CN109323393A - 直流风机的启动控制方法及装置、室外机、空调器 - Google Patents

直流风机的启动控制方法及装置、室外机、空调器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流风机的启动控制方法及装置、室外机和空调器。启动控制方法包括：检测直流风机的初始速度；确定直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足直流风机进入能耗制动启动模式的条件；若是，控制直流风机进入能耗制动启动模式，能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。上述实施方式的直流风机的启动控制方法中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机制动，可以提高直流风机在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。

Description

直流风机的启动控制方法及装置、室外机、空调器
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种直流风机的启动控制方法及装置、室外机、空调器。
背景技术
在相关技术中，直流风机因其高效率在很多电器产品中得到广泛应用，例如变频空调中的室外机风机。在空调器的应用中，由于风雨天气和台风天气等，室外机直流风机常常工作在初速不为零的状况，即要求直流风机能够在有一定初速(顺风正转或者逆风反转)的情况下进行启动运行。但是，在直流风机有初速的情况下，如何快速实现直流风机制动并可靠启动是一个难题。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种直流风机的启动控制方法及装置、室外机、空调器。
本发明实施方式的直流风机的启动控制方法，包括：
检测所述直流风机的初始速度；
确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件；
若是，控制所述直流风机进入所述能耗制动启动模式，所述能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
上述实施方式的直流风机的启动控制方法中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机制动，可以提高直流风机在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
在某些实施方式中，所述预设速度阈值包括第一速度阈值和第二速度阈值，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件，包括：当所述初始速度大于所述第二速度阈值且不大于所述第一速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；其中，所述第一速度阈值>所述第二速度阈值；所述第一速度阈值和所述第二速度阈值为正数。
在某些实施方式中，所述预设速度阈值包括第三速度阈值和第四速度阈值，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件，包括：当所述初始速度大于所述第四速度阈值且不大于所述第三速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；其中，所述第一速度阈值>所述第二速度阈值>所述第三速度阈值>所述第四速度阈值；所述第三速度阈值和所述第四速度阈值为负数。
在某些实施方式中，控制所述直流风机进入能耗制动启动模式，包括：先控制所述直流风机进入所述零电压制动；当所述零电压制动使得所述直流风机的速度大于第六速度阈值且不大于第五速度阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动；其中，所述第一速度阈值>所述第五速度阈值>所述第六速度阈值>所述第四速度阈值；所述第五速度阈值为正数，所述第六速度阈值为负数。
在某些实施方式中，控制所述直流风机进入能耗制动启动模式，包括：先控制所述直流风机进入所述零电压制动；当所述零电压制动达到第一时间阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动。
在某些实施方式中，所述直流风机连接有驱动模块，所述驱动模块包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂，每个所述桥臂包括功率开关管，所述功率开关管反并联有二极管，所述零电压制动包括：设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；控制所述三个上桥臂同时导通和所述三个下桥臂同时关断，或控制所述三个上桥臂同时关断和所述三个下桥臂同时导通，使得所述直流风机处于三相绕组短接的工作状态。
在某些实施方式中，所述强制制动包括：设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定所述解耦角度；将所述解耦角度的变化速率从所述零电压制动结束时刻获得的所述直流风机的速度开始逐渐降低到零。
在某些实施方式中，所述启动控制方法包括：当所述初始速度大于所述第一速度阈值时，控制所述直流风机进入直接闭环启动模式；当所述初始速度大于所述第三速度阈值且不大于所述第二速度阈值时，控制所述直流风机进入正常定位启动模式；当所述初始速度不大于所述第四速度阈值时，重新检测所述直流风机的初始速度，并控制所述直流风机处于等待状态。
在某些实施方式中，检测所述直流风机的初始速度包括：基于零电压注入或基于零电流注入来检测所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，当基于零电压注入来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
在某些实施方式中，基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向，包括：获取零电压注入时的所述直流风机的三相电流；将所述三相电流变换到所述两相静止坐标系下得到第一电流和第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的磁链观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相静止坐标系下的第一电压和第二电压；处理所述第一电压和所述第二电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相静止坐标系下的第一电流和第二电流；根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度，包括：根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流、所述第二电流、所述直流风机的电阻、以及d轴电感和q轴电感进行磁通估计得到第一估计磁链和第二估计磁链；根据所述第一估计磁链和所述第二估计磁链进行锁相环计算获得所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相同步旋转坐标系下的第三电压和第四电压；处理所述第三电压和所述第四电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相同步旋转坐标系下的第三电流和第四电流；将所述第三电压和所述第四电压作为假定旋转坐标系下的第五电压和第六电压，将所述第三电流和所述第四电流作为所述假定旋转坐标系下的第五电流和第六电流；根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度，包括：根据所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流、所述第六电流进行扩展反电势估计得到在所述假定旋转坐标系下的第一估计反电势和第二估计反电势；根据所述第一估计反电势和所述第二估计反电势计算所述假定旋转坐标系和所述两相同步旋转坐标系的角度偏差；根据所述角度偏差进行锁相环计算获得所述直流风机的初始速度和所述直流风机的转子的估计电角度。
在某些实施方式中，获取所述直流风机的三相电流，包括以下其中一种：检测所述直流风机的母线电流，并根据所述直流风机的母线电流计算所述直流风机的三相电流；检测所述直流风机的两相电流，并根据所述直流风机的两相电流计算所述直流风机的三相电流；检测所述直流风机的三相电流。
本发明实施方式的直流风机的启动控制装置，包括：
检测模块，所述检测模块用于检测所述直流风机的初始速度；
