CN108964531A - 无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具 - Google Patents

无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具，用于控制无位置传感器的具有三相(A、B、C)的无刷直流电机，其特征在于，所述方法包括下列步骤：对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia；对B、C相重复上述操作，获取B相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ib和C相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ic；比较获取的Ia，Ib，Ic的大小,得出转子的初始位置。上述无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具在静止位置采用脉冲法检测到转子的位置，能够根据转子的位置进行换相，提高了换相的准确性，进而提高了启动成功的概率。

Description

无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具
技术领域
本发明涉及机电一体化技术领域，特别是涉及一种无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具。
背景技术
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，其具有调速性能好、体积小、效率高等优势，在很多领域得到了广泛的应用。位置传感器对于无刷直流电机正常工作具有十分重要的作用，它为电机提供基本的换相信息，但是位置传感器的信号在一些高精度及环境复杂的场合容易受到干扰，并且增加了成本和电机结构的复杂性，因此研究无位置传感器的无刷直流电机成为无刷直流电机领域的热点之一。
在无刷直流电机的控制中，关键在于检测转子位置，然后根据根据位置信息，获得换相点，相应绕组导通换相，导通电流与绕组的反电动势相位同步。对于电动工具，大多数的应用场合，都需要全扭矩启动，所以对于换相时机的获得和动态调节显得格外的重要。
目前有两种方式可以获得转子的位置：霍尔传感器方式和无传感器方式。由于传感器的安装精度直接影响无刷直流电机的使用效果，且成本也高，无传感器方式是无刷控制器追求的目标。目前大多数电机在整个过程中只采用反电动势过零法，电路简单，成本低，但电机处于静止或低速阶段，此阶段没有反电动势或反电动势不明显，导致换相的时机通常不是最佳时机，从而容易导致启动失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何改善传统无位置传感器的无刷直流电机换相时机不准确的问题，为解决上述问题，本发明提供一种无刷直流电机转子位置检测方法、控制装置和电动工具。
一种无刷直流电机转子位置检测方法，用于控制无位置传感器的具有三相(A、B、C)的无刷直流电机，所述方法包括下列步骤：
对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia；
对B、C相重复上述操作，获取B相施加第一方向脉冲时的母线电流值 Ib和C相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ic；
比较获取的Ia，Ib，Ic的大小,得出转子的初始位置。
优选的，对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia 的具体步骤包括：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲。
优选的，对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia 的具体步骤还包括：
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲。
优选的，所述检测方法还包括步骤：
对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第二方向脉冲和第二时间的第一方向脉冲，获取A相施加第二方向脉冲时的母线电流值Ia’；
对B、C相重复上述操作，获取B相施加第二方向脉冲的母线电流值Ib’和C相施加第二方向的脉冲时母线电流值Ic’；
比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
优选的，所述检测方法具体为：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相正向导通时的母线电流值Ib和C相正向导通时的母线电流值Ic；
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相反向导通时的母线电流值Ib’和C 相反向导通时的母线电流值Ic’；
比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
优选的，所述检测方法具体为：
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相反向导通时的母线电流值Ib’和C 相反向导通时的母线电流值Ic’；
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相正向导通时的母线电流值Ib和C相正向导通时的母线电流值Ic；
比较获取的Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
