CN114221585A - 一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质 - Google Patents

一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质 Download PDF

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CN114221585A CN202111496321.1A CN202111496321A CN114221585A CN 114221585 A CN114221585 A CN 114221585A CN 202111496321 A CN202111496321 A CN 202111496321A CN 114221585 A CN114221585 A CN 114221585A
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Abstract

本发明公开了一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质，该方法包括：在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1；在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速；获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数；根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。该方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，以保证电机顺风启动时能正常运行。

Description

一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质，尤其涉及一种高速电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质。
背景技术
在风机类电机的应用场合中，会存在外界风力吹动负载或负载转动未停止的情况下再次上电，等电机启动时初始速度不为零的情况，此类情况即电机顺风启动。但电机顺风启动后会触发过流保护从而导致电机停机。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电机的启动控制方法、装置、电机和存储介质，以解决电机顺风启动后会触发过流保护从而导致电机停机的问题，达到通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，以保证电机顺风启动时能正常运行的效果。
本发明提供一种电机的启动控制方法，包括：在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1；在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速；获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数；根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
在一些实施方式中，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
在一些实施方式中，根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数；若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。
在一些实施方式中，其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种电机的启动控制装置，包括：控制单元，被配置为在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1；获取单元，被配置为在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速；获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数；所述控制单元，还被配置为根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数；若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。
在一些实施方式中，其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的电机的启动控制装置。
与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的电机的启动控制方法。
由此，本发明的方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度、且位置传感器信号长度均匀时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行；从而，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，以保证电机顺风启动时能正常运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电机的启动控制方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的方法中根据电机转速和转子位置参数控制电机启动的一实施例的流程示意图；
