CN108631686A - 无刷直流电机控制系统及其母线电压的检测方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机控制系统及其母线电压的检测方法、装置，其中，无刷直流电机控制系统包括逆变电路，逆变电路的输入端与母线电压端相连，逆变电路的输出端与无刷直流电机的三相绕组相连，逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，检测方法包括以下步骤：判断无刷直流电机当前所处的工作状态；如果无刷直流电机当前处于运行状态，则获取无刷直流电机的导通相电压，其中，导通相电压通过反电势电压检测装置获取；根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。该方法通过反电势电压检测装置来间接获取母线电压，不仅保证了检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

Description

无刷直流电机控制系统及其母线电压的检测方法、装置

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控制系统中母线电压的检测方法、一种无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置和一种无刷直流电机控制系统。

背景技术

目前，应用到无刷直流电机驱动控制的系统一般都需要采集直流母线电压，利用该直流母线电压进行系统过压、欠压保护等。相关技术中，对直流母线电压的检测方法主要有两种：一种是采用独立的电阻分压电路获取，另一种是采用专用的电压传感器模块获取。

其中，采用独立的电阻分压电路获取主要是通过分压电阻对母线电压进行分压，并限制在合适的取值范围之内，然后将分压所得信号线连接至微控制器的ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)端口，在微控制器内通过软件方法采集该模拟电压，并计算得到实际的母线电压值；而采用专用的电压传感器模块获取可通过通信接口进行母线电压数据的直接获取。

然而，在采用独立的电阻分压电路获取时，当母线电压比较大时(例如，前端通过整流桥将交流市电转换成直流电)，要想得到微控制器能够接收的电压范围，电阻的分压比会比较大。如果此时分压电阻的阻值较小，则根据欧姆定律可知，分压电阻所需的功率就会增大，此时不仅会增加线路板的布板面积，影响线路板的小型化，还会造成器件温升升高；如果分压电阻的阻值较大，则会影响微控制器的ADC采样精度和线性度，虽然可以通过增加运算放大器电路进行缓冲和阻抗匹配以弥补该缺陷，但是会增加器件成本和线路板的布板面积。而在采用专用的电压传感器模块获取时，不仅体积较大，而且价格昂贵，无法适用于成本要求严格的场合。另外，不管是采用独立的电阻分压电路还是采用专用的电压传感器模块，都会增加一路走线线路和一路ADC端口。

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控制系统中母线电压的检测方法，通过反电势电压检测装置来间接获取母线电压，不仅保证了检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

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控制系统中母线电压的检测装置。

本发明的第四个目的在于提出一种无刷直流电机控制系统。

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控制系统中母线电压的检测方法，所述无刷直流电机控制系统包括逆变电路，所述逆变电路的输入端与母线电压端相连，所述逆变电路的输出端与所述无刷直流电机的三相绕组相连，所述逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，所述检测方法包括以下步骤：判断所述无刷直流电机当前所处的工作状态；如果所述无刷直流电机当前处于运行状态，则获取所述无刷直流电机的导通相电压，其中，所述导通相电压通过反电势电压检测装置获取；根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，在无刷直流电机当前处于运行状态时，通过反电势电压检测装置获取无刷直流电机的导通相电压，并根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压，由此，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的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，其中，当所述开关管为MOS管时，还获取母线电流，并根据所述母线电流和所述MOS管的内阻获取所述开关管的压降；当所述开关管为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)时，所述开关管的压降为固定值。

根据本发明的一个实施例，在所述无刷直流电机的PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取所述无刷直流电机的导通相电压。

根据本发明的一个实施例，如果所述无刷直流电机当前处于制动状态，则采用下桥臂开关管点刹制动方式控制所述无刷直流电机进行制动，并在所述无刷直流电机制动的过程中，获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，并根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压，其中，所述下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

根据本发明的一个实施例，如果所述无刷直流电机当前处于未启动状态，则在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通，并获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，以及根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

