WO2013131460A1 - 电机启动的控制方法和装置 - Google Patents
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- WO2013131460A1 WO2013131460A1 PCT/CN2013/072148 CN2013072148W WO2013131460A1 WO 2013131460 A1 WO2013131460 A1 WO 2013131460A1 CN 2013072148 W CN2013072148 W CN 2013072148W WO 2013131460 A1 WO2013131460 A1 WO 2013131460A1
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
- H02P6/21—Open loop start
Definitions
- a conventional motor in a control scheme for controlling motor starting, whether it is a square wave drive or a sine wave drive, needs to be positioned to position the rotor of the motor at a fixed initial position, in order to ensure the reliability of the positioning, Applying a relatively large positioning current may easily cause demagnetization of the motor; in addition, due to the uncertainty of the initial position before positioning, the positioning pulse may generate a larger inrush current, increasing the risk of demagnetization of the motor, and controlling the motor according to the control method of the prior art.
- a schematic diagram of the driving current at startup is shown in Fig. 1. It can be seen that there is an obvious positioning process in Fig. 1, and the current is large and uncontrolled during the positioning process.
- the system In the prior art scheme for controlling the starting of the motor, the system is in the state of driving current open loop during the positioning process, and the positioning current can only be controlled by hardware, and cannot be controlled by the control method, especially the permanent magnet synchronous motor for controlling the position sensorless (Permanent Magnet Synchronous Motor, referred to as PMSM).
- PMSM Permanent Magnet Synchronous Motor
- a primary object of the present invention is to provide a control method and apparatus for starting a motor to solve the problem that the motor in the prior art is often demagnetized due to excessive current.
- a motor starting control method including: controlling a motor to be pre-started at a set step speed; determining whether an actual speed of the motor reaches a stepping speed; When the actual speed of the motor reaches the step speed, the control motor continues to start at the set target speed, wherein the target speed is greater than the step speed.
- controlling the motor to pre-start at the set step speed comprises: calculating a first target current value according to the step speed; and controlling an electrical input parameter of the motor according to the first target current value to control the motor to be pre-started at the step speed.
- the control method further includes: acquiring a first actual current value of the motor during the motor pre-starting process, wherein, An actual current value is a current value obtained by sampling a current of the motor; calculating a first current error, wherein the first current error is a difference between the first target current value and the first actual current value; and according to the first current error, Adjust the electrical input parameters of the motor to control the actual speed of the motor to reach the step speed.
- the control motor continues to start at the set target speed, including: obtaining the actual rotational speed of the motor and the second actual current value during the continuous start of the motor, wherein the actual rotational speed is The speed obtained by sampling the speed of the motor, the second actual current value is the current value obtained by sampling the current of the motor; calculating the speed error, wherein the speed error is the difference between the actual speed and the target speed; according to the speed error, the second is obtained. a target current value; wherein the second current error is a difference between the second target current value and the second actual current value; and adjusting the electrical input parameter of the motor according to the second current error to control the motor The actual speed reaches the target speed.
- a motor starting control device including: a first control unit connected to a motor for controlling a motor to be pre-started at a set step speed; a unit, connected to the motor, for determining whether the actual rotational speed of the motor reaches the stepping speed; and a second control unit connected to the determining unit and the motor for controlling when the actual rotational speed of the motor reaches the stepping speed The motor continues to start at the set target speed, where the target speed is greater than the step speed.
- control device further includes: a first calculating unit, connected to the first control unit, configured to calculate a first target current value according to the step speed, wherein the first control unit controls the power of the motor according to the first target current value Input parameters to control the motor to pre-start at step speed.
- control device further includes: a current sampling unit connected to the motor; a first comparator connected to the first calculation unit and the current sampling unit; and a first adjustment unit connected to the first comparator and the motor between.
- control device further includes: a rotation speed sampling unit connected to the motor; a second comparator connected to the second control unit and the rotation speed sampling unit; and a second adjustment unit connected to the second comparator and the first Between the comparators.
- the motor is a permanent magnet synchronous motor.
- the control motor is pre-started at the set step speed; the actual speed of the motor is determined to reach the step speed; and when it is determined that the actual speed of the motor reaches the step speed, the control motor is started at the set target speed.
- the motor speed reaches the target speed, the motor side positioning is realized, and the motor starting process is completed; wherein the target speed is greater than the step speed, and the motor is first pre-started by the set small step speed by controlling the motor.
- control the motor to start at the target speed so first give the motor a small current input corresponding to the step speed, when the actual motor speed reaches the set step After entering the speed, input a current input that is compatible with the set target speed, and control the motor to reach the target speed.
- FIG. 1 is a schematic diagram of controlling a driving current when a motor is started according to a control method of the prior art
- FIG. 2 is a schematic diagram of a connection between a control device and a motor according to an embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a first preferred embodiment of the present invention.