比较模块，所述比较模块用于确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件；
控制模块，所述控制模块用于在所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件时，控制所述直流风机进入所述能耗制动启动模式，所述能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
上述实施方式的直流风机的启动控制装置中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机制动，可以提高直流风机在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
在某些实施方式中，所述预设速度阈值包括第一速度阈值和第二速度阈值，所述比较模块用于：当所述初始速度大于所述第二速度阈值且不大于所述第一速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；其中，所述第一速度阈值>所述第二速度阈值；所述第一速度阈值和所述第二速度阈值为正数。
在某些实施方式中，所述预设速度阈值包括第三速度阈值和第四速度阈值，所述比较模块用于：当所述初始速度大于所述第四速度阈值且不大于所述第三速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；其中，所述第一速度阈值>所述第二速度阈值>所述第三速度阈值>所述第四速度阈值；所述第三速度阈值和所述第四速度阈值为负数。
在某些实施方式中，所述控制模块用于：先控制所述直流风机进入所述零电压制动；当所述零电压制动使得所述直流风机的速度大于第六速度阈值且不大于第五速度阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动；其中，所述第一速度阈值>所述第五速度阈值>所述第六速度阈值>所述第四速度阈值；所述第五速度阈值为正数，所述第六速度阈值为负数。
在某些实施方式中，所述控制模块用于：先控制所述直流风机进入所述零电压制动；当所述零电压制动达到第一时间阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动。
在某些实施方式中，所述直流风机连接有驱动模块，所述驱动模块包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂，每个所述桥臂包括功率开关管，所述功率开关管反并联有二极管，所述控制模块用于：设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；控制所述三个上桥臂同时导通和所述三个下桥臂同时关断，或控制所述三个上桥臂同时关断和所述三个下桥臂同时导通，使得所述直流风机处于三相绕组短接的工作状态。
在某些实施方式中，所述控制模块用于：设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定所述解耦角度；将所述解耦角度的变化速率从所述零电压制动结束时刻获得的所述直流风机的速度开始逐渐降低到零。
在某些实施方式中，所述控制模块用于：当所述初始速度大于所述第一速度阈值时，控制所述直流风机进入直接闭环启动模式；当所述初始速度大于所述第三速度阈值且不大于所述第二速度阈值时，控制所述直流风机进入正常定位启动模式；当所述初始速度不大于所述第四速度阈值时，重新检测所述直流风机的初始速度，并控制所述直流风机处于等待状态。
在某些实施方式中，所述检测模块用于：基于零电压注入或基于零电流注入来检测所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，当基于零电压注入来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
在某些实施方式中，所述检测模块用于：获取零电压注入时的所述直流风机的三相电流；将所述三相电流变换到所述两相静止坐标系下得到第一电流和第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的磁链观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相静止坐标系下的第一电压和第二电压；处理所述第一电压和所述第二电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相静止坐标系下的第一电流和第二电流；根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相同步旋转坐标系下的第三电压和第四电压；处理所述第三电压和所述第四电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相同步旋转坐标系下的第三电流和第四电流；将所述第三电压和所述第四电压作为假定旋转坐标系下的第五电压和第六电压，将所述第三电流和所述第四电流作为所述假定旋转坐标系下的第五电流和第六电流；根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度。
在某些实施方式中，所述检测模块连接电流传感器，所述电流传感器用于检测所述直流风机的母线电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的母线电流并根据所述直流风机的母线电流计算所述直流风机的三相电流；或者所述电流传感器用于检测所述直流风机的两相电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的两相电流并根据所述直流风机的两相电流计算所述直流风机的三相电流；或者所述电流传感器用于检测所述直流风机的三相电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的三相电流。
本发明实施方式的室外机，包括直流风机和上述任一实施方式所述的直流风机的启动控制装置。
上述实施方式的室外机中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机制动，可以提高直流风机在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
本发明实施方式的空调器，包括直流风机和上述任一实施方式所述的直流风机的启动控制装置。
上述实施方式的空调器中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机制动，可以提高直流风机在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的直流风机的控制电路拓扑图；
图2是本发明实施方式的直流风机的矢量控制框图；
图3是本发明实施方式的直流风机的另一矢量控制框图；
图4是本发明实施方式的直流风机的又一矢量控制框图；
图5是本发明实施方式的直流风机的启动控制方法的流程示意图；
图6是本发明实施方式的直流风机的启动控制方法的另一流程示意图；
图7是本发明实施方式的直流风机的零电压注入的示意图；
图8是本发明实施方式的直流风机的初始速度估计的示意图；
图9是本发明实施方式的直流风机的初始速度估计的另一示意图；
图10是本发明实施方式的坐标变换的示意图；
图11是本发明实施方式的磁链观测法的示意图；
图12是本发明实施方式的直流风机的初始速度估计的又一示意图；
图13是本发明实施方式的扩展反电势观测法的示意图；
图14是本发明实施方式的直流风机的正常定位启动模式的示意图；
图15是本发明实施方式的直流风机的定位过程的控制框图；
图16是本发明实施方式的直流风机的开环运行的控制框图；
图17是本发明实施方式的直流风机的能耗制动启动模式的示意图；
图18是本发明实施方式的直流风机的零电压制动的控制框图；
图19是本发明实施方式的直流风机的强制制动的控制框图；
图20是本发明实施方式的直流风机的直接闭环启动模式的示意图；
图21是本发明实施方式的直流风机的启动控制装置的模块示意图；
图22是本发明实施方式的空调器的结构示意图。
主要元件符号说明：
直流风机10、驱动模块20、控制芯片30、电解电容40、电流传感器50、启动控制装置100、检测模块110、比较模块120、控制模块130、空调器1000、室外机1100、室内机1200。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的实施方式在附图中示出，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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，在本发明实施方式中，直流风机10的控制电路拓扑包括直流风机10、驱动模块20、控制芯片30和电解电容40。直流风机10连接驱动模块20。驱动模块20是由功率开关管组成的三相桥式驱动电路。驱动模块20包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂。三个上桥臂和三个下桥臂分别连接构成三相桥臂。第一上桥臂和第一下桥臂连接具有第一节点A1，第二上桥臂和第二下桥臂连接具有第二节点A2，第三上桥臂和第三下桥臂连接具有第三节点A3。第一节点A1、第二节点A2和第三节点A3分别对应与直流风机10的三相绕组相连。控制芯片30可以输出直流风机10的驱动信号至驱动模块20以控制驱动模块20中六个功率开关管的导通和关断，从而控制直流风机10的运行。