图3为本发明的方法中根据转子位置参数控制电机启动的一实施例的流程示意图；
图4为本发明的电机的启动控制装置的一实施例的结构示意图；
图5为未上电时电机带速运行的内部机理示意图；
图6为电机顺风启动触发过流保护的原理示意图，其中，(a)为电机运行内部机理示意图，(b)为触发过流保护的原理示意图；
图7为不同工况下电机运行时HALL信号、励磁电压的波形示意图，其中，(a)为恒速运行时的波形示意图，(b)为转速抖动时的波形示意图；
图8为低转速段HALL信号的波形示意图；
图9为本发明的电机的改进启动方法的程序流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
102-获取单元；104-控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
图5为未上电时电机带速运行的内部机理示意图。就无刷直流电机等永磁类风机而言，当电机转动时定子绕组线圈切割永磁体旋转产生的转子磁场，会形成正比于电机转速的反电动势，具体可以参见图5所示的例子。
图6为电机顺风启动触发过流保护的原理示意图，其中，(a)为电机运行内部机理示意图，(b)为触发过流保护的原理示意图。当电机掉电仍在转动时给定子绕组通电，由于启动励磁电压、功率管开通压降及绕组电阻Rs均很小，因此启动时绕组中通过电流会发生突变，极可能触发电机控制板过流保护功能，具体可以参见图6中(a)和图6中(b)所示的例子，致使短期内无法再次启动设备，影响用户使用感受。
在图5、以及图6中(a)所示的例子，中间矩形为电机转子，外侧两个圆表示电枢齿两侧绕组，×表电流流入，·表电流流出，带箭头实线为转子磁场磁力线；图6中(b)的上半部分是单比较器示意图，其中CMPIN+为同相输入端信号，CMPIN-为反相输入端信号，CMPOUT为输出端信号，下半部分为比较器输入输出信号对应关系示意图。
针对上述问题，一些方案中，通过判断电机为顺风启动后，使电机按顺风启动电压(V1)启动电机运行，该启动电压小于静止启动电压(V0)，不同启动电压实则对应不同的启动转速，即顺风启动转速小于静止启动转速；另一些方案中，通过设置三个转速频率阈值如第一转速频率阈值f4、第二转速频率阈值f5、第三转速频率阈值f6，划分出四种启动情况，并针对每种启动情况提出不同的启动策略。
由这些方案可见，风机领域顺风启动现有技术方案多通过实时检测电机转速采取相应启动策略，如：若电机初始转速小于某一转速阈值时，先将电机拖动至一定转速再切入闭环控制，若初始转速大于该转速阈值，则先对电机进行制动使其转速降低再切入开环启动。此类电机转速通常在几千转/分便可满足客户需求，然而在诸如吸尘器、电吹风等新型风机应用领域，其需求转速达十几万转/分，停机后一段时间电机定子绕组中电势较高，同时由于永磁电机中齿槽转矩的存在，会出现电机输出转矩小于负载转矩，转速随之大幅度抖动的情况，该情况会导致启动后电流换相有误，继而触发过流保护停机，使得顺风启动算法失效。
因此，高速电机顺风启动失败问题亟待解决。高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。
根据本发明的实施例，提供了一种电机的启动控制方法，如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机的启动控制方法可以包括：步骤S110至步骤S130。
在步骤S110处，在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1。
在步骤S120处，在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速。获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数。其中，转子位置参数，如转子位置信号。
在步骤S130处，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
相关方案中，风机领域顺风启动方案多通过实时检测电机转速采取相应启动策略，如：若电机初始转速小于某一转速阈值时，先将电机拖动至一定转速再切入闭环控制，若初始转速大于该转速阈值，则先对电机进行制动使其转速降低再切入开环启动。本发明的方案，提供一种高速电机的启动控制方法，在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置参数，如通过主控芯片内部计数器来识别转子位置参数，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度(如，最高转速上100krpm的电机掉电降速至6krpm)且位置传感器信号长度均匀(T1与T2无明显差异)时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行，避免因齿槽转矩导致电机转速大幅度抖动而造成不能正确换相、启动失败的问题。
这里，设置电机启动转速阈值，主要看启动电流大小，电机控制器程序中通常会有过电流保护功能，当启动电流过大时则触发过电流保护停机。不同控制方案、不同控制器参数设置均会影响启动电流大小，因此转速阈值需通过多次测试启动电流得出。
转子位置信号长度，是指：霍尔(HALL)位置传感器信号到芯片内部进行相关计算时是高低电平信号，通过芯片内部计数器来识别高低电平信号长度，即长度为计数值，而非传感器直接反馈给芯片的信号。
