本發(fā)明實施例涉及同步磁阻電機傳動控制
技術領域：
，尤其涉及一種同步磁阻電機啟動控制方法、裝置及控制器。
背景技術：
：同步磁阻電機是一種同步電機，它包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子是以定子同樣的頻率旋轉(zhuǎn)，電機依靠轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生的磁阻力旋轉(zhuǎn)。同步磁阻電機在啟動和運行時需要知道轉(zhuǎn)子的位置，最簡單的方法是安裝位置傳感器。但安裝位置傳感器會增加電機體積和成本，并且在有些場合下，位置傳感器的安裝是不允許的或者無法實現(xiàn)的，現(xiàn)階段主要采用無位置傳感器的控制算法。但在同步磁阻電機啟動時，無位置傳感器的控制算法中，帶動電機啟動的電流由初始的零值上升到能夠帶動電機啟動的電流值，上升緩慢，使得電機啟動速度緩慢，甚至會產(chǎn)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例提供一種同步磁阻電機啟動控制方法、裝置及控制器，以實現(xiàn)同步磁阻電機的迅速啟動。第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種同步磁阻電機啟動控制方法，包括：根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)，所述直軸電流時間函數(shù)中直軸電流與啟動時間負相關，所述交軸電流時間函數(shù)交軸電流與時間負相關；按照所述直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)獲取實時直軸電流和實時交軸電流，并向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流。進一步的，所述根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)，包括：根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始直軸電流，根據(jù)所述起始直軸電流、啟動時長和運行直軸電流生成直軸電流時間函數(shù)。進一步的，所述根據(jù)所述起始直軸電流、啟動時長和運行直軸電流生成直軸電流時間函數(shù)，包括：生成直軸電流與啟動時間呈線性關系的直軸電流時間函數(shù)。進一步的，所述根據(jù)所述電機的參數(shù)生成交軸電流時間函數(shù)，包括：根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始交軸電流，根據(jù)所述起始交軸電流生成交軸電流時間函數(shù)。進一步的，所述方法還包括：根據(jù)直軸電流和交軸電流估算所述電機轉(zhuǎn)子的角度和速度；根據(jù)所述速度輸出反饋直軸電流和反饋交軸電流；相應的，所述向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流，包括：獲取所述實時直軸電流與所述反饋直軸電流中較大的直軸電流值，將所述較大直軸電流值作為注入電機的直軸電流值；和獲取所述實時交軸電流與所述反饋交軸電流中較大的交軸電流值，將所述較大交流電流值作為注入電機的交軸電流值。第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種同步磁阻電機啟動控制裝置，所述裝置包括：電流時間函數(shù)生成模塊，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)，所述直軸電流時間函數(shù)中直軸電流與啟動時間負相關，所述交軸電流時間函數(shù)交軸電流與時間負相關；實時電流注入模塊，用于按照所述直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)獲取實時直軸電流和實時交軸電流，并向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流。進一步的，電流時間函數(shù)生成模塊包括：直軸電流時間函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始直軸電流，根據(jù)所述起始直軸電流、啟動時長和運行直軸電流生成直軸電流時間函數(shù)。進一步的，直軸電流時間函數(shù)生成單元具體用于：生成直軸電流與啟動時間呈線性關系的直軸電流時間函數(shù)。