CN106849772A - 电机控制系统、控制方法及吸尘器 - Google Patents

电机控制系统、控制方法及吸尘器 Download PDF

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Abstract

一种电机控制系统，用于控制电源对电机的供电，所述电机控制系统用于在电机中的反电动势过零点前一提前角控制电源对电机提供励磁电压进行励磁，并在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，逐渐增大该提前角。所述电机控制系统还控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该电机控制系统控制所述导通角逐渐减小至一预定值。本发明还提供一种电机控制方法及吸尘器。本发明可通过控制电机的提前角等使得电机转速很快时，仍然能保持较高的电源利用效率。

Description

电机控制系统、控制方法及吸尘器
【技术领域】
本发明涉及一种控制系统，特别涉及一种可提高效率的电机控制系统、控制方法及具有该电机控制系统的吸尘器。
【背景技术】
目前，电机作为动力源，已经应用在许多家用电器上，例如吸尘器上。一般而言，吸尘器这些家用电器需要电机以较高转速运转来带动，当电机速度越来越快时，反电动势也越来越大，使得电机的电源利用效率下降。
【发明内容】
鉴于以上情况，本发明提供一种可提高效率的电机控制系统、控制方法及吸尘器，能够在转子高速运行时，提高电机的电源利用效率。
一种电机控制系统，用于控制电源对电机的供电，其中，所述电机控制系统用于在于电机中的反电动势过零点前一提前角控制电源对电机提供励磁电压进行励磁，并在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，逐渐增大该提前角，所述电机控制系统还控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该电机控制系统控制所述导通角逐渐减小至一预定值。
进一步的，所述电机控制系统控制电机在励磁所述导通角后，在一续流角内进行续流。
进一步的，所述电机控制系统包括逆变器、位置侦测器以及驱动控制器；电机包括定子及相对该定子转动的转子；所述逆变器耦接于电源与电机之间，用于建立或断开电源与电机之间的供电路径，所述位置侦测器用于侦测电机的转子的位置并产生包含有反映该反电动势过零点信号的侦测信号至驱动控制器；所述驱动控制器耦接于位置侦测器以及该逆变器之间，用于根据位置侦测器产生的侦测信号而输出相应的驱动信号控制逆变器在反电动势的过零点之前一提前角导通电源与电机的电连接，从而控制对电机提前励磁，并控制所述逆变器在导通该导通角后断开电源与电机的电连接持续所述续流角，从而控制电机在励磁该导通角后在续流角范围内续流。
进一步的，该逆变器为一H桥电路，包括第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管；该第一半导体开关管与第二半导体开关管依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间，该第三半导体开关管与第四半导体开关管同样依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间；所述电机还包括第一电极端与第二电极端，第一电极端与该第一半导体开关管、第二半导体开关管的连接节点连接，第二电极端与该第三半导体开关管以及第四半导体开关管的连接节点连接。
进一步的，该驱动控制器与该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管均连接，用于输出第一、第二、第三以及第四驱动信号分别控制该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管，其中，所述第一、第二、第三、第四半导体开关管均为高电平导通开关。
进一步的，在第一个电半周期内，所述驱动控制器控制产生的第一驱动信号于侦测信号的当前边沿前该提前角跳变为高电平，控制产生的第二驱动信号于侦测信号的边沿前该提前角跳变为低电平，控制第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第四半导体开关管导通，第二、第三半导体开关管截止，电源对电机提供第一方向的励磁电压进行励磁。
