CN110995062B - 电机启动控制方法、控制装置、电机及压缩机 - Google Patents

电机启动控制方法、控制装置、电机及压缩机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机启动控制方法、控制装置、电机及压缩机，所述电机启动控制方法包括：在定位过程结束后，进入开环过程；在所述开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以所述同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转。应用本发明，能够解决现有技术中电机启动时间过长的问题。

Description

电机启动控制方法、控制装置、电机及压缩机
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体地说，是涉及电机启动控制方法、控制装置、电机及压缩机。
背景技术
压缩机内置电机的启动过程包括定位过程、开环过程和闭环过程。在定位过程中，给电机定子绕组通入一定的电流，将电机转子旋转到指定位置；在开环过程中，通过改变通入电流的相位拖动转子旋转；在达到同步转速后，进入闭环过程。
现有电机启动控制中，定位时间和开环时间较长，由于在开环过程中无法对电机转速进行控制，电机转速处于不可控状态，那么，长时间的开环过程给电机的电控部分造成较大的负载，降低了电控部分的寿命。并且，长时间的定位和开环，使得电机启动速度慢，启动效率低，影响了压缩机的整体运行效率。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种电机启动控制方法和控制装置，解决现有技术中电机启动时间过长的问题。
为实现上述发明目的，本发明提供的方法采用下述技术方案予以实现：
一种电机启动控制方法，包括：
在定位过程结束后，进入开环过程；
在所述开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以所述同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转。
如上所述的电机启动控制方法，还包括：
在所述转子旋转后，在所述d轴电流Id为0的过程中，获得反映所述转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，基于所述轴误差Δθ调整所述q轴电流Iq的值。
如上所述的方法，基于所述轴误差Δθ调整所述q轴电流Iq的值，具体包括：
若所述轴误差Δθ＞0，增大所述q轴电流Iq的值；
若所述轴误差Δθ＜0，减小所述q轴电流Iq的值。
优选的，所述同步电流值Iq_kick_set小于所述目标电流值Id_start_set。
如上所述的方法，在所述定位过程中，控制所述d轴电流Id在第一时间内以第一上升速率上升至所述目标电流值Id_start_set，然后维持所述目标电流值Id_start_set至定位过程结束；所述第一时间小于所述定位过程的持续时间。
如上所述的方法，从所述开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间的过程中，控制输入电机的指令速度保持0；在计时时间达到所述第一延迟时间时，控制所述指令速度以第二上升速率上升至目标速度值。
为实现前述发明目的，本发明提供的装置采用下述技术方案来实现：
一种电机启动控制装置，包括：
开环控制单元，其在定位过程结束、进入开环过程后，执行下述过程：
在所述开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以所述同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转。
如上所述的电机启动控制装置，还包括：
q轴电流调整单元，其在所述转子旋转后，在所述d轴电流Id为0的过程中，获得反映所述转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，基于所述轴误差Δθ调整所述q轴电流Iq的值。
如上所述的电机启动控制装置，还包括：
定位控制单元，其在所述定位过程中，控制所述d轴电流Id在第一时间内以第一上升速率上升至所述目标电流值Id_start_set，然后维持所述目标电流值Id_start_set至定位过程结束；所述第一时间小于所述定位过程的持续时间。
如上所述的电机启动控制装置，还包括：
指令速度控制单元，其在从所述开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间的过程中，控制输入电机的指令速度保持0；在计时时间达到所述第一延迟时间时，控制所述指令速度以第二上升速率上升至目标速度值。
本发明的目的之二是提供一种电机，所述电机包括有上述的电机启动控制装置。
本发明的目的之三是提供一种压缩机，所述压缩机包括有上述的电机。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的电机启动控制方法和控制装置中，在开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，此时，q轴电流和转子d轴磁通相差90°，能够输出给定电流Iq的最大力矩，基于该最大力矩驱动转子旋转，转子跟随速度快，转子加速快，同步转速上升快，从而能够快速达到转速同步，缩短了开环过程的持续时间，进而缩短了电机启动时间，有效解决了因电机启动时间长、尤其是开环过程时间长所产生的电机寿命短、启动效率低等的问题；将该方法或装置应用在压缩机的电机中，提升了压缩机的整体运行效率。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于本发明电机启动控制方法一个实施例的流程图；
