技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種無位置傳感器的bldc電機的啟動方法。

背景技術(shù)：
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無位置傳感器的bldc電機多數(shù)采用矢量控制方法進行控制，由于轉(zhuǎn)子角/位置θ是矢量控制中電壓和電流轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵,在先前無位置傳感器無刷電動機實際運行前中確少關(guān)鍵要素,啟動無位置傳感器器無刷電動機時，通常的方法是先給能量給電機，將用直流電流id送到d軸(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系的直軸),同時保持q軸(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系的交軸)電流iq為零。電動機將鎖到它原來的位置,定義為零時的位置。然后,它雇傭了一個開環(huán)控制的模式控制電機運行,在到達預(yù)定義速度時實現(xiàn)正常啟動，然后進入正常工作狀態(tài)并切換到常規(guī)的閉環(huán)控制模式。因為傳統(tǒng)的無位置傳感器的bldc電機采用反電動勢(bemf信號)去估算轉(zhuǎn)子位置，當轉(zhuǎn)子啟動階段的低速狀態(tài)無法測量計算反電動勢，故一開始只能開環(huán)控制。如美國專利號：us7667423(b2)所述描述的電機啟動方法。

由于在初始階段沒有反饋信號,針對不同的負載條件下,無位置傳感器電動機啟動策略適應(yīng)性很差,尤其是在初始加載是未知的情況下，比如：在一個洗衣機,每天的衣服和水量都不同，也就是負載是不定的，有時候比較大，有時候比較輕，負載可以大幅變化。為了彌補這個弱點,常見的做法是增加初始啟動階段盡量增大啟動電流以盡量增加啟動轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)不同的啟動負載。這種方法的缺點是,你必須為最壞的情況設(shè)計,以大電流啟動增大力矩，但這樣可能導(dǎo)致沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音，電子元器件的壽命會縮短，電機容易發(fā)生故障。因為當輕的負載時，用大的啟動電流給電機造成較大的沖擊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種無位置傳感器的bldc電機的啟動方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中電機啟動階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音，影響電機工作壽命的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種無位置傳感器的bldc電機的啟動方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟a：復(fù)位：在ds軸選擇一個的電壓vds,同時保持qs軸的電壓vqs＝0,使電機回到預(yù)設(shè)的位置,ds軸和qs軸是定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標系里面的兩個軸；

步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動時),給定電機一個磁通λ，在qs軸的電流iqs進行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動力矩t0與實測力矩t1并進行閉環(huán)控制，直到實測力矩t1達到預(yù)設(shè)啟動力矩t0；

步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段：在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，比較預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0與實測轉(zhuǎn)速v1并進行閉環(huán)控制，直到實測轉(zhuǎn)速v1達到預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動；若實測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，則認為啟動失敗。

上述所述的步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機一個磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。

上述所述的步驟b：閉鎖力矩提升階段：給定電機一個磁通λ是一個電機飽和磁通值。

上述所述的啟動力矩t0是一個臨界力矩值，即當實測力矩t1大于啟動力矩t0時，電機才能轉(zhuǎn)動。

上述所述的電機驅(qū)動的是一個固定負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量得到，即要啟動負載需要多大的力矩值。

上述所述的電機驅(qū)動的是一個可變負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量的，即要啟動最小負載時需要的力矩值。

上述所述的步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段，利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機，每間隔一段時間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達到要求。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果：

1)在閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動時),給定電機一個磁通λ，在qs軸的電流iqs進行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動力矩t0與實測力矩t1并進行閉環(huán)控制，直到實測力矩t1達到預(yù)設(shè)啟動力矩t0；在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，比較預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0與實測轉(zhuǎn)速v1并進行閉環(huán)控制，直到實測轉(zhuǎn)速v1達到預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動；若實測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，則認為啟動失敗。本發(fā)明的啟動力矩t0與啟動負載相適應(yīng)，采用全程閉環(huán)控制，啟動順滑均勻平穩(wěn)，不會象現(xiàn)有的開環(huán)控制方式給與太大的啟動力矩，從而避免電機啟動階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音；因此，啟動電流小，對電流功率組件沖擊小，產(chǎn)生噪音的噪音小，有效保障電機的正常運作，延長產(chǎn)品壽命。