进一步的，所述驱动控制器并控制在励磁电压施加持续该导通角后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第三半导体开关管截止，第二、第四半导体开关管导通，电机与电源之间的连接被切断，电机并通过导通的第二半导体开关管以及第四半导体开关管形成一续流回路进行续流。
进一步的，所述驱动控制器在侦测信号的上一次边沿后经过(180°-θadv)的角度时，控制产生的第一驱动信号跳变为高电平，第二驱动信号跳变为低电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中θadv为提前角。
进一步的，所述驱动控制器在侦测信号的当前边沿之后一驱动角θdrv内持续励磁，并在驱动角θdrv后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中，驱动角θdrv＝θcon-θadv，θadv为提前角，θcon为导通角。
进一步的，在下一个电半周期内，驱动控制器在于侦测信号的下一个边沿前一提前角控制第三驱动信号跳变为高电平，控制第四驱动信号跳变为低电平，并控制该第一驱动信号维持为低电平，第二驱动信号维持为高电平，所述驱动控制器并在施加的励磁电压持续所述导通角后，控制产生的第一驱动信号维持低电平，第二驱动信号维持高电平，第三驱动信号跳变为低电平，第四驱动信号跳变为高电平。
进一步的，所述提前角的范围为0度到30°。
进一步的，所述预定值为108°，所述电机控制系统控制所述导通角从180°逐渐减小至一预定值。
一种电机控制方法，包括步骤：于电机中的反电动势过零点前一提前角控制对电机进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该提前角逐渐增大；以及控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该导通角从180°逐渐减小至一预定值。
进一步的，所述提前角的范围为0度到30°。
进一步的，所述预定值为108°。
进一步的，所述方法还包括步骤：控制电机在每个电半周期内依次在导通角范围内励磁和在续流角范围内续流。
一种吸尘器，包括电机以及电机控制系统，所述电机控制系统用于在于电机中的反电动势过零点前一提前角控制电源对电机提供励磁电压进行励磁，并在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，逐渐增大该提前角。
进一步的，所述电机控制系统控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该电机控制系统控制所述导通角逐渐减小至一预定值。
进一步的，所述电机控制系统控制电机在励磁所述导通角后，在一续流角内进行续流。
进一步的，所述电机控制系统包括逆变器、位置侦测器以及驱动控制器；电机包括定子及相对该定子转动的转子；所述逆变器耦接于电源与电机之间，用于建立或断开电源与电机之间的供电路径，所述位置侦测器用于侦测电机的转子的位置并产生包含有反映该反电动势过零点信号的侦测信号至驱动控制器；所述驱动控制器耦接于位置侦测器以及该逆变器之间，用于根据位置侦测器产生的侦测信号而输出相应的驱动信号控制逆变器在反电动势的过零点之前一提前角导通电源与电机的电连接，从而控制对电机提前励磁，并控制所述逆变器在导通该导通角后断开电源与电机的电连接持续所述续流角，从而控制电机在励磁该导通角后在续流角范围内续流。
进一步的，该逆变器为一H桥电路，包括第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管；该第一半导体开关管与第二半导体开关管依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间，该第三半导体开关管与第四半导体开关管同样依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间；所述电机还包括第一电极端与第二电极端，第一电极端与该第一半导体开关管、第二半导体开关管的连接节点连接，第二电极端与该第三半导体开关管以及第四半导体开关管的连接节点连接。
进一步的，该驱动控制器与该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管均连接，用于输出第一、第二、第三以及第四驱动信号分别控制该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管，其中，所述第一、第二、第三、第四半导体开关管均为高电平导通开关。