桥臂包括功率开关管，功率开关管反并联有二极管。功率开关管可以是IGBT(绝缘栅双极型晶体管，Insulated Gate Bipolar Transistor)，或者是MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。当然，驱动模块20也可采用内部封装六个IGBT的智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module)，其中每个IGBT反并联有二极管。直流风机10可为永磁无刷直流电机或永磁同步电机驱动的风机。
请参阅图2至图4，在本实施方式中，直流风机10是无位置传感器的。在直流风机10的无位置传感器的矢量控制中，给定转速与估计转速经过比例积分控制器(PI)输出给定转矩例如，在直流风机10(表贴式永磁同步电机)中，根据给定转矩与转矩电流系数Kt计算得到给定转矩电流(q轴电流)，给定直轴电流(d轴电流)由弱磁电流ifwc决定。根据给定d轴电流给定q轴电流和反馈电流id/iq经过矢量控制输出电压ud/uq，然后经过帕克(Park)逆变换得到控制输出电压uα/uβ，再经过空间矢量调制(Space VetorModulation，SVM)输出PWM(脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)波形，经过驱动模块20驱动直流风机10(表贴式永磁同步电机)。因此，可以通过电流传感器50检测直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)，并经过克拉克(Clarke)变换得到反馈电流iα/iβ，再经过帕克(Park)变化得到反馈电流id/iq。然后可以根据输出电压uα/uβ和反馈电流iα/iβ以及电机参数(电机电阻Rs、直轴电感Ld和交轴电感Lq)，通过无位置传感器估计算法计算得到直流风机10的估计转速和估计电角度或者可以根据输出电压uα/uβ和反馈电流iα/iβ以及电机参数(电机电阻Rs、d轴电感Ld和q轴电感Lq)，通过磁链观测法计算得到直流风机10的估计转速和估计电角度或者可以根据矢量控制输出电压ud/uq和反馈电流id/iq以及电机参数(电机电阻Rs、d轴电感Ld和q轴电感Lq)，通过扩展反电势观测法计算得到直流风机10的估计转速和估计电角度
其中，图2是通过无位置传感器估计算法计算直流风机10的估计转速和估计电角度的矢量控制框图；图3所示是通过磁链观测法来计算直流风机10的估计转速和估计电角度的矢量控制框图；图4所示是通过扩展反电势观测法来计算直流风机10的估计转速和估计电角度的矢量控制框图。磁链观测法是基于主动磁链(ActiveFlux)观测的直流风机10的速度和转子位置估计算法。扩展反电势观测法是基于扩展反电势(ExtendedEMF)观测的直流风机10的速度和转子位置估计算法。
需要说明的是，id/iq表示id和iq两个量，ud/uq表示ud和uq两个量，uα/uβ表示uα和uβ两个量，iα/iβ表示iα和iβ两个量。
请参阅图5，本发明实施方式的直流风机10的启动控制方法，包括：
步骤S10：检测直流风机10的初始速度ω0；
步骤S20：确定直流风机10的初始速度ω0与预设速度阈值的关系是否满足直流风机10进入能耗制动启动模式的条件；
若是，进入步骤S34：控制直流风机进入能耗制动启动模式，能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
具体地，预设速度阈值包括第一速度阈值ω1、第二速度阈值ω2、第三速度阈值ω3和第四速度阈值ω4。第一速度阈值ω1>第二速度阈值ω2>第三速度阈值ω3>第四速度阈值ω4。第一速度阈值ω1和第二速度阈值ω2为正数，第三速度阈值ω3和第四速度阈值ω4为负数。在某些实施方式中，第一速度阈值ω1和第二速度阈值ω2为正数可以理解为正向转速，第三速度阈值ω3和第四速度阈值ω4为负数可以理解为反向转速。
请参阅图6，当初始速度ω0大于第二速度阈值ω2且不大于第一速度阈值ω1时以及当初始速度ω0大于第四速度阈值ω4且不大于第三速度阈值ω3时，确定直流风机10的初始速度ω0与预设速度阈值的关系满足直流风机10进入能耗制动启动模式的条件，则控制直流风机10进入能耗制动启动模式。
在一些例子中，第一速度阈值ω1可以为300RPM、或400RPM或300RPM～400RPM之间的一个数值。第二速度阈值ω2可以为40RPM、或50RPM或40RPM～50RPM之间的一个数值。第三速度阈值ω3可以为-40RPM、或-50RPM或-50RPM～-40RPM之间的一个数值。第四速度阈值ω4可以为-300RPM、或-400RPM或-400RPM～-300RPM之间的一个数值。较佳地，第一速度阈值ω1和第四速度阈值ω4的绝对值相同，第二速度阈值ω2和第三速度阈值ω3的绝对值相同。
上述实施方式的直流风机10的启动控制方法中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机10制动，可以提高直流风机10在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
在某些实施方式中，在步骤S10中，可以基于零电压注入或基于零电流注入来检测直流风机10的初始速度ω0。
具体地，可以是基于零电压注入来检测直流风机10的初始速度ω0；或基于零电流注入的磁链观测法来检测直流风机10的初始速度ω0；或基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测直流风机10的初始速度ω0。
在某些实施方式中，当基于零电压注入来检测直流风机10的初始速度ω0时，启动控制方法包括：基于零电压注入，获取直流风机10的三相电流，并根据直流风机10的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定直流风机10的初始速度ω0和旋转方向。
请参阅图7，零电压注入即给直流风机10注入零电压。在一个实施方式中，可控制三个上桥臂同时导通和三个下桥臂同时关断，使得直流风机10处于三相绕组短接的工作状态以实现零电压注入。此时，直流风机10的三相绕组通过三个上桥臂的功率开关管及其反并联二极管形成短接。在另外的实施方式中，可控制三个上桥臂同时关断和三个下桥臂同时导通，使得直流风机10处于三相绕组短接的工作状态以实现零电压注入。此时，直流风机10的三相绕组通过三个下桥臂的功率开关管及其反并联二极管形成短接。如此，可以产生发电电流并达到能耗制动的效果。零电压等同于零矢量电压。
可以理解，基于零电压注入来检测直流风机10的初始速度ω0，可以通过获取零电压注入时的直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)；然后将三相电流变换到两相静止坐标系下得到第一电流iα和第二电流iβ。这样，可以根据第一电流iα和第二电流iβ确定直流风机10的初始速度ω0和旋转方向。直流电机的三相电流可以通过克拉克(Clarke)变换到两相静止坐标系下得到第一电流iα和第二电流iβ。
在一个例子中，第一电流iα和第二电流iβ可为正弦波型。在其它例子中，第一电流iα和第二电流iβ还可为其它波型。
进一步地，根据第一电流iα和第二电流iβ计算直流风机10的初始速度ω0和旋转方向包括：根据第一电流iα和第二电流iβ的相邻两次过零点的时刻差值计算直流风机10的初始速度ω0，并根据第一电流iα和第二电流iβ在过零时刻时的符号判定直流风机10的旋转方向。
在一个例子中，请参阅图8，当第二电流iβ过零点时，记录为T1时刻，并记录下的第一电流iα的符号。随着时间推移，当第一电流iα过零点时，记录为T2时刻，并记录下第二电流iβ的符号。
此时，直流风机10的初始转速＝60/(极对数*4*(T2–T1))，单位为转每分(revolutions per minute，RPM)。当第一电流iα的符号和第二电流iβ的符号相同时，直流风机10的旋转方向为顺时针方向(表示直流风机10正转)；当第一电流iα的符号和第二电流iβ的符号相反时，直流风机10的旋转方向为逆时针方向(表示直流风机10反转)。初始速度ω0包括初始转速和方向。初始速度ω0的方向根据直流风机10的旋转方向确定。在一个例子中，当直流风机10的旋转方向为顺时针方向时，初始速度ω0的方向为正；当直流风机10的旋转方向为逆时针方向时，初始速度ω0的方向为负，直流风机10的初始速度ω0和旋转方向如下表所示：
