CN108448953A - 吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统 - Google Patents

吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吸尘器、无刷直流电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统，其中，无刷直流电机的反电势过零检测方法包括以下步骤：在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，并判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；如果占空比大于第一预设占空比，则在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。该方法不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

Description

吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的反电势过零检测方法、一种无刷直流电机的反电势过零检测装置、一种无刷直流电机的控制系统和一种吸尘器。
背景技术
目前，在无刷直流电机无传感器驱动控制技术领域中，电机的转子位置检测方法有多种，其中以反电势过零法简单、有效而被广泛应用。反电势过零法的基本原理是当无刷直流电机的某相绕组的反电势过零时，转子直轴与该相绕组轴线恰好重合，因此只要判断出各相绕组的反电势过零点就可获知电机的转子位置。
相关技术中，反电势过零检测的方法有两种：一、采用ADC(Analog-to-DigitalConverter，模/数转换器)模块在每个PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制周期采样一次无刷直流电机悬空相的端电压，然后将采样结果与参考电压进行比较判断是否发生过零；二、增加外部比较器，利用硬件比较无刷直流电机悬空相的端电压与参考电压的大小关系，实现反电势过零检测。
然而，上述检测方法存在以下缺点：1)当采用方法一进行反电势过零检测时，检测到的反电势过零时刻均滞后实际反电势过零时刻约为一个PWM周期，在无刷直流电机的转速较低，PWM控制信号的占空比较小时，一个换相间隔内有多个PWM周期，滞后一个PWM周期对无刷直流电机换相的影响较小，但是，当无刷直流电机的转速较高时，一个换相间隔内的PWM周期的个数较少，反电势过零检测滞后可能会导致无刷直流电机换相滞后，从而影响无刷直流电机的稳定性；2)采用方法二进行反电势过零检测时，由于增加了外部比较器，因此会导致成本较高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种无刷直流电机的反电势过零检测方法，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种无刷直流电机的反电势过零检测装置。
本发明的第四个目的在于提出一种无刷直流电机的控制系统。
本发明的第五个目的在于提出一种吸尘器。
为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种无刷直流电机的反电势过零检测方法，包括以下步骤：S1，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对所述无刷直流电机进行控制，并判断所述PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；S2，如果所述占空比大于所述第一预设占空比，则在所述PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断所述反电势是否过零。
根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，并判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比，如果占空比大于第一预设占空比，则在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。从而不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，在每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，还判断当前时间是否为所述PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电流。
根据本发明的一个实施例，还包括：判断当前时间是否为所述PWM控制周期的开始时间；如果是，则触发母线电压ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电压，并对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，同时判断所述反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据所述PWM控制周期和所述第一预设时间获取；如果所述反电势的采样次数大于等于所述第一预设次数，则判断当前时间为所述PWM控制周期的高电平中间时刻。
根据本发明的一个实施例，在获得所述无刷直流电机的母线电流后，还对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，直至判断所述反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
根据本发明的一个实施例，如果所述占空比小于第二预设占空比，则在所述PWM控制周期的高电平时间内通过常规反电势采样方法对所述无刷直流电机的反电势进行一次采样，并根据采样结果判断所述反电势是否过零，其中，所述第二预设占空比小于所述第一预设占空比。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的无刷直流电机的反电势过零检测方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行上述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种无刷直流电机的反电势过零检测装置，包括：控制单元，用于在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对所述无刷直流电机进行控制；判断单元，用于判断所述PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；采样单元，用于在所述占空比大于所述第一预设占空比时，在所述PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断所述反电势是否过零。