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控制系统中母线电压的检测方法。

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控制系统中母线电压的检测方法，通过反电势电压检测装置来间接获取母线电压，不仅保证了检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，所述无刷直流电机控制系统包括逆变电路，所述逆变电路的输入端与母线电压端相连，所述逆变电路的输出端与所述无刷直流电机的三相绕组相连，所述逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，所述检测装置包括：判断单元，用于判断所述无刷直流电机当前所处的工作状态；获取单元，用于在所述无刷直流电机当前处于运行状态时，获取所述无刷直流电机的导通相电压，其中，所述导通相电压通过反电势电压检测装置获取；计算单元，用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，在无刷直流电机当前处于运行状态时，获取单元通过反电势电压检测装置获取无刷直流电机的导通相电压，计算单元根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压，由此，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且易于实现。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的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，其中，当所述开关管为MOS管时，所述获取单元还用于获取母线电流，所述计算单元还用于根据所述母线电流和所述MOS管的内阻获取所述开关管的压降；当所述开关管为IGBT时，所述开关管的压降为固定值。

根据本发明的一个实施例，所述获取单元用于在所述无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取所述无刷直流电机的导通相电压。

根据本发明的一个实施例，上述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，还包括：控制单元，所述控制单元用于在所述无刷直流电机当前处于制动状态时，采用下桥臂开关管点刹制动方式控制所述无刷直流电机进行制动，并在所述无刷直流电机制动的过程中，所述获取单元还用于获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，所述计算单元还用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压，其中，所述下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

根据本发明的一个实施例，上述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，还包括：自检单元，所述自检单元用于在所述无刷直流电机当前处于未启动状态时，在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通，所述获取单元还用于获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，所述计算单元还用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

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控制系统，其包括上述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置。

根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统，通过上述的母线电压的检测装置，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且易于实现。

附图说明

图1是根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的无刷直流电机控制系统的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的导通相电压的波形图；

图4是根据本发明另一个实施例的无刷直流电机的导通相电压的波形图；

图5是根据本发明一个实施例的无刷直流电机处于制动状态时导通相电压采样的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的开关管自检过程中导通相电压采样的示意图；以及

图7是根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的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控制系统中母线电压的检测方法、非临时性计算机可读存储介质、无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置以及无刷直流电机控制系统。

图1是根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法的流程图。

在本发明的实施例中，如图2所示，无刷直流电机控制系统可包括逆变电路，逆变电路的输入端与母线电压端相连，逆变电路的输出端与无刷直流电机的三相绕组相连，逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管。

如图1所示，本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法包括以下步骤：

S1，判断无刷直流电机当前所处的工作状态。

可以理解的是，在对母线电压检测之前，可先判断无刷直流电机的工作状态，从而根据无刷直流电机的工作状态采取不同的方法来获取母线电压。

S2，如果无刷直流电机当前处于运行状态，则获取无刷直流电机的导通相电压，其中，导通相电压通过反电势电压检测装置获取。

S3，根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。

需要说明的是，本发明主要是基于以下原理来获取母线电压：在逆变电路中的上桥臂开关管Q1、Q3和Q5中的任意一个导通且对应下桥臂开关管均不导通的情况下，根据相应的反电势电压检测装置中的电阻分压电路来获取无刷直流电机的导通相电压，进而根据导通相电压计算获得母线电压。举例而言，当仅导通上桥臂开关管Q1且关闭下桥臂开关管Q6时，图2中A点的电压近似于P+端的母线电压，此时微控制器通过由RAH和RAL构成的电阻分压电路来获取无刷直流电机的导通相电压，进而根据导通相电压获取母线电压。

具体地，在实际应用中，在无刷直流电机运行的过程中，无刷直流电机运行需要导通对应的控制矢量，其导通方式可以为两相导通方式或者三相导通方式。其中，根据图2所示的硬件原理简图，列出两相导通方式下的矢量为：

Q1、Q4导通→A+B-(记为AB)，即言，当上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4导通时，电流流向为：直流母线电压正端P+→上桥臂开关管Q1→A相定子绕组→B相定子绕组→下桥臂开关管Q4→直流母线电压负端P-，对应矢量A+B-，记为定子绕组的AB相位导通；