第一电流i<sub>α</sub>的符号 第二电流i<sub>β</sub>的符号 旋转方向判定 初始速度
正 正 顺时针方向 ω<sub>0</sub>
正 负 逆时针方向 -ω<sub>0</sub>
负 正 逆时针方向 -ω<sub>0</sub>
负 负 顺时针方向 ω<sub>0</sub>
在另一个例子中，当第一电流iα过零点时，记录为T1时刻，并记录下的第二电流iβ的符号。随着时间推移，当第二电流iβ过零点时，记录为T2时刻，并记录下第一电流iα的符号。
此时，直流风机10的初始转速＝60/(极对数*4*(T2–T1))，单位为转每分(revolutions per minute，RPM)。当第一电流iα的符号和第二电流iβ的符号相同时，直流风机10的旋转方向为逆时针方向(表示直流风机10反转)；当第一电流iα的符号和第二电流iβ的符号相反时，直流风机10的旋转方向为顺时针方向(表示直流风机10正转)直流风机10的初始速度ω0和旋转方向如下表所示：
第二电流i<sub>β</sub>的符号 第一电流i<sub>α</sub>的符号 旋转方向判定 初始速度
正 正 逆时针方向 -ω<sub>0</sub>
正 负 顺时针方向 ω<sub>0</sub>
负 正 顺时针方向 ω<sub>0</sub>
负 负 逆时针方向 -ω<sub>0</sub>
进一步地，当第一电流iα和第二电流iβ相邻两次过零时刻差值(T2–T1)大于预设值时，可认为直流风机10的初始速度近似零，在这种情况下，可确定直流风机10的初始速度ω0为零。此时，不需要判断直流风机10的旋转方向。预设值例如为1秒，(T2–T1)超过1秒时，则转速小于(15/极对数)RPM。
基于零电压注入估计直流风机10的初速，可以根据直流风机10的三相电流确定初始速度ω0和旋转方向，上述控制方法比较简单、容易实现。
在某些实施方式中，请参阅图9，当基于零电流注入的磁链观测法来检测直流风机的初始速度时，启动控制方法包括：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第一时间阈值(对应于权利要求中的第二时间阈值)以获得在两相静止坐标系下的第一电压uα和第二电压uβ；处理第一电压uα和第二电压uβ并输出PWM波形以驱动直流风机10；获取直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)并根据三相电流计算在两相静止坐标系下的第一电流iα和第二电流iβ；及根据磁链观测法利用第一电压uα、第二电压uβ、第一电流iα和第二电流iβ计算直流风机的初始速度ω0。
可以理解，根据给定d轴电流给定q轴电流和反馈电流id/iq经过矢量控制输出电压ud/uq，然后经过帕克(Park)逆变换得到第一电压和第二电压uα/uβ，再经过空间矢量调制(Space Vetor Modulation，SVM)输出PWM(脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)波形，经过驱动模块20驱动直流风机10。然后，可以通过电流传感器50检测直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)，并经过克拉克(Clarke)变换得到第一电流和第二电流iα/iβ，再经过帕克(Park)变化可以得到反馈电流id/iq。
由于电流闭环的作用，实际反馈电流基本维持在零附近。在直流风机10的初始速度ω0的估计过程中，因为零电压矢量造成的制动效果不明显，所以直流风机10的转速基本稳定。磁链观测法是在两相静止坐标系下根据电压(uα/uβ)和电流信号(iα/iβ)来估计直流风机10的初始速度ω0，其估计结果不受电流环控制影响，而且估计结果包括转速和方向信息，不需要额外检测直流风机10的旋转方向。在一些例子中，第一时间阈值可以为300ms、或5s或300ms～5s之间的一个数值。直流风机10的初始速度ω0包括估计初始转速和方向。
进一步地，可以基于磁链模型ψa＝(Ld-Lq)id+ψf来检测直流风机10的初始速度ω0。其中，ψa表示主动磁链，Ld表示d轴(直轴)电感，Lq表示q轴(交轴)电感，id表示d轴反馈电流，ψf表示直流风机10的转子磁链。请参阅图10和图11，根据和进行磁通估计获得第一估计磁链和第二估计磁链然后进行锁相环计算获得直流风机10的初始速度ω0(包含估计初始转速和方向信息)和直流风机10的转子的估计电角度其中，uα表示第一电压，uβ表示第二电压，Rs表示直流风机10的电阻，p＝d/dt表示微分算子，iα表示第一电流，iβ表示第二电流，ψα表示第一磁链，ψβ表示第二磁链，θe表示转子的电角度。
也即是说，可根据第一电压uα、第二电压uβ、第一电流iα、第二电流iβ、直流风机10的电阻Rs、以及d轴电感Lq和q轴电感Ld进行磁通估计得到第一估计磁链和第二估计磁链然后根据第一估计磁链和第二估计磁链进行锁相环计算可以获得直流风机10的初始速度ω0(包含估计初始转速和方向信息)。根据第一电流iα和第二电流iβ计算d轴反馈电流id；然后根据d轴反馈电流id、d轴电感Ld、q轴电感Lq以及转子磁链ψf计算主动磁链ψa；可以根据第一估计磁链和第二估计磁链以及主动磁链ψa进行锁相环计算获得直流风机10的转子的估计电角度
在一个例子中，当直流风机10的初始速度ω0为正数(即初始速度ω0的方向为正)时，表示直流风机10的旋转方向为顺时针方向(表示直流风机10正转)；当直流风机10的初始速度ω0为负数(即初始速度ω0的方向为负)时，表示直流风机10的旋转方向为逆时针方向(表示直流风机10反转)。
如此，基于零电流注入的磁链观测法估计直流风机10的初速，可以自动识别出直流风机10的初始速度ω0(包含方向信息)，磁链观测法对电流信噪比不敏感且其锁相环本身具有滤波特性，避免了电流信噪比差而引起初速估计异常的问题。
在某些实施方式中，请参阅图12，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测直流风机的初始速度时，启动控制方法包括：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第一时间阈值(对应于权利要求中的第二时间阈值)以获得两相同步旋转坐标系下的第三电压ud和第四电压uq；处理第三电压ud和第四电压uq并输出PWM波形以驱动直流风机10；获取直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)并根据三相电流计算在两相同步旋转坐标系下的第三电流id和第四电流iq；将第三电压ud和第四电压uq作为假定旋转坐标系下的第五电压uδ和第六电压uγ，将第三电流id和第四电流iq作为假定旋转坐标系下的第五电流iδ和第六电流iγ；及根据扩展反电势观测法利用第五电压uδ、第六电压uγ、第五电流iδ和第六电流iγ计算直流风机10的初始速度ω0。
可以理解，根据给定d轴电流给定q轴电流和反馈电流id/iq经过矢量控制输出第三电压和第四电压ud/uq，然后经过帕克(Park)逆变换得到控制输出电压uα/uβ，再经过空间矢量调制(Space Vetor Modulation，SVM)输出PWM(脉冲宽度调制，Pulse WidthModulation)波形，经过驱动模块20驱动直流风机10。然后，可以通过电流传感器50检测直流风机10的三相电流(iA、iB和iC)，并经过克拉克(Clarke)变换得到反馈电流iα/iβ，再经过帕克(Park)变化可以得到第三电流和第四电流id/iq。
假定旋转坐标系(δ-γ坐标系)接近于两相同步旋转坐标系(d-q坐标系)，在理想状态下，可以将假定旋转坐标系等同于两相同步旋转坐标系。因此，可以将两相同步旋转坐标系下的第三电压ud和第四电压uq作为假定旋转坐标系下的第五电压uδ和第六电压uγ，将两相同步旋转坐标系下的第三电流id和第四电流iq作为假定旋转坐标系下的第五电流iδ和第六电流iγ。也即是说，第五电压uδ等于第三电压ud，第六电压uγ等于第四电压uq，第五电流iδ等于第三电流id，第六电流iγ等于第四电流iq。
由于电流闭环的作用，实际反馈电流基本维持在零附近。在直流风机10的初始速度ω0的估计过程中，因为零电压矢量造成的制动效果不明显，所以直流风机10的转速基本稳定。扩展反电势观测法是在假定旋转坐标系下根据电压(uδ/uγ)和电流信号(iδ/iγ)来估计直流风机10的初始速度ω0，其估计结果不受电流环控制影响，而且估计结果包括转速和方向信息，不需要额外检测直流风机10的旋转方向。在一些例子中，第一时间阈值可以为300ms、或5s或300ms～5s之间的一个数值。直流风机10的初始速度ω0包括估计初始转速和方向。