進一步的，電流時間函數(shù)生成模塊包括：交軸電流時間函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始交軸電流，根據(jù)所述起始交軸電流生成交軸電流時間函數(shù)。進一步的，所述裝置還包括：估算模塊，用于根據(jù)直軸電流和交軸電流估算所述電機轉(zhuǎn)子的角度和速度；電流輸出模塊，根據(jù)所述速度輸出反饋直軸電流和反饋交軸電流；相應的，所述實時電流注入模塊，包括：較大直軸電流獲取模塊，用于獲取所述實時直軸電流與所述反饋直軸電流中較大的直軸電流值，將所述較大直軸電流值作為注入電機的直軸電流值；和較大交軸電流獲取模塊，用于獲取所述實時交軸電流與所述反饋交軸電流中較大的交軸電流值，將所述較大交流電流值作為注入電機的交軸電流值。第三方面，本發(fā)明實施例還提供了一種控制器，應用于同步磁阻電機，所述控制器包括上述實施例提供的同步磁阻電機啟動控制裝置。本發(fā)明實施例通過在同步磁阻電機啟動時，分別向直軸和交軸注入實時直軸電流和實時交軸電流，由于注入的實時直軸電流和實時交軸電流均遠大于電機由靜止到緩慢啟動過程中的直軸電流和交軸電流，提高了電機帶載啟動能力和啟動響應速度，改善了電機啟動性能，使得同步磁阻電機能夠迅速啟動。附圖說明通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種同步磁阻電機啟動控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種同步磁阻電機啟動控制方法的流程圖；圖3a是本發(fā)明實施例三提供的同步磁阻電機的轉(zhuǎn)子結構參考圖；圖3b是本發(fā)明實施例三提供的直軸電流時間函數(shù)圖；圖3c是本發(fā)明實施例三提供的交軸電流時間函數(shù)圖；圖4是本發(fā)明實施例四提供的同步磁阻電機啟動控制裝置的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部結構。實施例一圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種同步磁阻電機啟動控制方法的流程圖，本實施例的方法可以用于改善同步磁阻電機的啟動性能，該方法可以由同步磁阻電機控制啟動裝置來執(zhí)行，該裝置可以由軟件和/或硬件的方式實現(xiàn)，該裝置可以集成在任意同步磁阻電機的控制器中，本實施例對此并不進行限制。參見圖1，所述同步磁阻電機啟動控制方法，包括：S110、根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)。根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)，所述直軸電流時間函數(shù)中直軸電流與啟動時間負相關，所述交軸電流時間函數(shù)交軸電流與時間負相關。本實施例中，根據(jù)同步磁阻電機及同步磁阻電機的實際應用工況，如電機的額定電流和電機的應用系統(tǒng)所需的額定扭矩，確定起始直軸電流、起始交軸電流、啟動時長和運行直軸電流。其中，起始直軸電流值不小于能夠帶動同步磁阻電機運轉(zhuǎn)的最小直軸電流值，且不大于同步磁阻電機正常運轉(zhuǎn)的額定直軸電流值，以免損壞電機。示例性的，同步磁阻電機運轉(zhuǎn)的最小直軸電流值為6A，額定直軸電流值為12A，則起始直軸電流值位于6A和之間12A，優(yōu)選的，設定起始直軸電流為6A。起始交軸電流值不小于能夠帶動同步磁阻電機運轉(zhuǎn)的最小交軸電流值，且不大于電機運轉(zhuǎn)的額定交軸電流值，以免損壞電機。示例性的，同步磁阻電機運轉(zhuǎn)的最小交軸電流值為8A，額定交軸電流值為16A，則起始交軸電流值位于8A和16A之間，優(yōu)選的，設定起始交軸電流為8A。運行直軸電流為同步磁阻電機穩(wěn)定運行時的電流值。在同步磁阻電機啟動的過程中，直軸電流與交軸電流隨著轉(zhuǎn)速的增加而不斷減小。根據(jù)起始直軸電流、啟動時間和運行直軸電流生成的直軸電流時間函數(shù)，在所述直軸電流時間函數(shù)中，直軸電流和啟動時間呈負相關，即直軸電流隨著啟動時間的增加而減小。例如直軸電流時間函數(shù)為直軸電流隨啟動時間單調(diào)遞減的指數(shù)函數(shù)，優(yōu)選的，所述直軸電流時間函數(shù)為直軸電流與啟動時間呈線性關系的函數(shù)，直軸電流函數(shù)構成的圖像為一條直線，所述直線的斜率為負。此外，根據(jù)起始交軸電流確定交軸電流時間函數(shù)，在所述交軸電流時間函數(shù)中，交軸電流和時間負相關，即交軸電流隨著時間的增加而減小。