其中，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组，例如：就单相电机而言，电机驱动拓扑为H桥，包括4个开关管，HALL信号高低电平周期各占整个电周期的1/2。当HALL信号为高电平时，给U相上桥、V相下桥开关管输出开通驱动信号，当HALL信号为低电平时，给U相下桥、V相上桥开关管输出开通驱动信号。
在一些实施方式中，步骤S130中根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图2所示本发明的方法中根据电机转速和转子位置参数控制电机启动的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中根据电机转速和转子位置参数控制电机启动的具体过程，包括：步骤S210至步骤S230。
步骤S210，确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值。
步骤S220，若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值。
步骤S230，若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
考虑到，高速电机掉电后一段时间转速仍然很高，电机转动会在绕组中形成正比于转速的反电动势，若此时再次上电，由于启动励磁电压、功率管导通压降及绕组电阻Rs均较小，启动瞬间绕组中会形成较大电流(远大于正常运行电流)。因此，本发明的方案，提供一种高速电机的启动控制方法，在高速段顺风启动时设置启动转速阈值，当电机使能信号开启且启动转速小于或等于阈值时启动电机，以此避免电机因启动电流过大而触发过流保护停机，解决了高速电机顺风启动后触发过流保护导致的电机停机问题。这样，通过设置转速阈值，保证了高速电机顺风启动后能通过实时检测转速来避免触发过流保护。
当电机在高速段顺风启动时，如图6中(a)所示，由于绕组线圈切割转子磁场会产生正比于转速的反电势，且电机启动励磁电压较小、功率管导通压降约为0以及绕组电阻Rs一般很小，因此启动瞬间绕组中通过电流会迅速增大，当设置的电机启动阈值较高时，大电流会使得控制板电流采样电阻两端电压增大，如图6中(b)所示，该信号经过软/硬件放大器后输入比较器同相端CMPIN+，当CMPIN+大于比较器反相端过流保护阈值CMPIN-时，比较器输出端CMPOUT为高电平，此时会触发硬件过流保护功能，如当比较器输出端CMPOUT为高电平时，触发MCU比较器中断，立即进入过流保护程序，导致电机顺风启动失败。因此在高转速段需设置合理的启动转速阈值以使电机能够正常顺风启动。
在一些实施方式中，步骤S230中根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图3所示本发明的方法中根据转子位置参数控制电机启动的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S230中根据转子位置参数控制电机启动的具体过程，包括：步骤S310至步骤S330。
步骤S310，确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等。其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数。
步骤S320，若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等。
步骤S330，若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。
图7为不同工况下电机运行时HALL信号(即霍尔信号)、励磁电压的波形示意图，其中，(a)为恒速运行时的波形示意图，(b)为转速抖动时的波形示意图。在图7所示的例子中，α为超前角，即励磁电压超前相电流相位。
图8为低转速段HALL信号的波形示意图。在图8所示的例子中，T为HALL信号周期，T1为上半周期，T2为下半周期，框1表示启动转速阈值，框2为转速抖动导致的HALL信号长度不均(即T1与T2有明显差异)现象示意图。
考虑到，永磁电机中存在固有齿槽转矩，且转动过程中电磁转矩呈周期性变化，当电机掉电至中低转速时，其输出转矩与负载转矩会失去平衡，致使转速大幅度抖动，位置传感器信号长度不均，若此时再次上电，由于控制器MCU工作的离散特性，其利用当前采样时刻的位置传感器信号估算下一采样时刻的换相信号，极可能导致换相出错。因此，本发明的方案，在中低速段顺风启动时识别位置传感器信号长度，当位置传感器信号长度均匀时启动电机，以此避免电机因换相出错而触发过流保护停机，解决了高速电机顺风启动时由齿槽转矩引起的转速抖动导致的位置传感器信号误识别，继而启动失败的问题。这样，通过识别位置传感器信号(如霍尔传感器的霍尔信号)长度，使得高速电机顺风启动时能得到正确的换相信号，避免因换相出错导致的启动失败的问题。
由于本发明的方案涉及高速电机采用永磁电机，其转子由永磁体和铁芯构成，即使定子绕组不通电，永磁体和铁芯之间也会有相互作用而产生齿槽转矩。当电机在低速段顺风启动时，电机在定转子合成磁场产生的电磁转矩(呈周期性变化)、齿槽转矩及负载转矩作用下，会出现电机输出转矩小于负载转矩的情况，这会导致高速电机在掉电减速至低转速时存在转速抖动现象，HALL信号波形如图7中(b)所示，若此时启动转速阈值设置在图8中框2处，在软件判断电机使能信号已开启且启动转速小于或等于转速阈值后即开启电机，由于电机控制系统本质上是计算机控制系统，控制指令信号均为离散量，其利用当前时刻过宽/窄的HALL信号估算下一时刻作用于电机绕组的换相信号，会导致启动后电流换相有误，从而触发过流保护停机，带速启动失败。
当然，在非永磁类电机应用场合中，若出现由于转速抖动触发过流保护停机的现象，仍可通过识别HALL信号长度是否均匀来避免顺风启动失败。