需要说明的是，id/iq表示id和iq两个量，ud/uq表示ud和uq两个量，uα/uβ表示uα和uβ两个量，iα/iβ表示iα和iβ两个量，uδ/uγ表示uδ和uγ两个量，iδ/iγ表示iδ和iγ两个量。
进一步地，可以基于扩展反电势模型Eex＝ωe[ψf+(Ld-Lq)id]-(Ld-Lq)piq来检测直流风机10的初始速度ω0。其中，Eex表示扩展反电势，ωe表示直流风机10的转速，ψf表示转子磁链，Ld表示d轴(直轴)电感，Lq表示q轴(交轴)电感，id表示d轴电流，p＝d/dt表示微分算子，iq表示q轴电流。请参阅图10和图13，根据和进行扩展反电势估计获得第一估计反电势和第二估计反电势然后计算假定旋转坐标系与两相同步旋转坐标系的角度偏差进而通过锁相环计算获得直流风机10的初始速度ω0(包含估计初始转速和方向信息)和直流风机10的转子的估计电角度其中，uδ表示第五电压，uγ表示第六电压，Rs表示直流风机10的电阻，iδ表示第五电流，iγ表示第六电流，eδ表示第一反电势，eγ表示第二反电势。
也即是说，可根据第五电压uδ、第六电压uγ、第五电流iδ、第六电流iγ进行扩展反电势估计得到在假定旋转坐标系下的第一估计反电势和第二估计反电势然后根据第一估计反电势和第二估计反电势计算假定旋转坐标系和两相同步旋转坐标系的角度偏差Δθ；再根据角度偏差Δθ进行锁相环计算获得直流风机10的初始速度(包含估计初始转速和方向信息)ω0和直流风机10的转子的估计电角度
在一个例子中，当直流风机10的初始速度ω0为正数(即初始速度ω0的方向为正)时，表示直流风机10的旋转方向为顺时针方向(表示直流风机10正转)；当直流风机10的初始速度ω0为负数(即初始速度ω0的方向为负)时，表示直流风机10的旋转方向为逆时针方向(表示直流风机10反转)。
如此，基于零电流注入的扩展反电势观测法估计直流风机10的初速，可以自动识别出直流风机10的初始速度ω0(包含方向信息)，扩展反电势观测法对电流信噪比不敏感且其锁相环本身具有滤波特性，避免了电流信噪比差而引起初速估计异常的问题。
在某些实施方式中，直流风机10的三相电流可以通过一个电流传感器50检测直流风机10的母线电流，然后根据母线电流计算获取。直流风机10的三相电流也可以通过两个电流传感器50分别检测直流风机10的两相电流，然后根据两相电流计算获取。直流风机10的三相电流也可以通过三个电流传感器50分别检测获取。在图1的示例中，三个电流传感器50分别与直流风机10的三相绕组连接，三个电流传感器50分别检测获取三相电流后将电流信号发送至控制芯片30。
在某些实施方式中，步骤S20包括：
步骤S22：判断初始速度ω0是否大于第一速度阈值ω1。当初始速度ω0不大于第一速度阈值ω1时，进入步骤S24：判断初始速度ω0是否大于第二速度阈值ω2。当初始速度ω0不大于第二速度阈值ω2时，进入步骤S26：判断初始速度ω0是否大于第三速度阈值ω3。当初始速度ω0不大于第三速度阈值ω3时，进入步骤S28：判断初始速度ω0是否大于第四速度阈值ω4。
进一步地，当初始速度ω0大于第一速度阈值ω1时，进入步骤S32：控制直流风机10进入直接闭环启动模式。当初始速度ω0大于第二速度阈值ω2且不大于第一速度阈值ω1时，进入步骤S34：控制直流风机10进入能耗制动启动模式。当初始速度ω0大于第三速度阈值ω3且不大于第二速度阈值ω2时，进入步骤S36：控制直流风机10进入正常定位启动模式。当初始速度ω0大于第四速度阈值ω4且不大于第三速度阈值ω3时，进入步骤S34：控制直流风机10进入能耗制动启动模式。当初始速度ω0不大于第四速度阈值ω4时，重新检测直流风机10的初始速度ω0，即回到步骤S10，并控制直流风机10处于等待状态。
请参阅图14，当直流风机10在正常定位启动模式时，先控制直流风机10经过电流注入的定位过程，再控制直流风机10进入开环运行，在开环运行时，当直流风机10的当前转速达到切换速度阈值后，控制直流风机10进入闭环运行。
请参阅图15，在定位过程中，设置给定d轴电流和给定q轴电流，并设置固定解耦角度，以确定直流风机10的转子的位置，以便控制直流风机10运行。其中，设置给定d轴电流和给定q轴电流指的是，给定d轴电流和给定q轴电流按照某种规律给定，例如d轴电流和q轴电流分别从零开始逐渐上升至设定值，然后保持不变。d轴电流和q轴电流的设定值可以相同，也可以不同。在其他实施例中，定位过程可以设置给定q轴电流为零，给定d轴电流从零开始逐渐上升至设定值；或可以设置给定d轴电流为零，给定q轴电流从零开始逐渐上升至设定值。解耦角度不为零。在图15的示例中，采用磁链观测法来估计直流风机10的磁链角和速度。在其他实施方式中，可以采用扩展反电势法或者无位置传感器估计算法来估计直流风机10的磁链角和速度。
请参阅图16，在开环运行过程中，设置给定d轴电流和给定q轴电流，并设置解耦角度，以使直流风机10的转速增大。其中，设置给定d轴电流和给定q轴电流指的是，给定d轴电流和给定q轴电流按照某种规律给定，例如是d轴电流和q轴电流保持在设定值不变；又例如是d轴电流和q轴电流分别从零开始逐渐上升至设定值，然后保持不变。d轴电流和q轴电流的设定值可以相同，也可以不同。在其他实施例中，开环运行过程可以设置给定q轴电流为零，给定d轴电流从零开始逐渐上升至设定值；或可以设置给定d轴电流为零，给定q轴电流从零开始逐渐上升至设定值。解耦角度的变化速率从定位过程结束的时刻的速度(解耦角度的变化速率的初始值)开始逐渐降低到零。在图16的示例中，采用磁链观测法来估计直流风机10的磁链角和速度。在其他实施方式中，可以采用扩展反电势法或者无位置传感器估计算法来估计直流风机10的磁链角和速度。
请参阅图2、图3和图4，在闭环运行过程中，闭环运行包括电流环控制和转速环控制，采用直流风机10的估计电角度进行解耦，以根据给定转速和直流风机10的估计转速进行闭环控制，闭环运行时直流风机10以一定转速运行。例如，直流风机10以给定转速运行。
请参阅图17，当直流风机10在能耗制动启动模式时，先控制直流风机10经过能耗制动的过程，再控制直流风机10进入开环运行，在开环运行时，当直流风机10的当前转速达到切换速度阈值后，控制直流风机10进入闭环运行。在能耗制动启动模式时，即直流风机10存在一定正向或者反向初速时，需先经过能耗制动。能耗制动过程包括零电压制动和强制制动两个过程。
在一个实施方式中，控制直流风机10进入能耗制动启动模式时，先控制直流风机10进入零电压制动；当零电压制动使得直流风机10的速度大于第六速度阈值ω6且不大于第五速度阈值ω5时，控制直流风机10进入强制制动。
其中，第一速度阈值ω1&gt;第五速度阈值ω5&gt;第六速度阈值ω6&gt;第四速度阈值ω4。第五速度阈值ω5为正数，第六速度阈值ω6为负数。第五速度阈值ω5为正数可以理解为正向转速，第六速度阈值ω6为负数可以理解为反向转速。在一些例子中，第五速度阈值ω5可以为25RPM、或30RPM或25RPM～30RPM之间的一个数值。第六速度阈值ω6可以为-25RPM、或-30RPM或-30RPM～-25RPM之间的一个数值。较佳地，第五速度阈值ω5和第六速度阈值ω6的绝对值相同。
在另一个实施方式中，控制直流风机10进入能耗制动启动模式时，先控制直流风机10进入零电压制动；当零电压制动达到第二时间阈值(对应于权利要求中的第一时间阈值)时，控制直流风机10进入强制制动。在一些例子中，第二时间阈值可以为1s、或10s或1s～10s之间的一个数值。
请参阅图18，零电压制动包括：设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；控制三个上桥臂同时导通和三个下桥臂同时关断，或控制三个上桥臂同时关断和三个下桥臂同时导通，使得直流风机10处于三相绕组短接的工作状态。
如此，可通过直流风机10本身的转速发电，使得在直流风机10的三相绕组上产生发电电流以实现能耗制动。零电压制动制动力矩大，制动更快，比零电流制动(零电流制动是靠直流风机的转子机械摩擦，不产生制动转矩)效果好。在一个例子中，固定解耦角度设置为零。在图18的示例中，采用磁链观测法来估计直流风机10的磁链角和速度。在其他实施方式中，可以采用扩展反电势法或者无位置传感器估计算法来估计直流风机10的磁链角和速度。
请参阅图19，强制制动包括：设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定解耦角度；将解耦角度的变化速率从零电压制动结束时刻获得的直流风机10的速度开始逐渐降低到零。
可以理解，设置给定d轴电流和给定q轴电流指的是，给定d轴电流和给定q轴电流按照某种规律给定，例如d轴电流和q轴电流分别从零开始逐渐上升至设定值，然后保持不变。d轴电流和q轴电流的设定值可以相同，也可以不同。在其他实施例中，强制制动过程可以设置给定q轴电流为零，给定d轴电流从零开始逐渐上升至设定值；或可以设置给定d轴电流为零，给定q轴电流从零开始逐渐上升至设定值。解耦角度的变化速率表示角速度。在零电压制动结束时，可以通过估计获得直流风机10的速度。强制设定解耦角度，在结束零电压制动进入强制制动时，将零电压制动结束时刻获得的直流风机10的速度作为解耦角度的变化速率的初始值，解耦角度的变化速率从初始值开始逐渐降低到零。在图19的示例中，采用磁链观测法来估计直流风机10的磁链角和速度。在其他实施方式中，可以采用扩展反电势法或者无位置传感器估计算法来估计直流风机10的磁链角和速度。
