CN110601613B - 无位置传感器bldcm闭环启动方法、装置和bldcm控制设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无位置传感器BLDCM闭环启动方法、装置和BLDCM控制设备。无位置传感器BLDCM闭环启动方法包括分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。通过在无位置传感器BLDCM的整个启动过程中，控制速度外环、电流内环和速度/角度观测器均处于闭环工作状态，有效降低启动电流，缩减启动时间，达到了有效提高启动效率的目的。

Description

无位置传感器BLDCM闭环启动方法、装置和BLDCM控制设备

技术领域

本申请涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种无位置传感器BLDCM闭环启动方法、装置和BLDCM控制设备。

背景技术

随着电气设备技术的不断发展，无位置传感器BLDCM(Brushless Direct CurrentMotor，无刷直流电机)的应用已经十分广泛。无位置传感器BLDCM的启动控制技术，对于无位置传感器BLDCM是实际应用有着极为重要的作用，是决定无位置传感器BLDCM的启动成败的关键技术。传统的无位置传感器BLDCM的启动控制方法主要有三段式启动法、升频升压启动法和检测脉冲转子定位启动法等开环启动方法，近年来也有出现了准闭环启动方法和电流闭环启动方法等闭环启动控制方法。然而，在实现本发明过程中，发明人发现传统的无位置传感器BLDCM的启动控制方法，仍然存在着启动效率不高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高启动效率的无位置传感器BLDCM闭环启动方法、一种无位置传感器BLDCM闭环启动装置、一种BLDCM控制设备以及一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种无位置传感器BLDCM闭环启动方法，包括：

分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；

根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态或反转状态；

根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在其中一个实施例中，确定运行状态为正转状态或反转状态的步骤，包括：

若观测器PI调节器检测的电角度速度值大于0，则确定运行状态为正转状态；

否则，确定运行状态为反转状态。

在其中一个实施例中，根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM的步骤，包括：

若运行状态为静止状态，则获取无位置传感器BLDCM的转子初始位置；

以转子初始位置作为无位置传感器BLDCM的转子的电角度起点，确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值；

若是，则将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在其中一个实施例中，根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM的步骤，还包括：

若运行状态为正转状态，则确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值；

若是，则将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在其中一个实施例中，根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM的步骤，还包括：

若运行状态为反转状态，则将最小电角度速度参考阈值调整为I，并将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整至最小电角度速度参考阈值I；I为无位置传感器BLDCM的额定电流；

调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1并增大交轴电流后，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在其中一个实施例中，上述方法还包括：

在闭环启动无位置传感器BLDCM的过程中，若速度环PI调节器检测到无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1，则将转差率调整为1,以及调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

另一方面，还提供一种无位置传感器BLDCM闭环启动装置，包括：

PI控制模块，用于分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；

状态确定模块，用于根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态和反转状态；

启动控制模块，用于根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在其中一个实施例中，上述无位置传感器BLDCM闭环启动装置还可以包括执行调整模块，用于在闭环启动无位置传感器BLDCM的过程中，当速度环PI调节器检测到无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1时，将转差率调整为1,以及调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

又一方面，还提供一种BLDCM控制设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法的步骤。

再一方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法、装置和BLDCM控制设备，通过在无位置传感器BLDCM的整个启动过程中，控制速度外环、电流内环和速度/角度观测器均处于闭环工作状态，使得无位置传感器BLDCM的转子电角度速度和电流作为反馈量进行闭环控制，消除无位置传感器BLDCM在启动过程中的角度/速度观测器适时切入带来的切换状态，降低无位置传感器BLDCM的控制系统的负载度，从而更为有效地避免存在切换状态下的电流波动问题，可以有效降低启动电流，缩减启动时间，达到了有效提高启动效率的目的。