Q1、Q2导通→A+C-(记为AC)；

Q3、Q2导通→B+C-(记为BC)；

Q3、Q6导通→B+A-(记为BA)；

Q5、Q6导通→C+A-(记为CA)；

Q5、Q4导通→C+B-(记为CB)。

三相导通方式下的矢量为：

Q1、Q4、Q2导通→A+B-C-(记为A+)，即言，当上桥臂开关管Q1、下桥臂开关管Q4和Q2导通时，电流流向为：直流母线电压正端P+→上桥臂开关管Q1→A相定子绕组→B相定子绕组和C相定子绕组→下桥臂开关管Q4和下桥臂开关管Q2→直流母线电压负端P-，对应矢量A+B-C-，记为定子绕组的A+相位导通；

Q3、Q6、Q2导通→B+A-C-(记为B+)；

Q2、Q6、Q4导通→C+A-B-(记为C+)；

Q6、Q3、Q5导通→A-B+C+(记为A-)；

Q4、Q1、Q5导通→B-A+C+(记为B-)；

Q2、Q1、Q3导通→C-A+B+(记为C-)。

假设，当前采用两相导通方式来控制无刷直流电机运行，当上桥臂开关管Q1和下桥臂开关管Q4导通时，此时可通过由RAH和RAL构成的电阻分压电路来获取无刷直流电机的导通相电压，记为Vcond，由于导通相电压Vcond与母线电压Vp+之间满足以下关系：

Vcond＝Vp+-Vdrop(1)

其中，Vcond为导通相电压，Vp+为母线电压，Vdrop为开关管的压降。

因此，在获得无刷直流电机的导通相电压Vcond之后，根据开关管的压降Vdrop即可计算获得母线电压Vp+。

同样地，当上桥臂开关管Q3和下桥臂开关管Q2导通时，此时可通过由RBH和RBL构成的电阻分压电路来获取无刷直流电机的导通相电压，记为Vcond'，然后根据导通相电压Vcond'和开关管的压降Vdrop即可计算获得此时的母线电压Vp+'。对于其余矢量，母线电压的获取过程相同，这里就不再一一详述。另外，当采用三相导通方式来控制无刷直流电机运行时，对于母线电压的获取过程与两相导通方式相同，本领域技术人员根据上述示例能够实现三相导通方式下母线电压的获取，这里就不再举例说明。

由此，根据本发明实施例的母线电压的检测方法，在无刷直流电机当前处于运行状态时，通过反电势电压检测装置获取无刷直流电机的导通相电压，并根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

需要说明的是，从上述示例中可以看出，无刷直流电机的母线电压是由导通相电压和开关管的压降共同决定，所以导通相电压的获取和开关管的压降直接影响母线电压的检测准确度。其中，导通相电压的获取不仅与硬件电路有关，还与获取的时机有关，例如，导通相电压受开关管的开关影响较大，因此，在本发明的实施例中，在无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取无刷直流电机的导通相电压。

具体而言，图3是实际的无刷直流电机的导通相电压的波形图，从图3可以看出，由于受到PWM开关影响，在导通期间，导通相电压是非恒定的，因此需要避开Tdelay的时间(具体由电路参数决定，一般为2～4us)，在这段时间内，电压波动比较大，会影响母线电压检测的准确度，因此需要在Ts的时间内获取导通相电压，即，在无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取无刷直流电机的导通相电压。

在实际应用中，可以采用如下两种方式来获取导通相电压。

作为一种方式，如图3所示，可将用于PWM的计数单元按照从零开始递增计数，到达周期值归零(或者从周期值递减，到达零时重归周期值)的方式进行计数，当根据计数值判断PWM控制周期的高电平开始时(图3中的t0时刻)，将产生一个触发信号，此时可以通过以下两种软件处理方法对导通相电压进行采样：

(1)在触发信号产生后立即进行AD采样，但在t0～t1时间段内(即，Tdelay时间)采集其它不受PWM信号波动影响的AD信号(例如，温度等)，而在达到t1时间点时才开始采集导通相电压的AD信号；

(2)在触发信号产生后不立即进行AD采样，通过在微控制器的寄存器中预设延时时间，该延时时间为Tdelay＝t1-t0，当达到延时时间即达到t1时间点时开始进行AD采样，以采集导通相电压。

