CN116846289A - 内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器 - Google Patents

内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器。所述方法包括：根据来自位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。由此，能够消除急剧的扭矩变动，在顺利起动的情况下能够减少甚至避免电机发生振动和产生鸣音的情况。

Description

内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器
技术领域
本申请实施例涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器。
背景技术
在内置式永磁(IPM，Interior Permanent Magnet)电机中，永磁体分布在电机的内部。磁铁可以被配置成轮辐状而形成轮辐式电机。
图1是内置式永磁电机的一截面示意图，如图1所示，永磁体(包括S极和N极)在电机内部被配置成轮辐状，内置式永磁电机还包括线圈，分U、V、W三相配置在磁铁的径向外侧。在这样的内置式永磁电机中，需要输出较大的转矩以满足起动和加速的需求。
因此，一般情况下，当电机从停止状态起动时采用矩形波调制方式。这种方式可以无视无法检测出初始位置(例如在电气角度为60度的范围内)的问题，从而能够更好地提升电机的起动特性。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的，不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
但是，发明人发现：当通过矩形波调制方式对内置式永磁电机进行通电驱动，在切换线圈的通电相的换流时，在无通电区间内会发生扭矩变动，由此电机会发生振动以及产生鸣音这样的问题。
针对上述问题的至少之一，本申请实施例提供一种内置式永磁电机的控制方法和装置以及控制器。期待对内置式永磁电机进行通电驱动时，在顺利起动的情况下减少甚至避免电机发生振动和产生鸣音。
根据本申请实施例的一方面，提供一种内置式永磁(IPM)电机的控制方法，包括：
根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种内置式永磁电机的控制装置，所述内置式永磁电机具有位置传感器，所述控制装置包括：
状态检测部，其根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
判别部，其根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
位置固定部，其根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种控制器，其对具有位置传感器的内置式永磁电机进行如下控制：
根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
本申请实施例的有益效果之一在于：根据来自位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。由此，能够消除急剧的扭矩变动，在顺利起动的情况下能够减少甚至避免电机发生振动和产生鸣音的情况。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在本申请实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。
图1是内置式永磁电机的一截面示意图；
图2是使用矩形波调制和正弦波调制进行电机加速的一示例图；
图3是本申请实施例的内置式永磁电机的控制方法的一示意图；
图4是本申请实施例的内置式永磁电机的控制装置的一示例图；
图5是本申请实施例的霍尔信号与电机旋转磁通之间的关系的一示例图；
图6是本申请实施例的施加相和PWM状态的一示例图；
图7是本申请实施例的位置固定的一示意图；
图8是本申请实施例的直流励磁电流逐渐增大的一示例图；
图9是本申请实施例的强制转流和速度控制的一示意图；
图10是本申请实施例的从起动到加速的一示例图；
图11是本申请实施例的内置式永磁电机的控制装置的一示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
图2是使用矩形波调制和正弦波调制进行电机加速的一示例图。如图2所示，当电机从停止状态起动时，可以采用矩形波调制方式。当电机转子的旋转速度达到速度控制范围的最小速度时，可以进行正弦波调制。通过矩形波调制，可以无视无法检测出初始位置(例如在电气角度为60度的范围内)的问题。
