專利名稱：電機啟動的控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機領域，具體而言，涉及ー種電機啟動的控制裝置。
背景技術：
傳統的電機，在控制電機啟動的控制方案中不管是方波驅動還是正弦波驅動，都需要經過定位環(huán)節(jié)，將電機轉子定位在某個固定的初始位置，為了保證定位的可靠性，需要施加比較大的定位電流，容易引起電機的退磁；另外由于定位前初始位置的不確定性，定位脈沖可能產生更大的沖擊電流，使電機退磁的風險增加，根據現有技術的控制方法控 制電機啟動時驅動電流的示意圖如圖I所示，可以看出，圖I中存在一個明顯的定位過程，定位過程中電流較大，不受控?，F有技術中控制電機啟動的方案中，在定位過程中系統處于驅動電流開環(huán)的狀態(tài)，定位電流只能通過硬件保護，無法通過控制方式進行控制，尤其是控制無位置傳感器的永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,簡稱為PMSM)。定位啟動時，大部分都是先開環(huán)啟動，當達到一定的轉速后再切入閉環(huán)。這樣在開環(huán)階段，電機的電流就處于ー種不可控狀態(tài)，當電流過大也會引起電機轉子退磁。針對現有技術中電機往往因為電流過大而退磁的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供ー種電機啟動的控制裝置，以解決現有技術中電機往往因為電流過大而退磁的問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的ー個方面，提供了一種電機啟動的控制裝置，包括第一控制單元，與電機相連接，用于控制電機以設定的步進速度預啟動；判斷単元，與電機相連接，用于判斷電機的實際轉速是否達到步進速度；以及第ニ控制單元，與判斷単元和電機均相連接，用于在判定電機的實際轉速達到步進速度吋，控制電機以設定的目標速度繼續(xù)啟動，其中，目標速度大于步進速度。進ー步地，控制裝置還包括第一計算單元，與第一控制單元相連接，用于根據步進速度計算第一目標電流值，其中，第一控制單元根據第一目標電流值控制電機的電輸入參數以控制電機以步進速度預啟動。進ー步地，控制裝置還包括電流采樣單元，與電機相連接；第一比較器，與第一計算單元和電流采樣單元均相連接；以及第一調節(jié)單元，連接在第一比較器和電機之間。進ー步地，控制裝置還包括轉速采樣單元，與電機相連接；第二比較器，與第二控制單元和轉速采樣單元均相連接；以及第二調節(jié)單元，連接在第二比較器和第一比較器之間。進ー步地，電機為永磁同步電機。通過本實用新型，采用包括以下結構的電機啟動的控制裝置第一控制單元，與電機相連接，用于控制電機以設定的步進速度預啟動；判斷単元，與電機相連接，用于判斷電機的實際轉速是否達到步進速度；以及第二控制單元，與判斷単元和電機均相連接，用于在判定電機的實際轉速達到步進速度吋，控制電機以設定的目標速度繼續(xù)啟動，其中，目標速度大于步進速度，通過第一控制單元控制電機先以設定的較小的步進速度預啟動，并在電機預啟動后的速度達到步進速度后再由第二控制單元控制電機以目標速度啟動，這樣，先給電機一個對應于步進速度的較小的電流輸入，當電機實際速度達到了設定的步進速度后，再輸入ー個與設定的目標速度相適應的電流輸入，控制電機達到目標速度，這樣就避免了傳統電機需要輸入ー個很大的電流進行專門定位，引起電機退磁，從而避免了現有技術中電機往往因為電流過大而退磁的問題，進而達到了使電機平穩(wěn)啟動的效果。同時，本實用新型在電機啟動過程中，采用了電流閉環(huán)控制方式，保證電機啟動過程中的電輸入是可控的，避免了電機定位不準確或者其它原因引起的電機電流過大的風險，提高了電機運行的穩(wěn)定性和可靠性。