例如交軸電流時間函數(shù)為交軸電流隨時間單調(diào)遞減的雙曲線函數(shù)，優(yōu)選的，交軸電流與時間呈線性關系，即交軸電流隨著時間的增加而減小，可以在啟動時間附近或者啟動時間，交軸電流降為零。S120、按照所述直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)獲取實時直軸電流和實時交軸電流，并向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流。在啟動時間內(nèi)，根據(jù)所述直軸電流時間函數(shù)和所述交軸電流時間函數(shù)，分別獲取某一啟動時刻對應的實時直軸電流和實時交軸電流，并向同步磁阻電機的直軸注入所述實時直軸電流，向同步磁阻電機的交軸注入所述實時交軸電流。優(yōu)選的，同步磁阻電機在啟動時長后，即同步磁阻電機開始穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，實時直軸電流以恒定的運行直軸電流值注入電機，使得同步磁阻電機負載發(fā)生突變時，估算的電機轉(zhuǎn)子角度不會存在較大的偏差，達到穩(wěn)定輸出估算角度的效果，使電機能夠保持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。本實施例通過在同步磁阻電機啟動時，分別向直軸和交軸注入實時直軸電流和實時交軸電流，由于注入的實時直軸電流和實時交軸電流均遠大于電機由靜止到緩慢啟動過程中的直軸電流和交軸電流，提高了電機帶載啟動能力和啟動響應速度，改善了電機啟動性能，使得同步磁阻電機能夠迅速啟動。實施例二圖2為本發(fā)明實施例二提供的同步磁阻電機啟動控制流程圖，本實施例在上述實施例的基礎上，增加一步驟：根據(jù)直軸電流和交軸電流估算所述電機轉(zhuǎn)子的角度和速度；根據(jù)所述速度輸出反饋直軸電流和反饋交軸電流；相應的，將所述向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流，具體優(yōu)化為：獲取所述實時直軸電流與所述反饋直軸電流中較大的直軸電流值，將所述較大直軸電流值作為注入電機的直軸電流值；和獲取所述實時交軸電流與所述反饋交軸電流中較大的交軸電流值，將所述較大交流電流值作為注入電機的交軸電流值。參見圖2，所述同步磁阻電機啟動控制方法，包括：S210、根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)。S220、按照所述直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)獲取實時直軸電流和實時交軸電流，并向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流。S230、根據(jù)直軸電流和交軸電流估算所述電機轉(zhuǎn)子的角度和速度。注入的直軸電流和交軸電流的幅值不是固定的值，而是隨著同步磁阻電機轉(zhuǎn)速增加而不斷減小的值。輸入的直軸電流主要用于使定子產(chǎn)生勵磁，輸入的交軸電流主要用于使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。在同步磁阻電機啟動前，轉(zhuǎn)子的角度和速度無法估算，程序里設定轉(zhuǎn)子角度和速度值均為零。由于速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用，注入電機的直軸電流和交流電流，使同步磁阻電機產(chǎn)生較大的初始旋轉(zhuǎn)力矩，并可調(diào)節(jié)同步磁阻電機的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)趨近于用戶設定的電機轉(zhuǎn)速。此時，利用磁鏈積分法估算轉(zhuǎn)子的角度和速度。在直軸-交軸坐標系(也稱d-q坐標系)中，同步磁阻電動機的電氣動態(tài)特性可由以下矩陣表示：VdVq=Rs-ωreLqωreLdRsidiq+Ld00Lqdiddtdiqdt]]>把上述電壓方程用狀態(tài)方程表示為：Vd=Rs·id+Lddiddt-ωreLq·iqVq=Rs·iq+Lqdiqdt+ωreLd·id]]>式中，Vd、Vq為直軸、交軸定子電壓；Rs為定子繞線電阻；id、iq為直軸、交軸定子電流；Ld、Lq為直軸、交軸定子繞組自感；ωre為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度。