附图说明

图1为无位置传感器BLDCM的控制系统原理框图；

图2为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动方法的第一流程示意图；

图3为一个实施例中正/反转状态判断及闭环启动的流程示意图；

图4为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动方法的第二流程示意图；

图5为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动方法的第三流程示意图；

图6为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动方法的第四流程示意图；

图7为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动方法的第五流程示意图；

图8为一个实施例中各环节PI调节器的闭环执行流程示意图；

图9为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动的总体流程示意图；

图10为一个实施例中无位置传感器BLDCM闭环启动装置的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件，即也可以是间接连接到另一个元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的是无位置传感器BLDCM的启动控制、稳定运行的控制系统原理框图，其中，FOC也即Field-Oriented Control(磁场定向控制)。SMO+PLL观测器也即速度/角度观测器。通过各控制环节的控制可以实现对无位置传感器BLDCM的启动控制和稳定运行过程中的控制。针对本领域传统的无位置传感器BLDCM的启动控制方法所存在的缺陷，本发明实施例提供了以下更为有效的解决方案：

请参阅图2，在一个实施例中，提供一种无位置传感器BLDCM闭环启动方法，包括如下处理步骤S12至S16：

S12，分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3。

其中，电流环PI(比例积分)调节器也即是指如图1中所示的电流内环的PI调节器。观测器PI调节器也即是指如图1中所示SMO+PLL观测器中的PI调节器。速度环PI调节器也即是指如图1中所示速度外环的PI调节器。设定执行周期是在无位置传感器BLDCM开始启动前，对电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器预先设定的执行周期，以使各调节器按电流环PI调节器执行周期T2、观测器PI调节器执行周期T3和速度环PI调节器执行周期T1这一初始执行顺序运行，并设定各执行周期的关系为T1>T2≥T3。T3可以是PWM载波频率标准。

为使整个控制系统的控制状态达到较好的状态，还可以根据各PI调节器的输出特性，对各PI调节器的输出进行适当限幅，也即限制输出最大值和最小值，避免造成启动失败。在各PI调节器处于闭环状态时，各PI调节器的输出原理如下：

PI＝Kp×[e(k)-e(k-1)]+Ki×e(k)

其中，e(k)表示本次误差，e(k-1)表示上次误差，PI表示PI调节器的输出值，Kp表示比例系数p，Ki表示积分系数i。前述的各执行周期的具体大小以及各调节器的输出限幅等，均可以根据具体类型的无位置传感器BLDCM的控制系统平滑运行的需要进行确定。

具体的，在需要开始对无位置传感器BLDCM进行启动控制时，控制系统分别控制观测器PI调节器、电流环PI调节器和速度环PI调节器启动，按设定执行周期进入闭环工作状态，也即采用三相电流和转子的角速度作为反馈量进行闭环的工作状态。可以理解，在控制系统中，可以分别通过控制程序预先为各PI调节器设置执行顺序和执行周期，从而在开始控制流程时，控制系统上电即可使得各PI调节器根据启动顺序并按设定执行周期进行闭环工作状态。使电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器在整个启动控制过程，以及后续运行过程中均处于工作状态，不需要在后续另行切入观测器PI调节器，能够有效降低整个控制系统的负载度。

S14，根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态或反转状态。

其中，三相电流检测结果是指驱动电路至无位置传感器BLDCM的三相线上当前是否存在相电流。设定初始交轴电流是指在电机启动前预先根据电机的额定电流设定的交轴电流初始值，一般可以设置为Iq＝1.5I(I表示电机的额定电流)。设定初始交轴电流用于指示在电机初始启动的时候，按该设定初始交轴电流进行相电流注入。可以理解，在启动无位置传感器BLDCM前，无位置传感器BLDCM的转子可能会存在三种状态，一种是静止状态，也即转子当前静止没有发生转动的状态。另一种是正转状态，也即转子当前处于转动且转动方向是正向的状态。再一种是反转状态，也即转子当前处于转动且转动方向是反向的状态。