- Figure 4 is a schematic view showing the connection of a control device and a motor according to a second preferred embodiment of the present invention
- Figure 5 is a flow chart of a control method according to an embodiment of the present invention
- FIG. 7 is a schematic diagram of a control method for controlling a motor to start in advance according to an embodiment of the present invention
- FIG. 8 is a schematic diagram of a control method for controlling a motor to start when a motor is started according to an embodiment of the present invention
- Waveform and
- FIG. 9 is a trend diagram of the motor speed when the motor is started at the control method according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram of the connection between the control device and the motor according to an embodiment of the present invention.
- the control device in this embodiment includes: a first control unit 10.
- the judging unit 20 and the second control unit 30, the motor in Fig. 2 may be a permanent magnet synchronous motor.
- the determining unit 20 is connected to the motor for determining whether the actual rotational speed of the motor reaches the stepping speed V0.
- the motor By controlling the motor to pre-start at the set small step speed V0, and after the motor pre-start speed reaches the step speed V0, the motor is controlled to start at the target speed VI, so that the motor input is first corresponding to The smaller current of the stepping speed V0, after the motor reaches V0, the motor is given an appropriate current corresponding to the target speed VI to make the motor run to the target speed VI, so that it is not necessary to give the motor a very good start.
- the large positioning current overcomes the technical problem that the motor is demagnetized due to excessive positioning current during the starting and positioning process of the motor in the prior art, and achieves the effect of smoothly starting the motor.
- control device of the first preferred embodiment of the present invention further includes: a first calculation unit, a current sampling unit, and a first The comparator 11 and the first adjustment unit.
- the first calculating unit and the first control unit 10 is connected to receive the first control unit 10 of the stepping speed VO, a stepping motor speed V0 operation calculates a control target current value I of the first mesh 3 ⁇ 4 1, to according to a first motor current value I target mesh 3 ⁇ 4 1 until it reaches the pre-boot stepping speed V0; pre-startup of the motor, the motor actual current sampled by the current sampling unit connected to the motor, the first motor to give The actual current value is 1 ⁇ , the first comparator 11 calculates the first current error value I iS 1 , that is, the difference between the first target current value I 1 and the first actual current value, and transmits the first current error to the first adjustment.
- the first adjusting unit adjusts the electrical input parameter of the motor according to the first current error, and inputs power to the motor according to the adjusted electrical input parameter to control the running of the motor to reach the stepping speed vo.
- adjusting the electrical input parameters of the motor can adjust the input of the motor
- the current can also adjust the input voltage of the motor; the first regulating unit can be a PID regulator.
- the control device of the first preferred embodiment of the present invention adopts a current closed-loop control mode during the pre-starting process of the motor to sample the current during actual operation of the motor, and adjust the electrical input parameters of the motor to adjust the rotational speed of the motor to the stepping speed. After V0, the motor is controlled to start at the target speed VI.
- the motor current is controllable, ensuring that the first actual current value of the motor is close to or equal to the first target current value I.
- the target ts l avoids the excessive driving current of the motor and causes the risk of demagnetization of the motor, thereby achieving the effect of smooth starting of the motor.
- the control device further includes: a rotation speed sampling unit, a second comparator 21, and a second adjustment unit. Specifically, after the determining unit 20 determines that the rotational speed of the motor reaches the step speed V0, the second control unit 30 controls the motor to continue to start at the target speed VI. During the continuous start of the motor, the speed sampling unit connected to the motor is connected to the motor.
- the actual running speed is sampled to obtain the actual speed V ⁇ of the motor, and the second comparator 21 compares the sampled actual speed V with the target speed VI to obtain the speed error value, and then transmits the speed error value to the second adjusting unit.
- the second adjusting unit obtains the second target current value I according to the speed error value.
- the current sampling unit samples the current of the motor during the continuous starting process to obtain the second actual current value I 2 .
- the second current error I error 2 is the difference between the second target current value I and the second actual current value 1 ⁇ 2
- the first comparator 11 sends the second current error I 2 to the first adjustment unit, by the first
- the adjusting unit adjusts the electric input parameter of the motor according to the second current error ⁇ 2 , and inputs the power to the motor according to the adjusted electric input parameter, so as to control the running of the motor to achieve the target speed VI, and ensure the second motor.
- the actual current value 1 ⁇ 2 is close to or equal to the second target current value I « 2 .
- adjusting the electric input parameter of the motor can adjust the input current of the motor, and can also adjust the input voltage of the motor; the first adjusting unit and the second adjusting unit can both be PID regulators.
- the control device of the second preferred embodiment of the present invention not only achieves the effect of controlling the smooth pre-start of the motor, but also realizes closed-loop control of the motor speed and current after the motor is pre-started smoothly. During the whole starting process of the motor, the motor current is controllable. Therefore, even if the motor input power is abnormal, or the motor is driven by the target current, the positioning is abnormal and the current is abnormal, and the electric input parameters of the motor can be adjusted in time to ensure The first actual current value I of the motor is close to or equal to the first target current value I.