需要说明的是，解耦角度是在直流风机的矢量控制中用来解耦的角度。
请参阅图20，当直流风机10在直接闭环启动模式时，控制直流风机10进入闭环运行。具体地，在直接闭环启动模式时，即在直流风机10的正向转速较高时直接切入闭环运行，不需要经过定位过程和开环运行。
在一些例子中，切换速度阈值可以为100RPM、或600RPM或100RPM～600RPM之间的一个数值。
请参阅图21，本发明实施方式的直流风机10的启动控制装置100包括检测模块110、比较模块120和控制模块130。检测模块110用于检测直流风机10的初始速度ω0。比较模块120用于确定直流风机10的初始速度ω0与预设速度阈值的关系是否满足直流风机10进入能耗制动启动模式的条件。控制模块130用于在直流风机10的初始速度ω0与预设速度阈值的关系满足直流风机10进入能耗制动启动模式的条件时，控制直流风机10进入能耗制动启动模式。能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
也即是说，上述实施方式的直流风机10的启动控制方法可以由本实施方式的直流风机10的启动控制装置100实现。其中，步骤S10可以由检测模块110实现，步骤S20可以由比较模块120实现，步骤S34可以由控制模块130实现。
上述实施方式的直流风机10的启动控制装置100中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机10制动，可以提高直流风机10在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
请参阅图1和图21，在一个实施方式中，启动控制装置100可以设置在图1所示的控制芯片30中，可以理解为启动控制装置100集成在控制芯片30中。也即是说，检测模块110、比较模块120和控制模块130可全部集成在控制芯片30中。在其它实施方式中，启动控制装置100的一部分可集成在控制芯片中，启动控制装置100的另一部分可设置在另外的芯片或装置中。在其它实施方式中，启动控制装置100可也制作成单独的芯片或装置，用于控制直流风机10的启动。
需要说明的是，上述实施方式的直流风机10的启动控制方法的解释说明和有益效果也适用于本实施方式的直流风机10的启动控制装置100，为避免冗余，在此不再详细展开。
在某些实施方式中，预设速度阈值包括第一速度阈值ω1、第二速度阈值ω2、第三速度阈值ω3和第四速度阈值ω4。控制模块130用于当初始速度ω0大于第二速度阈值ω2且不大于第一速度阈值ω1时以及当初始速度ω0大于第四速度阈值ω4且不大于第三速度阈值ω3时，确定直流风机10的初始速度ω0与预设速度阈值的关系满足直流风机10进入能耗制动启动模式的条件。其中，第一速度阈值ω1&gt;第二速度阈值ω2&gt;第三速度阈值ω3&gt;第四速度阈值ω4；第一速度阈值ω1和第二速度阈值ω2为正数，第三速度阈值ω3和第四速度阈值ω4为负数。
在某些实施方式中，控制模块130用于：先控制直流风机10进入零电压制动；当零电压制动使得直流风机10的速度大于第六速度阈值ω6且不大于第五速度阈值ω5时，控制直流风机10进入强制制动。其中，第一速度阈值ω1&gt;第五速度阈值ω5&gt;第六速度阈值ω6&gt;第四速度阈值ω4；第五速度阈值ω5为正数，第六速度阈值ω6为负数。
在某些实施方式中，控制模块130用于：先控制直流风机10进入零电压制动；当零电压制动达到第二时间阈值(对应于权利要求中的第一时间阈值)时，控制直流风机10进入强制制动。
在某些实施方式中，直流风机10连接有驱动模块20。驱动模块20包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂，每个桥臂包括功率开关管，功率开关管反并联有二极管。控制模块130用于：设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；控制三个上桥臂同时导通和三个下桥臂同时关断，或控制三个上桥臂同时关断和三个下桥臂同时导通，使得直流风机10处于三相绕组短接的工作状态。
在某些实施方式中，控制模块130用于：设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定解耦角度；将解耦角度的变化速率从零电压制动结束时刻获得的直流风机10的速度开始逐渐降低到零。
在某些实施方式中，控制模块130用于：当初始速度ω0大于第一速度阈值ω1时，控制直流风机10进入直接闭环启动模式；当初始速度ω0大于第三速度阈值ω3且不大于第二速度阈值ω2时，控制直流风机10进入正常定位启动模式；当初始速度ω0不大于第四速度阈值ω4时，重新检测直流风机10的初始速度ω0，并控制直流风机10处于等待状态。
在某些实施方式中，检测模块110用于：基于零电压注入或基于零电流注入来检测直流风机10的初始速度ω0。
在某些实施方式中，当基于零电压注入来检测直流风机10的初始速度ω0时，检测模块110用于：基于零电压注入，获取直流风机10的三相电流，并根据直流风机10的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定直流风机10的初始速度ω0和旋转方向。
在某些实施方式中，检测模块110用于：获取零电压注入时的直流风机10的三相电流；将三相电流变换到两相静止坐标系下得到第一电流iα和第二电流iβ；根据第一电流iα和第二电流iβ确定直流风机10的初始速度ω0和旋转方向。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的磁链观测法来检测直流风机10的初始速度ω0时，检测模块110用于：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第一时间阈值(对应于权利要求中的第二时间阈值)以获得在两相静止坐标系下的第一电压uα和第二电压；处理第一电压uα和第二电压uβ并输出PWM波形以驱动直流风机10；获取直流风机10的三相电流并根据三相电流计算在两相静止坐标系下的第一电流iα和第二电流iβ；根据磁链观测法利用第一电压uα、第二电压uβ、第一电流iα和第二电流iβ计算直流风机10的初始速度ω0。
在某些实施方式中，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测直流风机10的初始速度ω0时，检测模块110用于：设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第一时间阈值(对应于权利要求中的第二时间阈值)以获得在两相同步旋转坐标系下的第三电压ud和第四电压uq；处理第三电压ud和第四电压uq并输出PWM波形以驱动直流风机；获取直流风机10的三相电流并根据三相电流计算在两相同步旋转坐标系下的第三电流id和第四电流iq；将第三电压ud和第四电压uq作为假定旋转坐标系下的第五电压uδ和第六电压uγ，将第三电流id和第四电流iq作为假定旋转坐标系下的第五电流iδ和第六电流iγ；根据扩展反电势观测法利用第五电压uδ、第六电压uγ、第五电流iδ和第六电流iγ计算直流风机10的初始速度ω0。
在某些实施方式中，检测模块110连接电流传感器50。电流传感器50用于检测直流风机10的母线电流，检测模块110用于获取直流风机10的母线电流并根据直流风机10的母线电流计算直流风机10的三相电流。或者电流传感器50用于检测直流风机10的两相电流，检测模块110用于获取直流风机10的两相电流并根据直流风机10的两相电流计算直流风机10的三相电流。或者电流传感器50用于检测直流风机10的三相电流，检测模块110用于获取直流风机10的三相电流。
请参图22，本发明实施方式的室外机1100，包括直流风机10和上述任一实施方式的直流风机10的启动控制装置100。
上述实施方式的室外机1100中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机10制动，可以提高直流风机10在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
需要说明的是，上述实施方式的直流风机10的启动控制方法及启动控制装置100的解释说明和有益效果也适用于本实施方式的室外机1100，为避免冗余，在此不再详细展开。
请参阅图22，本发明实施方式的空调器1000，包括上述直流风机10和上述任一实施方式的直流风机10的启动控制装置100。也即是说，空调器1000包括上述实施方式的室外机1100，室外机1100包括直流风机10和直流风机10的启动控制装置100。
