无刷直流电机的启动方法与流程

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的控制方法。

背景技术：

无刷直流电机是随着微处理器技术的发展、高频低功耗功率器件的不断应用、以及无刷直流电机驱动控制方法的不断进步而发展起来的一种直流无刷直流电机，其电磁结构与有刷直流无刷直流电机一样，但是无刷直流电机的绕组安装在定子上，转子上安装有磁钢。随着驱动控制技术以及电子技术的不断发展，无刷直流电机已经得到广泛应用。现有技术的无刷直流电机在启动过程中通常采用开环控制或者闭环控制进行启动。

然而，本发明的发明人发现，采用开环控制进行无刷直流电机的控制，其启动过程的稳定性较差；而采用闭环控制进行无刷直流电机的控制，虽然可以有更好的启动稳定性，但是启动速度较慢。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种无刷直流电机的启动方法，在保证无刷直流电机启动过程的稳定性的同时，提升无刷直流电机的启动速度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种无刷直流电机的启动方法，包括以下步骤：

控制无刷直流电机开环启动；实时检测所述无刷直流电机转子的转速；判断所述无刷直流电机转子的转速是否大于第一预设阈值；若是，则控制所述无刷直流电机闭环加速。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在无刷直流电机启动的过程中，首先控制无刷直流电机通过开环启动，并在启动过程中实时的检测无刷直流电机转子的转速，当检测到的无刷直流电机转子的转速满足预设条件时，控制无刷直流电机进行闭环加速。由于无刷直流电机在开环启动时，转速越快则稳定性越低，因此，在无刷直流电机启动的前半段，采用开环启动使其启动速度更快，此外，实时的检测无刷直流电机转子的转速，当检测到的无刷直流电机转子的转速满足预设条件时，则控制无刷直流电机在启动的后半段进行闭环加速，由于在较高转速时闭环加速更为稳定，从而保证了无刷直流电机启动过程的稳定性。

另外，所述实时检测所述无刷直流电机转子的转速，具体为：通过采样检测的方法实时检测所述无刷直流电机转子的实时转速。

另外，所述第一预设阈值的取值范围为大于或等于10000转每分、且小于或等于20000转每分。第一预设阈值的取值范围为大于或等于10000转每分、且小于或等于20000转每分，使得将开环控制转换为闭环控制时，无刷直流电机转子的转速不至于过低而导致无刷直流电机启动速度降低、也不至于过高而导致无刷直流电机启动时的稳定性降低。

另外，所述控制所述无刷直流电机闭环加速，具体包括：根据所述无刷直流电机转子的转速确定与所述转速对应的相位提前角期望值；将所述无刷直流电机的相位提前角调整至所述提前角期望值。根据检测到的无刷直流电机转子的转速，计算得到该转速对应的相位提前角期望值，将无刷直流电机的相位提前角调整至计算得到的相位提前角期望值，根据无刷直流电机转子的转速相应的调整无刷直流电机的相位提前角，使得电磁力的利用率最大，加速效率最高，从而进一步的提升无刷直流电机的启动速度。

另外，所述控制所述无刷直流电机闭环加速后，还包括：控制所述无刷直流电机转子的加速度不小于第二预设阈值。控制无刷直流电机转子的加速度不小于第二预设阈值，从而保证无刷直流电机启动速度较快；并且，由于闭环加速的稳定性较高，因此即使是加高的加速度也不会影响电机在启动过程的稳定性。

另外，所述第二预设阈值为60m/s²。

另外，所述控制所述无刷直流电机闭环加速状态时的加速度不小于第二预设阈值，具体包括：检测所述无刷直流电机转子的实时加速度；当所述无刷直流电机转子的实时加速度小于60m/s²时，确定所述无刷直流电机转子的位置，向所述无刷直流电机输入额外电流，直至所述无刷直流电机转子的实时加速度大于或等于60m/s²。由于输入电流越大，无刷直流电机的加速度也就越大，因此在稳定性较高闭环加速阶段向无刷直流电机额外输入电流，在提升启动速度的同时，保证无刷直流电机的稳定性。