·構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進ー步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是根據現有技術的控制方法控制電機啟動時驅動電流的示意圖；圖2是根據本實用新型實施例的控制裝置與電機的連接示意圖；圖3是根據本實用新型第一優(yōu)選實施例的控制裝置與電機的連接示意圖；圖4是根據本實用新型第二優(yōu)選實施例的控制裝置與電機的連接示意圖；圖5是根據本實用新型實施例的控制方法的流程圖；圖6是根據本實用新型實施例的控制方法控制電機預啟動的示意圖；圖7是根據本實用新型實施例的控制方法控制電機繼續(xù)啟動的示意圖；圖8是根據本實用新型實施例的控制方法控制電機啟動時驅動電流的波形；以及圖9是根據本實用新型實施例的控制方法控制電機啟動時電機速度的走向圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。本實用新型實施例提供了ー種電機啟動的控制裝置，圖2是根據本實用新型實施例的控制裝置與電機的連接示意圖，如圖2所示，該實施例中的控制裝置包括第一控制單元10、判斷単元20和第二控制單元30，圖2中的電機可以為永磁同步電機。第一控制單元10，與電機相連接，用于控制電機以設定的步進速度VO預啟動，其中，VO = 300r/min,當然 VO 的取值范圍可以是0r/min < VO ^ 300r/min ；判斷単元20，與電機相連接，用于判斷電機的實際轉速是否達到步進速度VO ;以及第二控制單元30，與判斷單元20和電機均相連接，用于在判定電機的實際轉速達到步進速度VO吋，控制電機以設定的目標速度Vl繼續(xù)啟動，其中，Vl = 900r/min，當然Vl的取值范圍可以是300r/min < Vl ^ 900r/min步進速度。[0028]通過控制電機先以設定的較小的步進速度VO預啟動，并在電機預啟動后的速度達到步進速度VO后再控制電機以目標速度Vl啟動，這樣，首先對電機輸入一個對應于步進速度VO的較小的電流，在電機達到了 VO后，再給電機ー個對應于目標速度Vl的適當的電流以使電機運轉到達目標速度VI，這樣，不需要一開始就給電機一個很大的定位電流，克服了現有技術中電機在啟動定位過程中，定位電流過大而引起轉子退磁的技術問題，達到了使電機平穩(wěn)啟動的效果。圖3是根據本實用新型第一優(yōu)選實施例的控制裝置與電機的連接示意圖，如圖3所示，本實用新型第一優(yōu)選實施例的控制裝置還包括第一計算單元、電流采樣單元、第一比較器11和第一調節(jié)單元。具體地，第一計算單元與第一控制單元10相連接，接收第一控制單元10的步進速度V0，由步進速度VO計算出控制電機運行的第一目標電流值Iwi，以使電機按照第一目標電流值I目；^預啟動直至達到步進速度VO ;在電機預啟動過程中，由與電機相連接的電流采 樣單元對電機的實際電流進行采樣，得到電機的第一實際電流值第一比較器11計算出第一電流誤差值1即第一目標電流值I目趴與第一實際電流值的差值，將第一電流誤差傳送給第一調節(jié)單元，第一調節(jié)單元根據第一電流誤差調節(jié)電機的電輸入參數，并根據調節(jié)后的電輸入參數對電機輸入電源，以控制電機的運行使其運轉速度達到步進速度V0。其中，調節(jié)電機的電輸入參數可以調節(jié)電機的輸入電流，也可以調節(jié)電機的輸入電壓；第一調節(jié)單元可以為PID調節(jié)器。當判斷単元20判斷出電機的實際運行速度達到步進速度VO后，第二控制單元30控制電機以設定的目標速度Vl啟動。