具体的，控制系统可以在启动无位置传感器BLDCM前，通过电流环PI调节器对相电流的检测结果，获知当前是否存在相电流。若存在相电流则表明电机处于正转或者反转状态；若不存在相电流，则表明电机处于静止状态。电机当前所处的运行状态不同，控制系统所需采取的启动控制策略会不同，因此通过确定无位置传感器BLDCM当前的运行状态，可以便于后续的启动控制策略的选择。

S16，根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

其中，最小电角度速度参考阈值也即观测器PI调节器在参与无位置传感器BLDCM的闭环启动过程中所需参照的电角度速度阈值，最小电角度速度参考阈值用于确定是否需要控制电机强制启动，以便使电机快速且平滑地启动。最小电角度速度参考阈值可以设置在I至2*I之间(I表示电机的额定电流)。

具体的，控制系统在确定电机当前所处的运行状态后，即可以在当前所处的运行状态下启动电机，根据设定的最小电角度速度参考阈值调整处于闭环工作状态中的观测器PI调节器，控制系统中的电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期闭环工作，加速启动电机直至电机启动完成后进入稳定运行状态。控制系统例如可以在启动过程中，当观测器PI调节器实时检测的电角度速度值小于设定的最小电角度速度参考阈值时，将观测器PI调节器的参考值调整至最小电角度速度参考阈值，由于电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期处于闭环工作，可以使得电流环控制产生相应的转矩，使电机强制启动，提高启动速度和平滑度。

又例如可以在启动过程中，当观测器PI调节器实时检测的电角度速度值大于设定的最小电角度速度参考阈值时，继续控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器保持按设定执行周期闭环工作，使电机快速平稳启动直至进入稳定运行状态。

上述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，通过在无位置传感器BLDCM的整个启动过程中，控制速度外环、电流内环和速度/角度观测器均处于闭环工作状态，使得无位置传感器BLDCM的转子电角度速度和电流作为反馈量进行闭环控制，消除无位置传感器BLDCM在启动过程中的角度/速度观测器适时切入带来的切换状态，降低无位置传感器BLDCM的控制系统的负载度，从而更为有效地避免存在切换状态下的电流波动问题，可以有效降低启动电流，缩减启动时间，达到了有效提高启动效率的目的。

请参阅图3，在一个实施例中，关于上述的步骤S14中正转状态和反转状态的判断，具体可以包括如下处理步骤S142和S144：

S142，若观测器PI调节器检测的电角度速度值大于0，则确定运行状态为正转状态；

S144，否则，确定运行状态为反转状态。

可以理解，在上述实施例中，电机当前是处于正转状态还是反转状态，可以通过本领域中已有的判断方式实现。在本实施例中，在电机开始启动控制时，判断电机当前是处于正转状态还是反转状态的过程，可以通过观测器PI调节器检测的电角度速度值来实现。具体的，由于电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器此时已均处于闭环工作，控制系统可以获取观测器PI调节器检测的电角度速度值θ，当该电角度速度值θ大于0，则可以直接确定电机当前的运行状态为正转状态。当该电角度速度值θ小于0，则可以直接确定电机当前的运行状态为反转状态。

如此，即可以在启动电机前检测到存在相电流的情况下，通过闭环工作状态的观测器PI调节器检测的电角度速度值，快速确定电机当前是正转还是反转，相比传统判断方式，状态判断过程简单且更准确。

请参阅图4，在一个实施例中，关于上述步骤S16，具体可以包括如下处理步骤S162至S166：

S162，若运行状态为静止状态，则获取无位置传感器BLDCM的转子初始位置。

可以理解，转子初始位置的获取可以通过本领域中传统的转子初始位置检测方法来实现，例如但不限于电流(或电压)脉冲法、高频注入法或拖动法，可以对转子初始位置进行精确定位。具体的，当启动电机前电机的转子处于静止状态，这时需要先确定电机的转子当前所处的初始位置，以便启动电机时电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器等能够有效进行控制。

S164，以转子初始位置作为无位置传感器BLDCM的转子的电角度起点，确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值。