因此，本发明的方案改进的技术方案，在设置带速启动转速阈值的基础上，通过算法判断HALL信号长度是否均匀来实现电机带速启动，当电机启动信号使能后，电机初始转速小于或等于转速阈值，且HALL信号长度均匀，电机即可正常带速启动。其中，该算法，具体是通过比较当前时刻与上一时刻的HALL信号长度是否相等。
其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。电机控制系统中常用霍尔传感器检测电机转子位置，霍尔IC反馈给主控芯片的信号为高低电平信号。本发明的方案中，诸如“转子位置信号”、“霍尔位置信号”、“霍尔传感器信号”、“位置传感器信号”等表述均是指霍尔IC反馈给主控芯片的信号。
图9为本发明的电机的改进启动方法的程序流程示意图。如图9所示，本发明的方案提供的一种电机的改进启动方法，包括：
步骤1、使电机的使能信号＝1。
电机使能，通俗点说就是一个“允许”信号，进给使能也就是允许进给的信号，也就是说当进给使能信号有效的时候电机才能转动。
本发明的方案主要针对高速风机应用，风机控制系统多为调速系统(内环电流环、外环转速环)，诸如吸尘器、电吹风等应用中电机转速高(上万转)；机床中电控系统一般为伺服系统(电流环、转速环、位置环)，且电机转速较低，用常规的启动控制算法即可正常启动。
步骤2、判断当前电机转速是否小于设置的转速阈值，若是则执行步骤3，否则时后继续执行步骤2。
步骤3、判断当前HALL信号长度与上一时刻HALL信号长度是否相等：若是则切入启动子程序，否则延时后继续执行步骤3。
在本发明的方案中，电机在高速段顺风启动时，转速小于或等于启动转速阈值时，电机启动。电机在低速段顺风启动时，转子位置信号长度均匀时，电机启动。本发明的方案，与相关方案相比，无需设置多个转速阈值，算法结构更简洁，且通过识别转子位置信号长度是否均匀来避免由于转速抖动导致的顺风启动失败问题，方案更加简洁，且能有效避免因转速抖动触发过流保护导致的顺风启动失败问题，算法易实现且成效显著。
采用本实施例的技术方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度、且位置传感器信号长度均匀时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行。从而，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，以保证电机顺风启动时能正常运行。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的启动控制方法的一种电机的启动控制装置。参见图4所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该电机的启动控制装置可以包括：获取单元102和控制单元104。
其中，控制单元104，被配置为在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S110。
获取单元102，被配置为在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速。获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S120。
所述控制单元104，还被配置为根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S130。
相关方案中，风机领域顺风启动方案多通过实时检测电机转速采取相应启动策略，如：若电机初始转速小于某一转速阈值时，先将电机拖动至一定转速再切入闭环控制，若初始转速大于该转速阈值，则先对电机进行制动使其转速降低再切入开环启动。本发明的方案，提供一种高速电机的启动控制装置，在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置参数，如通过主控芯片内部计数器来识别转子位置参数，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度(如，最高转速上100krpm的电机掉电降速至6krpm)且位置传感器信号长度均匀(T1与T2无明显差异)时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行，避免因齿槽转矩导致电机转速大幅度抖动而造成不能正确换相、启动失败的问题。
其中，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组，例如：就单相电机而言，电机驱动拓扑为H桥，包括4个开关管，HALL信号高低电平周期各占整个电周期的1/2。当HALL信号为高电平时，给U相上桥、V相下桥开关管输出开通驱动信号，当HALL信号为低电平时，给U相下桥、V相上桥开关管输出开通驱动信号。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S210。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S220。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S230。
考虑到，高速电机掉电后一段时间转速仍然很高，电机转动会在绕组中形成正比于转速的反电动势，若此时再次上电，由于启动励磁电压、功率管导通压降及绕组电阻Rs均较小，启动瞬间绕组中会形成较大电流(远大于正常运行电流)。因此，本发明的方案，提供一种高速电机的启动控制装置，在高速段顺风启动时设置启动转速阈值，当电机使能信号开启且启动转速小于或等于阈值时启动电机，以此避免电机因启动电流过大而触发过流保护停机，解决了高速电机顺风启动后触发过流保护导致的电机停机问题。这样，通过设置转速阈值，保证了高速电机顺风启动后能通过实时检测转速来避免触发过流保护。