通過本實用新型第一優(yōu)選實施例的控制裝置在電機預啟動過程中采用電流閉環(huán)控制方式，對電機實際運轉時的電流進行采樣，以及時調整電機的電輸入參數，使電機的轉速達到步進速度VO后，再控制電機以目標速度Vl啟動，這樣，即使電機在預啟動過程中電流出現異常，電機的電流也是可控的，保證電機第一實際電流值接近或者等于第一目標電流值I @趴，避免了電機的驅動電流過大，引起電機退磁的危險，進而達到了使電機平穩(wěn)啟動的效果。圖4是根據本實用新型第二優(yōu)選實施例的控制裝置與電機的連接示意圖，與本實用新型第一優(yōu)選實施例相比，二者區(qū)別在于如圖4所示，在本實用新型第二優(yōu)選實施例中，控制裝置還包括轉速采樣單元、第二比較器21和第二調節(jié)單元。具體地，當判斷単元20判斷出電機的轉速達到步進速度VO之后，第二控制單元控制電機以目標速度Vl繼續(xù)啟動，在電機繼續(xù)啟動過程中，與電機相連接的轉速采樣單元對電機的實際運行速度進行采樣，得到電機的實際速度￥ぬ#，第二比較器21將采樣得到的實際速度和目標速度Vl比較，得到速度誤差值后，將速度誤差值傳送給第二調節(jié)單元，第ニ調節(jié)單元根據速度誤差值得到第二目標電流值I _2，同吋，電流采樣單元對電機在繼續(xù)啟動過程中的電流進行采樣，獲取第二實際電流值(圖中，和均用表示)，通過第一比較器11得到第二電流誤差I _ 2，其中，第二電流誤差I _ 2為第二目標電流值I @制和第二實際電流值I^g2的差值，第一比較器11將第二電流誤差Isil2發(fā)送給第一調節(jié)單元，由第一調節(jié)單元根據第二電流誤差Isil2，調節(jié)電機的電輸入參數，井根據調節(jié)后的電輸入參數對電機輸入電源，以控制電機的運行使其運轉速度達到目標速度VI，并保證了電機第二實際電流值I實際2接近或者等于第二目標電流值I _2。其中，調節(jié)電機的電輸入參數可以調節(jié)電機的輸入電流，也可以調節(jié)電機的輸入電壓；第一調節(jié)單元和第二調節(jié)單元均可以為PID調節(jié)器。本實用新型第二優(yōu)選實施例的控制裝置既達到了控制電機平穩(wěn)預啟動的效果，還實現了在電機平穩(wěn)預啟動后，對電機轉速和電流均進行閉環(huán)控制。在電機整個啟動過程，電機電流都是可控的，因此，即使在電機輸入電源異常，或者電機在目標電流驅動下，定位出現異常而引起電流異常，也能及時調節(jié)電機的電輸入參數，保證電機第一實際電流值接近或者等于第一目標電流值I 第二實際電流值Iぬ#2接近或者等于第二目標電流值
I這樣，電機電流的變化就控制在了電機可承受的范圍內，避免電機啟動過程中電流過大而引起電機退磁的危險，達到了有效控制電機平穩(wěn)運行至目標速度的效果。本實用新型實施例還提供了一種電機的控制方法，該控制方法可以通過本實用新型上述實施例所提供的任一種控制裝置來執(zhí)行。圖5是根據本實用新型實施例的控制方法的流程圖，如圖5所示，該實施例的控制 方法包括步驟S502至步驟S506。S502 :控制電機以設定的步進速度VO預啟動。具體地，控制電機以步進速度VO預啟動的過程可以通過圖6來表示，如圖6所示，在控制電機預啟動過程中，通過第一計算單元計算出與步進速度VO所對應的電機的第一目標電流值I Wl，以使電機按照第一目標電流值預啟動直至達到步進速度V0,此過程中，由與電機相連接的電流采樣單元對電機的電流進行采樣，得到電機的第一實際電流值I U，第一比較器11計算出第一目標電流值I目