2)當閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機一個磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。當磁通λ為一定值時，根據(jù)力矩計算公式計算力矩的就方便，給定電機一個磁通λ最好是一個電機飽和磁通值，提升力矩時力矩的增量是最大的，提升力矩的時間可以進一步縮短。

3)電機驅(qū)動的是一個固定負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量得到，即要啟動負載需要多大的力矩值，操作性強，容易實施；

4)電機驅(qū)動的是一個可變負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量的，即要啟動最小負載時需要的力矩值，靠步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段：在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，來適應(yīng)負載的變化。

附圖說明：

圖1是本本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機的示意圖；。

圖2是本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機的電機控制器的電路方框圖；

圖3是本發(fā)明無位置傳感器的bldc電機采用凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制的坐標系圖；

圖5是本發(fā)明的直接力矩輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；

圖6是本發(fā)明的速度輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；

圖7是本發(fā)明的圖5中直接磁通矢量控制方塊的展開圖；

圖8是本發(fā)明的圖5中定子磁通觀測器的的展開圖；

圖9是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制參考磁通的產(chǎn)生流程圖；

圖10是本發(fā)明的直接定子磁通矢量控制最大qs軸電流的產(chǎn)生流程圖；

圖11是本發(fā)明的控制方法的矢量控制參考圖；

圖12a本發(fā)明微處理器里面的部分軟件控制流程圖；

圖12b本發(fā)明微處理器里面的另一部軟件控制流程圖；

圖13是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機的啟動流程圖；

圖14是本發(fā)明的啟動線路與傳統(tǒng)啟動線路的對照示意圖。

具體實施方式：

下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。

本發(fā)明是借鑒專利號為cn201210179372.0、專利名稱為：一種變速風機系統(tǒng)的控制方法、公告號為：cn103452883a的專利文獻，其中部分內(nèi)容與cn201210179372.0是相同的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完全可能參考cn201210179372.0的技術(shù)方案的內(nèi)容，理解本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例一：

如圖1、圖2、圖3所示，無位置傳感器的bldc電機包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件2和電機控制器，定子組件包括定子鐵芯1和線圈繞組，定子鐵芯1設(shè)置齒12和槽11，線圈繞組繞在齒12上，轉(zhuǎn)子組件是凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機控制器包括微處理器、變頻器和檢測單元，檢測單元將相電流,dc總線電流及相電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，所述的凸極轉(zhuǎn)子的凸極性lq/ld的范圍1.3—1.7，凸極轉(zhuǎn)子表面氣隙磁密的范圍在0.6特斯拉—0.8特斯拉，處理器通過驅(qū)動電路輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接。

所述的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵芯21和永磁體22，轉(zhuǎn)子鐵芯21包括設(shè)置有中心軸孔的環(huán)形圈210和從環(huán)形圈210外側(cè)凸出的若干塊導(dǎo)磁塊211,在相鄰兩導(dǎo)磁塊211之間形成用于安裝永磁體22的徑向凹槽212，在徑向凹槽212的開口部的兩側(cè)導(dǎo)磁塊211上凸出擋鉤213，導(dǎo)磁塊211的外側(cè)面214的截面形狀是圓弧線，外側(cè)面214是以偏移中心軸孔的中心o一定距離h的點a為圓心。通過利用凸極結(jié)構(gòu)提高磁通密度來降低電機成本，磁鋼可以采用鐵氧體取代原來的釹鐵錋，進一步減低成本，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極。

如圖4所示，圖4定義了永磁同步電機矢量的參考坐標，靜止坐標系α-β,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系d-q，定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標系ds-qs，ω轉(zhuǎn)子速度，δ是負載角(即定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系的夾角)，角度是靜止坐標系α-β與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系d-q的夾角，定子磁通矢量λ；角度是靜止坐標系α-β與定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標系ds-qs的夾角。

在靜止坐標α,β下內(nèi)置永磁電機的電壓與力矩的關(guān)系如下：e:

rs是定子電阻，p是磁極對數(shù).