- FIG. 5 is a flowchart of a control method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the control method of the embodiment includes steps S502 to S506.
- the control motor is pre-started at the set step speed V0.
- the process of controlling the motor to be pre-started at the stepping speed V0 can be represented by FIG. 6.
- the first calculating unit calculates the corresponding to the stepping speed V0.
- the first target current value I of the motor is such that the motor is pre-activated according to the first target current value until the step speed vo is reached.
- the current of the motor is sampled by a current sampling unit connected to the motor to obtain the motor An actual current value of 1 ⁇
- the first comparator 11 calculates a difference between the first target current value I 1 and the first actual current value, the first error current value I 3 ⁇ 4 1 , and transmits the first error current value I 3 ⁇ 4 1
- the first adjusting unit adjusts the electric input parameter of the motor according to the current error value I, and inputs the power to the motor according to the adjusted electric input parameter to control the running of the motor to reach the stepping speed V0, And to ensure that the first actual current value I ⁇ of the motor is close to or equal to the first target current value I, the change of the motor current is controlled within the range that the motor can withstand, avoiding the motor The current is too large during the pre-start process and the motor is demagnetized.
- adjusting the input parameter of the motor can adjust the input current of the motor, and can also adjust the input voltage of the motor; the first adjusting unit can be a
- S504 Determine whether the actual rotational speed of the motor reaches the step speed V0. Specifically, it can be realized by monitoring the actual rotational speed of the motor during the motor pre-start.
- the rotational speed error of the rotational speed obtains the second target current value I 2 ; during the continuous start of the motor, the rotational speed sampling unit connected to the motor samples the actual running speed of the motor to obtain the actual speed V of the motor, and the second comparator 21 The actual velocity V obtained by sampling is compared with the target velocity VI. After the velocity error value is obtained, the velocity error value is transmitted to the second adjustment unit, and the second adjustment unit obtains the second target current value I according to the velocity error value. Simultaneously, the current sampling unit The second actual current during the actual operation of the motor is sampled to obtain a second actual current value 1 2 , and compared with the adjusted second target current value I «2 by the first comparator 11 to obtain a second actual current value.
- the difference between I and the second target current value I 2 is determined by the first adjusting unit according to the second power
- the flow error I 2 adjusts the electrical input parameter of the motor, and inputs the power to the motor according to the adjusted electrical input parameter to control the running of the motor to achieve the target speed VI, and to ensure the second actual current value of the motor I ⁇ 2 Close to or equal to the second target current value I « 2 ;
- adjusting the electric input parameter of the motor can adjust the input current of the motor, and can also adjust the input voltage of the motor.
- the second adjusting unit can also be a PID regulator.
- the waveform of the driving current when the motor starts is as shown in FIG. 8 , the speed of the motor
- the trend is shown in Fig. 9.
- the value range of min, VI may also be 300r/min ⁇ Vl ⁇ 900r/min ; the control method of this embodiment can be used to control the permanent magnet synchronous motor.
- the control method of the embodiment of the present invention adopts a speed open-loop control mode in the pre-starting phase of the motor.
- the speed closed loop control is adopted.
- PID adjustment is performed on the error speed between the target speed and the actual speed to obtain the second target current. This realizes the closed-loop speed control.
- the motor load becomes larger, the actual speed decreases, and the target speed and the actual speed decrease. The error is also increased.
- the motor pre-start is controlled by the set step speed V0 to realize the rotor positioning during the starting process, the target current is calculated according to the set step speed V0, and compared with the current actual current, the current error value is PID.
- the regulator is adjusted, the appropriate power is output to the motor, which ensures that the first actual current of the motor is close to or equal to the first target current, avoiding the rotor being demagnetized due to excessive current runaway, achieving the effect of controlling the motor to pre-start smoothly. .
- a target speed value VI is input to the motor, the control motor continues to start, and the actual speed of the motor is sampled, and the sample is obtained.
- the actual speed is compared with the target speed VI to obtain a speed error value, and the second adjusting unit obtains a second target current value of the motor according to the speed error value, and sends the second target current value to the first comparator, and at the same time, the current sampling unit During the continuous start of the motor, the second actual current value of the motor is sampled, and the second actual current value is sent to the first comparator, and the first comparator compares the second target current value with the second actual current value.
- the closed-loop control motor In order to control the motor to reach the target speed VI, the closed-loop control motor is started. It can be seen from the above description that the control method of the embodiment of the present invention does not need to provide a large current for special positioning during the whole starting process of the motor, and can be operated at a stepping speed first, and then after the stepping speed is reached, the motor is controlled.
- the target speed is running, so that the current is from small to large, which conforms to the motor running law and avoids the motor starting process.
