CN111756298A - 一种电机启动方法及相关装置 - Google Patents

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CN111756298A CN202010558160.3A CN202010558160A CN111756298A CN 111756298 A CN111756298 A CN 111756298A CN 202010558160 A CN202010558160 A CN 202010558160A CN 111756298 A CN111756298 A CN 111756298A
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Abstract

本申请实施例提供一种电机启动方法及相关装置。该方法包括：接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第一切换转速；利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速不小于第二切换转速；利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。本申请所提供的方法和装置，能够有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机启动的成功率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。

Description

一种电机启动方法及相关装置
技术领域
本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机启动方法及相关装置。
背景技术
对于现有的不具备位置传感器的电机，其启动方法通常是先对转子进行初始定位，然后 对电机转子执行电流拖动，接着切换为闭环控制，即在电流频率大于预设目标电流值时，由 于电机已具备足够大的反电势，则可控制电机切换至闭环控制，从而完成了电机的启动工作。
但是，在实际应用场景中，电机的转子磁链位置估测存在不精确的情况。在电机的转子 磁链位置未知的情况下启动电机时，风扇的扇叶存在回摆的问题，而在风扇控制中，是不允 许电机回摆启动的，因为电机回摆启动容易引起风扇的电机过流，损坏控制器，导致电机退 磁，从而导致风扇启动失败。
因此，在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时，如何解决风扇扇叶的回摆问题， 成为了技术领域中重要的研究课题。
发明内容
本申请实施例公开了一种电机启动方法及相关装置，略过对电机转子的直流定位，根据 电机转子转速的不同情况，采用直接电流闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机 的策略，有效解决了在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题， 提高了电机启动的成功率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
第一方面，本申请实施例公开了一种电机启动方法，包括：
接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；
利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第一切换转速；
利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速不小于第二切换转速；
利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。
本申请实施例中，并没有按照传统的直流定位启动电机，而是直接电流闭环加强制角度 拖起电机，到达第一切换转速后，加入速度环闭环，此时还是继续使用强制角度，到达第二 切换转速后，采用磁链观测器估测出来的角度进行运算拖动电机。如此根据电机转子转速的 不同情况，分别采用直接电流闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有 效解决了在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机 启动的成功率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述利用电流环和强制角度启动所述电机包括：
按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角度为所述强制角度 且q轴电流为非零恒定值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度 启动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴 电流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法 得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环(phase locked loop，PLL)估测得到。 通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的 回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述利用速度环和强制角度启动所述电机包括：
按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭环、所述电机的转子角 度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速大于第一切换转速且小于第二切换转速时，利用 速度环和强制角度启动电机，具体的方式为启动速度环，电流环和速度环均闭环，且电机的 转子角度采用强制角度，速度环的输出作为q轴电流的值对电机进行控制；另一方面，电机 的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估 测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风 扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述利用磁链观测器输出的角度启动所述电机 包括：
按照第三要素启动所述电机，所述第三要素包括所述电流环闭环且所述速度环闭环、所 述电机的转子角度为磁链观测器输出的角度。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不小于第二切换转速时，利用磁链观测器输出的 角度启动电机，具体的方式为将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机，与 此同时，电流环和速度环均闭环，此后，启动进程结束，电机进入磁场定向控制(field-oriented control，FOC)；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通 过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链 位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的 效率。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述强制角度的值从零开始，以不为零的加速 度递增。
在本申请实施例中，对强制角度进行了限定，强制角度的值从零开始以不为零的加速度 递增，直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅， 可以提高电机启动的效率，且提高电机的安全性及可靠性。
第二方面，本申请实施例公开了一种电机不回摆启动装置，包括：
接收单元，用于接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；