電機的控制模式將通過磁通耦合電流，因此，轉(zhuǎn)化為電磁磁通控制，對于

內(nèi)置永磁電機的磁通通常在轉(zhuǎn)子坐標d,q來表達數(shù)學(xué)式：

λm是磁鏈

如果是磁通未飽和狀態(tài)，上述公式可以簡化為：

ld是電機d軸電感，lq是電機q軸電感.

如果轉(zhuǎn)子位置是然后磁域在靜止坐標α,β下，該公式表示為

在定子磁通坐標ds,qs，電壓模型和力矩關(guān)系如下：

te＝(3/2)·p·λ·iqs＝kt·iqs(7)

ω轉(zhuǎn)子速度，δ是負載角

從公式6知道,我們得到定子磁通矢量λ，ds軸電壓被直接修正，而負載角和力矩能被qs軸電壓控制公式7控制qs軸電流iqs直接控制力矩。而vqs與iqs相關(guān)；

vqs＝iqs*rs+ls*diqs/dtrs是定子電阻,故控制qs軸的電壓vqs可以控制qs軸電流iqs；

從公式式(6)中立即發(fā)現(xiàn)，定子磁通矢量值λ可直接通過ds-軸電壓vds來調(diào)節(jié)，而負載角(因而和轉(zhuǎn)矩)可通過qs-軸電壓vqs來控制。然而，公式(7)顯示，調(diào)節(jié)qs-軸電流iqs可直截了當?shù)卣{(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。因此，(ds，qs)坐標系的電壓模型具有qs軸電流iqs作為狀態(tài)變量來替代在[7]中用到的負載角。

如在[6]中證實的那樣，在(ds，qs)構(gòu)架中的電壓模型就變成：

如圖5所示，它力矩控制模式磁通控制控制組合模塊圖，包括直接磁通矢量控制dfvc、定子磁通觀測器和死區(qū)時間補償模塊。經(jīng)由力矩增益導(dǎo)入力矩指令，作為要求的力矩基準而重新調(diào)節(jié)。

如圖6所示，它速度控制模式磁通控制組合的模塊圖包括直接磁通矢量控制dfvc、定子磁通觀測器和死區(qū)時間補償模塊。速度指令用作比例積分(pi)控制器的基準，然后，速度環(huán)控制器生成力矩指令。

圖7是整個直接磁通矢量控制dfvc方案的模塊圖，方案在定子磁通基準構(gòu)架中實施，從磁通觀測器傳感的反饋信息和輸出量輸送給這個直接磁通矢量控制dfvc控制策略，力矩指令是作為控制參照變量，在方案內(nèi)有兩個控制環(huán)路，定子磁通環(huán)路和q-軸電流環(huán)路，比例積分控制器用于這兩個控制環(huán)路，這個直接磁通矢量控制dfvc方案的優(yōu)點是，當調(diào)節(jié)磁通和電流時，變頻器電壓、電流限制和負載角限制予以相關(guān)考慮。

圖7中本方案中有兩個環(huán)路pid控制。第一個pid控制是：力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)，第二個pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)。力矩電流環(huán)控制pid就是根據(jù)輸入力矩要求t利用公式(7)來計算出iqs的大小，再與qs軸實測電流進行比較，然后通過qs軸電流積分控制器來實現(xiàn)，從而得到控制qs軸的電壓vqs；第二個pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid,根據(jù)輸入力矩要求t和ds軸實測電流,根據(jù)mtpa控制方式查表法獲得最佳控制磁通λ(即參考磁通)，利用參考磁通λ與實測磁通進行比較，利用磁通積分控制器和公式(8)得到ds軸的電壓vds；通過qs軸的電壓vqs和ds軸的電壓vds利用坐標變換方式得到靜止坐標電壓vα,vβ，利用靜止坐標電壓vα,vβ再轉(zhuǎn)成三相電壓va、vb、vc；