- the medium current is too large and the rotor is demagnetized.
- the motor current is too large, and the current closed-loop control mode is adopted to make the actual current of the motor in a controllable state.
- the rotor can be positioned while running. No special positioning process is required. After the motor starts, it runs with a small current. The electric input parameters of the motor are closed-loop according to the actual speed, so that the actual current of the motor is close to or equal to the target. The current and the current are controllable, and the abnormality of the current runaway of the motor is avoided, thereby causing the risk of demagnetization of the motor.
- control method of the embodiment of the invention controls the operation of the motor according to the difference between the target current and the actual current, thereby implementing a closed loop. Control the effect of the accelerated operation of the motor.
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Abstract
本发明公开了一种电机启动的控制方法和装置。其中，电机启动的控制装置包括：第一控制单元，与电机相连接，用于控制电机以设定的步进速度预启动；判断单元，与电机相连接，用于判断电机的实际转速是否达到步进速度；以及第二控制单元，与判断单元和电机均相连接，用于在判定电机的实际转速达到步进速度时，控制电机以设定的目标速度继续启动，其中，目标速度大于步进速度。通过本发明，解决现有技术中电机往往因为电流过大而退磁的问题。
Description
电机启动的控制方法和装置
本申请要求 2012年 3月 5日提交至中国知识产权局的，申请号为 201210056243.8、 名称为 "电机启动的控制方法和装置" 的中国发明专利申请的优先权， 其全部公开内 容结合于此作为参考。 技术领域 本发明涉及控制领域， 具体而言， 涉及一种电机启动的控制方法和装置。 背景技术 传统的电机， 在控制电机启动的控制方案中不管是方波驱动还是正弦波驱动， 都 需要经过定位环节，将电机转子定位在某个固定的初始位置， 为了保证定位的可靠性， 需要施加比较大的定位电流， 容易引起电机的退磁； 另外由于定位前初始位置的不确 定性， 定位脉冲可能产生更大的冲击电流， 使电机退磁的风险增加， 根据现有技术的 控制方法控制电机启动时驱动电流的示意图如图 1所示， 可以看出， 图 1中存在一个 明显的定位过程， 定位过程中电流较大， 不受控。现有技术中控制电机启动的方案中， 在定位过程中系统处于驱动电流开环的状态， 定位电流只能通过硬件保护， 无法通过 控制方式进行控制， 尤其是控制无位置传感器的永磁同步电机 （Permanent Magnet Synchronous Motor, 简称为 PMSM )。 定位启动时， 大部分都是先开环启动， 当达到一定的转速后再切入闭环。 这样在 开环阶段， 电机的电流就处于一种不可控状态， 当电流过大也会引起电机转子退磁。 针对现有技术中电机往往因为电流过大而退磁的问题， 目前尚未提出有效的解决 方案。 发明内容 本发明的主要目的在于提供一种电机启动的控制方法和装置， 以解决现有技术中 电机往往因为电流过大而退磁的问题。 为了实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供了一种电机启动的控制方法， 包括： 控制电机以设定的步进速度预启动； 判断电机的实际转速是否达到步进速度； 以及在判定电机的实际转速达到步进速度时， 控制电机以设定的目标速度继续启动， 其中， 目标速度大于步进速度。