S240、根據(jù)所述速度輸出反饋直軸電流和反饋交軸電流。同步磁阻電機啟動時，利用磁鏈積分法估算的轉(zhuǎn)子速度通過速度環(huán)的調(diào)節(jié)，輸出反饋直軸電流idref和反饋交軸電流iqref。S250、獲取所述實時直軸電流與所述反饋直軸電流中較大的直軸電流值，將所述較大直軸電流值作為注入電機的直軸電流值。將速度環(huán)輸出的反饋直軸電流idref和實時直軸電流進行大小比較。如果反饋直軸電流idref大于等于實時直軸電流，則將反饋直軸電流idref作為同步磁阻電機的程序控制中電流環(huán)的輸入值；如果反饋直軸電流idref小于實時直軸電流，則將實時直軸電流作為同步磁阻電機的程序控制中電流環(huán)的輸入值。將較大的直軸電流值通過電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用，注入到同步磁阻電機中，最后采集同步磁阻電機的實際直軸電流。S260、獲取所述實時交軸電流與所述反饋交軸電流中較大的交軸電流值，將所述較大交流電流值作為注入電機的交軸電流值。與S250相對應，將速度環(huán)輸出的反饋交軸電流iqref和實時交軸電流進行大小比較。如果反饋交軸電流iqref大于等于實時交軸電流，則將反饋交軸電流iqref作為同步磁阻電機的程序控制中電流環(huán)的輸入值；如果反饋交軸電流iqref小于實時交軸電流，則將實時直軸電流作為同步磁阻電機的程序控制中電流環(huán)的輸入值。將較大的交軸電流值通過電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用，注入到同步磁阻電機中，最后采集同步磁阻電機的實際交軸電流。本實施例通過在同步磁阻電機啟動時，分別將速度環(huán)輸出反饋直軸電流與實時直軸電流中較大的直軸電流，和速度環(huán)輸出反饋交軸電流值與實時交軸電流值中較大的交軸電流，注入同步磁阻電機中。在同步磁阻電機啟動時產(chǎn)生大扭矩，快速啟動，改善了同步磁阻電機的啟動性能，并可在實現(xiàn)同步磁阻電機的快速啟動的同時，使轉(zhuǎn)速能夠平穩(wěn)提升到用戶設定的轉(zhuǎn)速。實施例三本實施例以上述實施例為基礎，提供了一種同步磁阻電機啟動控制方法的優(yōu)選方案。本實施例中的同步磁阻電機為C63系列三相的3.5kw同步磁阻電機。該同步磁阻電機的轉(zhuǎn)子電阻Rs＝0.235歐姆，直軸(也稱d軸)電感分量Ld＝25mH，交軸(也稱q軸)電感分量Lq＝5mH，極對數(shù)是2P。圖3a為實施例中同步磁阻轉(zhuǎn)子結構參考圖，同步磁阻電機Ld與Lq之間的差值是電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩的基礎。本實施例中，根據(jù)C63系列三相的3.5kw同步磁阻電機和它的實際運行工況，設定各項參數(shù)如下：起始直軸電流idminset＝6A，idminset是該同步磁阻電機啟動時設定的d軸電流最小值；起始交軸電流iqminset＝6A，iqminset是該同步磁阻電機啟動時設定的q軸電流最小值；啟動時長timeset＝1s，timeset為該同步磁阻電機的啟動時間；運行直軸電流idmin＝2A，idmin是該同步磁阻電機運行時設定的d軸電流最小值。根據(jù)上述各項參數(shù)分別確定直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)。圖3b為本實施例中直軸電流時間函數(shù)圖，同步磁阻電機在啟動時長1s前，idminset設置為6A，然后以一定斜率不斷減少，到1s時為2A，最后保持在2A。圖3c為本實施例中交軸電流時間函數(shù)圖，iqminset一開始設置為6A，然后以一定斜率不斷減少，直到變成0為止。同步磁阻電機在啟動前，轉(zhuǎn)子角度與速度無法估算，程序里設定的這兩個值都為零。同步磁阻電機能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩是因為電機存在凸極比，本實施例中凸極比為Ld/Lq＝5。同步磁阻電機在啟動時長1s前，idminset設置為6A，然后以一定斜率不斷減少，到1s時為2A，最后保持在2A。iqminset一開始設置為6A，然后以一定斜率不斷減少，直到變成0為止。同步磁阻電機啟動時，速度環(huán)輸出反饋直軸電流為idref，速度環(huán)輸出反饋交軸電流為iqref；注入同步磁阻電機的實時直軸電流為id，注入同步磁阻電機的實時交軸電流為iq。