图2是本发明电机启动控制方法另一个具体实施例中启动时电流指令和速度指令的变化曲线图；
图3是本发明电机启动控制方法再一个具体实施例中启动时电流指令和速度指令的变化曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
请参见图1，该图所示为基于本发明电机启动控制方法一个实施例的流程图。
如图1所示，该实施例的电机启动控制方法包括如下步骤：
步骤11：定位过程结束，进入开环过程。
一般的，电机启动时，定位过程的时间是已知，也即，从电机开始启动至定位过程结束，用定位过程的持续时间来限定。譬如，设置定位过程的持续时间为0.2s。到达定位过程的持续时间，表征定位过程结束，然后，进入到下一个开环过程。而且，在定位过程结束时，控制d轴电流达到目标电流值Id_start_set。其中，目标电流值Id_start_set为预设值。
步骤12：在开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转。
在定位过程中，d轴电流从0上升，而q轴电流为0。在定位过程结束时，q轴电流保持为0，而d轴电流达到目标电流值Id_start_set。而在开环过程开始时，控制d轴电流从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，从而，使得d轴电流和q轴电流实现了瞬时电流相位转换，d轴电流由90°变为0°，q轴电流由0°变为90°。然后，以同步启动电流值Iq_kick_set产生的力矩驱动电机的转子旋转。
其中，同步启动电流值Iq_kick_set为预设值。作为一种优选实施方式，同步启动电流值Iq_kick_set小于目标电流值Id_start_set。也即，开环过程中的q轴的同步启动电流值小于定位过程中的d轴的目标电流值，以略小的同步启动电流驱动转子旋转，使得电机可以安全、稳定、可控地启动。
d轴电流与q轴电流经过上述瞬时电流90°的相位转换之后，能够输出给定电流Iq的最大力矩，基于该最大力矩驱动转子旋转，转子跟随速度快，转子加速快，同步转速上升快，从而能够快速达到转速同步，缩短了开环过程的持续时间，进而缩短了电机启动时间，有效解决了因电机启动时间长、尤其是开环过程时间长所产生的电机寿命短、启动效率低等的问题。将该方法应用在压缩机的电机中，则可以提升压缩机的整体运行效率。
在完成相位转换、电机转子旋转后，将可能产生轴误差。此处所述的轴误差，是指反映转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，其获取方式采用现有技术来实现，在该实施例中不作限定。由于此时d轴电流为0，而在闭环控制中常规采用马达力矩调整功能调整q轴电流Iq的功能必须是在d轴电流大于0时才能工作，因此，无法采用马达力矩调整功能调整q轴电流Iq。为解决在d轴电流为0的情况下q轴电流Iq的调整问题，在其他一些优选实施例中，根据轴误差Δθ调整q轴电流Iq的值。进而，通过调整q轴电流Iq的值，改变驱动力矩，最终达到减小轴误差的目的。具体调整方式为：
若轴误差Δθ＞0，增大q轴电流Iq的值，从而增加马达力矩，减小轴误差；
若轴误差Δθ＜0，减小q轴电流Iq的值，从而减小马达力矩，减小轴误差。
在其他一些优选实施例中，为缩短定位时间，以进一步缩短电机启动时间，在定位过程中，控制d轴电流在定位过程的持续时间内，以一定上升速率线性上升至目标电流值Id_start_set。
此外，为提升电流环ACR控制的稳定性，在开环过程开始后，并非立即输入电机的指令速度ω1，而是延迟一段时间再输入指令速度。具体的，从开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间fup_delay_time的过程中，控制输入电机的指令速度ω1保持为0，也即，ω1=0；在计时时间达到第一延迟时间fup_delay_time时，控制指令速度ω1以第二上升速率上升至目标速度值。其中，第一延迟时间fup_delay_time根据电流环ACR的响应时间确定。
上述启动控制方法具体可进一步参考图2和图3示出的启动时电流指令和速度指令的变化曲线图。
在图2示出的曲线图中，电机状态1为定位过程，电机状态2为开环过程，曲线（2）为d轴电流Id波形，曲线（3）为q轴电流Iq波形，曲线（4）为指令速度ω1波形。在状态1的定位过程中，d轴电流Id在定位过程的持续时间内，以一定上升速率线性上升至目标电流值Id_start_set，而q轴电流Iq和指令速度ω1均为0。在状态2的开环过程中，d轴电流Id在开环同步开始时瞬时变为0，并在整个开环过程中保持为0；q轴电流在开环开始时瞬时变为同步电流值Iq_kick_set，并在整个开环过程中保持为该值；指令速度ω1在开环开始后的第一延迟时间fup_delay_time内保持为0，而在第一延迟时间到达后，在剩余的开环同步过程中以第二上升速率上升至目标速度值。
在图3示出的再一个实施例的曲线图中，与图2实施例不同之处在于，在定位过程中，d轴电流Id以下述方式变化：控制d轴电流Id在第一时间t1内以第一上升速率上升至目标电流值Id_start_set，然后维持目标电流值Id_start_set至定位过程结束；其中，第一时间t小于定位过程的持续时间。譬如，定位过程的持续时间为0.2s，第一时间为0.1s。那么，在定位过程开始后的0.1s内，控制d轴电流以第一上升速率上升到目标电流值Id_start_set，然后，继续维持Id为目标电流值Id_start_set并持续0.1s，定位过程结束。采用这种方式控制d轴电流的变化，使得d轴电流在目标电流值处维持一定时间，能够消除因d轴电流持续上升、转子旋转移动速度过快而产生的气势和发生以定子为中心的转子振荡，进一步提高定位效率。而定位效率提高，在保持相同定位效率时，则该方法与图2示出的d轴电流变化方式相比，则可以缩短定位时间，进而有助于进一步缩短电机启动时间，提高电机启动效率。图3其他曲线图的含义参见图2的描述。