进一步地， 控制电机以设定的步进速度预启动包括： 根据步进速度计算第一目标 电流值； 以及根据第一目标电流值控制电机的电输入参数以控制电机以步进速度预启 动。 进一步地， 在根据第一目标电流值控制电机的电输入参数以控制电机以步进速度 预启动之后， 控制方法还包括： 在电机预启动过程中获取电机的第一实际电流值， 其 中， 第一实际电流值为对电机进行电流采样得到的电流值； 计算第一电流误差， 其中， 第一电流误差为第一目标电流值与第一实际电流值的差值； 以及根据第一电流误差， 调节电机的电输入参数， 以控制电机的实际转速达到步进速度。 进一步地， 在判定电机的实际转速达到步进速度时， 控制电机以设定的目标速度 继续启动包括： 在电机继续启动过程中获取电机的实际转速和第二实际电流值，其中， 实际转速为对电机进行转速采样得到的转速， 第二实际电流值为对电机进行电流采样 得到的电流值； 计算转速误差， 其中， 转速误差为实际转速与目标速度的差值； 根据 转速误差， 得到第二目标电流值； 计算第二电流误差， 其中， 第二电流误差为第二目 标电流值与第二实际电流值的差值； 以及根据第二电流误差，调节电机的电输入参数， 以控制电机的实际转速达到目标速度。 进一步地， 电机为永磁同步电机。 为了实现上述目的， 根据本发明的另一方面， 提供了一种电机启动的控制装置， 包括： 第一控制单元， 与电机相连接， 用于控制电机以设定的步进速度预启动； 判断 单元， 与电机相连接， 用于判断电机的实际转速是否达到步进速度； 以及第二控制单 元， 与判断单元和电机均相连接， 用于在判定电机的实际转速达到步进速度时， 控制 电机以设定的目标速度继续启动， 其中， 目标速度大于步进速度。 进一步地， 控制装置还包括： 第一计算单元， 与第一控制单元相连接， 用于根据 步进速度计算第一目标电流值， 其中， 第一控制单元根据第一目标电流值控制电机的 电输入参数以控制电机以步进速度预启动。 进一步地， 控制装置还包括： 电流采样单元， 与电机相连接； 第一比较器， 与第 一计算单元和电流采样单元均相连接； 以及第一调节单元， 连接在第一比较器和电机 之间。 进一步地， 控制装置还包括： 转速采样单元， 与电机相连接； 第二比较器， 与第 二控制单元和转速采样单元均相连接； 以及第二调节单元， 连接在第二比较器和第一 比较器之间。
进一步地， 电机为永磁同步电机。 通过本发明， 采用控制电机以设定的步进速度预启动； 判断电机的实际转速是否 达到步进速度； 以及在判定电机的实际转速达到步进速度时， 控制电机以设定的目标 速度启动， 当电机转速达到目标速度时， 就实现了电机边运行边定位， 完成了电机的 启动过程； 其中， 目标速度大于步进速度， 通过控制电机先以设定的较小的步进速度 预启动， 并在电机预启动后的速度达到步进速度后再控制电机以目标速度启动，这样， 先给电机一个对应于步进速度的较小的电流输入， 当电机实际速度达到了设定的步进 速度后， 再输入一个与设定的目标速度相适应的电流输入， 控制电机达到目标速度， 这样就避免了传统电机需要输入一个很大的电流进行专门定位， 引起电机退磁， 从而 避免了现有技术中电机往往因为电流过大而退磁的问题， 进而达到了使电机平稳启动 的效果。 同时， 本发明在电机启动过程中， 采用了电流闭环控制方式， 保证电机启动过程 中的电输入是可控的， 避免了电机定位不准确或者其它原因引起的电机电流过大的风 险， 提高了电机运行的稳定性和可靠性。 附图说明 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中： 图 1是根据现有技术的控制方法控制电机启动时驱动电流的示意图； 图 2是根据本发明实施例的控制装置与电机的连接示意图； 图 3是根据本发明第一优选实施例的控制装置与电机的连接示意图； 图 4是根据本发明第二优选实施例的控制装置与电机的连接示意图； 图 5是根据本发明实施例的控制方法的流程图； 图 6是根据本发明实施例的控制方法控制电机预启动的示意图； 图 7是根据本发明实施例的控制方法控制电机继续启动的示意图； 图 8是根据本发明实施例的控制方法控制电机启动时驱动电流的波形； 以及 图 9是根据本发明实施例的控制方法控制电机启动时电机速度的走向图。
具体实施方式 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 本发明实施例提供了一种电机启动的控制装置， 图 2是根据本发明实施例的控制 装置与电机的连接示意图， 如图 2所示， 该实施例中的控制装置包括： 第一控制单元 10、 判断单元 20和第二控制单元 30， 图 2中的电机可以为永磁同步电机。 第一控制单元 10， 与电机相连接， 用于控制电机以设定的步进速度 V0预启动， 其中， V0=300 r/min， 当然 V0的取值范围可以是： 0 r/min<V0≤300r/min。 判断单元 20， 与电机相连接， 用于判断电机的实际转速是否达到步进速度 V0。 