[发明专利]永磁同步电机启动控制方法、装置和永磁同步电机

权利要求书

1.一种永磁同步电机启动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在第一预定时间段内对电机转子进行预定位，以将所述转子牵引到设定位置并获取转子的初始位置信息；

S2：当所述转子预定位成功后，将转子从静止状态增加到以第一预定转速旋转的状态；

S3：在第二时间段内，控制所述转子以第一预定转速运行；

S4：在第三时间段内，通过控制定子合成磁链速度,来调节电机转子控制角度与实际角度之间的相位差以满足预设条件；

在所述步骤S4中，通过控制定子合成磁链速度下降，电机转子由于步骤S2中转速较快，会迅速跟上定子合成磁链速度，从而减小所述相位差；

所述预设条件为：转子的实际位置角与给定位置角重合；

S5：在第四时间段内，使得在所述步骤S4中满足所述预设条件时转子的转速下降；

S6:当检测转子的位置达到预定目标位置并且电机启动时间达到预设的拖动时间时，电机从开环控制切换至闭环控制；

通过设置状态观测器来观测所述转子的转速，包括：

Step1：采样得到电机的三相电流i_a、i_b与i_c经过Clark坐标变换得到α-β轴电流i_α与i_β,

,

Step2：根据α-β坐标系下的变换计算的到α-β轴电压V_α与V_β,

=++,

Step3：经过Park变换得到D-Q坐标系下的电压电流，然后根据D-Q坐标系的变换得到DQ轴的反电动势：

,

Step4：给定d轴的反电动势E_d＝0，与q轴的反馈电势E_q作差，经过PI控制器得到电机的转速差Δω；

Step5：上一时刻估算电机的参考速度与转速差Δω相加的到最终的电机转速ω,

其中,ψ_m为转子永磁体磁链，θ_r为转子位置角，Rs为定子电阻，Ls为定子电感；di_α/dt与di_β/dt分别为i_α与i_β的微分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤S1中，将电机的i轴电流设置为零，以第一预定速率均匀增加q轴电流来产生电磁转矩，通过所述电磁转矩将转子牵引到所述设定位置。

3.根据权利要求2所述的方法，在所述步骤S2中，所述从静止状态增加到以第一预定转速旋转的状态包括：

通过第二预定速率增加电机q轴电流和转子的角加速度，使得转子从静止状态增加到以第一预定转速旋转的状态；其中所述第二预定速率大于第一预定速率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

在所述步骤S1中，所述以第一预定速率均匀增加q轴电流包括：通过第一斜率给定的方式匀速增加q轴电流，

在所述步骤S2中，所述通过第二预定速率增加电机q轴电流和转子的角加速度包括：以第二斜率给定的方式匀速增加电机q轴电流和转子的角加速度；

其中，所述第二斜率大于第一斜率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤S1中转子转速增加的速率大于所述步骤S3中转子速率减小的速率。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述步骤S4中，通过减小转子的角加速度来减小转子转速。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，电机转子控制角度θ通过以下公式计算得到：

Δθ为每次中断增加的角度，△θ＝aT，a为一比例系数，T为时间常数。

8.一种永磁同步电机启动控制装置，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现根据权利要求1-7任一项所述的方法。

9.一种永磁同步电机，其采用了根据权利要求1-7任一项所述的方法，或包括根据权利要求8所述的永磁同步电机启动控制装置。