[发明专利]基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法及系统

权利要求书

1.一种基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，其特征在于，所述无感电机启动方法包括虚拟闭环控制阶段和切换闭环控制阶段，其中：

在所述虚拟闭环控制阶段中根据虚拟转子位置曲线进行无感电机的启动控制，使用虚拟转子位置曲线中的速度信息替代指令速度信号输入至速度环路控制器，使用虚拟转子位置曲线中的位置信息替代观测器信号输入PARK变换器和逆PARK变换器，用于定子坐标系与转子坐标系之间的坐标变换；

在所述虚拟闭环控制阶段中，还包括在D轴电流环控制器上施加正电流I_{d_drv}作为D轴电流环控制器的电流参考值；所述正电流I_{d_drv}被强制赋值给低通滤波器，并由低通滤波器将正电流I_{d_drv}输出至D轴电流环控制器；

当电机达到预定转速后，控制系统转换为所述切换闭环控制阶段，在所述切换闭环控制阶段中正电流I_{d_drv}停止强制赋值给低通滤波器，同时令零电流输出至低通滤波器，此时在低通滤波器的作用下输入D轴电流环控制器的参考电流I_{d_target}从I_{d_drv}缓降至0；

在所述切换闭环控制阶段中，还包括切换指令速度信息输入速度环控制器，同时在观测器输出的位置信息上叠加位置信息增量Δθ后输入PARK变换器和逆PARK变换器，用于定子坐标系与转子坐标系之间的坐标变换，所述位置信息增量Δθ为：

上式中，I_{d_drv}为虚拟闭环控制阶段使用的正电流，I_{d_target}为低通滤波器输出至D轴电流环控制器的电流，θ_ctrl为虚拟闭环控制阶段向切换闭环控制阶段的切换时刻，虚拟转子位置曲线中的转子位置信息，θ_obs为所述切换时刻，观测器输出的转子位置信息；

随着I_{d_target}降为0，Δθ也相应降为0时，无感电机的逻辑控制进入闭环运行控制。

2.根据权利要求1所述的基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，其特征在于，所述虚拟转子位置曲线为转子的角速率-时间曲线，所述曲线随时间增长，角速率越来越快，其数学表达式为：

其中ω为转子的角速率，a₀为速度随时间变化的一次项系数，a₁为速度随时间变化的二次项系数，a₀和a₁的取值由电机及负载的转动惯量决定，当电机的转动惯量越大，a₀和a₁的取值越小。

3.根据权利要求1所述的基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，其特征在于，所述正电流I_{d_drv}的数值选取取决于电机及负载的转动惯量，以及虚拟加速曲线的加速度，当转动惯量越大，加速越快时，需要的正电流I_{d_drv}越大。

4.根据权利要求1所述的基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，其特征在于，所述电机的预定转速的选择依据为电机的最低应用转速，即所述预定转速需低于最低应用转速。

5.根据权利要求4所述的基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，其特征在于，所述电机的预定转速设定为最低应用转速的30%~50%。