但是，在矩形波调制方式中，一般以120度对线圈进行通电，通过矩形波调制等方式强制性地施加针对速度指令的换流模式(patten)，起动性虽然变好，但电流会急速上升，并且无通电相以外的线圈的通电期间内会发生电阻扭矩的影响，因此在起动时会产生振动和鸣音。
针对以上技术问题之一，本申请实施例对此进行改进，以下进行详细说明。
在本申请实施例中，内置式永磁电机包括U、V、W三相；如图1所示，通过线圈缠绕可以将电机内部的截面6等分，相邻两相之间的电气角度为60度。关于IPM电机的具体结构和部件，还可以参考相关技术，在此不再赘述。
在本申请实施例中，位置传感器可以包括霍尔传感器，内置式永磁电机可以为具有霍尔传感器的无刷直流(BLDC，Brush-Less Direct Current)电机，但本申请不限于此，还可以是其他类型的电机。
第一方面的实施例
本申请实施例提供一种内置式永磁电机的控制方法。
图3是本申请实施例的内置式永磁电机的控制方法的一示意图，如图3所示，该方法包括：
301，根据来自位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
302，根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；
303，根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
值得注意的是，以上附图3仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图3的记载。
在一些实施例中，位置传感器在空间上以相隔120度的角度被配置。例如，可以在电机壳体上在周向上等间距安装3个霍尔传感器，在转子上安装触发部件。霍尔传感器根据触发部件是否进入检测点，来输出高电平或低电平。3个霍尔传感器可以输出“001”、“101”、“100”、“110”、“010”、“011”这样的位置信息。通过位置信息可以确定出电机转子位于某个60度的范围内。
在一些实施例中，位置传感器被配置成每60度能够进行位置检测，所述位置信息能够表示从0度至360度的6个不同的状态(以下以状态1至状态6表示)，两个施加相每60度根据旋转方向指令产生磁场。“施加相”例如是待通电的线圈的相，位置信息伴随电机转子的旋转每60度进行更新。
由此，本申请实施例针对每60度的位置进行判别，可以称为60度通电调制；与120度通电调制的方案相比，本申请实施例能够防止电机逆转的情况，进一步提升电机的起动特性。
图4是本申请实施例的内置式永磁电机的控制装置的一示例图，以逆变器控制装置为例进行说明。如图4所示，例如，可以使用脉冲宽度调制(PWM)控制信号对6个开关元件进行控制，直流电源电压施加给与+电位连接的开关元件(HS)以及与-电位连接的开关元件(LS)。例如，上述开关元件与3相的内置式永磁电机的U、V、W端子连接。
在电机上安装的位置传感器由霍尔传感器形成，内置式永磁电机为具有霍尔传感器的无刷直流电机，并且由脉冲宽度调制(PWM)控制信号进行驱动。控制器可以根据位置信息(Hall-U,Hall-V,Hall-W)对电机转子进行旋转速度和旋转方向的检测。
图5是本申请实施例的霍尔信号与电机旋转磁通之间的关系的一示例图。在图5中，U相磁通、V相磁通、W相磁通所对应的实线表示针对霍尔信号的磁通，所对应的虚线表示各相的合成扭矩。
如图5所示，根据来自3个霍尔传感器(分别表示为Hall-U、Hall-V和Hall-W)的电平，可以获得位置信息(例如“001”、“101”、“100”、“110”、“010”、“011”)，从而确定出转子位于区域1至6的哪个区域，即电机转子处于状态1至状态6的哪个状态。
图6是本申请实施例的施加相和PWM状态的一示例图。例如，图6示出了电机在停止状态下，根据来自位置传感器的位置信息，决定与旋转指令和所述位置信息对应的2个施加相的直流电压方向的真值表。按照相对于旋转指令方向产生磁场的方式，确定对2个施加相施加的直流电压方向。
例如，当检测出电机处于停止状态时，从图6中判别电机转子的状态为状态1至状态6中的哪个。如图5所示，霍尔传感器以转子永磁体的磁通变化的切换为触发，输出高电平(high level)或低电平(low level)。3个霍尔传感器能够输出“001”、“101”、“100”、“110”、“010”、“011”这样的位置信息。根据位置信息，可以决定电机转子处于60度的范围内。
当将1定义为H，0定义为L时，如图6所示，根据霍尔信号，可以决定电机转子的状态1～6。另外，通过将该状态中的与U相、V相、W相连接的开关元件的信号定义成OFF/ON/PWM/Boot，能够实现在2相之间施加直流励磁电流。这里，Boot例如是将PWM信号中设置有死区时间的反转后的信号施加给LS(Low Side)侧。另外，Boot信号例如是产生用于驱动HS(HighSide)用的开关元件的电源的信号。
由此，可以根据来自位置传感器的位置信息，确定所述位置信息所对应的两个施加相和直流电压方向。此外，可以根据直流电压方向，对两个施加相施加电流逐渐增大的直流励磁电流。