根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置，通过控制单元在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，以及通过判断单元判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比，并通过采样单元在占空比大于第一预设占空比时，在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。从而不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述采样单元还用于在每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，判断当前时间是否为所述PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电流。
根据本发明的一个实施例，所述采样单元还用于，判断当前时间是否为所述PWM控制周期的开始时间，如果是，则触发母线电压ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电压，并对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，所述采样单元根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，同时判断所述反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据所述PWM控制周期和所述第一预设时间获取；如果所述反电势的采样次数大于等于所述第一预设次数，所述采样单元则判断当前时间为所述PWM控制周期的高电平中间时刻。
根据本发明的一个实施例，在获得所述无刷直流电机的母线电流后，所述采样单元还用于对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，所述采样单元根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，直至判断所述反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
根据本发明的一个实施例，所述采样单元还用于在所述占空比小于第二预设占空比时，在所述PWM控制周期的高电平时间内通过常规反电势采样方法对所述无刷直流电机的反电势进行一次采样，并根据采样结果判断所述反电势是否过零，其中，所述第二预设占空比小于所述第一预设占空比。
为实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种无刷直流电机的控制系统，其包括上述的无刷直流电机的反电势过零检测装置。
根据本发明实施例的无刷直流电机的控制系统，通过上述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
为实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种吸尘器，其包括上述的无刷直流电机的控制系统。
根据本发明实施例的吸尘器，通过上述的无刷直流电机的控制系统，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
附图说明
图1是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；
图2a是A相一个周期的端电压波形图；
图2b是A相悬空阶段的端电压波形图；
图3是相关技术中无刷直流电机的反电势过零检测的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的反电势过零检测的示意图；
图5a是根据本发明一个具体实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；
图5b是根据本发明另一个具体实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；
图6是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来描述根据本发明实施例提出的无刷直流电机的反电势过零检测方法、非临时性计算机可读存储介质、无刷直流电机的反电势过零检测装置、无刷直流电机的控制系统以及吸尘器。
图1是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法包括以下步骤：
S1，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，并判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比。
S2，如果占空比大于第一预设占空比，则在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。
根据本发明的一个实施例，如果占空比小于第二预设占空比，则在PWM控制周期的高电平时间内通过常规反电势采样方法对无刷直流电机的反电势进行一次采样，并根据采样结果判断反电势是否过零，其中，第二预设占空比小于第一预设占空比，具体可根据实际情况进行标定。
具体地，目前反电势过零检测是比较悬空相端电压与参考电压的关系。以A相为例，在一个周期内A相绕组端电压波形如图2a所示，其中在BC和CB期间，A相悬空，其端电压波形如图2b所示。在PWM开通期间，A相端电压UA＝eA+1/2UDC，当UA＝1/2UDC时，eA＝0，即为A相反电势过零时刻；在PWM关断期间，A相端电压UA＝eA，当UA＝0时，即为A相反电势过零时刻。因此，在PWM开通期间进行反电势过零检测，参考电压选择1/2UDC，在PWM关断期间进行反电势过零检测，参考电压选择0V。
相关技术中，当使用ADC模块在每个PWM控制周期内采样一次悬空相的端电压，并将采样结果与参考电压进行比较，以判断反电势是否过零时，以在PWM开通期间检测反电势过零为例。如图2所示，在BC导通期间，A相端电压呈上升趋势，在每个PWM开通期间对A相端电压进行一次采样，并与参考电压进行比较，在图2b中的a1时刻，UA＜1/2UDC，反电势未过零，在下一PWM控制周期的a2时刻，UA＞1/2UDC，此时检测到反电势已过零；同理，在CB导通期间，A相端电压呈下降趋势，在b2时刻，UA＞1/2UDC，反电势未过零，而在b3时刻，UA＜1/2UDC，此时检测到反电势已过零。
