由直流無刷電機運行特性可知,如果啟動策略欠妥,可能導(dǎo)致產(chǎn)生遠超出正常電流的啟動電流,以致?lián)p壞硬件電路;也可能因啟動電流小,導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩偏低,電機啟動困難,啟動時間長等問題。
在直流無刷電機轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,電樞電流通常也不可測。為保證系統(tǒng)的可靠運行,電機通常空載或輕載啟動。PWM占空比從一個較小的足以克服負載轉(zhuǎn)矩的值開始逐漸上升,直至達到設(shè)定轉(zhuǎn)速。然后,控制系統(tǒng)才轉(zhuǎn)換到正常的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。PWM占空比的緩慢提升相當(dāng)于緩慢增加施加于電機電樞電壓,從而使啟動電流被限制在一個合適的水平。50至幾百毫秒的軟啟動時間一般足以限制啟動電流的沖擊。
以驅(qū)動風(fēng)機為例,直流無刷電機PWM方式啟動過程可分為三個過程。
①轉(zhuǎn)子定位:視負載大小選擇啟動轉(zhuǎn)矩。再計算電樞電壓從而確定啟動PWM占空比。換相電路輸出特定相電壓,直到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到特定位置。
②斜坡升速:換相電路根據(jù)檢測到的位置信號開始換相,并開始轉(zhuǎn)速測量。根據(jù)實測轉(zhuǎn)速推算負載轉(zhuǎn)矩,并結(jié)合要求的升速時間確定所需電磁轉(zhuǎn)矩。再計算對應(yīng)的電樞電流。最后計算新占空比值并輸出。如此重復(fù)直至啟動過程結(jié)束。
③正常運行:系統(tǒng)進入閉環(huán)運行狀態(tài),占空比由轉(zhuǎn)速PID運算確定。
總之,轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、成本低廉等優(yōu)點。但因電流不可控,系統(tǒng)動態(tài)性能欠佳,不適用于有頻繁啟停要求的應(yīng)用場合。