启动单元，用于利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第 一切换转速；
所述启动单元，还用于利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速 不小于第二切换转速；
所述启动单元，还用于利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。
本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度启 动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴电 流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得 到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有 效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动 的成功率，也提高电机的效率。
在第二方面的一种可能的实施方式中，在利用电流环和强制角度启动所述电机方面，所 述启动单元，具体用于按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角 度为所述强制角度且q轴电流为非零恒定值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度 启动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴 电流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法 得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以 有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启 动的成功率，也提高电机的效率。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，在利用速度环和强制角度启动所述电机方面， 所述启动单元，具体还用于按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭 环、所述电机的转子角度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速大于第一切换转速且小于第二切换转速时，利用 速度环和强制角度启动电机，具体的方式为启动速度环，电流环和速度环均闭环，且电机的 转子角度采用强制角度，速度环的输出作为q轴电流的值对电机进行控制；另一方面，电机 的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估 测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风 扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，在利用磁链观测器输出的角度启动所述电机方 面，所述启动单元，具体还用于按照第三要素启动所述电机，所述第三要素包括所述电流环 闭环且所述速度环闭环、所述电机的转子角度为磁链观测器输出的角度。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不小于第二切换转速时，利用磁链观测器输出的 角度启动电机，具体的方式为将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机，与 此同时，电流环和速度环均闭环，此后，启动进程结束，电机进入FOC磁场定向控制；另一 方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁 相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启 动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述强制角度的值从零开始，以不为零的加速 度递增。
在本申请实施例中，对强制角度进行了限定，强制角度的值从零开始以不为零的加速度 递增，直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅， 可以提高电机启动的效率，且提高电机的安全性及可靠性。
第三方面，本申请实施例公开了一种电机启动的电子设备，该电子设备包括存储器和处 理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所处计算成程序在所述处理器上运行时，执行如 第一方面或者第一方面的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第四方面，本申请实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中 存储有计算机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，执行如第一方面或者 第一方面的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第五方面，本申请实施例公开了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行 时，使得计算机执行上述第一方面及其任一种可选的实现方式的方法。
在本申请中，并没有按照传统的直流定位启动电机，而是根据电机转子转速的不同情况， 分别采用直接电流闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有效解决了在 电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机启动的成功 率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背 景技术中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电机启动方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种电机启动方法的流程示意图；
图3a为本申请实施例提供的一种电机启动的结构示意图；
图3b为本申请实施例提供的另一种电机启动的结构示意图；
图3c为本申请实施例提供的又一种电机启动的结构示意图；
图4a为本申请实施例提供的一种电机物理模型示意图；
图4b为本申请实施例提供的一种渐进状态观测器的结构示意图；
图4c为本申请实施例提供的一种锁相环PLL位置检测原理示意图；
图5为本申请实施例提供的一种电机启动装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种电机启动设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例方案，下面将结合本申请实施例中的 附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请 一部分的实施例，而不是全部的实施例。
本申请的说明书实施例和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三” 等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或优先级。本申请的说明书实施例和 权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含， 例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤 或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤 或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在 本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施 例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理 解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例提供了一种电机启动方法，为了更清楚地描述本申请的方案，下面先介绍 一些与电机启动相关的知识。