进一步的，在第一个电半周期内，所述驱动控制器控制产生的第一驱动信号于侦测信号的当前边沿前该提前角跳变为高电平，控制产生的第二驱动信号于侦测信号的边沿前该提前角跳变为低电平，控制第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第四半导体开关管导通，第二、第三半导体开关管截止，电源对电机提供第一方向的励磁电压进行励磁。
进一步的，所述驱动控制器并控制在励磁电压施加持续该导通角后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第三半导体开关管截止，第二、第四半导体开关管导通，电机与电源之间的连接被切断，电机并通过导通的第二半导体开关管以及第四半导体开关管形成一续流回路进行续流。
进一步的，所述驱动控制器在侦测信号的上一次边沿后经过(180°-θadv)的角度时，控制产生的第一驱动信号跳变为高电平，第二驱动信号跳变为低电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中θadv为提前角。
进一步的，所述驱动控制器在侦测信号的当前边沿之后一驱动角θdrv内持续励磁，并在驱动角θdrv后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中，驱动角θdrv＝θcon-θadv，θadv为提前角，θcon为导通角。
进一步的，在下一个电半周期内，驱动控制器在于侦测信号的下一个边沿前一提前角控制第三驱动信号跳变为高电平，控制第四驱动信号跳变为低电平，并控制该第一驱动信号维持为低电平，第二驱动信号维持为高电平，所述驱动控制器并在施加的励磁电压持续所述导通角后，控制产生的第一驱动信号维持低电平，第二驱动信号维持高电平，第三驱动信号跳变为低电平，第四驱动信号跳变为高电平。
进一步的，所述提前角的范围为0度到30°。
进一步的，所述预定值为108°，所述电机控制系统控制所述导通角从180°逐渐减小至一预定值。
本发明的电机控制系统、控制方法及吸尘器，通过控制提前角与导通角，能够在转子高速运行时，提高电机的电源利用效率。
【附图说明】
下面将结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明一实施方式中的吸尘器的结构框图。
图2为本发明一实施方式中的电机控制系统的功能模块图。
图3为本发明一实施方式中的电机控制系统较具体的电路框图。
图4为本发明一实施方式中的驱动信号的信号时序图。
图5为本发明另一实施方式中的驱动信号的信号时序图。
图6为本发明一实施方式中的电机控制方法的流程图。
【具体实施方式】
请一参阅图1，为本发明一实施方式中的吸尘器100的结构框图。该吸尘器100包括电机控制系统1、电源2以及电机3。电机控制系统1用于控制电源2对电机3的供电。该电机控制系统1控制该电源2在于电机3中的反电动势过零点前一提前角控制电源2对电机3提供励磁电压进行励磁，以及该电机控制系统1在电机3启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，逐渐增大该提前角。其中，该电源2为直流电源，所输出的电压为24V或12V。其中，加速模式指电机3的转子32(在图2示出)的转速逐渐增大的阶段，恒速运行模式指的是电机3的转子32的转速增大到一预定速度后维持该预定速度进行转动的阶段。
该电机控制系统1还控制在一导通角范围内进行励磁，在电机3启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该电机控制系统1将该导通角逐渐减小至一预定值。其中，导通角指的是在一个电机3上电的电半周期内从励磁开始到励磁结束时的角度。
其中，在一个电半周期内该电机控制系统1在导通角之后控制电机3续流。从而，在一个反电动势电半周期内，电机控制系统1依次控制电机3励磁和续流。
其中，该提前角的设置与选择为使得每次开始励磁时作用于电机3的力矩为最大，从而提高电机3的效率。
请一并参阅图2，为电机控制系统1的功能模块图。所述电机控制系统1包括逆变器10、位置侦测器20以及驱动控制器30。电机3包括定子31及相对该定子31转动的转子32。所述逆变器10耦接于电源2与电机3之间，用于建立电源2与电机3之间的供电路径。驱动控制器30耦接于位置侦测器20以及该逆变器10之间。该位置侦测器20用于侦测电机3的转子32的位置并产生包含有反映该反电动势过零点信号的侦测信号至驱动控制器30。驱动控制器30根据位置侦测器20产生的侦测信号输出相应的驱动信号，以控制逆变器10于反电动势的过零点之前一提前角导通电源2与电机3的电连接。从而，控制对电机3提前励磁，并控制所述逆变器10在导通该导通角后断开电源2与电机3的电连接，从而控制电机3在励磁该导通角后续流。