另外，所述向所述无刷直流电机输入额外电流，具体为：向所述无刷直流电机输入大于或等于18安培、且小于或等于20安培的直流电流。大于等于18安培的电流可以保证无刷直流电机的加速度，小于或等于20安培的电流可以保证无刷直流电机的稳定性。

另外，所述确定所述无刷直流电机转子的位置，具体为：通过所述无刷直流电机转子产生的反电动势确定所述无刷直流电机转子的位置。

另外，所述确定所述无刷直流电机转子的位置，具体为：通过位置传感器确定所述无刷直流电机转子的位置。

附图说明

图1是本发明第一实施方式所提供的无刷直流电机的启动方法的程序流程图；

图2是本发明第二实施方式所提供的无刷直流电机的启动方法的程序流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种无刷直流电机的启动方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤s101：控制无刷直流电机开环启动。

具体的，所谓开环启动，即电源直接向无刷直流电机输送电流，但是不进行任何的反馈操作，开环启动的启动速度较快，对于偏差的承载力较小，且随着无刷直流电机的转速的提升，其控制过程的稳定性也在不断降低。由于在无刷直流电机启动刚开始启动时，无刷直流电机的转速较小，开环启动的稳定性较高，此时控制无刷直流电机进行开环启动，启动速度较快。在保证无刷直流电机的启动稳定性在可接受范围内的同时，提升无刷直流电机的启动速度。

步骤s102：实时检测无刷直流电机转子的转速。

具体的，在本实施方式中，通过采样检测的方法实时的检测无刷直流电机转子的转速，即根据多个时间点的采样数据，实时的检测无刷直流电机转子的转速。可以理解的是，通过采样检测的方法检测无刷直流电机转子的转速只是本实施方式中的一种检测方法的举例，还可以有其他的方法，例如传感器感测法，在此不进行一一列举，具体可以根据实际进行选取。

步骤s103：判断无刷直流电机转子的转速是否大于第一预设阈值，若是，则执行步骤s104；若否，则返回执行步骤s101。

步骤s104：控制无刷直流电机闭环加速。

具体的，在本实施方式中，无刷直流电机会将检测到的无刷直流电机转子的转速与第一预设阈值进行对比，当检测到无刷直流电机转子的转速大于第一预设阈值时，控制无刷直流电机进行闭环加速。其中，第一预设阈值为无刷直流电机开环加速状态下稳定性好与差的临界值，这个临界值可以根据实际的稳定性容忍度行灵活的设定。所谓闭环加速，即存在反馈机制的加速方法，这种加速方法相较于开环加速其抗偏差能力更强，因此具有更好的稳定性，当转子转速较高时，控制无刷直流电机闭环加速，从而更好的保证无刷直流电机启动的稳定性。

进一步的，在本实施方式中，第一预设阈值的取值范围为10000转每分至20000转每分，在这个范围内选定第一预设阈值，可以保证开环加速有效的提升了无刷电机的启动速度且不会导致稳定性降得过低。

优选的，在本实施方式中，此反馈机制还在于，根据无刷直流电机转子的转速调节无刷直流电机的相位提前角。所谓相位提前角，即在无刷直流电机的输电引脚发生变化时，变化时间段内无刷直流电机转子转过的角度。以三相无刷直流电机为例，当电流的输入引脚由第一、二两端向第二、三两端转换时，会存在一个短暂的转换时间段，在转换时间段内，无刷直流电机转子依然会转过一定的角度，这个角度即为相位提前角，由于转换时间段的存在，如果等到无刷直流电机转子转到与电磁力垂直的位置，再转换引脚的话，则会导致转子已经转过了最佳受力点，即与电磁力垂直的位置，从而导致电能的利用率降低，在相同功率的电源输入下，启动速度降低。因此，在本实施方式中，根据无刷直流电机转子的转速确定与该转速相对应的相位提前角期望值，然后将无刷直流电机的相位提前角调整至这个计算得到的提前角期望值，从而使得转子的可以在受力最佳、力矩最大的位置受到电磁力的作用，提升无刷直流电机的启动速度。