优选的，所述检测方法包括：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B相反向导通(A+B-)，并向AB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iab，控制A相反向导通， B相正向导通(A-B+)，并向BA相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，C相反向导通(B+C-)，并向BC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ibc，控制B相反向导通， C相正向导通(B-C+)，并向CB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，A相反向导通(C+A-)，并向CA相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ica，控制C相反向导通， A相正向导通(C-A+)，并向AC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A相反向导通(B+A-)，并向BA相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iba，控制B相反向导通， A相正向导通(B-A+)，并向AB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，B相反向导通(C+B-)，并向CB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Icb，控制C相反向导通， B相正向导通(C-B+)，并向BC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，C相反向导通(A+C-)，并向AC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iac；
比较Iab，Ibc，Ica，Iba,Icb,Iac大小,得出转子的初始位置。
优选的，所述比较Iab，Ibc，Ica，Iba,Icb,Iac大小,得出转子的初始位置的步骤包括：
若Ibc＞Iab＞Ica,且Iba＞Icb＞Iac,则转子位于第一扇区；
若Ibc＞Ica＞Iab,且Iac＞Icb＞Iba,则转子位于第三扇区；
若Iab＞Ica＞Ibc,且Iac＞Iba＞Icb,则转子位于第二扇区；
若Iab＞Ibc＞Ica,且Icb＞Iba＞Iac,则转子位于第六扇区；
若Ica＞Ibc＞Iab,且Icb＞Iac＞Iba,则转子位于第四扇区；
若Ica＞Iab＞Ibc,且Iba＞Iac＞Iba,则转子位于第五扇区；
其中，以BC相为0°逆时针旋转，所述第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120°180°)、 (60°120°)、(180°240°)。
优选的，所述检测方法的步骤包括：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通(A+B-C-)，向ABC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通(A-B+C+)，向BCA相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通(B+A-C-)，向BAC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib，控制所述无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通(B-A+C+)，向ACB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，A、B相反向导通(C+A-B-)，向CAB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic，控制所述无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通(C-A+B+)，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通(A-B+C+)，向BCA 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通(A+B-C-)，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通(B-A+C+)，向ACB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib’，控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通(B+A-C-)，向BAC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通(C-A+B+)，向ABC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic’；
比较Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’大小,得出转子的初始位置。
优选的，所述比较Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’大小,得出转子的初始位置的步骤包括：
若Ia＞Ib，Ia＞Ic，Ia＜Ia’,则转子位于第一扇区；
若Ib＞Ia，Ib＞Ic，Ib＜Ib’,则转子位于第三扇区；
若Ic＞Ia，Ic＞Ib，Ic＜Ic’，则转子位于第二扇区；
若Ia＞Ib，Ia＞Ic，Ia＞Ia’,则转子位于第六扇区；
若Ib＞Ia,Ib＞Ic，Ib＞Ib’,则转子位于第四扇区；
若Ic＞Ia,Ic＞Ib，Ic＞Ic’,则转子位于第五扇区；
其中，以BC相为0°逆时针旋转，所述第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120°180°)、 (60°120°)、(180°240°)
优选的，所述第二时间等于第一时间。
本发明还提供一种无刷直流电机转子位置检测方法，所述检测方法包括：
获得所述无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，对所述无刷直流电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值；
将上述各相的电压值和电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
优选的，所述电压值包括所述无刷直流电机的端电压值或每一相导通时施加的电压值中的任一个。
优选的，所述电流值包括母线电流值或相电流值中任一个。
优选的，所述反电动势过零点为稳定的反电动势过零点，包括反电动势过零点的次数达到预设值或者端电压上升的斜率达到预设值中任一个。