圖8是定子磁通觀測器的模塊圖，觀測器是關(guān)鍵實體，提供定子磁通值、定子磁通位置和負載角，來自這個定子磁通觀測器的輸出量是對直接磁通矢量控制dfvc的輸入量。自然，定子磁通觀測器是兩個不同模型的混雜體，基于變頻器是否飽和以兩種不同的情形適當?shù)靥幚?，在低速時，以電流模式運行，即根據(jù)輸入力矩只控制電流，便完成控制，也就是上面提到的力矩電流控制模塊；另一方面，在高速時以電壓模式工作，只控制電壓，也就是上面提到的直接定子磁通矢量控制模塊，交叉角頻率在低速與高速模式之間轉(zhuǎn)換模式狀態(tài)，可用觀測器增益(rad/s拉德/秒)來定義。

圖9是磁通基準生成的模塊圖，圖示說明低速mtpa控制和提升力矩的弱磁控制，基準磁通生成模塊基于變頻器飽和狀態(tài)或速度范圍提供基準磁通，如圖6所示，在基本轉(zhuǎn)速之下時，基準磁通由如下最佳控制方式給出，命名為最大力矩每安培mtpa方式。這種mtpa的生成使用指令力矩作為輸入，對于大多數(shù)內(nèi)置永磁電機來說，這種mtpa方式是非線性曲線，進行特性測試可以得到此曲線，或有限元分析模擬這種曲線。然后，查表法較為有效地實施。當轉(zhuǎn)速上升時，電機的反電動勢增大，變頻器開始飽和，這就使得電壓限制條件有效，同時mtpa條件不再有效。最高電壓取決于pwm脈寬調(diào)制策略以及瞬時dc鏈路電壓，電壓限制運行通過限制定子磁通基準值而得以實現(xiàn)，此基準值來自弱磁限制模塊。按照這種方法，弱磁控制與mtpa控制之間轉(zhuǎn)換自動執(zhí)行，這基于實際的有效的最高dc總線電壓和所需要的qs軸電流，如圖10所示，電壓限制作用猶如對磁通和電流控制器輸出。

電壓限制根據(jù)如下公式：

vsmax依靠pwm策略和即時的最高dc總線電壓vdc.從公式(9)知道電壓約束的的操作是使定子磁通被約束

如圖10所示，圖10是最大qs軸電流生成的模塊圖，圖示說明在提升力矩控制的mtpv---最大力矩每伏特-控制策略中，電流和負載角的限制。為了傳送所要求的力矩，qs軸電流從圖10中的力矩/電流生成模塊計算出來，然而，這一qs軸電流為最大變頻器電流所限制。電流限制器對于qs軸所要求電流的正負值是雙向的。

qs軸電流被約束被最大的變頻器電流，qs軸最大參考電流被定義：

ids是ds軸定子電流在高速時力矩提高控制中，最佳控制策略是使可供利用的相電壓的有效性最大化，導(dǎo)致最小電流，為了實施這項策略，電機運行或是開啟或是關(guān)閉最大負載角條件，稱之為最大力矩每伏特mtpv運行，這一最大負載角通過利用負載角分析過程可以得到，包括模擬和加速實施評估測試。這一最大負載角的確立如同負載角限制那樣，確保電機穩(wěn)定性。如圖10所示，負載角限制是利用pi比例積分控制器來執(zhí)行的，降低最大許可電流。