隆伯格观测器：是解决动态系统控制率问题的一种方法，建立状态向量的一个估计值的 技术，确定状态向量的一个适当近似值并把这个值代入理想的控制律。隆伯格观测器法适用 于其中可用测量结果受噪声污染不太严重的情况，并且产生阶数比被观测系统的阶数低的一 个动态系统。对电液控制系统进行最优控制,进行极点配置以及其它许多控制形式，都必须采 取系统状态反馈的形式，但是往往得不到系统的所有状态，因此就要采用状态估值器来得到 状态的估值，进而实现所要求的控制规律；鉴于电液系统的特点，采用隆伯格观测器进行降 维状态估值，该装置已应用在材料试验机的电液力控制系统中,并得到满意的结果。对于脉冲 宽度调制整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题，产生了一种基于隆伯 格观测器理论的无电流传感器的前馈控制策略，即采用基于隆伯格状态观测器的方法取代电 流传感器对负载电流进行测量，避免了安装电流传感器所带来的增加线路电感、安装位置困 难等问题，尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时，采用该方法可大大降低成本， 提高系统的可靠性。
锁相环：是一种利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈 控制系统。这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号 的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是 无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC(锁相环集 成电路)，压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLLIC所产生 的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变 化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO，直到相位差恢复，达到锁相的 目的，能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
低通滤波：是一种过滤方式，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信 号则被阻隔、减弱。但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序(目的) 而改变。它有的时候也被叫做高频去除过滤或者最高去除过滤，低通过滤是高通过滤的对立。 低通滤波可以简单的认为，设定一个频率点，当信号频率高于这个频率时不能通过，在数字 信号中，这个频率点也就是截止频率，当频域高于这个截止频率时，则全部赋值为0，因为 在这一处理过程中，让低频信号全部通过，所以称为低通滤波。低通过滤的概念存在于各种 不同的领域，诸如电子电路，数据平滑，声学阻挡，图像模糊等领域经常会用到。在数字图 像处理领域，从频域看，低通滤波可以对图像进行平滑去噪处理。
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种电机启动方法的流程示意图，该方法包括 但不限于如下步骤：
步骤101：电机接收启动指令。
电机俗称马达，其主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机在 机械领域相关的应用场景中非常广泛，在此不一一赘述。在本实施例中，将以风扇作为电机 的主要应用场景来阐述电机的不回摆启动方法。首先，电机会接收一个启动指令，该启动指 令可以是用户通过遥控发送的，该启动指令用于启动电机。
步骤102：利用电流环和强制角度启动电机，直至电机的当前转速大于第一切换转速。
在传统的电机启动方法中，永磁同步电机在转子位置未知的情况下启动问题一直是个难 题，因为在风扇控制中，是不允许电机回摆启动的，而如果采用传统的直流定位启动电机， 势必会造成风扇的扇叶回摆，无法满足风扇控制要求。在本实施例步骤中，电机接收到启动 指令后，并没有按照传统的电机启动方法对电机的转子进行直流定位，而是根据电机转子当 前转速的不同情况，分别采用直接电流环闭环加强制角度或速度环闭环加强制角度或磁链观 测器估测的角度启动电机的策略，有效解决了在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机 时风扇扇叶的回摆问题。具体的，先利用特定的算法估测得到电机的当前转速，该特定算法 可以是隆伯格观测器算法，也可以是其他有效的算法，这里不做限定，然后根据电机的当前 转速，采用与之对应的启动策略。
当电机当前转速不大于第一切换转速的情况下，利用电流环和强制角度启动电机，具体 实现方式为直接启动电流环，外加强制角度拖起电机，此时电机的转子角度采用上述强制角 度且q轴电流给定一个非零恒定值，该非零恒定值为电机的定子电流在q轴上的电流参考值， 上述强制角度的值也从零开始，以不为零的加速度递增，直至到达一个目标阈值为止，该目 标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅，可根据不同应用场景进行设定，电机的 转速也因此在稳步递增；上述的第一切换转速为根据电机启动场景下进行的设定，例如，此 处可设定为5r/s，不同应用场景下第一切换转速的值可以是不同的。
步骤103：利用速度环和强制角度启动电机，直至电机的当前转速不小于第二切换转速。
在电流环和强制角度的共同作用下启动电机，电机的转速稳步增长，当估测到电机当前 转速大于上述第一切换转速且小于第二切换转速的情况下，电流环和强制角度的共同作用已 不能满足电机对转速持续增长的启动需求，故将改为利用速度环和强制角度启动电机，具体 实现方式为启动速度环，外加强制角度拖动电机，此时电流环闭环，电机的转子角度依然采 用强制角度，且上述速度环的输出作为q轴电流的值，此时的强制角度的值依然是以不为零 的加速度递增，直至到达上述目标阈值为止；上述的第二切换转速为根据电机启动场景下进 行的设定，例如，此处可设定为50r/s，不同应用场景下第二切换转速的值可以是不同的。
步骤104：利用磁链观测器输出的角度启动电机。
在上述电流环闭环、速度环加强制角度的共同作用下启动电机，电机的转速稳步增长， 当电机当前转速递增至上述第二切换转速的情况下，电流环闭环、速度环加强制角度的共同 作用已不能满足电机对转速持续增长的启动需求，故将改为利用磁链观测器输出的角度启动 电机，具体实现方式为将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机，此时的电 流环和速度环均为闭环状态，至此，电机的启动进程结束，电机将采用磁链观测器输出的转 子位置角度来进行FOC控制。
本申请实施例，并没有按照传统的直流定位启动电机，而是根据电机转子转速的不同情 况，分别采用直接电流闭环加强制角度或速度闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动 电机的策略，有效解决了在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问 题，提高了电机启动的成功率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的另一种电机启动方法的流程示意图，该方法包 括但不限于如下步骤：
步骤201：电机接收启动指令。
与上述步骤101一致。
步骤202：启动电流环，电机的转子角度采用强制角度且q轴电流给定非零恒定值。