具体的，在获知电机的转子初始位置后，可以通过采集三相电流中的A相和B相电流，从而采用已有的“SMO+PLL”方法检测得到某时刻电机的转子速度及角速度以便进行启动控制。进而，以转子初始位置作为转子的电角度起点开始进入零速度闭环启动控制：通过观测器PI调节器检测的电角度速度值与最小电角度速度参考阈值的比较，判断观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值。

S166，若是，则将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

具体的，闭环启动控制的过程中，当判断到测器PI调节器检测的电角度速度值小于最小电角度速度参考阈值时，将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，进而通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环强制启动无位置传感器BLDCM，直至无位置传感器BLDCM进入稳定运行状态。通过上述的控制步骤，可以在电机从静止状态进行闭环启动时，启动电流减小且启动时间缩短，达到了最佳启动效果。

请参阅图5，在一个实施例中，关于上述步骤S16，具体还可以包括如下处理步骤S161和S163：

S161，若运行状态为正转状态，则确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值；

S163，若是，则将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

可以理解，在启动电机前，电机的运行状态处于正转状态时，转子速度不为零且电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器此时已均处于闭环工作状态，因此可以按设定执行周期闭环直接地继续运行，对电机进行闭环启动。在启动过程中，观测器PI调节器检测的电角度速度值仍有可能会小于最小电角度速度参考阈值，启动速度仍会相对较慢。如在启动过程中，观测器PI调节器检测的电角度速度值小于最小电角度速度参考阈值，那么将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，进而通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器，在启动的初始阶段闭环强制启动无位置传感器BLDCM，直至无位置传感器BLDCM进入稳定运行状态。

通过上述的处理步骤，在电机从正转状态进行闭环启动时，启动电流减小且启动时间更短，达到了更好的启动效果。

请参阅图6，在一个实施例中，关于上述步骤S16，具体还可以包括如下处理步骤S165和S167：

S165，若运行状态为反转状态，则将最小电角度速度参考阈值调整为I，并将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整至最小电角度速度参考阈值I；I为无位置传感器BLDCM的额定电流；

S167，调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1并增大交轴电流后，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

可以理解，当通过观测器PI调节器的检测获知对电机进行闭环启动前，电机的运行状态为反转状态时，则可以重新设置最小电角度速度参考阈值至I；此时，观测器PI调节器检测的电角度速度值θ是小于0的，因此直接将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整至最小电角度速度参考阈值I，以通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器的闭环控制，使得电机快速地由反转状态切换至正转状态。

调整最小电角度速度参考阈值和观测器PI调节器检测的电角度速度值后，将调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1，增大交轴电流Iq，如其他运行状态下设定的交轴电流是1.5*I，而反转状态下，可以增大交轴电流至2*I，进而使得电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按照调整后的状态闭环运行，使电机快速从反转状态切换至正转状态并加速启动。

通过上述的控制步骤，可以在电机从反转状态进行闭环启动时，启动时间有效缩短，不需要加入专用刹车设置流程且控制效果较好，达到反转状态下最佳的闭环启动效果。

请参阅图7，在一个实施例中，上述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法还包括步骤S18：

S18，在闭环启动无位置传感器BLDCM的过程中，若速度环PI调节器检测到无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1，则将转差率调整为1,以及调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

可以理解，在上述三种运行状态下的闭环启动过程中，无位置传感器BLDCM刚起步时转子速度若为零，那么转子的转差率为1；随着电机正转的速度加快，转子的转差率会不断变小接近于零。因此在闭环启动过程中，还可以通过转子的转差率大于1时，调整转差率至1，缩短速度环PI调节器的执行周期至原来初始设定的一半，并且将电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3直接设置为相同的周期，以便在启动阶段提高整个控制系统的响应速度，进一步缩短电机启动的时间。通过上述的控制步骤，可以进一步提高电机的启动效率和可靠性。

在一个实施例中，为了更便于理解上述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，下面提供了一个实际应用示例，以更好地说明上述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法的整体控制流程，如图8和图9所示：