如圖11所示，在低速范圍,電機控制操作在mtpa工作模式下,標示為曲線段(0,w1)，電流矢量isw1,隨著速度增加，變頻器飽和,電機工作在mtpv模式的曲線,即線段(w1,w2),電流矢量isw2，達到最大力矩和轉(zhuǎn)速,控制非常高效和節(jié)約電能。電流矢量iwn是點w1到點w2的電流過度矢量，從圖中可以看過，路徑是非常短的，是高效的，節(jié)約過渡階段的能量損耗。

如圖12a、圖12b所示是一種無位置傳感器的bldc電機啟動成功后的控制方法，所述的bldc電機包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機控制器包括微處理器、變頻器和檢測單元，檢測單元將相電流、相電壓及dc總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，微處理器設(shè)置力矩電流控制模塊、直接定子磁通矢量控制模塊(即磁通電壓控制模塊)和定子磁通觀測器，該方法包括如下步驟：

步驟1)讀取需求力矩；

步驟2)定子磁通觀測器輸出定子磁通、磁通角和負載角；

步驟3基于mtpa工作模式下計算參考磁通，所述的mtpa工作模式是按每安培最大力矩輸出的工作模式；

步驟4)基于mtpv工作模式下計算限制磁通，所述的mtpv工作模式按每伏特最大力矩輸出的工作模式；

步驟5)限制磁通是否大于參考磁通；

步驟6)若限制磁通大于參考磁通，變頻器未飽和,根據(jù)力矩需求計算電壓vqs,在mtpa工作模式下計算電壓vds；若限制磁通不大于參考磁通，根據(jù)力矩需求計算電壓vqs,在mtpv工作模式下計算電壓vds；

步驟7)將電壓vds、vqs轉(zhuǎn)換成靜止坐標下的電壓vα、vβ，再將靜止坐標下的電壓vα、vβ變換成三相電壓va、vb、vc，利用三相電壓va、vb、vc進行pwm調(diào)制。

以上是申請人對本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機啟動后的控制方法及相關(guān)理論作了詳細的描述，以便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明有一個大概的了解，有了這個基礎(chǔ)，下面著重介紹無位置傳感器的bldc電機啟動方法，如圖13所示，它包括如下步驟：

步驟a：復(fù)位：在ds軸選擇一個的電壓vds,同時保持qs軸的電壓vqs＝0,使電機回到預(yù)設(shè)的位置,ds軸和qs軸是定子磁通旋轉(zhuǎn)坐標系里面的兩個軸；

步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：在電機被牢牢鎖定的狀態(tài)(即沒有轉(zhuǎn)動時),給定電機一個磁通λ，在qs軸的電流iqs進行爬坡上升過程中利用ds軸的電壓/磁通閉環(huán)回路進行磁通控制使磁通保持一定，利用qs軸的力矩/電流閉環(huán)回路，比較預(yù)設(shè)啟動力矩t0與實測力矩t1并進行閉環(huán)控制，直到實測力矩t1達到預(yù)設(shè)啟動力矩t0；

步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段：在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，比較預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0與實測轉(zhuǎn)速v1并進行閉環(huán)控制，直到實測轉(zhuǎn)速v1達到預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動；若實測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，則認為啟動失敗。

上述步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段：給定電機一個磁通λ值是在60％的飽和磁通至100％的飽和磁通的范圍。上述步驟b：閉鎖力矩提升階段：給定電機一個磁通λ是一個電機飽和磁通值。

上述啟動力矩t0是一個臨界力矩值，即當實測力矩t1大于啟動力矩t0時，電機才能轉(zhuǎn)動。

上述電機驅(qū)動的是一個固定負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量得到，即要啟動負載需要多大的力矩值。

上述電機驅(qū)動的是一個可變負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量的，即要啟動最小負載時需要的力矩值。

上述所述的步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段，利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機，每間隔一段時間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達到要求，△t可以是5％t0至10％t0的范圍。