估测得到电机的当前转速，在电机当前转速不大于第一切换转速的情况下，给定启动电 流，启动电流环，利用电流环闭环外加强制角度拖起电机，此时电机的转子角度采用上述强 制角度且q轴电流给定一个非零恒定值，该强制角度的值从零开始，以不为零的加速度递增， 直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅，可根 据不同应用场景进行设定，第一切换转速和目标阈值类似，也可根据不同应用场景进行设定。
步骤203：判读电机当前转速是否大于第一切换转速。
启动电流环后，电机在电流环闭环和强制角度的作用下拖起，随着强制角度的值的递增， 电机的转速也因此在稳步递增，此时，需要对电机的当前转速进行判断是否大于上述第一切 换转速，若电机当前转速不大于第一切换转速，则继续让电机在电流环闭环和强制角度的作 用下拖动，若电机当前转速大于第一切换转速，则执行下述步骤204。
步骤204：启动速度环，电机的转子角度采用强制角度且速度环的输出作为q轴电流的 值。
在电机当前转速大于第一切换转速的情况下，启动速度环，此时的电流环闭环，在速度 环和电流环双闭环的状态下，外加强制角度拖动电机，电机的转子角度依然采用强制角度， 且该强制角度的值依然是以不为零的加速度递增，直至到达上述目标阈值为止。
步骤205：判断电机当前转速是否大于第二切换转速。
随着电机当前转速的不断增大，还需要对电机的当前转速进行判断是否大于第二切换转 速，该第二切换转速与上述第一切换转速类似，可根据不同应用场景进行设定，若电机当前 转速不大于第二切换转速，则继续让电机在电流环速度环双闭环和强制角度的作用下拖动， 若电机当前转速大于第二切换转速，则执行下述步骤206。
步骤206：将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机。
在电机当前转速大于第二切换转速的情况下，将磁链观测器输出的角度作为电机的转子 角度以拖动电机，此时的电流环和速度环均为闭环状态。
步骤207：电机启动进程结束。
至此，电机的启动进程结束，电机之后将采用磁链观测器输出的转子位置角度来进行FOC 控制。
另一方面，在上述图1和图2提供的实施例中，可以以第一切换转速和第二切换转速为 两个分界值将启动电机的过程划分为三个阶段，第一个启动阶段为利用电流环和强制角度启 动电机的阶段，第二个启动阶段为利用速度环和强制角度启动电机的阶段，第三个启动阶段 为利用磁链观测器输出的角度启动电机的阶段。具体的，可参阅图3a，图3a为本申请实施例 提供的一种电机启动的结构示意图，表示了上述电机启动的第一阶段，在这一阶段中，采用 了两相旋转坐标系d-q轴电流环闭环，速度环开环，角度采用强制角度进行控制电机，上述 强制角度的值从零开始，以不为零的加速度递增，q轴电流给定一个非零恒定值，该非零恒 定值为电机的定子电流在q轴上的电流参考值。图3b为本申请实施例提供的另一种电机启动 的结构示意图，表示了上述电机启动的第二阶段，采用了两相旋转坐标系d-q轴电流环闭环， 速度环闭环，但是角度依然采用强制角度进行控制，上述强制角度的值从零开始，以不为零 的加速度递增，直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最 大值限幅，可根据不同应用场景进行设定，上述速度环的输出作为q轴电流的值。图3c为本 申请实施例提供的又一种电机启动的结构示意图，表示了上述电机启动的第三阶段，将磁链 观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机。至此，电机启动过程结束，进入通常控 制阶段，采用电流和转速双闭环，采用角度估测器估测出来的转子位置角度进行FOC控制。
另一方面，上述实施例中需要利用特定的算法估测得到电机的当前转速和当前转动方向， 该特定算法可以是隆伯格观测器算法，也可以是其他有效的算法。可选的，此处采用隆伯格 观测器和锁相环PLL，外加一个二阶低通滤波器来精准估测电机的当前转速和当前转动方向。
具体实现方式如下：
步骤401：电机获取电流和电压。
本实施例的电机启动控制方法适用于在任何情况下启动的电机，例如，在高速运转时掉 电并立刻重新上电启动的电机、在驱动大惯量负载时停止运转后立刻重新上电启动的电机、 或者正常启动的电机。在电机启动时，首先获取电机的电流和电压，以便于根据隆伯格观测 器、锁相环PLL和二阶低通滤波器来估测电机的转速，从而进行对应的启动控制，以使电机 启动成功。
本步骤中获取到的电流为电机的额定电流，即定子电流i，同理，获取到的电压为电机的 额定电压，即定子电压U。上述定子电流i和定子电压U在不同坐标系下可得到不同种类的电 流值和电压值，具体的电流值和电压值的种类，可参见图4a，图4a为本申请实施例提供的一 种电机物理模型示意图。如图4a所示，由于A、B、C三相绕组相互耦合，而在A-B-C三相 坐标系下无法进行方便有效的控制，所以为了实现解耦控制，需要进行一系列的坐标变换后 得到所需的d轴和q轴电流。克拉克(clarke)变换的主要作用是将三相静止坐标系(A-B-C) 的相电流变换为两相静止坐标系(Alfa-Beta)的Alfa轴电流和Beta轴电流，此时，系统的功 率没有发生变化。其中，定义Alfa轴为与三相坐标系中Alfa轴重合的轴，Beta轴超前Alfa 轴90°。帕克(park)变换的主要作用是将两相静止坐标系(Alfa-Beta)的Alfa轴和Beta轴 电流变换为两相旋转坐标系(d-q)的d轴电流和q轴电流。d轴与Alfa轴夹角为θ，即转子 相对A相绕组转过的位置角，q轴超前d轴90°。基于上述三相静止坐标系(A-B-C)、两相 静止坐标系(Alfa-Beta)以及两相旋转坐标系(d-q)，步骤401获取到的定子电流i和定子电 压U可以转换得到不同种类的电流值(id，iq，idref，iqref，iα，iβ)和电压值(Ud，Uq，Uα，Uβ)，其中， id为定子电流i投影到d轴的分量，iq为定子电流i投影到q轴的分量，Ud为定子电压U投影到 d轴的分量，Uq为定子电压U投影到q轴的分量，idref为d轴电流的参考值，iqref为q轴电流 的参考值，Uα为定子电压U投影到Alfa轴的分量，Uβ为定子电压U投影到Beta轴的分量，iα为 定子电流i在Alfa轴侧的定子侧电流，iβ为定子电流i在Beta轴侧的定子侧电流。
步骤402：根据隆伯格观测器和电机的电流、电压，得到电机的马达数据模型。
将步骤401得到的电机的电流和电压作为隆伯格观测器的输入量，再经过相应的隆伯格 算法，计算得到电机的马达数据模型作为隆伯格观测器的输出量。
具体的，首先利用隆伯格观测器和电机的电流(Alfa轴侧的定子侧电流iα、Beta轴侧的 定子侧电流iβ)、电机的电压(Alfa轴的定子电压分量Uα、Beta轴的定子电压分量Uβ)，计算 得到电机的电机数据模型，实现方法如下：
Figure BDA0002544068220000081
Lα＝L0+L1cos 2θe
Lβ＝L0-L1cos 2θe
Lαβ＝L1sin2θe (1)
Figure BDA0002544068220000082
Figure BDA0002544068220000083
上述计算过程统归为公式(1)，公式(1)为电机的电机数据模型，其中，Uα为定子电压投影到Alfa轴的分量，Uβ为定子电压投影到Beta轴的分量，RS为定子侧电阻(相电阻)， p为微分因子，Ld为d轴的电感，Lq为q轴的电感，Lα为Alfa轴的电感，Lβ为Beta轴的电感， iα为Alfa轴的定子侧电流，iβ为Beta轴的定子侧电流，θe为转子永磁体和A相绕组的电气夹 角，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA00025440682200000912
为转子永磁体产生的磁链。在上述公式(1)中，除了 物理量iα、iβ、Uα、Uβ为未知量(该部分作为电机数据模型的输入量是待求数据，通过步骤 401可求得)，其余的物理量均为电机数据模型中的已知量。
对于表贴式永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor，PMSM)，凸极比
Figure BDA0002544068220000091
当ρ＝1时，Ld＝Lq＝LS；此时：
Figure BDA0002544068220000092
上述计算过程归为公式(2)，公式(2)为电机的数据模型，其中，RS为定子侧电阻(相 电阻)，LS为定子侧等效电感。