图8所示的是应用上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法，对无位置传感器BLDCM进行闭环启动过程中，电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器的闭环执行流程图。图9所示的是应用上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法，对无位置传感器BLDCM进行闭环启动的总体流程图。

应用上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法，对无位置传感器BLDCM进行闭环启动，无需在传统的控制系统上增加任何外围设备，成本低且可靠性高，有效缩短启动时间，不会出现失步与启动失败的现象，不易受环境变化影响。

应该理解的是，虽然图2至图9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2至图9中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

请参阅图10，在一个实施例中，提供了一种无位置传感器BLDCM闭环启动装置100，包括PI控制模块13、状态确定模块15和启动控制模块17。其中：PI控制模块13用于分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3。状态确定模块15用于根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态和反转状态。启动控制模块17用于根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

上述无位置传感器BLDCM闭环启动装置100，各模块的协调控制，实现在无位置传感器BLDCM的整个启动过程中，控制速度外环、电流内环和速度/角度观测器均处于闭环工作状态，使得无位置传感器BLDCM的转子电角度速度和电流作为反馈量进行闭环控制，消除无位置传感器BLDCM在启动过程中的角度/速度观测器适时切入带来的切换状态，降低无位置传感器BLDCM的控制系统的负载度，从而更为有效地避免存在切换状态下的电流波动问题，可以有效降低启动电流，缩减启动时间，达到了有效提高启动效率的目的。

在一个实施例中，上述的状态确定模块15具体可以包括第一状态判断子模块和第二状态判断子模块。第一状态判断子模块用于在三相电流检测结果为无三相电流时，确定运行状态为静止状态；第二状态判断子模块用于在三相电流检测结果为有三相电流时，确定运行状态为正转状态或反转状态。

在一个实施例中，上述的第二状态判断子模块在判断运行状态为正转状态还是反转状态时，具体可以用于在观测器PI调节器检测的电角度速度值大于0时，确定运行状态为正转状态；在观测器PI调节器检测的电角度速度值小于0时，确定运行状态为反转状态。

在一个实施例中，上述的启动控制模块17具体可以包括位置确定子模块、电角度判断子模块和控制子模块。位置确定模块用于在运行状态为静止状态时，获取无位置传感器BLDCM的转子初始位置。电角度判断模块用于以转子初始位置作为无位置传感器BLDCM的转子的电角度起点，确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值。控制子模块用于在观测器PI调节器检测的电角度速度值小于最小电角度速度参考阈值时，将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在一个实施例中，上述电角度判断子模块还可以用于在运行状态为正转状态时，确定观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于最小电角度速度参考阈值。上述控制子模块还可以用于在观测器PI调节器检测的电角度速度值小于最小电角度速度参考阈值时，将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为最小电角度速度参考阈值，并通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在一个实施例中，上述控制子模块还可以用于在运行状态为反转状态时，将最小电角度速度参考阈值调整为I，并将观测器PI调节器检测的电角度速度值调整至最小电角度速度参考阈值I；I为无位置传感器BLDCM的额定电流。控制子模块还用于调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1并增大交轴电流后，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在一个实施例中，无位置传感器BLDCM闭环启动装置100还可以包括执行调整模块，用于在闭环启动无位置传感器BLDCM的过程中，当速度环PI调节器检测到无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1时，将转差率调整为1,以及调整速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

关于无位置传感器BLDCM闭环启动装置100的具体限定可以参见上文中对于无位置传感器BLDCM闭环启动方法的限定，在此不再赘述。上述无位置传感器BLDCM闭环启动装置100中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于处理器中，也可以以软件形式存储于存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，还提供了一种BLDCM控制设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态或反转状态；根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

本领域普通技术人员可以理解，BLDCM控制设备可以是本领域中应用于无位置传感器BLDCM的启动控制和运行控制等已有的各类型控制设备，BLDCM控制设备除了上述列出的处理器和存储器外，还可以包括其他组成结构，具体可以根据实际应用中具体无位置传感器BLDCM的启动控制和运行控制等使用的控制设备进行确定。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还可以实现上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法的各实施例中的子步骤或增加的步骤。