與第一實際電流值的差值第一誤差電流值Iaai后，將第一誤差電流值Iaai傳送給第一調節(jié)單元，第一調節(jié)單元根據電流誤差值I i調節(jié)電機的電輸入參數，井根據調節(jié)后的電輸入參數對電機輸入電源，以控制電機的運行使其運轉速度達到步進速度W，并保證電機第一實際電流值接近或者等于第一目標電流值I ，這樣，電機電流的變化就控制在了電機可承受的范圍內，避免電機預啟動過程中電流過大而引起電機退磁的危險。其中，調節(jié)電機的輸入參數可以調節(jié)電機的輸入電流，也可以調節(jié)電機的輸入電壓；第一調節(jié)単元可以為PID調節(jié)器。S504 :判斷電機的實際轉速是否達到步進速度V0。具體地，可以通過監(jiān)測電機預啟動過程中電機的實際轉速來實現。S506 :在判定電機的實際轉度達到步進速度VO吋，控制電機以設定的目標速度Vl繼續(xù)啟動，其中，目標速度Vl大于步進速度V0。具體地，控制電機以目標速度Vl啟動的過程可以通過圖7來表示，如圖7所示，當電機的轉速達到步進速度VO之后，系統根據目標速度Vl和電機在繼續(xù)啟動過程中的實際轉速的轉速誤差得到第二目標電流值I @& ;在電機繼續(xù)啟動過程中，與電機相連接的轉速采樣單元對電機的實際運行速度進行采樣，得到電機的實際速度第二比較器21將采樣得到的實際速度和目標速度Vl比較，得到速度誤差值后，將速度誤差值傳送給第二調節(jié)單元，第二調節(jié)單元根據速度誤差值得到的第二目標電流值同時，電流采樣單元對電機實際運行時的第二實際電流進行采樣，得到第二實際電流值I 并通過第一比較器11與調節(jié)得到的第二目標電流值I 進行比較，得到第二實際電流值與第二目標電流值I目制的差值即第二電流誤差Isil2后，由第一調節(jié)單元根據第二電流誤差I誤差2調節(jié)電機的電輸入參數，井根據調節(jié)后的電輸入參數對電機輸入電源，以控制電機的運行使其運轉速度達到目標速度VI，并保證電機的第二實際電流值I 接近或者等于第二目標電流值I @&;這樣，電機電流的變化就控制在了電機可承受的范圍內，避免電機在預啟動過程和繼續(xù)啟動過程中電流過大而引起電機退磁的危險。其中，調節(jié)電機的電輸入參數可以調節(jié)電機的輸入電流，也可以調節(jié)電機的輸入電壓，第二調節(jié)單元也可以為PID調節(jié)器，電機啟動時驅動電流的波形如圖8所示，電機速度的走向如圖9所示，圖9中，Vl > V0，其中，VO = 300r/min，當然VO的取值范圍也可以是Or/min < VO ^ 300r/min, Vl = 900r/min, Vl 的取值范圍也可以是 300r/min < Vl ^ 900r/min ；該實施例的控制方法可以用于對永磁同步電機進行控制。由于在電機剛啟動時，其轉速低，檢測到的轉速不夠準確，所以本實用新型實施例的控制方法在電機預啟動階段采取速度開環(huán)控制方式。當實際轉速達到VO后，采用速度閉環(huán)控制的控制方式。在電機繼續(xù)啟動階段，對目標轉速和實際轉速之間的誤差轉速進行PID調節(jié)得到第二目標電流，這樣就實現轉速閉環(huán)控制，當電機負荷變大后引起實際轉速下降，目標轉速與實際轉速的誤差也就加大，經PID調節(jié)后輸出較大的目標電流，從而提高電機的轉速，克服負荷變大后引起轉速下降的問題，使得轉速穩(wěn)定在目標轉速上。通過以設定的步進速度VO控制電機預啟動，以在啟動過程中實現轉子定位，根據設定的步進轉速VO計算得到目標電流，再與當前實際的電流比較，其電流誤差值經PID調節(jié)器調節(jié)后，輸出適當的電源給電機，這樣就保證了電機的第一實際電流接近或者等于第一目標電流，避免了電流失控過大而造成轉子退磁，達到了控制電機平穩(wěn)預啟動的效果。當電機的實際轉速由開始啟動時的O加速達到了設定的步進速度VO后，再對電機輸入ー個目標速度值VI，控制電機繼續(xù)啟動，并對電機的實際速度進行采樣，將采樣得到的實際轉速與目標轉速Vl進行比較得到速度誤差值，第二調節(jié)單元根據速度誤差值得到電機的第二目標電流值，并將第二目標電流值發(fā)送給第一比較器，同吋，電流采樣單元在電機繼續(xù)啟動過程中，采樣得到電機的第二實際電流值，并將第二實際電流值發(fā)送給第一比較器，第一比較器將第二目標電流值和第二實際電流值比較后得到第二電流誤差值，并將第二電流誤差值發(fā)送給第一調節(jié)單元，第一調節(jié)單元根據第二電流誤差值調節(jié)電機的電輸入參數，并根據調節(jié)后的電輸入參數對電機輸入電源，以控制電機達到目標速度VI，實現了閉環(huán)控制電機啟動。