上述实施方式的空调器1000中，能耗制动启动模式结合了零电压制动和强制制动两个过程，加快了直流风机10制动，可以提高直流风机10在天气异常(刮风下雨)情况下的启动成功率，减少故障异常，改善用户体验。
需要说明的是，上述实施方式的直流风机10的启动控制方法及启动控制装置100的解释说明和有益效果也适用于本实施方式的空调器1000，为避免冗余，在此不再详细展开。
具体地，空调器1000还包括室内机1200，室外机1100连接室内机1200。在一个例子中，空调器1000可为变频空调器。
可以理解，在某些实施方式中，室内机1200也可设置有直流风机10和上述任一实施方式的直流风机10的启动控制装置100。
在某些实施方式中，当室外机1100具有直流风机10时，直流风机10的启动控制装置100可安装在室外机1100上，或安装在室内机1200上，或启动控制装置100的一部分安装在室外机1100，启动控制装置100的另一部分安装在室内机1200，启动控制装置100的这两部分可通过有线或无线或有线和无线相结合的方式进行通信。
在某些实施方式中，当室内机1200具有直流风机10时，直流风机10的启动控制装置100可安装在室内机1200上，或安装在室外机1100上，或启动控制装置100的一部分安装在室外机1100，启动控制装置100的另一部分安装在室内机1200，启动控制装置100的这两部分可通过有线或无线或有线和无线相结合的方式进行通信。
另外，启动控制装置100与直流风机10可通过有线或无线或有线和无线相结合的方式进行通信控制。
在本发明的实施方式的描述中，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一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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的实施方式中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，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，和在另一实施方式中一样，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。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (32)

1.一种直流风机的启动控制方法，其特征在于，包括：
检测所述直流风机的初始速度；
确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件；
若是，控制所述直流风机进入所述能耗制动启动模式，所述能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
2.如权利要求1所述的启动控制方法，其特征在于，所述预设速度阈值包括第一速度阈值和第二速度阈值，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件，包括：
当所述初始速度大于所述第二速度阈值且不大于所述第一速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第二速度阈值；所述第一速度阈值和所述第二速度阈值为正数。
3.如权利要求2所述的启动控制方法，其特征在于，所述预设速度阈值包括第三速度阈值和第四速度阈值，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件，包括：
当所述初始速度大于所述第四速度阈值且不大于所述第三速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第二速度阈值&gt;所述第三速度阈值&gt;所述第四速度阈值；所述第三速度阈值和所述第四速度阈值为负数。
4.如权利要求3所述的启动控制方法，其特征在于，控制所述直流风机进入能耗制动启动模式，包括：
先控制所述直流风机进入所述零电压制动；
当所述零电压制动使得所述直流风机的速度大于第六速度阈值且不大于第五速度阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第五速度阈值&gt;所述第六速度阈值&gt;所述第四速度阈值；所述第五速度阈值为正数，所述第六速度阈值为负数。
5.如权利要求1所述的启动控制方法，其特征在于，控制所述直流风机进入能耗制动启动模式，包括：
先控制所述直流风机进入所述零电压制动；
当所述零电压制动达到第一时间阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动。
6.如权利要求1所述的启动控制方法，其特征在于，所述直流风机连接有驱动模块，所述驱动模块包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂，每个所述桥臂包括功率开关管，所述功率开关管反并联有二极管，所述零电压制动包括：
设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；
控制所述三个上桥臂同时导通和所述三个下桥臂同时关断，或控制所述三个上桥臂同时关断和所述三个下桥臂同时导通，使得所述直流风机处于三相绕组短接的工作状态。
7.如权利要求6所述的启动控制方法，其特征在于，所述强制制动包括：
设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定所述解耦角度；
将所述解耦角度的变化速率从所述零电压制动结束时刻获得的所述直流风机的速度开始逐渐降低到零。
8.如权利要求3所述的启动控制方法，其特征在于，所述启动控制方法包括：
当所述初始速度大于所述第一速度阈值时，控制所述直流风机进入直接闭环启动模式；
当所述初始速度大于所述第三速度阈值且不大于所述第二速度阈值时，控制所述直流风机进入正常定位启动模式；
当所述初始速度不大于所述第四速度阈值时，重新检测所述直流风机的初始速度，并控制所述直流风机处于等待状态。
9.如权利要求1所述的启动控制方法，其特征在于，检测所述直流风机的初始速度包括：
基于零电压注入或基于零电流注入来检测所述直流风机的初始速度。
10.如权利要求9所述的启动控制方法，其特征在于，当基于零电压注入来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：
基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
11.如权利要求10所述的启动控制方法，其特征在于，基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向，包括：
获取零电压注入时的所述直流风机的三相电流；
将所述三相电流变换到所述两相静止坐标系下得到第一电流和第二电流；
根据所述第一电流和所述第二电流确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
12.如权利要求9所述的启动控制方法，其特征在于，当基于零电流注入的磁链观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：
设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相静止坐标系下的第一电压和第二电压；
处理所述第一电压和所述第二电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；
获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相静止坐标系下的第一电流和第二电流；
根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度。
13.如权利要求12所述的启动控制方法，其特征在于，根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度，包括：
根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流、所述第二电流、所述直流风机的电阻、以及d轴电感和q轴电感进行磁通估计得到第一估计磁链和第二估计磁链；
根据所述第一估计磁链和所述第二估计磁链进行锁相环计算获得所述直流风机的初始速度。
14.如权利要求9所述的启动控制方法，其特征在于，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述启动控制方法包括：