上述检测到的反电势过零时刻均滞后实际的反电势过零时刻约一个PWM控制周期，在转速较低(占空比较低)的情况下，一个换相间隔内有多个PWM控制周期，因此滞后一个PWM控制周期对换相影响较小。但是，当无刷直流电机以极高转速运行时，如100000RPM(1对极)，此时一个相位扇区的时间是100us，而一个PWM控制周期是50us(即20KHz，无刷直流电机的PWM控制信号的频率一般在5～30KHz范围内，再提高会对功率开关管的开关损耗、效率以及散热等造成不利)，此时一个换相间隔内最多有2个PWM控制周期，而每个PWM控制周期只进行一次反电势过零采样，因而无法及时获知反电势是否过零，从而很容易因反电势过零检测滞后较大引起无刷直流电机失步。
具体而言，如图3所示，当无刷直流电机以极高转速运行时，一个换相间隔内只有2个PWM控制周期，如果按照常规反电势采样方法，即在这两个PWM控制周期内均进行一次反电势ADC采样，分别对应c1、c2时刻，而实际反电势过零发生在c1时刻之后，因此无法在第一个PWM控制周期内及时检测到反电势过零，只能在第二个PWM控制周期的c2时刻检测到反电势过零，而c2时刻滞后真正的反电势过零点约1个PWM控制周期(约为1/2换相间隔)，导致反电势过零检测滞后，继而导致换相滞后，引起电流脉动大甚至失步等不良状况。
因此，在本发明的实施例中，可将无刷直流电机的运行划分为两个阶段，分别为低速阶段和高速阶段，进一步地，根据PWM控制信号的占空比，可将无刷直流电机的运行划分为低占空比阶段和高占空比阶段。其中，在低占空比阶段(即，低速阶段)，仍采用常规反电势采样方法，例如，在每个PWM控制周期的高电平时间内进行一次反电势ADC采样，并根据采样结果判断反电势是否过零。而当占空比升高至超过第一预设占空比时，进入高占空比阶段(即，高速阶段)，此时在整个PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。当占空比再次下降至低于第二预设占空比时，再使用常规反电势采样方法，其中，第二预设占空比小于第一预设占空比。
由于低占空比阶段的反电势过零检测滞后对无刷直流电机的换相几乎没有影响，所以在无刷直流电机低速运行阶段，采用常规反电势采样方法就可满足控制需求，而在高占空比阶段，可通过硬件触发方式触发ADC单通道在每个PWM控制周期内多次采样反电势，因而可以保证反电势过零检测的及时性和准确性，可支持无刷直流电机稳定运行在极高转速范围内，并且无需额外增加比较器，能够降低成本，减小控制器PCB的尺寸。
进一步地，根据本发明的一个实施例，在每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，还判断当前时间是否为PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得无刷直流电机的母线电流。
具体而言，如图4所示，在每个PWM控制周期的高电平时间内，母线电流的波形大致为线性上升，因此每个PWM控制周期的高电平中间时刻对应的母线电流瞬时值可近似为母线电流平均值。而为了便于实现母线电流平均值的准确采样，实现无刷直流电机的恒功率控制，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，并在每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，判断当前时间是否为PWM控制周期的高电平中间时刻(或者，距离中间时刻的一段时间内)，如果是，则触发母线电流ADC采样以获得无刷直流电机的母线电流。
下面结合图4-图5来详细说明如何在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道对无刷直流电机的反电势进行多次采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零，以及在PWM控制周期的高电平中间时刻获得无刷直流电机的母线电流。
根据本发明的一个实施例，上述的无刷直流电机的反电势过零检测方法还包括：判断当前时间是否为PWM控制周期的开始时间，如果是，则触发母线电压ADC采样以获得无刷直流电机的母线电压，并对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，配置完成后，ADC单通道开始每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，同时判断反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据PWM控制周期和第一预设时间获取；如果反电势的采样次数大于等于第一预设次数，则判断当前时间为PWM控制周期的高电平中间时刻。
根据本发明的一个实施例，在获得无刷直流电机的母线电流后，还对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，ADC单通道开始每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，直至判断反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
具体而言，参考图4所示，可以通过PWM的计数单元来判断当前时间是否为PWM控制周期的开始时间，如果是，则产生一个PWM中断，即在每个PWM周期的起始时刻会产生一个PWM中断。在该中断中，可触发母线电压ADC采样以获取无刷直流电机的母线电压，并对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间(如TWus)对无刷直流电机的反电势进行采样，以及将产生ADC中断的次数清零，然后退出PWM中断。配置完成后，后续会每隔第一预设时间产生一次ADC中断。在ADC中断的过程中，对无刷直流电机的反电势进行采样，并读取采样结果，以及根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，并累加ADC中断的次数，当ADC中断的次数大于等于第一预设次数时，可判断当前时间为PWM控制周期的高电平中间时刻(或者，距离中间时刻的一段时间内)，此时读取反电势ADC采样结果，并根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，同时触发母线电流ADC采样以获得无刷直流电机的母线电流。
需要说明的是，在一定的条件下(例如，PWM中断时间较小，可忽略不计)，上述实施例中的第一预设次数可为N/2，其中，N为PWM控制周期(如Tus)与第一预设时间(如TWus)的比值，当ADC中断的次数大于等于T/2TW时，可判断当前时间为PWM控制周期的高电平中间时刻(或者，距离中间时刻的一段时间内)。也就是说，在对第一预设次数进行设置时，可结合PWM控制周期、第一预设时间、PWM中断时间以及母线电流获取时间来进行合理设置，以保证对母线电流的采样尽可能在PWM控制周期的高电平中间时刻或附近，使得母线电流的采样更为准确，保证无刷直流电机的恒功率控制。
