如图1所示，该风机电机的启动方法可包括以下步骤：
S1，获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。根据该发明的一个实施例，获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，包括：给定第一预设电流矢量以控制电机的转子静止在第一位置；在电机的转子静止在第一位置后，给定第二预设电流矢量以使电机的转子从第一位置向第二位置转动，并最终静止在第二位置；记录电机的转子从第一位置向第二位置开始转动时的电流给定值，以获得电流给定幅值；记录电机的转子从第一位置向第二位置转动并最终静止在第二位置的时间，以获得速度环的开环运行时间。优选地，第一位置对应的电角度可以为180°，第二位置对应的电角度可以为0°。具体地，可以预先通过实验测试的方式来获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。
图2是根据该发明一个实施例的带有负载的风机电机的转子旋转示意图。其中为转子磁链矢量为电流矢量，δ为转子磁链与α轴负半轴之间的夹角，γ为转子因惯性旋转超过目标位置且速度为零时与α轴负半轴之间的夹角。
在测试时以将带有负载的电机的转子预定位至α轴负半轴的附近位置，即电角度为180°±δ的位置处（δ越小越好）。然后，在电机转子静止后，从零开始逐渐增大电流矢量的幅值，以使电机的转子开始转动，并最终静止在α轴，即电角度为0°的位置处。
其中，在电机的转子转动的过程中，电机的转子先沿箭头1的方向转动，当到达目标位置α轴时，由于惯性作用，转子会继续沿箭头2的方向转动，直到达到与α轴负半轴且夹角为γ的位置，此时转子的速度为零，如果不考虑摩擦力和风阻等因素的影响，γ＝δ，但在实际情况中γ＞δ。当转子到达γ位置后，转子开始沿箭头3的方向转向目标位置α轴，当转子到达目标位置α轴时，记录此时的时间（可通过示波器测试获得），以作为速度环的开环运行时间T（通常为毫秒级别），同时，记录电机的转子开始转动时的电流矢量，以作为速度环开环运行时的电流给定幅值。从而通过两次定位来获得速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。
的准确性，可以进行多次测量，以消除干扰影响。
S2，根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。
根据该发明的一个实施例，根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值，包括：获取速度环的开环运行时的转子位置限值；根据转子位置限值和速度环的开环运行时间计算速度给定值。
根据该发明的一个实施例，可通过下述公式（1）计算速度给定值：（1）
其中，ω*为速度给定值，k为系数，且0＜k＜1，T为速度开环运行时间为转子位置限值。优选地，转子位置限值可以为π/2。
具体地，为了保证电机能够正常启动，在T时刻电机的转子到达目标位置α轴时（实际为电机的转子第二次到达目标位置α轴），需要电流矢量旋转角度指令不能超过转子位置
限值（如π/2）以保证此时的转矩足以将电机的转子拖起，所以对转子位置做如下约束：（2）
其中，θ*为转子位置，ω*为速度给定值，α*为角加速度给定值。
然后对上述公式（2）进行积分运算以获得下述公式（3）：
（3）
然后根据上述公式（3）可计算获得角加速度给定值α*和速度给定值ω*：
（4）
也就是说，通过对电机的转子位置进行限制来获得电机开环启动时的速度给定值，保证电机能够正常启动。
S3，在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。
具体地，如图4所示，在电机启动时，速度位置观测器无法精确估计速度及位置，即速度环无法进行闭环控制，因此将两个软件开关控制在1的位置处，以进行速度开环、电流闭环的控制。此时，电流环的给定值如图3所示，同时，速度给定值ω*由速度指令生成器按照图3所示的方式输出，位置指令生成器对速度给定值ω*进行积分以获得电机的转子位置，然后利用该转子位置进行计算以获得电机的控制信号，以对电机进行速度开环、电流闭环控制。
当速度开环的时间达到开环运行时间T时，记录此时的转子位置和速度，并将此时的转子位置和速度作为闭环控制中速度位置观测器的初始值，同时将两个软件开关控制在2的位置处，以进行速度闭环、电流闭环控制。
综上所述，根据该发明实施例的风机电机的启动方法，首先获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，并根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。
图5是根据该发明实施例的风机电机的启动装置的方框示意图。如图5所示，该风机电机的启动装置包括：第一获取模块10、第二获取模块20和控制模块30。
