CN114876843A - 用于智能风机的无传感器spmsm启动方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法、装置及存储介质，涉及智能风机技术领域，其包括以下步骤：初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况；若获取到的重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况在设定稳定范围内，定位过程结束；切换到开环加速的过程中进行下一步启动。本申请具有提高智能风机启动的准确性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及智能风机技术领域，尤其是涉及一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法、装置及存储介质。
背景技术
SPMSM在静止状态下电机无反电动势产生，故大多数无传感器估算转子位置的算法都不能适用。风机属于轻载型启动负载类型，相比于重负载启动类型工况，启动要求相对较低；同时出于智能风机的成本考虑，行业一般会使用性能较低的MCU来开发***，这样也不便于使用一些非基于反电动势但是较复杂运算的高端启动策略(如:高频注入等)，因此多是采用低速速度开环仅电流闭环启动后再切换到高速无感算法(如:滑模控制策略、自适应控制策略等)双闭环运行的控制策略。
上述传统启动方法一般的过程就是先转子定位再转速开环加速最后切入转速闭环运行，但是由于静止时电机转子停机位置随机，导致定位转矩死区的存在，在转子定位过程中会出现定位失败的问题，导致转速开环加速过程中就会出现启动失步。
目前解决的方法就是单风机单调试，采用经验法精调参数以及附加启动失败后的重启机制作为补偿措施，即便这样也只是降低启动定位的失败几率，就做不到完全的可靠不失步启动过程。由于传统的启动策略下做不到完全的可靠不失败定位启动，这样严重影响了需要频繁启停工况下的风机响应时间和客户的使用体验，影响了智能风机在此行业或是相似应用场合下的推广及应用，存在改进之处。
发明内容
为了提高智能风机启动的准确性，本申请提供一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法、装置以及存储介质。
第一方面，本申请提供的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法采用如下的技术方案：
一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，包括以下步骤：初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；
重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；
基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况；
若获取到的重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况在设定稳定范围内，定位过程结束；
切换到开环加速的过程中进行下一步启动。
通过采用上述技术方案，初次定位时只需要保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；重定位时需要保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流。首次定位无需检测相电流的响应情况，定位时间只需要人为定义一个较短的时间，重定位时当检测相电流震荡在一定稳定范围内时，表明定位过程成功结束，即可以顺利切换到开环加速的过程中进行下一步启动，这样能做到启动定位过程全闭环自整定。
优选的，所述初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流的步骤，具体包括：
定义D-Q为转子同步旋转坐标系；
保持角度发生器的角度为零和在D轴方向电流为零；
施加Q轴方向的启动转矩定位电流
优选的，所述的初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流的步骤之后，还包括：
定义α-β为两相静止坐标系；
Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和；
再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM
优选的，所述的重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流，具体包括：
定义D-Q为转子同步旋转坐标系、α-β为两相静止坐标系；
保持角度发生器的角度为90度和在D轴方向电流为零；
施加Q轴方向的启动转矩定位电流；
Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和；
再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM。
优选的，所述全桥MOS接收到三相逆变器的六路开关信号之后，所述全桥MOS输出端电连接有采样电阻R1和采样电阻R2。
通过采用上述技术方案，采样电阻R1和采样电阻R2的设置便于对后续对电流信号的采样工作。
优选的，所述基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况步骤，具体包括：
将采样电阻R1和采样电阻R2输出的采样电流信号输出至电流检测设备；
基于所述电流检测设备获取所述采样电流信号对应的电流图像；
基于所述电流图像获取采样电流信号的电流震荡情况。
优选的，所述的施加Q轴方向的启动转矩定位电流的电流使用值为小于电机的额定电流值。
通过采用上述技术方案，由于启动的二次角度定位转矩死区不重合，不可能同时出现二次角度过小的问题，故一般使用略小于电机的额定电流值作为定位电流使用值，无需尝试别的启动电流值，就能保证所需的可靠启动定位电流。
第二方面，本申请提供一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动装置，采用如下的技术方案：
一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述方法的计算机程序。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：
一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行上述方法的计算机程序。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.初次定位时只需要保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；重定位时需要保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流。首次定位无需检测相电流的响应情况，定位时间只需要人为定义一个较短的时间，重定位时当检测相电流震荡在一定稳定范围内时，表明定位过程成功结束，即可以顺利切换到开环加速的过程中进行下一步启动，这样能做到启动定位过程全闭环自整定。
附图说明
图1为本申请实施例主要体现智能风机的无传感器SPMSM启动方法的步骤示意图；
图2为本实施例主要体现步骤S1子步骤的示意图；
图3为本实施例主要体现步骤S2子步骤的示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
本申请实施例公开一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法、装置及存储介质。
实施例1