第二控制单元 30， 与判断单元 20和电机均相连接， 用于在判定电机的实际转速 达到步进速度 V0时， 控制电机以设定的目标速度 VI继续启动， 其中， Vl=900 r/min， 当然 VI的取值范围可以是： 300r/min<Vl≤900r/min步进速度。 通过控制电机先以设定的较小的步进速度 V0预启动， 并在电机预启动后的速度 达到步进速度 V0后再控制电机以目标速度 VI启动， 这样， 首先对电机输入一个对应 于步进速度 V0的较小的电流， 在电机达到了 V0后， 再给电机一个对应于目标速度 VI的适当的电流以使电机运转到达目标速度 VI， 这样， 不需要一开始就给电机一个 很大的定位电流， 克服了现有技术中电机在启动定位过程中， 定位电流过大而引起转 子退磁的技术问题， 达到了使电机平稳启动的效果。 图 3是根据本发明第一优选实施例的控制装置与电机的连接示意图，如图 3所示， 本发明第一优选实施例的控制装置还包括： 第一计算单元、 电流采样单元、 第一比较 器 11和第一调节单元。 具体地， 第一计算单元与第一控制单元 10相连接， 接收第一控制单元 10的步进 速度 vo， 由步进速度 V0计算出控制电机运行的第一目标电流值 I目 ¾ 1， 以使电机按照 第一目标电流值 I 目¾ 1预启动直至达到步进速度 V0; 在电机预启动过程中， 由与电机 相连接的电流采样单元对电机的实际电流进行采样，得到电机的第一实际电流值 1 ^， 第一比较器 11计算出第一电流误差值 I iS 1， 即第一目标电流值 I 1与第一实际电流 值的差值， 将第一电流误差传送给第一调节单元， 第一调节单元根据第一电流误差调 节电机的电输入参数， 并根据调节后的电输入参数对电机输入电源， 以控制电机的运 行使其运转速度达到步进速度 vo。其中， 调节电机的电输入参数可以调节电机的输入
电流， 也可以调节电机的输入电压； 第一调节单元可以为 PID调节器。 当判断单元 20 判断出电机的实际运行速度达到步进速度 V0后， 第二控制单元 30控制电机以设定的 目标速度 VI启动。 通过本发明第一优选实施例的控制装置在电机预启动过程中采用电流闭环控制方 式， 对电机实际运转时的电流进行采样， 以及时调整电机的电输入参数， 使电机的转 速达到步进速度 V0后， 再控制电机以目标速度 VI启动， 这样， 即使电机在预启动过 程中电流出现异常， 电机的电流也是可控的， 保证电机第一实际电流值〖 接近或者 等于第一目标电流值 I 目 ts l， 避免了电机的驱动电流过大， 引起电机退磁的危险， 进而 达到了使电机平稳启动的效果。 图 4是根据本发明第二优选实施例的控制装置与电机的连接示意图， 与本发明第 一优选实施例相比， 二者区别在于： 如图 4所示， 在本发明第二优选实施例中， 控制 装置还包括： 转速采样单元、 第二比较器 21和第二调节单元。 具体地， 当判断单元 20判断出电机的转速达到步进速度 V0之后， 第二控制单元 30控制电机以目标速度 VI继续启动， 在电机继续启动过程中， 与电机相连接的转速 采样单元对电机的实际运行速度进行采样， 得到电机的实际速度 V ^，第二比较器 21 将采样得到的实际速度 V 和目标速度 VI比较， 得到速度误差值后， 将速度误差值 传送给第二调节单元，第二调节单元根据速度误差值得到第二目标电流值 I 目《2，同时， 电流采样单元对电机在继续启动过程中的电流进行采样， 获取第二实际电流值 I 2
(图中， I 实际 i和 I 实际 2均用 I 实际表示），通过第一比较器 11得到第二电流误差 I误差 2 (图 中， I 误差 和 I 误差 2均用 I误差表示）， 其中， 第二电流误差 I 误差 2为第二目标电流值 I 和第二实际电流值 1 ^ 2的差值，第一比较器 11将第二电流误差 I 2发送给第一调节 单元， 由第一调节单元根据第二电流误差 Ι 2， 调节电机的电输入参数， 并根据调节 后的电输入参数对电机输入电源， 以控制电机的运行使其运转速度达到目标速度 VI， 并保证了电机第二实际电流值 1 ^ 2接近或者等于第二目标电流值 I « 2。 其中， 调节 电机的电输入参数可以调节电机的输入电流， 也可以调节电机的输入电压； 第一调节 单元和第二调节单元均可以为 PID调节器。 本发明第二优选实施例的控制装置既达到了控制电机平稳预启动的效果， 还实现 了在电机平稳预启动后， 对电机转速和电流均进行闭环控制。 在电机整个启动过程， 电机电流都是可控的， 因此， 即使在电机输入电源异常， 或者电机在目标电流驱动下， 定位出现异常而引起电流异常， 也能及时调节电机的电输入参数， 保证电机第一实际 电流值 I 接近或者等于第一目标电流值 I 目 ¾ 1， 第二实际电流值 I ^2接近或者等于 第二目标电流值 I 目《2， 这样， 电机电流的变化就控制在了电机可承受的范围内， 避免
电机启动过程中电流过大而引起电机退磁的危险， 达到了有效控制电机平稳运行至目 标速度的效果。 本发明实施例还提供了一种电机的控制方法， 该控制方法可以通过本发明上述实 施例所提供的任一种控制装置来执行。 图 5是根据本发明实施例的控制方法的流程图， 如图 5所示， 该实施例的控制方 法包括步骤 S502至步骤 S506