以下再对本申请实施例的位置固定进行示意性说明。
例如，在电机处于停止状态的情况下，位置传感器的信息是固定的，但准确的转子位置会产生最大±30度的误差。因此，为了获得准确的位置信息，对电机的2个施加相施加直流电压并且使励磁电流流过定子线圈，由此吸住转子的磁铁从而固定转子位置。这样，可以准确地检测出电机转子的初始位置，从而能够更好地提升电机的起动特性。
在一些实施例中，在电机转子处于停止状态，或者所述电机转子的旋转方向与旋转指令的方向相同且旋转速度在最小转速以下，或者所述电机转子的旋转方向与所述旋转指令的方向不同的情况下，对两个施加相施加直流励磁电流从而固定所述电机转子的初始位置。
图7是本申请实施例的位置固定的一示意图，示例性示出了对电机转子的初始位置进行固定的情况。如图7所示，控制方法可以包括：
701，检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
702，判断旋转状态是否为停止状态，如果是停止状态则执行703，如果不是则执行704；
703，确定电机转子的状态；例如处于状态1至状态6中的哪个状态。
704，判断电机转子的旋转方向和旋转指令的方向是否一致；如果一致则执行705，如果不一致则执行706；
705，判断电机转子的旋转速度是否在最小转速以上；如果是则执行707，如果不是则执行706；
706，确定施加直流励磁电流的2个相；
707，进行速度控制；例如施加交流电压并进行闭环控制，具体可参考相关技术。
708，对电机进行电机转子位置的固定。
值得注意的是，以上附图7仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图7的记载。
例如，当电机处于旋转状态时，判别旋转指令方向与电机旋转方向是否一致，如果旋转方向与指令方向相同、且旋转速度在速度控制范围的最小速度以上，则能够根据霍尔传感器顺利地使速度指令值加速，从而进入速度控制。
在电机旋转方向与旋转指令方向相同、且旋转速度在速度控制范围的最小速度以下的情况下，由于正弦波调制所需的检测用计数器发生溢出(overflow)，无法进入速度控制。因此，通过706固定施加直流励磁的2个相，通过707对电机进行电机位置的固定，可以准确地检测电机的初始位置。
例如，在起动时电机旋转，当电机的旋转方向与指令方向不同时，以及当电机的旋转方向与旋转指令相同但转速较低时，对任意的2个施加相施加励磁电流，为了使电机处于停止状态而施加励磁电流。
在一些实施例中，在初始位置固定期间，脉冲宽度调制(PWM)控制信号的占空比(duty)按照线性比例增大。
图8是本申请实施例的直流励磁电流逐渐增大的一示例图，通过施加针对2相之间的直流励磁电流来固定转子位置。如图8所示，例如，当电机停止状态处于State＝1时，施加的直流励磁电流从W相流向U相的电机端子，并且励磁电流按照相对于PWM占空比的设定值1.25％，从最初的0％逐渐增加、直到达到1.25％为止的方式流过电机的定子。
如图8所示，可以施加PWM状的直流励磁电流，其输出占空比(Duty)例如从0％呈射线(lamp)状上升到1.25％，即占空比(duty)按照线性比例增大。由此，通过励磁电流逐渐上升，可以防止产生急剧的转矩，能够产生平缓的扭矩并且能够抑制鸣音。
另外，在电机不处于停止状态下，如图8所示那样，同样不会产生急剧的扭矩，并且通过使励磁电流逐渐上升且将施加时间设定得较长，从而可以实现在不产生急剧的扭矩的情况下使电机停止。
在一些实施例中，可以设置施加直流励磁电流的时间。例如，如图8所示，占空比(duty)按照线性比例增大可以持续一段时间(例如图8所示的0.1秒)，然后可以保持该占空比(即电流可以维持在一定值)一段时间(例如图8所示的0.1秒)。这段时间一共0.2秒，该段时间例如称为初始位置固定期间。
如图8所示，施加的直流电压是根据施加方向、励磁电流逐渐增加的直流电压。由此会产生平缓的相对于转子的旋转扭矩。使用脉冲宽度调制(PWM)控制信号的占空比对励磁电流进行调整，通过使占空比例线性上升从而使励磁电流平缓上升，由此使PWM占空比上升直到固定转子位置，其中施加励磁电流的期限是可调整的。
如上所述，在电机的U、V、W相中的2相之间施加直流电压并对电机进行励磁。由此，可以在电流不会急剧上升且顺利起动的情况下，减少和避免电机的振动以及鸣音的产生。另外，通过改变PWM信号的占空比，能够改变励磁电流的大小。
以上示意性说明了位置固定，以下再对速度控制进行说明。
在一些实施例中，通过初始位置固定控制，电机在励磁状态下维持停止状态，在经过了设定的励磁期间的情况下，通过连续通电调制对内置式永磁电机的施加相施加交流电压。
例如，根据预定时间和直流励磁电流确定初始位置固定期间是否结束；在所述初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对所述内置式永磁电机的各相端子施加交流电压并进行开环控制；其中，一边增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比一边施加所述交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