當idref<id時，程序控制中實際用的d軸電流給定值idrefuse＝id，當idref>＝id時，程序控制中實際用的d軸電流給定值idrefuse＝idref；當iqref<iq時，程序控制中實際用的q軸電流給定值iqrefuse＝iq，當iqref>＝iq時，程序控制中實際用的q軸電流給定值iqrefuse＝iqref。由于速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用，注入電機的直軸電流和交流電流，使同步磁阻電機產(chǎn)生較大的初始旋轉(zhuǎn)力矩，并可調(diào)節(jié)同步磁阻電機的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)趨近于用戶設定的電機轉(zhuǎn)速。同步磁阻電機在啟動時長1s后，同步磁阻電機開始穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，實時直軸電流以恒定的運行直軸電流值2A注入電機。使得同步磁阻電機負載發(fā)生突變時，估算的電機轉(zhuǎn)子角度不會存在較大的偏差，達到穩(wěn)定輸出估算角度的效果，使電機能夠保持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。本實施例通過在同步磁阻電機啟動時，分別向直軸和交軸注入實時直軸電流和實時交軸電流，提高了電機帶載啟動能力和啟動響應速度，改善了電機啟動性能，使得同步磁阻電機能夠迅速啟動。并可在實現(xiàn)同步磁阻電機快速啟動的同時，使轉(zhuǎn)速能夠平穩(wěn)提升，達到用戶設定的轉(zhuǎn)速。實施例四圖4為本實施例四提供的同步磁阻電機啟動控制裝置的結構示意圖，所述同步磁阻電機啟動控制裝置包括：下面對各模塊進行具體說明。電流時間函數(shù)生成模塊，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)生成直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)，所述直軸電流時間函數(shù)中直軸電流與啟動時間負相關，所述交軸電流時間函數(shù)交軸電流與時間負相關；實時電流注入模塊，用于按照所述直軸電流時間函數(shù)和交軸電流時間函數(shù)獲取實時直軸電流和實時交軸電流，并向所述電機注入實時直軸電流和實時交軸電流?？蛇x的，電流時間函數(shù)生成模塊包括：直軸電流時間函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始直軸電流，根據(jù)所述起始直軸電流、啟動時長和運行直軸電流生成直軸電流時間函數(shù)?？蛇x的，直軸電流時間函數(shù)生成單元具體用于：生成直軸電流與啟動時間呈線性關系的直軸電流時間函數(shù)。可選的，電流時間函數(shù)生成模塊包括：交軸電流時間函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述電機的參數(shù)確定成起始交軸電流，根據(jù)所述起始交軸電流生成交軸電流時間函數(shù)?？蛇x的，所述裝置還包括：估算模塊，用于根據(jù)直軸電流和交軸電流估算所述電機轉(zhuǎn)子的角度和速度；電流輸出模塊，根據(jù)所述速度輸出反饋直軸電流和反饋交軸電流；相應的，所述實時電流注入模塊，包括：較大直軸電流獲取模塊，用于獲取所述實時直軸電流與所述反饋直軸電流中較大的直軸電流值，將所述較大直軸電流值作為注入電機的直軸電流值；和較大交軸電流獲取模塊，用于獲取所述實時交軸電流與所述反饋交軸電流中較大的交軸電流值，將所述較大交流電流值作為注入電機的交軸電流值。本實施例通過在同步磁阻電機啟動時，分別向直軸和交軸注入實時直軸電流和實時交軸電流，由于注入的實時直軸電流值和實時交軸電流值均遠大于電機由靜止到緩慢啟動過程中的直軸電流和交軸電流，提高了電機帶載啟動能力和啟動響應速度，改善了電機啟動性能，使得同步磁阻電機能夠迅速啟動。本發(fā)明實施例所提供的同步磁阻電機啟動控制裝置可執(zhí)行本發(fā)明任意實施例所提供的同步磁阻電機啟動控制方法，具備執(zhí)行方法相應的功能模塊和有益效果。本發(fā)明實施例還提供了一種控制器，應用于同步磁阻電機，該控制器包括本發(fā)明實施例提供的同步磁阻電機啟動控制裝置，具有相同的模塊，可以實現(xiàn)相同的功能，在此不做贅述。注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權利要求范圍決定。當前第1頁1 2 3