作为另一种方式，可将用于PWM的计数单元采用从零开始递增计数，到达周期值后再递减计数，直至递减到零(或者从周期值递减，减至零后再递增计数，直至递增到周期值)的方式进行计数，当计数值达到周期值(或零)时，产生一个触发信号，此时立即进行AD采样，以获得导通相电压。

举例而言，如图4所示，假设一个PWM控制周期为2t_PWM，那么半个PWM控制周期为t_PWM，此时对应的是计数值达到周期值(或零)，当计数值达到周期值(或零)时进行AD采样以获得导通相电压。其中，需要说明的是，t_PWM需要大于等于Tdelay，这样可以提高采样的准确度。

由此，通过在无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取无刷直流电机的导通相电压，能够保证获取的导通相电压的准确度，进而保证母线电压检测的准确度。

而对于开关管的压降，由于开关管的类型不同，所以压降也是不同的，因此可以根据开关管的类型来确定其对应的压降，以保证获取的开关管的压降的准确度，进而提高母线电压检测的准确度。

在本发明的一些实施例中，当开关管为MOS管时，还获取母线电流，并根据母线电流和MOS管的内阻获取开关管的压降；当开关管为IGBT时，开关管的压降为固定值。

具体而言，当开关管采用MOS管时，可通过以下公式获得开关管的压降：

Vdrop＝Ibus*Rin(2)

其中，Ibus为母线电流，具体可通过图2中的电流采样模块采样获取，Rin为MOS管的内阻，具体阻值可由厂商提供。

而当开关管采用IGBT时，虽然IGBT的压降会随着负载电流的变化而变化，但是其变化幅度远小于母线电压，因此该变化可以忽略不计，所以此时开关管的压降可以取固定值，即，当开关管采用IGBT时，其压降为固定值。

由此，根据不同的开关管类型获取开关管的压降，从而可以保证开关管的压降的准确度，进而保证母线电压检测的准确度，保证了即使母线电压是间接方式获取，也能满足实际需求。

根据本发明实施例的母线电压的检测方法，在无刷直流电机运行的过程中，通过反电势电压检测装置和开关管的压降能够间接获取到无刷直流电机的母线电压，省去了母线电压采集电路，并且检测的准确度高且方法简单易行。

在本发明的另一些实施例中，如果无刷直流电机当前处于制动状态，则采用下桥臂开关管点刹制动方式控制无刷直流电机进行制动，并在无刷直流电机制动的过程中，获取上桥臂开关管导通时无刷直流电机的导通相电压，并根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。其中，下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

具体而言，通常在无刷直流电机需要停机时，会采用全开下桥臂开关管的方式来控制无刷直流电机进行制动，以使无刷直流电机快速停机。而在本发明的实施例中，采用非全开下桥臂开关管的方式(即，下桥臂开关管点刹制动方式)来控制无刷直流电机进行制动，这样不仅可以保证无刷直流电机快速停机，而且在制动过程中，也可以基于上述原理来间接获取母线电压。

具体地，如图5所示，在采用下桥臂开关管点刹制动方式控制无刷直流电机进行制动时，三个上桥臂开关管和三个下桥臂开关管同时做互补PWM，即，在同一时刻，上桥臂开关管Q1的PWM控制信号与下桥臂开关管Q6的PWM控制信号互补，上桥臂开关管Q3的PWM控制信号与下桥臂开关管Q4的PWM控制信号互补，上桥臂开关管Q5的PWM控制信号与下桥臂开关管Q2的PWM控制信号互补，并且上桥臂开关管Q1、Q3和Q5的PWM控制信号的占空比很小，用于母线电压检测，而下桥臂开关管Q6、Q4和Q2的PWM控制信号的占空比非常大，以起到快速制动的效果。

在制动过程中，当上桥臂开关管Q1、Q3和Q5导通时，可通过反电势电压检测装置来获取导通相电压，进而根据导通相电压获取母线电压。例如，可通过由RAH和RAL构成的电阻分压电路来获取导通相电压，进而根据导通相电压和开关管的压降计算获得母线电压。其中，导通相电压和开关管的压降的获取均可采用前述的获取方式以保证获取的准确度，具体这里就不再赘述。