其中，如图2所示，电机控制系统1还包括一开关驱动模组40，该开关驱动模组40连接于驱动控制器30与该逆变器10之间，用于对驱动控制器30输出的驱动信号进行升压，以驱动该逆变器10。
其中，所述驱动控制器30根据位置侦测器20的侦测信号而产生的驱动信号还使得逆变器10于反电动势的一个过零点前一提前角建立电源2与电机3的第一供电路径，控制对电机3提前励磁且励磁电流为第一方向；以及于反电动势的下一个过零点前一提前角建立电源2与电机3的第二供电路径，控制对电机3提前励磁且励磁电流为第二方向。从而，逆变器10交替建立电源2与电机3之间的第一、第二供电路径，而使得励磁电流的方向交替变化，从而将电源2提供的直流电逆变为交流电而驱动电机3持续工作。
其中，电机3接收励磁电流的时刻直到励磁电流改变方向的时刻为一电半周期。在每一电半周期内，电机3依次被励磁和续流。
请一并参阅图3，为电机控制系统1的具体电路图。所述电源2为一直流电源，包括一电源正极端21和一电源负极端22。电机3还包括第一电极端33以及第二电极端34。该定子31为线圈绕组，且定子31的两个端子分别与该第一电极端33、第二电极端34电连接。该逆变器10电连接于该电源2的电源正极端21、电源负极端22以及该第一电极端33、第二电极端34之间，用于建立电源2的电源正极端21、电源负极端22与该第一电极端33、第二电极端34之间的第一供电路径或第二供电路径。
其中，该第一供电路径中，该电源2的电源正极端21、电源负极端22分别与该第一电极端33、第二电极端34连接。在该第二供电路径中，该电源2的电源正极端21、电源负极端22分别与该第二电极端34、第一电极端33连接。
在本实施方式中，该转子32为永磁性磁体并可相对该定子31转动。该位置侦测器20靠近该电机3设置，并通过侦测转子32的位置产生包括反映反电动势过零的侦测信号。具体的，该位置侦测器20侦测到N磁极或S磁极时产生的侦测信号发生电平变化而形成边沿，该边沿指示了此时电机3中的反电动势过零。
如图3所示，在本实施方式中，该逆变器10为一H桥电路，包括第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4。该第一半导体开关管Q1与第二半导体开关管Q2依次串联于该电源2的电源正极端21及电源负极端22之间，该第三半导体开关管Q3与第四半导体开关管Q4同样依次串联于该电源2的电源正极端21及电源负极端22之间。该电机3的第一电极端33与第二电极端34分别连接于该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2的连接节点N1以及该第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4的连接节点N2之间。
该驱动控制器30与该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4均连接，用于输出四个驱动信号S1-S4分别控制该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4。其中，在本实施方式中，该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4为高电平导通开关。例如，该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4均为NMOSFET管，或者其中部分为NMOSFET管，另一部分为IGBT管或NPNBJT。
请一并参阅图4，为侦测信号H1、驱动信号S1-S4、励磁电流C1的信号时序图。位置侦测器20侦测转子32的位置而产生波形随位置变化的侦测信号，其中，所述侦测信号H1在转子32的N磁极或S磁极转到对应位置侦测器20的位置时产生电平变化而形成边沿。
如图4所示，在第一个电半周期Thalf内，所述驱动控制器30控制产生的驱动信号S1于侦测信号H1的边沿E1前一提前角θadv跳变为高电平，驱动信号S2于侦测信号H1的边沿E1前该提前角θadv跳变为低电平，驱动信号S3维持低电平，驱动信号S4维持高电平。从而，在侦测信号H1的边沿前该提前角θadv的时刻，所述分别受驱动信号S1控制的第一半导体开关管Q1导通，受驱动信号S2控制的第二半导体开关管Q2截止，受驱动信号S3控制的第三半导体开关管Q3截止，以及受驱动信号S4控制的第四半导体开关管Q4导通。如此，逆变器10建立电机3的定子31与电源2之间的第一供电路径，左正右负的励磁电压被施加给电机3的定子31。