进一步地，在获得无刷直流电机的母线电流后，再对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间继续对无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，直至判断反电势过零或者进入下一PWM控制周期。在下一个PWM控制周期重复上述操作。
进一步地，如图5a所示，该无刷直流电机的反电势过零检测方法可包括以下步骤：
S501，触发母线电压ADC采样，并将ADC中断次数清零。
S502，判断母线电压ADC采样是否结束。如果是，则执行步骤S503；如果否，则继续执行步骤S502。
S503，读取母线电压ADC采样结果，并配置每隔TWus触发反电势ADC单通道采样。
进一步地，在配置完成后，如图5b所示，无刷直流电机的反电势过零检测方法可包括以下步骤：
S601，读取反电势ADC采样结果，并根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，以及将ADC中断次数加1。
S602，判断当前ADC中断次数是否等于N/2。如果是，则执行步骤S603；如果否，则退出当前ADC中断。
S603，触发母线电流ADC采样。
S604，判断母线电流ADC采样是否结束。如果是，则执行步骤S605；如果否，则继续执行步骤S604。
S605，读取母线电流ADC采样结果，并配置每隔TWus触发反电势ADC单通道采样。
由此，通过采用连续硬件触发反电势ADC采样方式实现在一个PWM周期内连续多次采集反电势，不仅可以及时精准地检测到反电势过零点，保证无刷直流电机稳定运行在极高转速下，同时能够兼顾母线电流平均值的准确采样，实现无刷直流电机的恒功率控制，而且此方案不需要外加比较器，降低了成本。
综上所述，根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，并判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比，如果占空比大于第一预设占空比，则在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。从而不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
另外，本发明的实施例还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的无刷直流电机的反电势过零检测方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行上述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
图6是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置的方框示意图。如图6所示，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置包括：控制单元100、判断单元200和采样单元300。
其中，控制单元100用于在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制；判断单元200用于判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；采样单元300用于在占空比大于第一预设占空比时，在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。
根据本发明的一个实施例，采样单元300还用于在每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，判断当前时间是否为PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得无刷直流电机的母线电流。
根据本发明的一个实施例，采样单元300还用于，判断当前时间是否为PWM控制周期的开始时间，如果是，则触发母线电压ADC采样以获得无刷直流电机的母线电压，并对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，ADC单通道开始每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，采样单元根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，同时判断反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据PWM控制周期和第一预设时间获取；如果反电势的采样次数大于等于第一预设次数，采样单元则判断当前时间为PWM控制周期的高电平中间时刻。
根据本发明的一个实施例，在获得无刷直流电机的母线电流后，采样单元300还用于对ADC单通道进行配置以使ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样；配置完成后，ADC单通道开始每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，采样单元根据采样结果和母线电压判断反电势是否过零，直至判断反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
需要说明的是，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法中所披露的细节，具体这里不再详述。
根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置，通过控制单元在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对无刷直流电机进行控制，以及通过判断单元判断PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比，并通过采样单元在占空比大于第一预设占空比时，在PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断反电势是否过零。从而不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
另外，本发明的实施例还提出了一种无刷直流电机的控制系统，其包括上述的无刷直流电机的反电势过零检测装置。
根据本发明实施例的无刷直流电机的控制系统，通过上述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
此外，本发明的实施例还提出了一种吸尘器，其包括上述的无刷直流电机的控制系统。
根据本发明实施例的吸尘器，通过上述的无刷直流电机的控制系统，不仅能够及时、准确地检测到反电势过零点，保证电机稳定运行在极高转速，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