由此，根据本发明实施例的母线电压的检测方法，通过采用下桥臂开关管点刹制动方式来控制无刷直流电机进行制动，并在制动过程中，通过反电势电压检测装置和开关管的压降能够间接获取到无刷直流电机的母线电压，省去了母线电压采集电路，并且检测的准确度高且方法简单易行。

在本发明的又一些实施例中，如果无刷直流电机当前处于未启动状态，则在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通，并获取上桥臂开关管导通时无刷直流电机的导通相电压，以及根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。

具体而言，通常在无刷直流电机启动之前，会对逆变电路中的开关管进行自检，而自检过程一般是控制开关管Q1～Q6依次导通，并在导通的过程中根据母线电流的大小来判断开关管是否发生损坏，而在上桥臂开关管Q1、Q3和Q5导通时，基于上述原理可以在无刷直流电机启动前获得母线电压。

具体地，如图6所示，假设当需要对下桥臂开关管Q6进行自检，则会控制相应的上桥臂开关管Q1导通，此时可根据母线电流判断下桥臂开关管Q6是否误导通，以判断下桥臂开关管Q6是否发生损坏，同时可通过反电势电压检测装置中由RAH和RAL构成的电阻分压电路来获取导通相电压，进而根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。其中，导通相电压和开关管的压降的获取均可采用前述的获取方式以保证获取的准确度，具体这里就不再赘述。另外，在对下桥臂开关管Q4和Q2自检的过程中，也可以采用同样的方式获取到母线电压，具体这里就不再赘述。

此外，需要说明的是，在对开关管进行自检的过程中，由于自检所需的PWM控制信号的占空比比较小，其可以在整个PWM控制周期的任意位置，而图6中只是一个示意图，并不能作为对PWM控制信号的占空比位置的限制。

由此，根据本发明实施例的母线电压的检测方法，在对下桥臂开关管进行自检的过程中，通过反电势电压检测装置和开关管的压降能够间接获取到无刷直流电机的母线电压，省去了母线电压采集电路，并且检测的准确度高且方法简单易行。

综上所述，根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，在无刷直流电机的不同工作状态下，通过原有的反电势电压检测装置和开关管的压降均能够间接获取到无刷直流电机的母线电压，从而不仅省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，而且准确度比较高且方法简单易行。

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控制系统中母线电压的检测方法。

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控制系统中母线电压的检测方法，通过反电势电压检测装置来间接获取母线电压，不仅保证了检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且方法简单易行。

图7是根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置的方框示意图。

在本发明的实施例中，无刷直流电机控制系统包括逆变电路，逆变电路的输入端与母线电压端相连，逆变电路的输出端与无刷直流电机的三相绕组相连，逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管。

如图7所示，本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置10包括：判断单元100、获取单元200和计算单元300。

其中，判断单元100用于判断无刷直流电机当前所处的工作状态。获取单元200用于在无刷直流电机当前处于运行状态时，获取无刷直流电机的导通相电压，其中，导通相电压通过反电势电压检测装置获取。计算单元300用于根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。

根据本发明的一个实施例，当开关管为MOS管时，获取单元200还用于获取母线电流，计算单元300还用于根据母线电流和MOS管的内阻获取开关管的压降；当开关管为IGBT时，开关管的压降为固定值。

根据本发明的一个实施例，获取单元200用于在无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取无刷直流电机的导通相电压。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，上述的母线电压的检测装置10还包括：控制单元400，控制单元400用于在无刷直流电机当前处于制动状态时，采用下桥臂开关管点刹制动方式控制无刷直流电机进行制动，并在无刷直流电机制动的过程中，获取单元200还用于获取上桥臂开关管导通时无刷直流电机的导通相电压，计算单元300还用于根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压，其中，下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，上述的母线电压的检测装置10还包括：自检单元500，自检单元500用于在无刷直流电机当前处于未启动状态时，在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通。获取单元200还用于获取上桥臂开关管导通时无刷直流电机的导通相电压。计算单元300还用于根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压。