所述驱动控制器30还控制在励磁电压持续施加一导通角θcon后控制产生的驱动信号S1跳变为低电平，驱动信号S2跳变为高电平，驱动信号S3维持低电平，驱动信号S4维持高电平。此时，第一半导体开关管Q1以及第三半导体开关管Q3截止，第二半导体开关管Q2以及第四半导体开关管Q4导通，此时电机3的定子31与电源2之间的连接被切断，而电机3的定子31通过导通的第二半导体开关管Q2以及第四半导体开关管Q4形成一续流回路，在续流角θfre范围内进行续流。
所述驱动控制器30根据侦测信号H1的上一次边沿(即，边沿E1之前的一个边沿)确定当前边沿E1之前的提前角θadv位置，显然，在一个电半周期内，180°-θadv即为上一次边沿距离该提前角θadv(提前励磁时刻)的角度。驱动控制器30控制产生的驱动信号S1于侦测信号H1的边沿E1前一提前角θadv跳变为高电平，驱动信号S2于侦测信号H1的边沿E1前该提前角θadv跳变为低电平，驱动信号S3维持低电平，驱动信号S4维持高电平；即在侦测信号H1的边沿E1上一次边沿后一(180°-θadv)角度时，控制驱动信号S1跳变为高电平，驱动信号S2跳变为低电平，驱动信号S3维持低电平，以及驱动信号S4维持高电平。
其中，在本实施方式中，导通角θcon、提前角θadv均与速度相关，可通过查询表得出，例如通过一记录有速度与导通角θcon、提前角θadv关系的查询表，根据当前的速度查出对应的导通角θcon与提前角θadv。根据导通角θcon＝θadv+θdrv，可得出：θdrv＝θcon-θadv，其中，θdrv为在侦测信号的边沿E1后继续励磁的驱动角。从而，所述驱动控制器30控制在励磁电压施加一导通角θcon后控制产生的驱动信号S1跳变为低电平，驱动信号S2跳变为高电平，驱动信号S3维持低电平，驱动信号S4维持高电平为：在侦测信号H1的边沿E1之后一驱动角θdrv内持续励磁，并在驱动角θdrv后控制产生的驱动信号S1跳变为低电平，控制驱动信号S2跳变为高电平，控制驱动信号S3维持低电平，以及控制驱动信号S4维持高电平。
其中，导通角θcon与续流角θfre之和为一个电半周期，即θcon+θfre＝180°，从而，也可以根据：θfre＝180°-θcon得出续流角θfre。
从而，该驱动控制器30根据位置侦测器20产生的侦测信号产生相应的驱动信号S1-S4，使得逆变器10于侦测信号的边沿之前一提前角θadv进行励磁，并在励磁一导通角θcon后进行续流。
其中，该驱动控制器30并控制在续流一续流角θfre之后进行供电路径的切换，即进行励磁电压方向的切换而进入下一个电半周期，然后重复前述类似的过程。具体的，所述驱动控制器30在于侦测信号H1的下一个边沿E2前一提前角θadv控制驱动信号S3跳变为高电平，控制驱动信号S4跳变为低电平，并控制该驱动信号S1维持为低电平，驱动信号S2维持为高电平。此时，分别受驱动信号S3和驱动信号S2控制的第三半导体开关管Q3及第二半导体开关管Q2导通，分别受驱动信号S1和S4控制的第一半导体开关管Q1及第四半导体开关管Q4截止，此时，施加给电机3的励磁电压反向，继续驱动电机3的转子32朝同一方向转动。而相类似的，当施加的反向励磁电压持续所述导通角θcon后，所述驱动控制器30控制产生的驱动信号S1维持低电平，驱动信号S2维持高电平，驱动信号S3跳变为低电平，驱动信号S4跳变为高电平。此时，第一半导体开关管Q1及第三半导体开关管Q3截止，第二半导体开关管Q2及第四半导体开关管Q4导通，电机3的定子31通过导通的第二半导体开关管Q2以及第四半导体开关管Q4形成一续流回路，在续流角θfre范围内进行续流。
其中，与上一个电半周期相类似，于侦测信号H1的下一个边沿E2前一提前角θadv控制驱动信号S3跳变为高电平，控制驱动信号S4跳变为低电平，并控制该驱动信号S1维持为低电平，驱动信号S2维持为高电平为：在当前边沿E1之后一(180°-θadv)控制驱动信号S3跳变为高电平，控制驱动信号S4跳变为低电平，并控制该驱动信号S1维持为低电平，驱动信号S2维持为高电平为。同样，当施加的反向励磁电压持续所述导通角θcon后，所述驱动控制器30控制产生的驱动信号S1维持低电平，驱动信号S2维持高电平，驱动信号S3跳变为低电平，驱动信号S4跳变为高电平为：在侦测信号H1的下一个边沿E2之后一驱动角θdrv内持续励磁，并在驱动角θdrv后控制产生的驱动信号S1维持低电平，驱动信号S2维持高电平，驱动信号S3跳变为低电平，驱动信号S4跳变为高电平。