基于上述各实施例的电机启动控制方法，还提供了一种电机启动控制装置，该装置至少包括开环控制单元，该开环控制单元在定位过程结束、进入开环过程后，执行下述过程：在开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转。
在其他一些优选实施例中，电机启动控制装置还可以包括q轴电流调整单元、定位控制单元及指令速度控制单元。其中，q轴电流调整单元在转子旋转后，在d轴电流Id为0的过程中，获得反映转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，基于轴误差Δθ调整q轴电流Iq的值。具体调整方式为：
若轴误差Δθ＞0，增大q轴电流Iq的值，从而增加马达力矩，减小轴误差；
若轴误差Δθ＜0，减小q轴电流Iq的值，从而减小马达力矩，减小轴误差。
而对于定位控制单元，优选其在定位过程中，控制d轴电流Id在第一时间内以第一上升速率上升至目标电流值Id_start_set，然后维持目标电流值Id_start_set至定位过程结束；第一时间小于定位过程的持续时间。
对于指令速度控制单元，其在从开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间的过程中，控制输入电机的指令速度值保持0；在计时时间达到第一延迟时间时，控制指令速度值以第二上升速率上升至目标速度值。
具有上述各控制单元的控制装置，运行软件程序，按照上述方法实施例的过程进行电机启动控制，获得如上述方法实施例所描述的技术效果。
上述各实施例的电机启动控制装置应用到电机中，电机可以是压缩机内置的电机，则可以缩短压缩机的启动时间，提高压缩机的启动效率，提升压缩机的整体运行效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电机启动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在定位过程结束后，进入开环过程；
在所述开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以所述同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转；
在所述转子旋转后，在所述d轴电流Id为0的过程中，获得反映所述转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，基于所述轴误差Δθ调整所述q轴电流Iq的值；若轴误差Δθ＞0，增大所述q轴电流Iq的值；若轴误差Δθ＜0，减小所述q轴电流Iq的值；
从所述开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间的过程中，控制输入电机的指令速度保持0；在计时时间达到所述第一延迟时间时，控制所述指令速度以第二上升速率上升至目标速度值。
2.根据权利要求1所述的电机启动控制方法，其特征在于，所述同步启动电流值Iq_kick_set小于所述目标电流值Id_start_set。
3.根据权利要求1或2所述的电机启动控制方法，其特征在于，在所述定位过程中，控制所述d轴电流Id在第一时间内以第一上升速率上升至所述目标电流值Id_start_set，然后维持所述目标电流值Id_start_set至定位过程结束；所述第一时间小于所述定位过程的持续时间。
4.一种电机启动控制装置，其特征在于，所述装置包括：
开环控制单元，其在定位过程结束、进入开环过程后，执行下述过程：
在所述开环过程开始时，执行瞬时电流相位转换，控制d轴电流Id从定位过程结束时的目标电流值Id_start_set变为0，同时，控制q轴电流Iq由0变为同步启动电流值Iq_kick_set，以所述同步启动电流值产生力矩驱动电机的转子旋转；
所述装置还包括：
q轴电流调整单元，其在所述转子旋转后，在所述d轴电流Id为0的过程中，获得反映所述转子的实际位置与推定位置的偏差的轴误差Δθ，基于所述轴误差Δθ调整所述q轴电流Iq的值；若轴误差Δθ＞0，增大所述q轴电流Iq的值；若轴误差Δθ＜0，减小所述q轴电流Iq的值；
所述装置还包括：
指令速度控制单元，其在从所述开环过程开始计时，在计时时间未达到第一延迟时间的过程中，控制输入电机的指令速度保持0；在计时时间达到所述第一延迟时间时，控制所述指令速度以第二上升速率上升至目标速度值。
5.根据权利要求4所述的电机启动控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
定位控制单元，其在所述定位过程中，控制所述d轴电流Id在第一时间内以第一上升速率上升至所述目标电流值Id_start_set，然后维持所述目标电流值Id_start_set至定位过程结束；所述第一时间小于所述定位过程的持续时间。
6.一种电机，其特征在于，所述电机包括有上述权利要求4或5中任一项所述的电机启动控制装置。
7.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括有上述权利要求6所述的电机。
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