。
电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位，在具体实施中，在预定位时，预设定位时间为108ms，向d轴施加60V电压，频率为396Hz，预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴逐渐增加电流至3A，时间为494ms，完成电机锁定。
S3、电机锁定后，以电流稳定值为定值旋转d轴对电机进行强推，电机开环启动，图3中t3、t4为逐渐增加d轴电流至电流达到稳定值后对电机进行锁定，t5为旋转d轴，电机开环启动。
在对电机进行控制时，为了能最大扭力启动，保证FOC算法产生一个超前90度的电流拖动电机，令Uα=a,Uβ=0,先把电机锁定在0度，即α轴，然后根据Park反变换，可以得出Ud=a，θ=0，Uq=0，Ud是d轴电流经过PI调节得到，通过给d轴施加逐渐增加的电流，达到锁定电机的效果，给定的电流一般是电机的额定电流，然后根据对启动扭矩的要求，可以适当微调电流大小，使电机符合运行效果。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机启动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加电压，从而实现电机转子的预定位；
S2、在预定位结束后，将预定位的转子位置作为初始位置，向d轴施加逐渐增加的电流至电流达到稳定值，对电机进行锁定；
S3、电机锁定后，以电流稳定值为定值旋转d轴对电机进行强推，电机开环启动；
电机上电，在预设的定位时间内，向d轴施加恒定电压Ud＝Um*cos(Wn*t)，Um是电压的幅值，Wn是电压的角频率，通过采样电阻采样出三相电流ia、ib、ic，由Clark变换、Park变换得出Id、Iq电流，将Iq经过乘法器和低通滤波器后得到含有位置误差信息f，对f进行积分后得到电机的初始转子位置，从而完成预定位。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动的方法，其特征在于：所述步骤S1中施加的电压为恒定电压。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动的方法，其特征在于：所述步骤S2中的电流稳定值大于步骤S1中电机的电流。
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