其中，如图4所示，由于残留电流的影响，在逆变器10响应驱动信号S1-S4进行供电路径的切换后，流经电机3的定子31中的电流C1会延迟一会才会改变方向。
其中，该位置侦测器20为霍尔传感器，所产生的侦测信号H1为霍尔信号，霍尔信号在N磁极或S磁极靠近时产生边沿变化，而形成边沿。
在本实施方式中，该提前角的变化范围为0-30°，即，在电机3从加速模式转变到恒速运行模式的过程中，提前角从0度逐渐增大至30°。该导通角的变化范围可为180°-108°，即，在电机3从启动到加速模式再到恒速运行模式的过程中，导通角从180°逐渐减小至108°。也就是说，在电机3从启动到加速模式再到恒速运行模式的过程中，从在一个电半周期内全部导通进行励磁到逐渐减小至只励磁108°。
如图3所示，开关驱动模组40包括四个开关驱动器41，该四个开关驱动器41分别连接于该驱动控制器30与该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4之间，用于分别接收驱动控制器30输出的四个驱动信号S1-S4，并分别进行升压后传输给第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4，以驱动该第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2、第三半导体开关管Q3以及第四半导体开关管Q4进行导通或截止。
由于从施加驱动信号至逆变器10中的半导体开关管至半导体开关管真正响应，例如真正导通或截止有一个响应时间，在电机3的转子32速度很小时，该响应时间可以忽略，但是当电机3的转子32速度很快时，例如达到10W rpm(转每分钟)时，该响应速度将造成较大的影响。因此，本发明中随着电机3转子速度的增加，逐渐增大提前角，可以使得半导体开关管真正响应施加的驱动信号时，转子32总会到一力矩最大的预定位置，从而可提高电机3的效率。而通过逐渐减小导通角，可在速度越来越大导致反电动势越来越大而难以施加励磁电压时，在续流角内进行续流，一定程度上消除反电动势的影响。
请参阅图5，为本发明另一实施方式中侦测信号H1、驱动信号S1-S4、励磁电流C1的信号时序图。如前所述，从施加驱动信号至逆变器10中的半导体开关管至半导体开关管真正响应，例如真正导通或截止有一个响应时间。而如前所述，在控制逆变器10进行第一供电路径和第二供电路径切换而使得励磁电压反向时或控制对电机3进行续流时，位于左半桥或右半桥上的两个半导体开关管是大致同时分别导通及截止。而如果同时控制位于逆变器10的左半桥中的第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2分别导通或截止，或同时控制第三半导体开关管Q1、第四半导体开关管Q4导通或截止，由于响应时间的存在，将有可能出现第一半导体开关管Q1、第二半导体开关管Q2均导通或者第三半导体开关管Q1、第四半导体开关管Q4均导通的情况，此时将会在左半桥或右半桥出现短路而影响电机3的转子32的转动，甚至可能损坏半导体开关管。
因此，为了避免这种情况，在本实施方式中，该驱动控制器30在同一半桥中的两个半导体开关管需要大致同时地分别导通及截止时，先控制需要截止的半导体开关管截止，然后延迟一延迟角后再控制同一半桥中需要导通的半导体开关管导通。其中，在本实施方式中，该同一半桥中的两个半导体开关管需要大致同时地分别导通及截止的时刻为对提供给电机3的励磁电压进行反向的时刻(即励磁电压开始反向的时刻，在有续流角时，也可以称为开始提供励磁电压的时刻)或控制对电机3续流的时刻(即开始续流的时刻)。其中，该延迟角很小，例如为0.1°等，因此仍然可认为该同一半桥中的两个半导体开关管是大致同时地分别导通及截止，且由于需要导通的半导体开关管的导通时刻滞后/延迟于需要截止的半导体开关管的截止时刻，因此，避免了出现同一半桥上的两个半导体开关管同时导通的情况。
如图5所示，在本实施方式中，以一个电周期为例进行说明。当需要提前该提前角θadv进行励磁时，在一个电半周期内，所述驱动控制器30控制产生的驱动信号S2于侦测信号H1的边沿E1前一提前角θadv跳变为低电平，然后，控制驱动信号S1滞后所述延迟角θdey后跳变为高电平，控制驱动信号S3维持低电平以及驱动信号S4维持高电平。从而，在侦测信号H1的边沿E1前该提前角θadv的时刻所述受驱动信号S2控制的第二半导体开关管Q2截止，受驱动信号S3控制的第三半导体开关管Q3截止，以及受驱动信号S4控制的第四半导体开关管Q4导通，而受驱动信号S1控制的第一半导体开关管Q1在滞后所述延迟角θdey后才导通，从而使得第一半导体开关管Q1滞后导通，避免出现同时位于一个左半桥的第一半导体开关管Q1和第二半导体开关管Q2同时出现导通的情况。