与现有技术相比，本发明第一实施方式所提供的无刷直流电机的启动方法将无刷直流电机的启动过程分为两个阶段，分别为开环启动阶段和闭环启动阶段，在转速较低的时采用开环启动，此时开环启动的稳定性还较高，且启动速度也较快，当转速提升至第一预设阈值时，开环启动的稳定性较差，此时将开环启动转换为稳定性较高的闭环启动，从而保证无刷直流转子转速较快时电机启动的稳定性。从而相对于仅使用开环启动的启动方法提升了其稳定性，相较于仅使用闭环启动的启动方法提升了其启动速度；在保证无刷直流电机启动过程的稳定性的同时，提升无刷直流电机的启动速度。

本发明第二实施方式涉及一种无刷直流电机的启动方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤s201：控制无刷直流电机开环启动。

步骤s202：实时检测无刷直流电机转子的转速。

步骤s203：判断无刷直流电机转子的转速是否大于第一预设阈值，若是，则执行步骤s204；若否，则返回执行步骤s201。

步骤s204：当检测到无刷直流电机转子的转速大于第一预设阈值时，控制无刷直流电机闭环加速。

由于本实施方式中的步骤s201至步骤s204与第一实施方式中的步骤s101至s104大致相同，旨在通过对无刷直流电机的启动方式的转变，达到在保证无刷直流电机启动过程的稳定性的同时，提升无刷直流电机的启动速度的效果，在此不再赘述。

步骤s205：控制无刷直流电机转子的加速度不小于第二预设阈值。

具体的，在本实施方式中，无刷直流电机会检测其转子的实时加速度，并将检测到的实时加速度与第二预设阈值相比，若检测到的实时加速度小于第二预设阈值，则向无刷直流电机输入额外电流，由于电流越大，无刷直流电机转子的加速度越大，因此，额外输入的电流可以提升无刷直流电机转子的加速度，直至无刷直流电机转子的加速度大于或等于第二预设阈值。控制无刷直流电机转子的加速度不小于第二预设阈值，可以进一步从整体上提升无刷直流电机的启动速度。并且由于闭环启动的稳定性较高，额外输入电流也不会造成其他的副作用。

进一步的，在本实施方式中，所谓第二预设阈值即认为设定的无刷直流电机转子的门槛加速度。在本实施方式中，第二预设阈值为60m/s²(米/秒²，米每秒的平方)。为了达到这个加速度，本实施方式中额外输入的电流取值在18安培到20安培之间。小于18安培则可能无法使无刷直流电机转子的加速度达到60m/s²，大于20安培则可能损坏无刷直流电机。可以理解的是，以上数据仅为本实施方式中的一种情形的举例，在具体的使用过程中，这些数据都可以根据实际需求进行灵活的变动，在此不进行一一穷举。

此外，在向无刷直流电机通入额外电流之前，还需要确定无刷直流电机转子的位置，从而判断从哪两个引脚通入额外电流。需要说明的是，确定无刷直流电机转子位置的方法由很多，在本实施方式中，通过反电动势确定无刷直流电机转子的位置，此外，在本发明的其他实施方式中，还可以通过位置传感器感测无刷直流电机转子的位置、或者是其他的方法，在此不进行一一列举。

与现有技术相比，本发明第二实施方式所提供的无刷直流电机的启动方法将无刷直流电机的启动过程分为两个阶段，分别为开环启动阶段和闭环启动阶段，在转速较低的时采用开环启动，此时开环启动的稳定性还较高，且启动速度也较快，当转速提升至第一预设阈值时，开环启动的稳定性较差，此时将开环启动转换为稳定性较高的闭环启动，从而保证无刷直流转子转速较快时电机启动的稳定性。此外，在闭环加速阶段还通过额外输入电流控制闭环加速阶段的加速度不小于第二预设阈值，进一步的提升了无刷直流电机的启动速度。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。