对于内嵌式PMSM，电机数据模型也可以近似为上述公式(2)，且
Figure BDA0002544068220000093
综上所述，公式(1)至(3)为通过隆伯格观测器得到的不同种类电机的电机数据模型。
本步骤要得到电机的马达数据模型，还需要利用电机的电机数据模型中的数据，计算得 到电机系统的状态方程，再根据电机系统的状态方程计算得到电机的状态误差方程，然后将 电机的状态误差方程离散并去耦，可推导候选马达模型，最后将候选马达模型带入反馈矩阵 中，简化得到电机的马达数据模型。
下面将以公式(1)得到的电机数据模型为例，对利用电机数据模型中的数据，计算得到 电机系统的状态方程这一过程进行详细说明。
因为电机系统的状态方程还需要电机的感应电动势作为输入量，故需要首先求出电机的 感应电动势，在Alfa轴和Beta轴的坐标系下，感应电动势的计算过程如下：
Figure BDA0002544068220000094
Figure BDA0002544068220000095
上述计算过程归为公式(4)，其中，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感应电动势 在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA0002544068220000096
为转子永磁体产生的磁链，θe为转子永磁 体和A相绕组的电气夹角。
进一步地，上述公式(4)得到的感应电动势导数计算过程如下：
Figure BDA0002544068220000097
Figure BDA0002544068220000098
上述计算过程归为公式(5)，其中，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感应电动势 在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA00025440682200000913
为转子永磁体产生的磁链，θe为转子永磁 体和A相绕组的电气夹角。
然后，利用上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的导数，以及上述公 式(1)的电机数据模型中的数据，可计算得到电机系统的状态方程。电机系统的状态方程的 实现方法如下：
Figure BDA0002544068220000099
上述计算过程归为公式(6)，公式(6)为电机系统的状态方程。其中，
Figure BDA00025440682200000910
为可观系统的 状态变量，也是状态观测器的估测量，
Figure BDA0002544068220000101
为可观系统的输出量，
Figure BDA0002544068220000102
为可观系统的状态观测器的 估测的微分，
Figure BDA0002544068220000103
为状态观测器的输入。
在状态方程公式(6)中，对状态观测器的估测的微分
Figure BDA0002544068220000104
的计算过程如下所示：
Figure BDA0002544068220000105
上述计算过程归为公式(7)，其中，iα为Alfa轴的定子侧电流，iβ为Beta轴的定子侧电 流，RS为定子侧电阻(相电阻)，LS为定子侧等效电感，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感 应电动势在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度；公式(7)计算过程中的数据来自 于上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的导数，以及上述公式(1)的电机 数据模型。
在状态方程公式(6)中，对状态观测器的输入
Figure BDA0002544068220000106
状态观测器的估测量
Figure BDA0002544068220000107
状态观测器 的估测的微分
Figure BDA0002544068220000108
状态观测器的输出量
Figure BDA0002544068220000109
的计算过程如下所示：
Figure BDA00025440682200001010
Figure BDA00025440682200001011
Figure BDA00025440682200001012
Figure BDA00025440682200001013
上述计算过程归为公式(8)，其中，
Figure BDA00025440682200001014
为状态观测器的输入，
Figure BDA00025440682200001015
为可观系统的状态变量， 也是状态观测器的估测量，
Figure BDA00025440682200001016
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA00025440682200001017
为可观系统的输出量； 公式(8)计算过程中的数据来自于上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的 导数，以及上述公式(1)的电机数据模型。
在状态方程公式(6)中，A、B、C矩阵见下：
Figure BDA00025440682200001018
Figure BDA00025440682200001019
Figure BDA00025440682200001020
上述计算过程归为公式(9)，其中，RS为定子侧电阻(相电阻)，LS为定子侧等效电感。
具体的，上述公式(6)至(7)中的部分数据需要由状态观测器得到，可参阅图4b，图4b为渐进状态观测器的结构示意图，如图4b所示，该渐进状态观测器的计算可见下：
Figure BDA0002544068220000111
上述计算过程归为公式(10)，其中，
Figure BDA0002544068220000112
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA0002544068220000113
为可观 系统的状态变量，
Figure BDA0002544068220000114
为可观系统的输出量，
Figure BDA0002544068220000115
为状态观测器的输入量，G为状态观测器的反馈 矩阵；
Figure BDA0002544068220000116
Figure BDA0002544068220000117
Figure BDA0002544068220000118
上述计算过程归为公式(11)，其中，
Figure BDA0002544068220000119
为状态估测器的估测量。
接着，根据上述公式(6)至(9)得到的状态方程，计算可得到电机的状态误差方程，实现方法如下：
Figure BDA00025440682200001110
Figure BDA00025440682200001111
上述计算过程归为公式(12)，公式(12)为电机的状态误差方程。其中，
Figure BDA00025440682200001112
为状态估测 器的估测量，
Figure BDA00025440682200001113
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA00025440682200001114
为可观系统的状态变量，也是状态 观测器的估测量。
然后对上述公式(12)得到的状态误差方程离散并去耦，可推导得到候选马达数据模型， 实现方法如下：
Figure BDA00025440682200001115
上述计算过程归为公式(13)，公式(13)为状态方程离散化过程的推导；
Figure BDA00025440682200001116
上述计算过程归为公式(14)，公式(14)为离散化方程，运用在上述公式(13)中的离 散化推导过程中；
Figure BDA00025440682200001117
上述计算过程归为公式(15)，公式(15)为将上述公式(13)离散得到的结果去耦，简 化得到候选马达数据模型。
其中，候选马达数据模型的特征方程如下所示：