在本实施方式中，所述驱动控制器30控制在励磁电压施加一导通角θcon后控制产生的驱动信号S1跳变为低电平，控制驱动信号S3维持低电平，驱动信号S4维持高电平，然后控制驱动信号S2滞后所述延迟角θdey后跳变为高电平。从而，此时仍然保证需要发生状态变化的第一半导体开关管Q1和第二半导体开关管Q2中的第一半导体开关管Q1先截止然后第二半导体开关管Q2再导通，避免出现同时导通的情况。
如图5所示，下一个电半周期Thalf与上述相同，对于需要发生状态变化的第三半导体开关管Q3和第四半导体开关管Q4，同样控制其中一个先截止，另一个延后导通。例如，所述驱动控制器30在于侦测信号H1的下一个边沿E2前一提前角θadv控制驱动信号S4跳变为低电平，控制该驱动信号S1维持为低电平，驱动信号S2维持为高电平，并控制驱动信号S3滞后该延迟角θdey后跳变为高电平。此时，位于右半桥的第四半导体开关管Q4首先截止，然后该第三半导体开关管Q3延迟导通，该第一半导体开关管Q1维持截止，第二半导体开关管Q2维持导通。此时，逆变器10建立第二供电路径而使得施加给电机3的励磁电压反向，继续驱动电机3中的转子3转动。由于右半桥的第四半导体开关管Q4先截止然后才导通右半桥的第三半导体开关管Q3，从而可避免右半桥的半导体开关管同时出现导通。
其中，本发明所有附图中所示的元件之间的位置关系并不代表其在产品中的排布位置关系，仅仅是电气和逻辑上的位置关系。
请参阅图6，为本发明一实施方式中的电机控制方法的流程图。该方法包括如下步骤：
于电机3中的反电动势过零点前一提前角控制对电机3进行励磁，其中，在电机3启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该提前角逐渐增大(501)。其中，该提前角从0度到30°的范围内逐渐增大。
控制电机3在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机3启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该导通角从180°逐渐减小至一预定值(503)。其中，该预定值为108°。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种电机控制系统，用于控制电源对电机的供电，其特征在于，所述电机控制系统用于在电机中的反电动势过零点前一提前角控制电源对电机提供励磁电压进行励磁，并在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，逐渐增大该提前角，所述电机控制系统还控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该电机控制系统控制所述导通角逐渐减小至一预定值。
2.如权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制系统控制电机在励磁所述导通角后，在一续流角范围内进行续流。
3.如权利要求2所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制系统包括逆变器、位置侦测器以及驱动控制器；电机包括定子及相对该定子转动的转子；所述逆变器耦接于电源与电机之间，用于建立或断开电源与电机之间的供电路径，所述位置侦测器用于侦测电机的转子的位置并产生包含有反映该反电动势过零点信号的侦测信号至驱动控制器；所述驱动控制器耦接于位置侦测器以及该逆变器之间，用于根据位置侦测器产生的侦测信号而输出相应的驱动信号控制逆变器在反电动势的过零点之前一提前角导通电源与电机的电连接，从而控制对电机提前励磁，并控制所述逆变器在导通该导通角后断开电源与电机的电连接持续所述续流角，从而控制电机在励磁该导通角后在续流角范围内续流。
4.如权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，该逆变器为一H桥电路，包括第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管；该第一半导体开关管与第二半导体开关管依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间，该第三半导体开关管与第四半导体开关管同样依次串联于该电源的电源正极端及电源负极端之间；所述电机还包括第一电极端与第二电极端，第一电极端与该第一半导体开关管、第二半导体开关管的连接节点连接，第二电极端与该第三半导体开关管以及第四半导体开关管的连接节点连接。