当电机在高速段顺风启动时，如图6中(a)所示，由于绕组线圈切割转子磁场会产生正比于转速的反电势，且电机启动励磁电压较小、功率管导通压降约为0以及绕组电阻Rs一般很小，因此启动瞬间绕组中通过电流会迅速增大，当设置的电机启动阈值较高时，大电流会使得控制板电流采样电阻两端电压增大，如图6中(b)所示，该信号经过软/硬件放大器后输入比较器同相端CMPIN+，当CMPIN+大于比较器反相端过流保护阈值CMPIN-时，比较器输出端CMPOUT为高电平，此时会触发硬件过流保护功能，如当比较器输出端CMPOUT为高电平时，触发MCU比较器中断，立即进入过流保护程序，导致电机顺风启动失败。因此在高转速段需设置合理的启动转速阈值以使电机能够正常顺风启动。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等。其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S310。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S320。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S330。
图7为不同工况下电机运行时HALL信号(即霍尔信号)、励磁电压的波形示意图，其中，(a)为恒速运行时的波形示意图，(b)为转速抖动时的波形示意图。在图7所示的例子中，α为超前角，即励磁电压超前相电流相位。
图8为低转速段HALL信号的波形示意图。在图8所示的例子中，T为HALL信号周期，T1为上半周期，T2为下半周期，框1表示启动转速阈值，框2为转速抖动导致的HALL信号长度不均(即T1与T2有明显差异)现象示意图。
考虑到，永磁电机中存在固有齿槽转矩，且转动过程中电磁转矩呈周期性变化，当电机掉电至中低转速时，其输出转矩与负载转矩会失去平衡，致使转速大幅度抖动，位置传感器信号长度不均，若此时再次上电，由于控制器MCU工作的离散特性，其利用当前采样时刻的位置传感器信号估算下一采样时刻的换相信号，极可能导致换相出错。因此，本发明的方案，在中低速段顺风启动时识别位置传感器信号长度，当位置传感器信号长度均匀时启动电机，以此避免电机因换相出错而触发过流保护停机，解决了高速电机顺风启动时由齿槽转矩引起的转速抖动导致的位置传感器信号误识别，继而启动失败的问题。这样，通过识别位置传感器信号(如霍尔传感器的霍尔信号)长度，使得高速电机顺风启动时能得到正确的换相信号，避免因换相出错导致的启动失败的问题。
由于本发明的方案涉及高速电机采用永磁电机，其转子由永磁体和铁芯构成，即使定子绕组不通电，永磁体和铁芯之间也会有相互作用而产生齿槽转矩。当电机在低速段顺风启动时，电机在定转子合成磁场产生的电磁转矩(呈周期性变化)、齿槽转矩及负载转矩作用下，会出现电机输出转矩小于负载转矩的情况，这会导致高速电机在掉电减速至低转速时存在转速抖动现象，HALL信号波形如图7中(b)所示，若此时启动转速阈值设置在图8中框2处，在软件判断电机使能信号已开启且启动转速小于或等于转速阈值后即开启电机，由于电机控制系统本质上是计算机控制系统，控制指令信号均为离散量，其利用当前时刻过宽/窄的HALL信号估算下一时刻作用于电机绕组的换相信号，会导致启动后电流换相有误，从而触发过流保护停机，带速启动失败。
当然，在非永磁类电机应用场合中，若出现由于转速抖动触发过流保护停机的现象，仍可通过识别HALL信号长度是否均匀来避免顺风启动失败。
因此，本发明的方案改进的技术方案，在设置带速启动转速阈值的基础上，通过算法判断HALL信号长度是否均匀来实现电机带速启动，当电机启动信号使能后，电机初始转速小于或等于转速阈值，且HALL信号长度均匀，电机即可正常带速启动。其中，该算法，具体是通过比较当前时刻与上一时刻的HALL信号长度是否相等。
其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。
图9为本发明的电机的改进启动装置的程序流程示意图。如图9所示，本发明的方案提供的一种电机的改进启动装置，包括：
步骤1、使电机的使能信号＝1。
电机使能，通俗点说就是一个“允许”信号，进给使能也就是允许进给的信号，也就是说当进给使能信号有效的时候电机才能转动。一般的数控系统会将电机的进给使能信号跟急停开关和行程限位开关串联起来，当按下急停开关或者电机运转超出行程后，进给使能信号被断开，电机不能继续转动，从而保护机床在安全的行程内运行。
步骤2、判断当前电机转速是否小于设置的转速阈值，若是则执行步骤3，否则时后继续执行步骤2。
步骤3、判断当前HALL信号长度与上一时刻HALL信号长度是否相等：若是则切入启动子程序，否则延时后继续执行步骤3。
在本发明的方案中，电机在高速段顺风启动时，转速小于或等于启动转速阈值时，电机启动。电机在低速段顺风启动时，转子位置信号长度均匀时，电机启动。本发明的方案，与相关方案相比，无需设置多个转速阈值，算法结构更简洁，且通过识别转子位置信号长度是否均匀来避免由于转速抖动导致的顺风启动失败问题，方案更加简洁，且能有效避免因转速抖动触发过流保护导致的顺风启动失败问题，算法易实现且成效显著。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度、且位置传感器信号长度均匀时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行，保证了高速电机顺风启动后能通过实时检测转速来避免触发过流保护。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的启动控制装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的电机的启动控制装置。