另外，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种无刷直流电机的反电势过零检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对所述无刷直流电机进行控制，并判断所述PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；
S2，如果所述占空比大于所述第一预设占空比，则在所述PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断所述反电势是否过零。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，其特征在于，在每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，还判断当前时间是否为所述PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电流。
3.如权利要求2所述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，其特征在于，还包括：
判断当前时间是否为所述PWM控制周期的开始时间；
如果是，则触发母线电压ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电压，并对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；
配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，同时判断所述反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据所述PWM控制周期和所述第一预设时间获取；
如果所述反电势的采样次数大于等于所述第一预设次数，则判断当前时间为所述PWM控制周期的高电平中间时刻。
4.如权利要求3所述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，其特征在于，在获得所述无刷直流电机的母线电流后，还对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；
配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，直至判断所述反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
5.如权利要求1-4中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零检测方法，其特征在于，如果所述占空比小于第二预设占空比，则在所述PWM控制周期的高电平时间内通过常规反电势采样方法对所述无刷直流电机的反电势进行一次采样，并根据采样结果判断所述反电势是否过零，其中，所述第二预设占空比小于所述第一预设占空比。
6.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零检测方法。
7.一种无刷直流电机的反电势过零检测装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于在每个PWM控制周期内采用中心对称的PWM控制信号对所述无刷直流电机进行控制；
判断单元，用于判断所述PWM控制信号的占空比是否大于第一预设占空比；
采样单元，用于在所述占空比大于所述第一预设占空比时，在所述PWM控制周期内通过硬件触发方式触发ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并在每次采样完成后根据采样结果判断所述反电势是否过零。
8.如权利要求7所述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，其特征在于，所述采样单元还用于在每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样的过程中，判断当前时间是否为所述PWM控制周期的高电平中间时刻，如果是，则停止对所述无刷直流电机的反电势进行采样，并触发母线电流ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电流。
9.如权利要求8所述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，其特征在于，所述采样单元还用于，判断当前时间是否为所述PWM控制周期的开始时间，如果是，则触发母线电压ADC采样以获得所述无刷直流电机的母线电压，并对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；
配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，所述采样单元根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，同时判断所述反电势的采样次数是否大于等于第一预设次数，其中，第一预设次数根据所述PWM控制周期和所述第一预设时间获取；
如果所述反电势的采样次数大于等于所述第一预设次数，所述采样单元则判断当前时间为所述PWM控制周期的高电平中间时刻。
10.如权利要求9所述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，其特征在于，在获得所述无刷直流电机的母线电流后，所述采样单元还用于对所述ADC单通道进行配置以使所述ADC单通道每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样；
配置完成后，所述ADC单通道开始每隔第一预设时间对所述无刷直流电机的反电势进行采样，所述采样单元根据采样结果和所述母线电压判断所述反电势是否过零，直至判断所述反电势过零或者进入下一PWM控制周期。
11.如权利要求7-10中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零检测装置，其特征在于，所述采样单元还用于在所述占空比小于第二预设占空比时，在所述PWM控制周期的高电平时间内通过常规反电势采样方法对所述无刷直流电机的反电势进行一次采样，并根据采样结果判断所述反电势是否过零，其中，所述第二预设占空比小于所述第一预设占空比。
12.一种无刷直流电机的控制系统，其特征在于，包括如权利要求7-11中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零检测装置。
13.一种吸尘器，其特征在于，包括如权利要求12所述的无刷直流电机的控制系统。
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