在一些实施例中，可以设定初始位置固定期间结束后的初始频率、输出占空比以及加速上升率。所述连续通电调制例如为正弦波电压调制，但本申请不限于此。例如也可以是锯齿状的波形或者其他波形；只要是连续通电进行调制，即使电压波形不规则也可以适用。
在一些实施例中，可以确定电机转子的旋转速度是否达到速度控制范围内的最小转速；在达到所述最小转速的情况下，从开环控制切换为闭环控制并继续对所述电机转子进行加速直到所述电机转子的旋转速度达到旋转指令值。
例如，计测每60度进行更新的霍尔信号的周期并用于速度控制，由于从初始位置固定结束到加速开始时刻的期间内的频率较低，如果高精度的计测则计算数量较大，因此此时的控制处于闭环的速度控制范围之外。因此，在达到速度控制范围的最小转速为止的期间内，在连续通电调制中，强制地按照一定比例增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比，并且通过开环控制使内置式永磁电机加速，直到达到速度控制范围的最小转速为止。
图9是本申请实施例的强制转流和速度控制的一示意图。其中，可以将施加交流电压并进行开环控制的这段时间称为强制转流期间；在强制转流期间内，一边增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比一边施加交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
如图9所示，控制方法包括：
901，设定初始频率和占空比；
902，增加PWM信号的频率和/或占空比；
903，通过霍尔传感器检测旋转速度和旋转方向；
904，判断旋转速度是否达到速度控制范围的最小速度；如果是则执行905，如果否则执行902。
905，强制转流期间结束，从开环控制切换为闭环控制并继续对电机进行加速。
值得注意的是，以上附图9仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图9的记载。
例如，可以设定强制转流控制的调制信号(PWM)的初始频率和初始占空比，然后进行开环控制，即在一定期间内按照一定比例增加控制频率和占空比。在强制转流控制期间内通过正弦波调制，电机进行同步加速。由于是开环控制，会产生与霍尔信号的同步偏差，但通过对频率和占空比的增加量设定进行调整，能够通过正弦波调制抑制由于矩形波调制引起的鸣音和振动，并且能够通过简单的控制实现。
根据霍尔信号进行电机实际速度的检测，通过对速度控制范围的最小速度达到情况进行判别，在达到最小速度的情况下，结束强制转流控制，并通过速度控制进行加速直到速度指令值。在达到最小速度之前，继续执行强制转流控制。
由此，通过设置正弦波调制等连续通电调制，能够向电机施加与矩形波调制不同的磁场。由于连续通电调制没有无通电区间，因此能够进一步防止在起动时电机产生振动并产生鸣音的情况。连续通电调制通过增加正弦波形状的脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比，能够使内置永磁电机加速。
图10是本申请实施例的从起动到加速的一示例图。如图10所示，A处示出了图8的情况，在电机的初始位置固定结束之后，在连续通电调制中，可以增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率，例如频率从F1增加到F2，和/或，可以增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的占空比，例如占空比从D1增加到D2。
如图10所示，励磁电流的波形如图10中的I(V)所示，在连续通电调制中没有无通电区间，并且频率和/或占空比被增大。由此，能够进一步加速电机的旋转，提升电机的起动特性。
以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
由上述实施例可知，根据来自位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。由此，能够消除急剧的扭矩变动，在顺利起动的情况下能够减少甚至避免电机振动和鸣音。
此外，在初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对内置式永磁电机进行强制转流。由此，由于没有无通电区间，能够进一步防止起动时电机产生振动和鸣音。此外，在连续通电调制中，增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比以对内置式永磁电机进行加速。由此，能够进一步加速电机的旋转，提升电机的起动特性。
第二方面的实施例