由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度、且位置传感器信号长度均匀时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行，避免因齿槽转矩导致电机转速大幅度抖动而造成不能正确换相、启动失败的问题。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的启动控制方法的一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的电机的启动控制方法。
由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在设置电机启动转速阈值的基础上，通过识别转子位置信号长度，对电机上电后的转速及位置传感器信号进行实时检测，当转速小于或等于某一速度、且位置传感器信号长度均匀时，根据转子位置输出驱动信号给相应绕组以保证电机顺风启动时能正常运行，避免因换相出错导致的启动失败问题。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电机的启动控制方法，其特征在于，包括：
在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1；
在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速；获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数；
根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
2.根据权利要求1所述的电机的启动控制方法，其特征在于，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；
若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；
若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
3.根据权利要求2所述的电机的启动控制方法，其特征在于，根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数；
若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；
若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。
4.根据权利要求3所述的电机的启动控制方法，其特征在于，其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。
5.一种电机的启动控制装置，其特征在于，包括：
控制单元，被配置为在所述电机需要启动的情况下，控制所述电机的使能信号等于1；
获取单元，被配置为在所述电机的使能信号等于1的情况下，获取所述电机的转速，记为所述电机的当前转速；获取所述电机在当前时刻的转子位置参数，记为当前转子位置参数；
所述控制单元，还被配置为根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
6.根据权利要求5所述的电机的启动控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述电机的当前转速、以及所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；
若所述电机的当前转速大于或等于所述转速阈值，则延时第一设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转速是否小于设置的转速阈值；
若所述电机的当前转速小于所述转速阈值，则根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动。
7.根据权利要求6所述的电机的启动控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述电机的当前转子位置参数，控制所述电机启动，包括：
确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；其中，所述电机的上一时刻转子位置参数，是所述电机在上一时刻的转子位置参数，记为上一时刻转子位置参数；
若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数不相等，则延时第二设定时长后返回，以继续确定所述电机的当前转子位置参数，是否与所述电机的上一时刻转子位置参数相等；
若所述电机的当前转子位置参数与所述电机的上一时刻转子位置参数相等，则控制所述电机切入预设的启动子程序，以实现对所述电机的启动控制。
8.根据权利要求7所述的电机的启动控制装置，其特征在于，其中，所述电机的当前转子位置参数、以及所述电机的上一时刻转子位置参数中的转子位置参数，包括：转子位置信号长度。
9.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求5至8中任一项所述的电机的启动控制装置。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至4中任一项所述的电机的启动控制方法。
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