在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；设定执行周期包括速度环PI调节器的执行周期T1、电流环PI调节器的执行周期T2和观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；根据电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；运行状态包括静止状态、正转状态或反转状态；根据无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器闭环启动无位置传感器BLDCM。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现上述无位置传感器BLDCM闭环启动方法的各实施例中的子步骤或增加的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无位置传感器BLDCM闭环启动方法，其特征在于，包括：

分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；所述设定执行周期包括所述速度环PI调节器的执行周期T1、所述电流环PI调节器的执行周期T2和所述观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；

根据所述电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；所述运行状态包括静止状态、正转状态或反转状态；

根据所述无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM。

2.根据权利要求1所述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，其特征在于，所述正转状态或所述反转状态通过以下步骤确定：

若所述观测器PI调节器检测的电角度速度值大于0，则确定所述运行状态为正转状态；

否则，确定所述运行状态为反转状态。

3.根据权利要求1或2所述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，其特征在于，根据所述无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM的步骤，包括：

若所述运行状态为静止状态，则获取所述无位置传感器BLDCM的转子初始位置；

以所述转子初始位置作为所述无位置传感器BLDCM的转子的电角度起点，确定所述观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于所述最小电角度速度参考阈值；

若是，则将所述观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为所述最小电角度速度参考阈值，并通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM。

4.根据权利要求3所述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，其特征在于，根据所述无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM的步骤，还包括：

若所述运行状态为正转状态，则确定所述观测器PI调节器检测的电角度速度值是否小于所述最小电角度速度参考阈值；

若是，则将所述观测器PI调节器检测的电角度速度值调整为所述最小电角度速度参考阈值，并通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM。

5.根据权利要求3所述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法，其特征在于，所述方法还包括：

在闭环启动所述无位置传感器BLDCM的过程中，若所述速度环PI调节器检测到所述无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1，则将所述转差率调整为1,以及调整所述速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

6.一种无位置传感器BLDCM闭环启动装置，其特征在于，包括：

PI控制模块，用于分别依次控制电流环PI调节器、观测器PI调节器和速度环PI调节器按设定执行周期进入闭环工作状态；所述设定执行周期包括所述速度环PI调节器的执行周期T1、所述电流环PI调节器的执行周期T2和所述观测器PI调节器的执行周期T3，且T1>T2≥T3；

状态确定模块，用于根据所述电流环PI调节器的三相电流检测结果，确定在设定初始交轴电流下无位置传感器BLDCM当前的运行状态；所述运行状态包括静止状态、正转状态和反转状态；

启动控制模块，用于根据所述无位置传感器BLDCM当前的运行状态以及设定的最小电角度速度参考阈值，通过所述电流环PI调节器、所述观测器PI调节器和所述速度环PI调节器闭环启动所述无位置传感器BLDCM。

7.根据权利要求6所述的无位置传感器BLDCM闭环启动装置，其特征在于，所述状态确定模块包括第一状态判断子模块和第二状态判断子模块；

所述第一状态判断子模块用于在三相电流检测结果为无三相电流时，确定运行状态为静止状态；

所述第二状态判断子模块用于在三相电流检测结果为有三相电流时，确定运行状态为正转状态或反转状态。

8.根据权利要求6所述的无位置传感器BLDCM闭环启动装置，其特征在于，还包括：

执行调整模块，用于在闭环启动所述无位置传感器BLDCM的过程中，当所述速度环PI调节器检测到所述无位置传感器BLDCM的转子的转差率大于1时，将所述转差率调整为1,以及调整所述速度环PI调节器的执行周期T1至1/2T1且T2＝T3。

9.一种BLDCM控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述无位置传感器BLDCM闭环启动方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的无位置传感器BLDCM闭环启动方法的步骤。

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