本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的原理是：基于圖7的兩個環(huán)路pid控制。第一個pid控制是：力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)，第二個pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)。并利用如下的公式：

te＝(3/2)·p·λ·iqs＝kt·iqs(7)

vqs＝iqs*rs+ls*diqs/dt(12)

啟動階段沒有外部輸入的力矩需求，假設(shè)電機驅(qū)動的是一個固定負載，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量得到，即要啟動負載需要多大的力矩值，將啟動力矩t0視為一個外部輸入的力矩需求，給定電機一個磁通λ是飽和磁通值(在啟動階段固定不變，可最快速度提升力矩)，利用公式7逐步爬升qs軸的電流iqs以逐步提升力矩，并利用力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)進行閉環(huán)控制，同時利用第二個pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)進行閉環(huán)控制，使磁通處于飽和磁通。步驟b：閉鎖狀態(tài)力矩提升階段就是利用上述的原理實現(xiàn)。因為啟動力矩t0是一個臨界力矩值，步驟c：啟動運轉(zhuǎn)階段：在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，比較預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0與實測轉(zhuǎn)速v1并進行閉環(huán)控制，直到實測轉(zhuǎn)速v1達到預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動；若實測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，則認為啟動失敗。

上述的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的原理中，給定電機一個磁通λ不一定是飽和磁通值，也可以是60％飽和磁通值，也可以是80％飽和磁通值，只要是一個定值就可以，利用第二個pid控制是電壓磁通環(huán)控制pid(磁通控制器)進行閉環(huán)控制，使磁通保持不變，然后通過公式(7)就可以定量計算出力矩值，實現(xiàn)力矩電流環(huán)控制pid(力矩控制器)進行閉環(huán)控制。

當電機驅(qū)動的是一個可變負載，例如洗衣機，其負載是可變的，但可變負載有一個范圍，即最小負載至最大負載的范圍，啟動力矩t0是一個預(yù)設(shè)值，是通過實驗手段測量的，即要啟動最小負載時需要的力矩值，當完成步驟b后，進入步驟c，啟動運轉(zhuǎn)階段：在啟動力矩t0的基礎(chǔ)上，利用力矩/電流閉環(huán)回路繼續(xù)提升力矩以便使負載轉(zhuǎn)動起來，比較預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0與實測轉(zhuǎn)速v1并進行閉環(huán)控制，直到實測轉(zhuǎn)速v1達到預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，完成正常啟動；若實測轉(zhuǎn)速v1小于預(yù)設(shè)啟動轉(zhuǎn)速v0，則認為啟動失敗。利用所有的閉環(huán)pid控制來控制電機，每間隔一段時間提升力矩△t，直到轉(zhuǎn)速度達到要求，△t可以是5％t0至10％t0的范圍。步驟c中引入了速度閉環(huán)控制的環(huán)節(jié)，可以更加好適應(yīng)可變負載的啟動。

圖14所示，是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的啟動線路與傳統(tǒng)啟動方法的啟動線路的對比圖，圖中a線是傳統(tǒng)無位置傳感器的bldc電機啟動方法的啟動線路，b線是本發(fā)明的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的啟動線路，很明顯傳統(tǒng)的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的啟動線路一開始就給與很大的電流和力矩，而沒有估算實際負載需要；而本發(fā)明的的無位置傳感器的bldc電機啟動方法的啟動線路一開始就注意實際負載需要，因而啟動柔和，適應(yīng)范圍廣，全程閉環(huán)控制，啟動順滑均勻平穩(wěn)，從而避免電機啟動階段沖擊電流大，造成沖擊電流功率組件和產(chǎn)生噪音；因此，啟動電流小，對電流功率組件沖擊小，產(chǎn)生噪音的噪音小，有效保障電機的正常運作，延長產(chǎn)品壽命。

以上實施例為本發(fā)明的較佳實施方式，但本發(fā)明的實施方式不限于此，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。