Figure BDA00025440682200001118
上述计算过程归为公式(16)，公式(16)为候选马达数据模型的特征方程；
Figure RE-GDA0002656704880000121
上述计算过程归为公式(17)，公式(17)为特征方程的特征值，由公式(16)到公式(17) 的过程为求解特征值|γI-A|＝0的求解过程。
此时，可得状态观测器的方程如下：
Figure BDA0002544068220000122
Figure BDA0002544068220000123
上述的计算过程归为公式(18)，隆伯格观测器的反馈矩阵可由公式(18)得到。
最后，将上述公式(15)得到的候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到电机的马达数据 模型，该反馈矩阵为用于隆伯格观测器的状态反馈的矩阵，实现方法如下：
Figure BDA0002544068220000124
上述计算过程归为公式(19)，为候选马达数据模型代入反馈矩阵的计算过程；
再将公式(19)去耦简化可得到电机的马达数据模型，实现过程如下：
Figure BDA0002544068220000125
上述计算过程归为公式(20)，公式(20)为去耦(认为ωe＝0)后简化为马达数据模型 的计算过程。
综上所述，公式(1)至(20)可得到电机的马达数据模型，具体过程如下：
首先，由公式(1)至(3)可通过隆伯格观测器得到不同种类电机的电机数据模型；然 后，以公式(1)得到的电机数据模型为例，还需要利用电机的电机数据模型中的数据，计算 得到电机系统的状态方程，由公式(6)至(9)可得到电机的状态方程，其中，公式(6)至(9)的计算过程需要公式(1)电机数据模型中的数据、公式(4)至(5)感应电动势及其 导数的数据、以及公式(10)至(11)渐进状态观测器中的数据；接着，根据状态方程公式 (6)可得到电机的状态误差方程，该过程由公式(12)实现；其次，对公式(12)得到的状 态误差方程离散并去耦简化，可推导得到公式(15)中的候选马达数据模型，其中，公式(13) 为离散化过程的实现方式，公式(14)为离散化方程，应用于公式(13)中，公式(15)为 去耦后得到的候选马达数据模型，公式(16)为候选马达数据模型的特征方程，公式(17) 为候选马达数据模型的特征方程的特征值；最后，将公式(15)得到的候选马达数据模型代 入反馈矩阵、去耦简化可得到电机的马达数据模型，公式(20)为电机的马达数据模型，其 中，将公式(15)的候选马达数据模型代入反馈矩阵可由公式(19)实现，反馈矩阵可由公 式(18)中的状态观测器得到，公式(20)为将公式(19)去耦简化后得到的马达数据模型。
步骤403：根据马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号。
利用上述步骤402得到的马达数据模型中的数据
Figure BDA0002544068220000131
和
Figure BDA0002544068220000132
可得到转子的位置角度和转子速 度，其中，需要用到锁相环PLL，锁相环PLL的作用是根据
Figure BDA0002544068220000133
和
Figure BDA0002544068220000134
估测出电机的转子速度和 转子的位置角度(电角度)，从而基于电机的转子速度和电角度确定电机的候选转速和候选方 向。具体的，锁相环PLL的工作原理可如图4c所示，图4c为锁相环PLL位置检测原理示意 图。锁相环的输入为e(α)和e(β)，分别为马达数据模型中的数据
Figure BDA0002544068220000135
和
Figure BDA0002544068220000136
锁相环的输出为ω(e) 和θ(e)，分别为电机的转子速度ωe和电角度
Figure BDA0002544068220000137
其中，Kp和Ki是PI调节器的比例系数和微分 系数，因为传统的隆伯格观测器PLL锁相环使用的是单一的PI调节器参数，使得它对电机 系统的动态响应略差，常常会在不同转速、不同加速度、复杂工况下由于无法正确及时的调 节出当前转子速度和位置而引起电机系统的超调或失调。故还需求取θe的余弦和正弦函数， 分别与Alfa轴和Beta轴的感应电动势相乘，做差后得到误差△e，误差方程如下：
Figure BDA0002544068220000138
上述计算过程归为公式(21)，公式(21)表示步骤403得到的候选信号(转子速度ωe和 电角度
Figure BDA0002544068220000139
)与真实可用的信号之间的误差大小。
具体的，上述PI调节器是一个线性函数，它是根据给定和反馈的差值，通过比例积分对 被控制量的有效控制，PI控制器的控制核心在于比例部分和积分部分，即P和I的参数选择， 系统给定和反馈一旦出现偏差，比例部分P便会立即对其产生调节作用以减小偏差的大小。P 参数越大，调节的就越快，但是过大的参数会导致很大的超调，使得系统控制产生震荡，稳 定性降低，P参数小的话，则会导致调节速度很慢，无法即时的对系统偏差进行调试。所以 选择合适的比例P参数对系统稳定性有很大的关系。积分作用I主要用于消除系统稳态误差， 只要有系统稳态误差，积分调节就会产生作用，直至调节到无差，积分作用调节会停止，积 分调节会输出一个稳定值。积分调节的强弱在于参数I的选择，参数I越大，积分作用就越 小，参数I越小，积分作用就越大。总的来说，在整个控制系统中，PI控制器的主要作用是 来提高控制系统的稳定性以便更加精确的控制。
步骤404：将候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号。
上述步骤403得到的候选信号包含了候选转速(转子速度ωe)和候选方向(电角度
Figure BDA00025440682200001310
) 的信息，但由误差方程△e可知，此时的转速和方向信息准确性不高，还是不可用的，需要经 过二阶低通滤波器滤波，得到一个特定频率的目标信号，或消除一个特定频率后的目标信号， 基于该目标信号确定的目标转速(目标转子速度ωe)和目标方向(目标电角度
Figure BDA00025440682200001311
)才是可用 的，该目标转速和目标方向即为电机启动前估测的转速和方向。一般的隆伯格观测器PLL锁 相环使用的是单一的PI调节器参数，使得它对系统的动态响应略差，常常会在不同转速、不 同加速度、复杂工况下由于无法正确及时的解调出当前转子速度和位置而引起系统的超调或 失调，轻微时可使得系统震荡，严重时可导致整个控制系统失去控制。为了解决上述问题， 可以利用动态的PLL参数调节代替原有的PI调节器，使其可以在系统运行的过程中根据不 同速度、不同负载情况，自动选择不同的PLL锁相环参数，实时的对转子速度和位置解调进 行动态调控，从而可以使整个控制系统更加稳定，对复杂工况的适应性更强。
上述详细阐述了本申请实施例的方法，下面提供本申请实施例的装置。
请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种电机启动装置的结构示意图。该电机启动 装置可以包括接收单元501以及启动单元502，其中，各个单元的描述如下：
接收单元501，用于接收启动指令，上述启动指令用于启动电机；
启动单元502，用于利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大 于第一切换转速；
上述启动单元502，用于利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转 速不小于第二切换转速；
上述启动单元502，用于利用磁链观测器输出的角度启动上述电机。
本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度启 动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴电 流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得 到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有 效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动 的成功率，也提高电机的效率。