参照图1，一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，包括以下步骤：
S1.初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流。具体的步骤S1中具体包括：
S101.定义D-Q为转子同步旋转坐标系；
S102.保持角度发生器的角度为零和在D轴方向电流为零；
S103.施加Q轴方向的启动转矩定位电流；
S104.定义α-β为两相静止坐标系；
S105. Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和
S106. 再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM。
S2.重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流。其中，步骤S2具体包括以下步骤：
S201.定义D-Q为转子同步旋转坐标系、α-β为两相静止坐标系；
S202.保持角度发生器的角度为90度和在D轴方向电流为零；
S203.施加Q轴方向的启动转矩定位电流。施加Q轴方向的启动转矩定位电流的电流使用值为小于电机的额定电流值。由于启动的二次角度定位转矩死区不重合，不可能同时出现二次角度过小的问题，故一般使用略小于电机的额定电流值作为定位电流使用值，无需尝试别的启动电流值，就能保证所需的可靠启动定位电流。
S204. Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和；
S205.再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM。
S3.基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况。应当指出的是，全桥MOS接收到三相逆变器的六路开关信号之后，所述全桥MOS输出端电连接有采样电阻R1和采样电阻R2。采样电阻R1和采样电阻R2的设置便于对后续对电流信号的采样工作。
S4.若获取到的重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况在设定稳定范围内，定位过程结束。将采样电阻R1和采样电阻R2输出的采样电流信号输出至电流检测设备。应当指出的是，电流检测设备包括但不限于示波器。采用示波器可以清晰的体现出电流的震荡情况。
基于所述电流检测设备获取所述采样电流信号对应的电流图像；
基于所述电流图像获取采样电流信号的电流震荡情况，将获取到的电流图像与设定的标准图像进行比对，若获取到的重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况在设定稳定范围内，定位过程结束，从而实现对风机的准确启动。
S5.切换到开环加速的过程中进行下一步启动。
相比于现有技术，静止时由于SPMSM具有齿槽转矩和轴承机构的摩擦阻力，使得电机具有一定的最小启动转矩，根据转矩公式： 和>可以计算出，最小的定位角度为:，上述公式表明，SPMSM的定位转矩取决于施加的定子电流幅值的大小以及定子电流矢量和转子位置的夹角的大小，当此夹角的值小于最小的限制角时，会导致SPMSM产生的定位转矩不足以克服启动的最小转矩，导致转子定位的失败，一般的做法是增大定子电流的值，但是这只能在一定的程度上减小了定位失败的概率，并不能从根本上解决此问题的发生，而且需要大批量的长时间启动测试才能找到一组相对较合适的定位参数初次定位时只需要保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；重定位时需要保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流。首次定位无需检测相电流的响应情况，定位时间只需要人为定义一个较短的时间，重定位时当检测相电流震荡在一定稳定范围内时，表明定位过程成功结束，即可以顺利切换到开环加速的过程中进行下一步启动，这样能做到启动定位过程全闭环自整定。
本申请实施例还公开了一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法的计算机程序。
本申请实施例还公开一种可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本申请每个实施例的方法。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；
重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流；
基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况；
若获取到的重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况在设定稳定范围内，定位过程结束；
切换到开环加速的过程中进行下一步启动。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于：所述初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流的步骤，具体包括：
定义D-Q为转子同步旋转坐标系；
保持角度发生器的角度为零和在D轴方向电流为零；
施加Q轴方向的启动转矩定位电流。
3.根据权利要求2所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于：所述的初步定位中保持角度发生器的角度为零和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流的步骤之后，还包括：
定义α-β为两相静止坐标系；
Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和；
再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM。
4.根据权利要求2所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于，所述的重定位中保持角度发生器为90度和D轴方向电流为零的同时施加Q轴方向电流，具体包括：
定义D-Q为转子同步旋转坐标系、α-β为两相静止坐标系；
保持角度发生器的角度为90度和在D轴方向电流为零；
施加Q轴方向的启动转矩定位电流；
Q轴电流通过坐标变换后得到两相静止α-β坐标系下的电压信号和；
再采用空间矢量脉宽调制SVPWM 得到三相逆变器的六路开关信号，经由全桥MOS后驱动SPMSM。
5.根据权利要求3和4所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于：所述全桥MOS接收到三相逆变器的六路开关信号之后，所述全桥MOS输出端电连接有采样电阻R1和采样电阻R2。
6.根据权利要求5所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于，所述基于电流检测法获取重定位时SPMSM的响应相电流震荡情况步骤，具体包括：
将采样电阻R1和采样电阻R2输出的采样电流信号输出至电流检测设备；
基于所述电流检测设备获取所述采样电流信号对应的电流图像；
基于所述电流图像获取采样电流信号的电流震荡情况。
7.根据权利要求1所述的一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动方法，其特征在于：所述的施加Q轴方向的启动转矩定位电流的电流使用值为小于电机的额定电流值。
8.一种用于智能风机的无传感器SPMSM启动装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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