S502: 控制电机以设定的步进速度 V0预启动。 具体地， 控制电机以步进速度 V0 预启动的过程可以通过图 6来表示， 如图 6所示， 在控制电机预启动过程中， 通过第 一计算单元计算出与步进速度 V0所对应的电机的第一目标电流值 I 以使电机按 照第一目标电流值预启动直至达到步进速度 vo，此过程中， 由与电机相连接的电流采 样单元对电机的电流进行采样， 得到电机的第一实际电流值 1 ^， 第一比较器 11计 算出第一目标电流值 I 1与第一实际电流值的差值第一误差电流值 I ¾ 1后， 将第一 误差电流值 I ¾ 1传送给第一调节单元， 第一调节单元根据电流误差值 I 调节电机 的电输入参数， 并根据调节后的电输入参数对电机输入电源， 以控制电机的运行使其 运转速度达到步进速度 V0， 并保证电机第一实际电流值 I ^ 接近或者等于第一目标 电流值 I 这样， 电机电流的变化就控制在了电机可承受的范围内， 避免电机预启 动过程中电流过大而引起电机退磁的危险。 其中， 调节电机的输入参数可以调节电机 的输入电流， 也可以调节电机的输入电压； 第一调节单元可以为 PID调节器。
S504: 判断电机的实际转速是否达到步进速度 V0。具体地， 可以通过监测电机预 启动过程中电机的实际转速来实现。
S506: 在判定电机的实际转度达到步进速度 V0时， 控制电机以设定的目标速度 VI继续启动， 其中， 目标速度 VI大于步进速度 vo。 具体地， 控制电机以目标速度 VI启动的过程可以通过图 7来表示， 如图 7所示， 当电机的转速达到步进速度 V0之 后， 系统根据目标速度 VI 和电机在继续启动过程中的实际转速的转速误差得到第二 目标电流值 I 2 ; 在电机继续启动过程中， 与电机相连接的转速采样单元对电机的实 际运行速度进行采样， 得到电机的实际速度 V ， 第二比较器 21将采样得到的实际 速度 V 和目标速度 VI 比较， 得到速度误差值后， 将速度误差值传送给第二调节单 元， 第二调节单元根据速度误差值得到的第二目标电流值 I 同时， 电流采样单元 对电机实际运行时的第二实际电流进行采样， 得到第二实际电流值 1 2， 并通过第一 比较器 11与调节得到的第二目标电流值 I «2进行比较， 得到第二实际电流值 I 与第二目标电流值 I 2的差值即第二电流误差 I 2后， 由第一调节单元根据第二电
流误差 I 2调节电机的电输入参数， 并根据调节后的电输入参数对电机输入电源， 以 控制电机的运行使其运转速度达到目标速度 VI， 并保证电机的第二实际电流值 I ^2 接近或者等于第二目标电流值 I « 2 ; 这样， 电机电流的变化就控制在了电机可承受的 范围内， 避免电机在预启动过程和继续启动过程中电流过大而引起电机退磁的危险。 其中，调节电机的电输入参数可以调节电机的输入电流， 也可以调节电机的输入电压， 第二调节单元也可以为 PID调节器， 电机启动时驱动电流的波形如图 8所示， 电机速 度的走向如图 9所示， 图 9中， V1>V0， 其中， V0=300 r/min， 当然 V0的取值范围也 可以是 0 r/min<V0≤300 r/min, Vl=900 r/min， VI的取值范围也可以是 300r/min< Vl≤900 r/min; 该实施例的控制方法可以用于对永磁同步电机进行控制。 由于在电机刚启动时， 其转速低， 检测到的转速不够准确， 所以本发明实施例的 控制方法在电机预启动阶段采取速度开环控制方式。 当实际转速达到 V0后， 采用速 度闭环控制的控制方式。 在电机继续启动阶段， 对目标转速和实际转速之间的误差转 速进行 PID调节得到第二目标电流， 这样就实现转速闭环控制， 当电机负荷变大后引 起实际转速下降， 目标转速与实际转速的误差也就加大， 经 PID调节后输出较大的目 标电流， 从而提高电机的转速， 克服负荷变大后引起转速下降的问题， 使得转速稳定 在目标转速上。 通过以设定的步进速度 V0控制电机预启动， 以在启动过程中实现转子定位， 根 据设定的步进转速 V0计算得到目标电流， 再与当前实际的电流比较， 其电流误差值 经 PID调节器调节后， 输出适当的电源给电机， 这样就保证了电机的第一实际电流接 近或者等于第一目标电流， 避免了电流失控过大而造成转子退磁， 达到了控制电机平 稳预启动的效果。当电机的实际转速由开始启动时的 0加速达到了设定的步进速度 V0 后， 再对电机输入一个目标速度值 VI， 控制电机继续启动， 并对电机的实际速度进行 采样， 将采样得到的实际转速与目标转速 VI 进行比较得到速度误差值， 第二调节单 元根据速度误差值得到电机的第二目标电流值， 并将第二目标电流值发送给第一比较 器， 同时， 电流采样单元在电机继续启动过程中， 采样得到电机的第二实际电流值， 并将第二实际电流值发送给第一比较器， 第一比较器将第二目标电流值和第二实际电 流值比较后得到第二电流误差值， 并将第二电流误差值发送给第一调节单元， 第一调 节单元根据第二电流误差值调节电机的电输入参数， 并根据调节后的电输入参数对电 机输入电源， 以控制电机达到目标速度 VI， 实现了闭环控制电机启动。 通过以上描述可以看出， 本发明实施例的控制方法使电机的整个启动过程中不需 要提供很大的电流进行专门定位， 可以先以步进速度运行， 达到步进速度后， 再控制 电机以目标速度运行， 这样电流由小到大， 符合电机运转规律， 避免了电机启动过程