需要说明的是，本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的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控制系统中母线电压的检测方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，在无刷直流电机当前处于运行状态时，获取单元通过反电势电压检测装置获取无刷直流电机的导通相电压，计算单元根据导通相电压和开关管的压降获取母线电压，由此，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且易于实现。

此外，本发明的实施例还提出了一种无刷直流电机控制系统，其包括上述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置。

根据本发明实施例的无刷直流电机控制系统，通过上述的母线电压的检测装置，不仅能够保证检测准确度，而且省去了母线电压采集电路，有效降低了硬件成本，且易于实现。

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 (12)

1.一种无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，其特征在于，所述无刷直流电机控制系统包括逆变电路，所述逆变电路的输入端与母线电压端相连，所述逆变电路的输出端与所述无刷直流电机的三相绕组相连，所述逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，所述检测方法包括以下步骤：

判断所述无刷直流电机当前所处的工作状态；

如果所述无刷直流电机当前处于运行状态，则获取所述无刷直流电机的导通相电压，其中，所述导通相电压通过反电势电压检测装置获取；

根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，其特征在于，其中，

当所述开关管为MOS管时，还获取母线电流，并根据所述母线电流和所述MOS管的内阻获取所述开关管的压降；

当所述开关管为IGBT时，所述开关管的压降为固定值。

3.如权利要求1或2所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，其特征在于，在所述无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取所述无刷直流电机的导通相电压。

4.如权利要求1所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，其特征在于，如果所述无刷直流电机当前处于制动状态，则采用下桥臂开关管点刹制动方式控制所述无刷直流电机进行制动，并在所述无刷直流电机制动的过程中，获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，并根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压，其中，所述下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

5.如权利要求1所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测方法，其特征在于，如果所述无刷直流电机当前处于未启动状态，则在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通，并获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，以及根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

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控制系统中母线电压的检测方法。

7.一种无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，其特征在于，所述无刷直流电机控制系统包括逆变电路，所述逆变电路的输入端与母线电压端相连，所述逆变电路的输出端与所述无刷直流电机的三相绕组相连，所述逆变电路包括多个桥臂，其中每个桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，所述检测装置包括：

判断单元，用于判断所述无刷直流电机当前所处的工作状态；

获取单元，用于在所述无刷直流电机当前处于运行状态时，获取所述无刷直流电机的导通相电压，其中，所述导通相电压通过反电势电压检测装置获取；

计算单元，用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

8.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，其特征在于，其中，

当所述开关管为MOS管时，所述获取单元还用于获取母线电流，所述计算单元还用于根据所述母线电流和所述MOS管的内阻获取所述开关管的压降；

当所述开关管为IGBT时，所述开关管的压降为固定值。

9.如权利要求7或8所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，其特征在于，所述获取单元用于在所述无刷直流电机的PWM控制周期的高电平时间内且距离高电平开始时间的第一预设时间后获取所述无刷直流电机的导通相电压。

10.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，其特征在于，还包括：控制单元，所述控制单元用于在所述无刷直流电机当前处于制动状态时，采用下桥臂开关管点刹制动方式控制所述无刷直流电机进行制动，并在所述无刷直流电机制动的过程中，所述获取单元还用于获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，所述计算单元还用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压，其中，所述下桥臂开关管点刹制动方式为采用互补PWM控制信号同时对多个上桥臂开关管和多个下桥臂开关管进行控制，且上桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比远小于下桥臂开关管对应的PWM控制信号的占空比。

11.如权利要求7所述的无刷直流电机控制系统中母线电压的检测装置，其特征在于，还包括：自检单元，所述自检单元用于在所述无刷直流电机当前处于未启动状态时，在依次对多个下桥臂开关管进行自检的过程中，控制相应的上桥臂开关管导通，所述获取单元还用于获取上桥臂开关管导通时所述无刷直流电机的导通相电压，所述计算单元还用于根据所述导通相电压和所述开关管的压降获取所述母线电压。

12.一种无刷直流电机控制系统，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控制系统中母线电压的检测装置。