设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相同步旋转坐标系下的第三电压和第四电压；
处理所述第三电压和所述第四电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；
获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相同步旋转坐标系下的第三电流和第四电流；
将所述第三电压和所述第四电压作为假定旋转坐标系下的第五电压和第六电压，将所述第三电流和所述第四电流作为所述假定旋转坐标系下的第五电流和第六电流；
根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度。
15.如权利要求14所述的启动控制方法，其特征在于，根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度，包括：
根据所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流、所述第六电流进行扩展反电势估计得到在所述假定旋转坐标系下的第一估计反电势和第二估计反电势；
根据所述第一估计反电势和所述第二估计反电势计算所述假定旋转坐标系和所述两相同步旋转坐标系的角度偏差；
根据所述角度偏差进行锁相环计算获得所述直流风机的初始速度和所述直流风机的转子的估计电角度。
16.如权利要求10或12或14所述的启动控制方法，其特征在于，获取所述直流风机的三相电流，包括以下其中一种：
检测所述直流风机的母线电流，并根据所述直流风机的母线电流计算所述直流风机的三相电流；
检测所述直流风机的两相电流，并根据所述直流风机的两相电流计算所述直流风机的三相电流；
检测所述直流风机的三相电流。
17.一种直流风机的启动控制装置，其特征在于，包括：
检测模块，所述检测模块用于检测所述直流风机的初始速度；
比较模块，所述比较模块用于确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系是否满足所述直流风机进入能耗制动启动模式的条件；
控制模块，所述控制模块用于在所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件时，控制所述直流风机进入所述能耗制动启动模式，所述能耗制动启动模式包括零电压制动和强制制动两个过程。
18.如权利要求17所述的启动控制装置，其特征在于，所述预设速度阈值包括第一速度阈值和第二速度阈值，所述比较模块用于：
当所述初始速度大于所述第二速度阈值且不大于所述第一速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第二速度阈值；所述第一速度阈值和所述第二速度阈值为正数。
19.如权利要求18所述的启动控制装置，其特征在于，所述预设速度阈值包括第三速度阈值和第四速度阈值，所述比较模块用于：
当所述初始速度大于所述第四速度阈值且不大于所述第三速度阈值时，确定所述直流风机的初始速度与预设速度阈值的关系满足所述直流风机进入所述能耗制动启动模式的条件；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第二速度阈值&gt;所述第三速度阈值&gt;所述第四速度阈值；所述第三速度阈值和所述第四速度阈值为负数。
20.如权利要求19所述的启动控制装置，其特征在于，所述控制模块用于：
先控制所述直流风机进入所述零电压制动；
当所述零电压制动使得所述直流风机的速度大于第六速度阈值且不大于第五速度阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动；
其中，所述第一速度阈值&gt;所述第五速度阈值&gt;所述第六速度阈值&gt;所述第四速度阈值；所述第五速度阈值为正数，所述第六速度阈值为负数。
21.如权利要求17所述的启动控制装置，其特征在于，所述控制模块用于：
先控制所述直流风机进入所述零电压制动；
当所述零电压制动达到第一时间阈值时，控制所述直流风机进入所述强制制动。
22.如权利要求17所述的启动控制装置，其特征在于，所述直流风机连接有驱动模块，所述驱动模块包括连接的三个上桥臂和三个下桥臂，每个所述桥臂包括功率开关管，所述功率开关管反并联有二极管，所述控制模块用于：
设置固定解耦角度且设定输出d轴电压和q轴电压均为零；
控制所述三个上桥臂同时导通和所述三个下桥臂同时关断，或控制所述三个上桥臂同时关断和所述三个下桥臂同时导通，使得所述直流风机处于三相绕组短接的工作状态。
23.如权利要求22所述的启动控制装置，其特征在于，所述控制模块用于：
设置给定d轴电流和q轴电流且强制设定所述解耦角度；
将所述解耦角度的变化速率从所述零电压制动结束时刻获得的所述直流风机的速度开始逐渐降低到零。
24.如权利要求19所述的启动控制装置，其特征在于，所述控制模块用于：
当所述初始速度大于所述第一速度阈值时，控制所述直流风机进入直接闭环启动模式；
当所述初始速度大于所述第三速度阈值且不大于所述第二速度阈值时，控制所述直流风机进入正常定位启动模式；
当所述初始速度不大于所述第四速度阈值时，重新检测所述直流风机的初始速度，并控制所述直流风机处于等待状态。
25.如权利要求17所述的启动控制装置，其特征在于，所述检测模块用于：
基于零电压注入或基于零电流注入来检测所述直流风机的初始速度。
26.如权利要求25所述的启动控制装置，其特征在于，当基于零电压注入来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：
基于零电压注入，获取所述直流风机的三相电流，并根据所述直流风机的三相电流在两相静止坐标系下电流过零点的时刻和电流信号符号确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
27.如权利要求26所述的启动控制装置，其特征在于，所述检测模块用于：
获取零电压注入时的所述直流风机的三相电流；
将所述三相电流变换到所述两相静止坐标系下得到第一电流和第二电流；
根据所述第一电流和所述第二电流确定所述直流风机的初始速度和旋转方向。
28.如权利要求25所述的启动控制装置，其特征在于，当基于零电流注入的磁链观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：
设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相静止坐标系下的第一电压和第二电压；
处理所述第一电压和所述第二电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；
获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相静止坐标系下的第一电流和第二电流；
根据所述磁链观测法利用所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流计算所述直流风机的初始速度。
29.如权利要求25所述的启动控制装置，其特征在于，当基于零电流注入的扩展反电势观测法来检测所述直流风机的初始速度时，所述检测模块用于：
设置给定d轴电流和给定q轴电流均为零并持续第二时间阈值以获得在两相同步旋转坐标系下的第三电压和第四电压；
处理所述第三电压和所述第四电压并输出PWM波形以驱动所述直流风机；
获取所述直流风机的三相电流并根据所述三相电流计算在所述两相同步旋转坐标系下的第三电流和第四电流；
将所述第三电压和所述第四电压作为假定旋转坐标系下的第五电压和第六电压，将所述第三电流和所述第四电流作为所述假定旋转坐标系下的第五电流和第六电流；
根据所述扩展反电势观测法利用所述第五电压、所述第六电压、所述第五电流和所述第六电流计算所述直流风机的初始速度。
30.如权利要求26或28或29所述的启动控制装置，其特征在于，所述检测模块连接电流传感器，所述电流传感器用于检测所述直流风机的母线电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的母线电流并根据所述直流风机的母线电流计算所述直流风机的三相电流；或者所述电流传感器用于检测所述直流风机的两相电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的两相电流并根据所述直流风机的两相电流计算所述直流风机的三相电流；或者
所述电流传感器用于检测所述直流风机的三相电流，所述检测模块用于获取所述直流风机的三相电流。
31.一种室外机，其特征在于，包括直流风机和权利要求17-30任一项所述的直流风机的启动控制装置。
32.一种空调器，其特征在于，包括直流风机和权利要求17-30任一项所述的直流风机的启动控制装置。
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