本申请实施例还提供一种内置式永磁电机的控制装置，与第一方面的实施例相同的内容，在此不再赘述。所述内置式永磁电机具有位置传感器，例如为沿周向等间距配置的霍尔传感器。
图11是本申请实施例的内置式永磁电机的控制装置的一示意图。如图11所示，IPM的控制装置1100包括：
状态检测部1101，其根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
判别部1102，其根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
位置固定部1103，其根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
在一些实施例中，判别部1102还根据预定时间和直流励磁电流确定初始位置固定期间是否结束；如图11所示，控制装置1100还可以包括：
强制转流部1104，其在所述初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对所述内置式永磁电机的各相端子施加交流电压并进行开环控制；其中，一边增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比一边施加所述交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
在一些实施例中，判别部1102还确定所述电机转子的旋转速度是否达到速度控制范围内的最小转速；如图11所示，控制装置1100还可以包括：
速度控制部1105，其在所述电机转子的旋转速度达到所述最小转速的情况下，从所述开环控制切换为闭环控制并继续对所述电机转子进行加速直到所述电机转子的旋转速度达到旋转指令值。
值得注意的是，以上图11仅对本申请实施例的控制装置进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个模块或部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些模块或部件，或者减少其中的某些模块或部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图11的记载。
以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
由上述实施例可知，根据来自位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。由此，能够消除急剧的扭矩变动，在顺利起动的情况下能够减少甚至避免电机振动和鸣音。
此外，在初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对内置式永磁电机进行强制转流。由此，由于没有无通电区间，能够进一步防止起动时电机产生振动和鸣音。此外，在连续通电调制中，增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比以对内置式永磁电机进行加速。由此，能够进一步加速电机的旋转，提升电机的起动特性。
第三方面的实施例
本申请实施例还提供一种控制器，对具有位置传感器的内置式永磁电机进行控制，与第一方面的实施例相同的内容，在此不再赘述。
在一些实施例中，所述控制器被配置为进行如下控制：
根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
在一些实施例中，所述控制器还被配置为进行如下控制：设置施加所述直流励磁电流的时间。
在一些实施例中，所述位置传感器被配置成每60度能够进行位置检测，所述位置信息能够表示从0度至360度的6个不同的状态，所述两个施加相每60度根据旋转方向指令产生磁场。
在一些实施例中，所述内置式永磁电机为具有霍尔传感器的无刷直流电机，所述直流励磁电流通过脉冲宽度调制(PWM)控制信号控制而输出电压值；其中，所述脉冲宽度调制(PWM)控制信号的占空比(duty)按照线性比例增大。
在一些实施例中，所述控制器还被配置为进行如下控制：在所述电机转子处于停止状态，或者所述电机转子的旋转方向与旋转指令的方向相同且旋转速度在最小转速以下，或者所述电机转子的旋转方向与所述旋转指令的方向不同的情况下，对所述两个施加相施加直流励磁电流从而固定所述电机转子的初始位置。
在一些实施例中，所述控制器还被配置为进行如下控制：
根据预定时间和直流励磁电流确定初始位置固定期间是否结束；
在所述初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对所述内置式永磁电机的各相端子施加交流电压并进行开环控制；其中，一边增加脉冲宽度调制(PWM)控制信号的频率和/或占空比一边施加所述交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
在一些实施例中，所述连续通电调制为正弦波电压调制。