通過以上描述可以看出，本實用新型實施例的控制方法使電機的整個啟動過程中不需要提供很大的電流進行專門定位，可以先以步進速度運行，達到步進速度后，再控制電機以目標速度運行，這樣電流由小到大，符合電機運轉規(guī)律，避免了電機啟動過程中電流過大而造成轉子退磁。同時，為了克服電機啟動過程中，電流開環(huán)會出現電流異常的技術問題，或者電機定位異常而出現電機電流過大的技術問題，采用電流閉環(huán)控制方式，使電機的實際電流均處于可控狀態(tài)，可以邊運行邊實現轉子定位，不需要專門的定位過程，電機ー啟動后就以較小的電流運行，根據實際轉速的大小閉環(huán)調節(jié)電機的電輸入參數，使電機的實際電流接近或者等于目標電流，電流是可控的，避免電機的電流失控出現異常，從而導致電機退磁的危險；同時，本實用新型實施例的控制方法通過根據目標電流與實際電流的差值控制電機的運行，實現了閉環(huán)控制電機的加速運行的效果。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.ー種電機啟動的控制裝置，其特征在于，包括 第一控制單元，與電機相連接，用于控制所述電機以設定的步進速度預啟動； 判斷単元，與所述電機相連接，用于判斷所述電機的實際轉速是否達到所述步進速度；以及 第二控制單元，與所述判斷単元和所述電機均相連接，用于在判定所述電機的實際轉速達到所述步進速度時，控制所述電機以設定的目標速度繼續(xù)啟動，其中，所述目標速度大于所述步進速度。
2.根據權利要求I所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 第一計算單元，與所述第一控制單元相連接，用于根據所述步進速度計算第一目標電流值， 其中，所述第一控制單元根據所述第一目標電流值控制所述電機的電輸入參數以控制所述電機以所述步進速度預啟動。
3.根據權利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 電流采樣單元，與所述電機相連接； 第一比較器，與所述第一計算單元和所述電流采樣單元均相連接；以及 第一調節(jié)單元，連接在第一比較器和所述電機之間。
4.根據權利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 轉速采樣單元，與所述電機相連接； 第二比較器，與所述第二控制單元和所述轉速采樣單元均相連接；以及 第二調節(jié)單元，連接在所述第二比較器和所述第一比較器之間。
5.根據權利要求I所述的控制裝置，其特征在于，所述電機為永磁同步電機。
專利摘要本實用新型公開了一種電機啟動的控制裝置。包括第一控制單元，與電機相連接，用于控制電機以設定的步進速度預啟動；判斷單元，與電機相連接，用于判斷電機的實際轉速是否達到步進速度；以及第二控制單元，與判斷單元和電機均相連接，用于在判定電機的實際轉速達到步進速度時，控制電機以設定的目標速度繼續(xù)啟動，其中，目標速度大于步進速度。通過本實用新型，解決現有技術中電機往往因為電流過大而退磁的問題。
文檔編號H02P6/20GK202444458SQ201220079838
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權日2012年3月5日
發(fā)明者卓森慶, 游劍波 申請人:珠海格力電器股份有限公司