5.如权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于，该驱动控制器与该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管均连接，用于输出第一、第二、第三以及第四驱动信号分别控制该第一半导体开关管、第二半导体开关管、第三半导体开关管以及第四半导体开关管，其中，所述第一、第二、第三、第四半导体开关管均为高电平导通开关。
6.如权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，在第一个电半周期内，所述驱动控制器控制产生的第一驱动信号于侦测信号的当前边沿前该提前角跳变为高电平，控制产生的第二驱动信号于侦测信号的边沿前该提前角跳变为低电平，控制第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第四半导体开关管导通，第二、第三半导体开关管截止，电源对电机提供第一方向的励磁电压进行励磁。
7.如权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，所述驱动控制器控制在励磁电压施加持续该导通角后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，此时，第一、第三半导体开关管截止，第二、第四半导体开关管导通，电机与电源之间的连接被切断，电机通过导通的第二半导体开关管以及第四半导体开关管形成一续流回路进行续流。
8.如权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，所述驱动控制器在侦测信号的上一次边沿后经过(180°-θadv)的角度时，控制产生的第一驱动信号跳变为高电平，第二驱动信号跳变为低电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中θadv为提前角。
9.如权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，所述驱动控制器在侦测信号的当前边沿之后一驱动角θdrv范围内控制电源对电机持续励磁，并在驱动角θdrv后控制产生的第一驱动信号跳变为低电平，第二驱动信号跳变为高电平，第三驱动信号维持低电平，第四驱动信号维持高电平，其中，驱动角θdrv＝θcon-θadv，θadv为提前角，θcon为导通角。
10.如权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，在下一个电半周期内，驱动控制器在侦测信号的下一个边沿前一提前角控制第三驱动信号跳变为高电平，控制第四驱动信号跳变为低电平，并控制该第一驱动信号维持为低电平，第二驱动信号维持为高电平，所述驱动控制器并在施加的励磁电压持续所述导通角后，控制产生的第一驱动信号维持低电平，第二驱动信号维持高电平，第三驱动信号跳变为低电平，第四驱动信号跳变为高电平。
11.如权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述提前角的范围为0度到30°。
12.如权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述预定值为108°，所述电机控制系统控制所述导通角从180°逐渐减小至该预定值。
13.一种电机控制方法，包括步骤：于电机中的反电动势过零点前一提前角控制对电机进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该提前角逐渐增大；以及
控制电机在一导通角范围内进行励磁，其中，在电机启动后从加速模式到恒速运行模式的过程中，该导通角从180°逐渐减小至一预定值。
14.如权利要求13所述的电机控制方法，其特征在于，所述提前角的范围为0度到30°。
15.如权利要求13所述的电机控制方法，其特征在于，所述预定值为108°。
16.如权利要求13所述的电机控制方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：控制电机在每个电半周期内依次在导通角范围内励磁和在续流角范围内续流。
17.一种吸尘器，包括电机，其特征在于，所述吸尘器还包括如权利要求1-12任意一项所述的电机控制系统。
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