中电流过大而造成转子退磁。 同时， 为了克服电机启动过程中， 电流开环会出现电流 异常的技术问题， 或者电机定位异常而出现电机电流过大的技术问题， 采用电流闭环 控制方式， 使电机的实际电流均处于可控状态， 可以边运行边实现转子定位， 不需要 专门的定位过程， 电机一启动后就以较小的电流运行， 根据实际转速的大小闭环调节 电机的电输入参数， 使电机的实际电流接近或者等于目标电流， 电流是可控的， 避免 电机的电流失控出现异常， 从而导致电机退磁的危险； 同时， 本发明实施例的控制方 法通过根据目标电流与实际电流的差值控制电机的运行， 实现了闭环控制电机的加速 运行的效果。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 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保护范围之内。
Claims
1. 一种电机启动的控制方法， 其特征在于， 包括：
控制电机以设定的步进速度预启动；
判断所述电机的实际转速是否达到所述步进速度； 以及
在判定所述电机的实际转速达到所述步进速度时， 控制所述电机以设定的 目标速度继续启动， 其中， 所述目标速度大于所述步进速度。
2. 根据权利要求 1所述的控制方法， 其特征在于， 控制电机以设定的步进速度预 启动包括：
根据所述步进速度计算第一目标电流值； 以及
根据所述第一目标电流值控制所述电机的电输入参数以控制所述电机以所 述步进速度预启动。
3. 根据权利要求 2所述的控制方法， 其特征在于， 在根据所述第一目标电流值控 制所述电机的电输入参数以控制所述电机以所述步进速度预启动之后， 所述控 制方法还包括：
在所述电机预启动过程中获取所述电机的第一实际电流值， 其中， 所述第 一实际电流值为对所述电机进行电流采样得到的电流值；
计算第一电流误差， 其中， 所述第一电流误差为所述第一目标电流值与所 述第一实际电流值的差值； 以及
根据所述第一电流误差， 调节所述电机的电输入参数， 以控制所述电机的 实际转速达到所述步进速度。
4. 根据权利要求 3所述的控制方法， 其特征在于， 在判定所述电机的实际转速达 到所述步进速度时， 控制所述电机以设定的目标速度继续启动包括：
在所述电机继续启动过程中获取所述电机的实际转速和第二实际电流值， 其中， 所述实际转速为对所述电机进行转速采样得到的转速， 所述第二实际电 流值为对所述电机进行电流采样得到的电流值；
计算转速误差， 其中， 所述转速误差为所述实际转速与所述目标速度的差 值；
根据所述转速误差， 得到第二目标电流值；
计算第二电流误差， 其中， 所述第二电流误差为所述第二目标电流值与所 述第二实际电流值的差值； 以及
根据所述第二电流误差， 调节所述电机的电输入参数， 以控制所述电机的 实际转速达到所述目标速度。
5. 根据权利要求 1所述的控制方法， 其特征在于， 所述电机为永磁同步电机。
6. 一种电机启动的控制装置， 其特征在于， 包括：
第一控制单元， 与电机相连接， 用于控制所述电机以设定的步进速度预启 动；
判断单元， 与所述电机相连接， 用于判断所述电机的实际转速是否达到所 述步进速度； 以及
第二控制单元， 与所述判断单元和所述电机均相连接， 用于在判定所述电 机的实际转速达到所述步进速度时，控制所述电机以设定的目标速度继续启动， 其中， 所述目标速度大于所述步进速度。
7. 根据权利要求 6所述的控制装置， 其特征在于， 所述控制装置还包括：
第一计算单元， 与所述第一控制单元相连接， 用于根据所述步进速度计算 第一目标电流值，
其中， 所述第一控制单元根据所述第一目标电流值控制所述电机的电输入 参数以控制所述电机以所述步进速度预启动。
8. 根据权利要求 7所述的控制装置， 其特征在于， 所述控制装置还包括： 电流采样单元， 与所述电机相连接；
第一比较器， 与所述第一计算单元和所述电流采样单元均相连接； 以及 第一调节单元， 连接在第一比较器和所述电机之间。
9. 根据权利要求 8所述的控制装置， 其特征在于， 所述控制装置还包括： 转速采样单元， 与所述电机相连接；
第二比较器， 与所述第二控制单元和所述转速采样单元均相连接； 以及 第二调节单元， 连接在所述第二比较器和所述第一比较器之间。
10. 根据权利要求 6所述的控制装置， 其特征在于， 所述电机为永磁同步电机。
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