在一种可能的实施方式中，在利用电流环和强制角度启动上述电机方面，上述启动单元 502，具体用于按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角度为所述 强制角度且q轴电流为非零恒定值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度 启动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴 电流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法 得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以 有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启 动的成功率，也提高电机的效率。
在又一种可能的实施方式中，在利用速度环和强制角度启动上述电机方面，上述启动单 元502，具体还用于按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭环、所 述电机的转子角度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速大于第一切换转速且小于第二切换转速时，利用 速度环和强制角度启动电机，具体的方式为启动速度环，电流环和速度环均闭环，且电机的 转子角度采用强制角度，速度环的输出作为q轴电流的值对电机进行控制；另一方面，电机 的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估 测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风 扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在又一种可能的实施方式中，在利用磁链观测器输出的角度启动上述电机方面，上述启 动单元502，具体还用于按照第三要素启动所述电机，所述第三要素包括所述电流环闭环且 所述速度环闭环、所述电机的转子角度为磁链观测器输出的角度。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不小于第二切换转速时，利用磁链观测器输出的 角度启动电机，具体的方式为将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机，与 此同时，电流环和速度环均闭环，此后，启动进程结束，电机进入FOC磁场定向控制；另一 方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁 相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启 动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在又一种可能的实施方式中，上述强制角度的值从零开始，以不为零的加速度递增。
在本申请实施例中，对强制角度进行了限定，强制角度的值从零开始以不为零的加速度 递增，直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅， 可以提高电机启动的效率，且提高电机的安全性及可靠性。
在又一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
计算单元503，用于根据隆伯格观测器和电机的电流、电压，计算得到电机的马达数据 模型；还用于根据马达数据模型和锁相环PLL，计算得到候选信号。
在又一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
判断单元504，用于判读电机当前转速是否大于第一切换转速；还用于判断电机当前转 速是否大于第二切换转速。
根据本申请实施例，图5所示的装置中的各个单元可以分别或全部合并为一个或若干个 另外的单元来构成，或者其中的某个(些)单元还可以再拆分为功能上更小的多个单元来构 成，这可以实现同样的操作，而不影响本申请的实施例的技术效果的实现。上述单元是基于 逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元的功能也可以由多个单元来实现，或者多个单元 的功能由一个单元实现。在本申请的其它实施例中，基于终端也可以包括其它单元，在实际 应用中，这些功能也可以由其它单元协助实现，并且可以由多个单元协作实现。
需要说明的是，各个单元的实现还可以对应参照图1以及图2所示的方法实施例的相应 描述。
在图5所描述的电机启动装置中，根据电机转子转速的不同情况，分别采用直接电流闭 环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有效解决了在电机的转子磁链位置 未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机启动的成功率，也提高了电机的 效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种电机启动设备的结构示意图。该电机启动 设备可以包括存储器601、处理器602。进一步可选的，还可以包含总线603，其中，存储器 601和处理器602通过总线603相连。
其中，存储器601用于提供存储空间，存储空间中可以存储操作系统和计算机程序等数 据。存储器601包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，RAM)、只读存储 器(read-only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmableread only memory，EPROM)、或便携式只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)。
处理器602是进行算术运算和逻辑运算的模块，可以是中央处理器(centralprocessing unit， CPU)、显卡处理器(graphics processing unit，GPU)或微处理器(microprocessor unit，MPU) 等处理模块中的一种或者多种的组合。
存储器601中存储有计算机程序，处理器602调用存储器601中存储的计算机程序，以 执行以下操作：
接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；
利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第一切换转速；
利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速不小于第二切换转速；
利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。
本申请实施例中，并没有按照传统的直流定位启动电机，而是直接电流闭环加强制角度 拖起电机，到达第一切换转速后，加入速度环闭环，此时还是继续使用强制角度，到达第二 切换转速后，采用磁链观测器估测出来的角度进行运算拖动电机。如此根据电机转子转速的 不同情况，分别采用直接电流闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有 效解决了在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机 启动的成功率，也提高了电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
在一种可能的实施方式中，在利用电流环和强制角度启动所述电机方面，所述处理器602 具体用于：