其中，第一获取模块10用于获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。第二获取模块20用于根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值。控制模块30用于在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。
根据该发明的一个实施例，如图6所示，第一获取模块10包括：给定模块11和记录模块12。其中，给定模块11用于给定第一预设电流矢量以控制电机的转子静止在第一位置，并在电机的转子静止在第一位置后，给定第二预设电流矢量以使电机的转子从第一位置向第二位置转动，并最终静止在第二位置。记录模块12用于记录电机的转子从第一位置向第二位置开始转动时的电流给定值，以获得电流给定幅值，并记录电机的转子从第一位置向第二位置转动并最终静止在第二位置的时间，以获得速度环的开环运行时间。
优选地，第一位置对应的电角度为180°，第二位置对应的电角度为0°。
具体地，可以预先通过实验测试的方式来获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。
图2是带有负载的风机电机的转子旋转示意图。其中为转子磁链矢量为电流矢量，δ为转子磁链与α轴负半轴之间的夹角，γ为转子因惯性旋转超过目标位置且速度为零时与α轴负半轴之间的夹角。
以将带有负载的电机的转子预定位至α轴负半轴的附近位置，即电角度为180°±δ的位置处（δ越小越好）。然后，在电机转子静止后，给定模块11从零开始逐渐增大电流矢量的幅值，以使电机的转子开始转动，并最终静止在α轴，即电角度为0°的位置处。
其中，在电机的转子转动的过程中，电机的转子先沿箭头1的方向转动，当到达目标位置α轴时，由于惯性作用，转子会继续沿箭头2的方向转动，直到达到与α轴负半轴且夹角为γ的位置，此时转子的速度为零，如果不考虑摩擦力和风阻等因素的影响，γ＝δ，但在实际情况中γ＞δ。当转子到达γ位置后，转子开始沿箭头3的方向转向目标位置α轴，当转子到达目标位置α轴时，记录模块12记录此时的时间（可通过示波器测试获得），以作为速度环的开环运行时间T（通常为毫秒级别），同时，记录电机的转子开始转动时的电流矢量，以作为速度环开环运行时的电流给定幅值从而通过两次定位来获得速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值。
另外，为了保证速度环的开环运行时间T和速度环开环运行时的电流给定幅值的准确性，可以进行多次测量，以消除干扰影响。
根据该发明的一个实施例，第二获取模块20根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值时，其中，第二获取模块20获取速度环的开环运行时的转子位置限值，并根据转子位置限值和速度环的开环运行时间计算速度给定值。优选地，转子位置限值为π/2。
根据该发明的一个实施例，第二获取模块20可通过上述公式（1）计算速度给定值。
具体地，为了保证电机能够正常启动，在T时刻电机的转子到达目标位置α轴时（实际为电机的转子第二次到达目标位置α轴），需要电流矢量旋转角度指令不能超过转子位置限值（如π/2）以保证此时的转矩足以将电机的转子拖起，所以按照上述公式（2）对转子位置进行约束。然后对上述公式（2）进行积分运算以获得上述公式（3），最后根据上述公式（3）可计算获得角加速度给定值α*和速度给定值ω*。也就是说，通过对电机的转子位置进行限制来获得电机开环启动时的速度给定值，保证电机能够正常启动。
如图4所示，在电机启动时，速度位置观测器无法精确估计速度及位置，即速度环无法进行闭环控制，因此将两个软件开关控制在1的位置处，以进行速度开环、电流闭环的控制。此时，电流环的给定值如图3所示，同时，速度给定值ω*由控制模块30中的速度指令生成器31按照图3所示的方式输出，控制模块30中的位置指令生成器32对速度给定值ω*进行积分以获得电机的转子位置，然后利用该转子位置进行计算以获得电机的控制信号，以对电机进行速度开环、电流闭环控制。
当速度开环的时间达到开环运行时间T时，控制模块30记录此时的转子位置和速度，并将此时的转子位置和速度作为闭环控制中速度位置观测器的初始值，同时将两个软件开关控制在2的位置处，以进行速度闭环、电流闭环控制。
根据该发明实施例的风机电机的启动装置，通过第一获取模块获取电机启动时速度环的开环运行时间和速度环开环运行时的电流给定幅值，第二获取模块根据速度环的开环运行时间获取速度环开环运行时的速度给定值，控制模块在电机启动时，根据速度给定值计算电机的转子位置，并根据电流给定幅值和转子位置对电机进行速度环开环控制，直至开环控制时间达到开环运行时间时，控制电机进行速度环闭环运行。从而在无位置传感器的条件下，实现电机的快速启动，且启动过程无噪音，对电机凸极性无要求，适用范围广。此外，该发明的实施例还提出了一种风机电机，其包括上述的风机电机的启动装置。
风机电机功率的计算方法 (2)
风机电机功率的计算方法 (3)
磁致振荡细化金属凝固组织的方法及其装置技术领域