在一些实施例中，所述控制器还被配置为进行如下控制：
确定所述电机转子的旋转速度是否达到速度控制范围内的最小转速；
在达到所述最小转速的情况下，从所述开环控制切换为闭环控制并继续对所述电机转子进行加速直到所述电机转子的旋转速度达到旋转指令值。
以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
本申请实施例以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本申请涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本申请还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
结合本申请实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图中所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (12)

1.一种内置式永磁电机的控制方法，所述内置式永磁电机具有位置传感器，其特征在于，所述控制方法包括：
根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
设置施加所述直流励磁电流的时间。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述位置传感器被配置成每60度能够进行位置检测，所述位置信息能够表示从0度至360度的6个不同的状态，所述两个施加相每60度根据旋转方向指令产生磁场。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述内置式永磁电机为具有霍尔传感器的无刷直流电机，所述直流励磁电流通过脉冲宽度调制控制信号输出电压；其中，所述脉冲宽度调制控制信号的占空比按照线性比例增大。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其中，在所述电机转子处于停止状态，或者所述电机转子的旋转方向与旋转指令的方向相同且旋转速度在最小转速以下，或者所述电机转子的旋转方向与所述旋转指令的方向不同的情况下，对所述两个施加相施加直流励磁电流从而固定所述电机转子的初始位置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
根据预定时间和所述直流励磁电流确定初始位置固定期间是否结束；
在所述初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对所述内置式永磁电机的各相端子施加交流电压并进行开环控制；其中，一边增加脉冲宽度调制控制信号的频率和/或占空比一边施加所述交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述连续通电调制为正弦波电压调制。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
确定所述电机转子的旋转速度是否达到速度控制范围内的最小转速；
在达到所述最小转速的情况下，从所述开环控制切换为闭环控制并继续对所述电机转子进行加速直到所述电机转子的旋转速度达到旋转指令值。
9.一种内置式永磁电机的控制装置，所述内置式永磁电机具有位置传感器，其特征在于，所述控制装置包括：
状态检测部，其根据来自所述位置传感器的位置信息检测电机转子的旋转速度和旋转方向；
判别部，其根据所述位置信息确定电机定子上对应的两个施加相和直流电压方向；以及
位置固定部，其根据所述直流电压方向对所述两个施加相施加逐渐增大的直流励磁电流，从而固定所述电机转子的初始位置。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其中，所述判别部还根据预定时间和所述直流励磁电流确定初始位置固定期间是否结束；所述装置还包括：
强制转流部，其在所述初始位置固定期间结束的情况下，通过连续通电调制对所述内置式永磁电机的各相端子施加交流电压并进行开环控制；其中，一边增加脉冲宽度调制控制信号的频率和/或占空比一边施加所述交流电压，以对所述内置式永磁电机进行加速。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其中，所述判别部还确定所述电机转子的旋转速度是否达到速度控制范围内的最小转速；所述装置还包括：
速度控制部，其在所述电机转子的旋转速度达到所述最小转速的情况下，从所述开环控制切换为闭环控制并继续对所述电机转子进行加速直到所述电机转子的旋转速度达到旋转指令值。
12.一种控制器，其对具有位置传感器的内置式永磁电机进行控制，其特征在于，所述控制器执行如权利要求1至8任一项所述的控制方法。
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