按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角度为所述强制角度 且q轴电流为非零恒定值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不大于第一切换转速时，利用电流环和强制角度 启动电机，具体的方式为启动电流环，速度环开环，且电机的转子角度采用强制角度，q轴 电流给定一个非零恒定值对电机进行控制；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法 得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环(phase locked loop，PLL)估测得到。 通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的 回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在又一种可能的实施方式中，在利用速度环和强制角度启动所述电机方面，所述处理器 602具体用于：
按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭环、所述电机的转子角 度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
在本申请实施例中，当电机的当前转速大于第一切换转速且小于第二切换转速时，利用 速度环和强制角度启动电机，具体的方式为启动速度环，电流环和速度环均闭环，且电机的 转子角度采用强制角度，速度环的输出作为q轴电流的值对电机进行控制；另一方面，电机 的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通过隆伯格观测器和锁相环PLL估 测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链位置未知的情况下启动电机时风 扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的效率。
在又一种可能的实施方式中，在利用磁链观测器输出的角度启动所述电机方面，所述处 理器602具体用于：
按照第三要素启动所述电机，所述第三要素包括所述电流环闭环且所述速度环闭环、所 述电机的转子角度为磁链观测器输出的角度。
在本申请实施例中，当电机的当前转速不小于第二切换转速时，利用磁链观测器输出的 角度启动电机，具体的方式为将磁链观测器输出的角度作为电机的转子角度以启动电机，与 此同时，电流环和速度环均闭环，此后，启动进程结束，电机进入磁场定向控制(field-oriented control，FOC)；另一方面，电机的当前转速可以由位置估算算法得到，具体的方式可以是通 过隆伯格观测器和锁相环PLL估测得到。通过本实施方式，可以有效解决在电机的转子磁链 位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高电机启动的成功率，也提高电机的 效率。
在又一种可能的实施方式中，所述强制角度的值从零开始，以不为零的加速度递增。
在本申请实施例中，对强制角度进行了限定，强制角度的值从零开始以不为零的加速度 递增，直至到达一个目标阈值为止，该目标阈值是根据电机启动限制转速进行的最大值限幅， 可以提高电机启动的效率，且提高电机的安全性及可靠性。
需要说明的是，电机启动设备的具体实现还可以对应参照图1以及图2所示的方法实施 例的相应描述。
在图6所描述的电机启动设备60，根据电机转子转速的不同情况，分别采用直接电流闭 环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有效解决了在电机的转子磁链位置 未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机启动的成功率，也提高了电机的 效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算 机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，可以实现图1以及图2所示的电 机启动方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在处理器上运行时， 可以实现图1以及图2所示的电机启动方法。
综上所述，通过实施本申请实施例，可以根据电机转子转速的不同情况，分别采用直接 电流闭环加强制角度或磁链观测器估测的角度启动电机的策略，有效解决了在电机的转子磁 链位置未知的情况下启动电机时风扇扇叶的回摆问题，提高了电机启动的成功率，也提高了 电机的效率，进而提高了电机的安全性及可靠性。
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，该流程可以由 计算机程序来计算机程序相关的硬件完成，该计算机程序可存储于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实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM 或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储计算机程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种电机启动方法，其特征在于，包括：
接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；
利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第一切换转速；
利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速不小于第二切换转速；
利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用电流环和强制角度启动所述电机包括：
按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角度为所述强制角度且q轴电流为非零恒定值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用速度环和强制角度启动所述电机包括：
按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭环、所述电机的转子角度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用磁链观测器输出的角度启动所述电机包括：
按照第三要素启动所述电机，所述第三要素包括所述电流环闭环且所述速度环闭环、所述电机的转子角度为磁链观测器输出的角度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述强制角度的值从零开始，以不为零的加速度递增。
6.一种电机启动装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收启动指令，所述启动指令用于启动电机；
启动单元，用于利用电流环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速大于第一切换转速；
所述启动单元，还用于利用速度环和强制角度启动所述电机，直至所述电机的当前转速不小于第二切换转速；
所述启动单元，还用于利用磁链观测器输出的角度启动所述电机。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述启动单元，具体用于按照第一要素启动所述电流环，所述第一要素包括所述电机的转子角度为所述强制角度且q轴电流为非零恒定值。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述启动单元，具体还用于按照第二要素启动所述速度环，所述第二要素包括所述电流环闭环、所述电机的转子角度为所述强制角度、所述速度环的输出作为q轴电流的值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器存储有程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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