[发明专利]基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，所述方法包括虚拟闭环控制阶段和切换闭环控制阶段，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，同时在D轴电流环控制器上施加正电流I_{d_drv}；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，令零电流同时通过低通滤波器输入D轴电流环控制器，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；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；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切换为闭环运行控制。

技术领域

本发明涉及无感电机的控制技术，具体涉及一种基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法及系统。

背景技术

无感电机由于其内部不设置由霍尔感应元件，且状态观测器重构电角度需要使用正弦电流来观测反电动势，进而观测电角度，因此在电机转子静止或低速转动时，没有反电动势或反电动势及其微弱，无法用于估计电角度。现有技术中对无感电机的启动控制逻辑一般均采用开环控制策略。即如图1所示，无感电机在开环策略控制逻辑下启动时，电机开环策略控制逻辑产生一个幅度越来越大，频率越来越高的正弦电压波形，然后通过SVM调制器将该波形以PWM形式输出给电机。越来越快的正弦电压会拖动电机不断加速，直至进入闭环。该方式虽然简单，但有三个缺点：第一，参数调节繁琐。这是因为正弦曲线的加速度和幅度增长率都需要与电机及负载匹配，否则启动成功率大大降低。第二，开环阶段无法限制直轴电流环控制电路的电流大小，为追求启动成功率，经常出现总电流过大的问题。第三，引入较复杂的开环加速逻辑，消耗逻辑资源。

由此可见本领域中需要一种启动成功率更高，对电机适配性更好，启动阶段电流更小，同时更加节省逻辑控制资源的无感电机启动方法。

发明内容

本发明立足于对现有无感电机启动控制技术原理和不足的分析，提出了一种直接使用闭环控制逻辑启动无感电机的方法。该方法分虚拟闭环、切换闭环及闭环运行三个阶段。在切换闭环时，通过电流平滑处理，使电机电流平稳过渡。相较于传统方法，本发明提出的方法启动成功率更高，对电机适配性更好，启动阶段电流更小，同时由于复用了闭环逻辑，更加节省逻辑资源。

基于上述技术目的，本发明提供了一种基于闭环控制逻辑的无感电机启动方法，所述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：