优选的，上述方法还包括步骤：
判定所述无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
本发明还提供一种无刷直流电机转子位置检测方法，所述方法包括下列步骤：
对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置；
获得所述无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定所述转子的位置以进行换相；
判定所述无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
优选的，所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置的步骤包括上述任一项所述的无刷直流电机位置检测方法的步骤。
优选的，对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置的步骤包括：
对所述无刷直流电机的三相依次施加第一方向脉冲，检测各相对应的母线电流值，再对所述无刷直流电机的三相依次施加第二方向脉冲，检测各相对应的母线电流值；
比较检测的各相母线电流值的大小，得出转子的初始位置。
优选的，所述磁链函数的方法包括上述所述的无刷直流电机转子位置检测方法。
本发明还提供一种控制装置，其用于运行无刷直流电机并且用于检测无刷直流电机转子位置，所述控制装置被配置为执行上述任一项所述的无刷直流电机转子位置检测方法。
本发明还提供一种电动工具，包括壳体；控制装置；电机，位于所述壳体内；电源，用于给所述电机提供电能；开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，则控制装置对三相电机中的每一相依次施加第一时间的第一方向的脉冲和第二时间的第二方向脉冲，控制器比较各相施加第一方向脉冲时的母线电流值的大小，获取所述电机转子的位置并控制电机换相。
本发明还提供一种电动工具，包括壳体；控制装置；电机，位于所述壳体内；电源，用于给所述电机提供电能；开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，且所述控制在获得所述无电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，对所述电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值，将上述各相的端电压值和相电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
本发明还提供一种电动工具，包括壳体；控制装置；电机，位于所述壳体内；电源，用于给所述电机提供电能；开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，则控制装置对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置；控制装置获得转子的初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定所述转子的位置以进行换相；控制器判定检测到稳定的反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
优选的，所述预设条件包括开关启动，电源给控制装置和电机提供电能。优选的，所述预设条件包括开关的不同位置设置的电压信号大于预先存储在控制装置内的预设电压值。
优选的，所述电机为无刷直流电机。
优选的，所述第一方向与第二方向相反。
优选的，所述控制装置包括上述所述的控制装置。
上述无刷直流电机控制方法、控制装置及电动工具具有的有益效果为：无刷直流电机在运行过程中，根据电机不同的状态，采用不同的方法检测转子的位置，其检测效果更加准确。当电机静止时，采用脉冲注入法检测转子的位置，通过对电机的某一相依次通入相同时间的正脉冲和负脉冲，其中，负脉冲主要用于抵消正脉冲产生的电流对下一相电流检测结果的影响，如此，通过负脉冲的抵消作用，使电流的检测结果更加准确，转子的换相更加准确。当电机在低速运行时，无法检测到反电动势过零点，此时，采用磁链函数的方法检测转子的位置；当判定能够检测到反电动势过零点时，即无刷直流电机的转速达到中高速阶段，停止使用磁链函数法而通过反电动势过零来确定转子的位子，提高了换相的准确性，进而提高了启动成功的概率。
附图说明
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：
图1是本发明的无刷直流电机控制电路图。
图2是本发明脉冲法检测转子位置的第一实施例的流程图。
图3是本发明脉冲法检测转子位置的第二实施例的流程图。
图4是本发明脉冲法检测转子位置的第三实施例的流程图。
图5是本发明脉冲法检测转子位置的第四实施例的流程图。
图6是本发明无刷直流电机扇区位置图。
图7是本发明脉冲法检测转子位置的第五实施例的流程图。
图8是本发明三阶段检测转子位置的一实施例的流程图。
图9是本发明发明三阶段检测转子位置的反电动势波形图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在无刷直流电机的无位置传感器控制系统中，转子初始位置的准确检测和定位直接关系到电机能够正常实现平滑启动。
如图1为无刷直流电机换相驱动电路原理图。图中Ud为直流电源电压， g为直流电压的参考点，Q1-Q6为大功率MOSFET，D1-D6为MOSFET内的寄生体二极管。
在无刷直流电机换相控制中，通常采用两两导通方式和三三导通方式。在两两导通方式中，在一个旋转周期里，为了使电机绕一个方向旋转，绕组通电状态变换了六次，每次换相都是依赖转子的位置情况。因此只有准确获取这些位置才能够正确的换相。
现有技术电机在静止时，采用脉冲注入法检测转子位置，依次向定子绕组施加6个脉冲，检测对应的母线电流值，由母线电流值计算转子的初始位置。由于在向定子绕组施加电压Uab后，再施加电压Ubc,电压Uab产生的电流Iab会对Ibc的检测结果造成干扰。为了解决这一问题，现有技术通常在向定子绕组施加电压Uab后间隔一段时间在施加电压Ubc。
无刷直流电机控制方法用于控制无位置传感器的无刷直流电机(以下简称无刷直流电机)，无刷直流电机为三相(A、B、C)电机。本发明采用脉冲法检测转子初始位置角，通过给电机绕组施加短时间正反电压脉冲，然后计算脉冲电流值，通过查询定义的关系表，从而得出转子现在的位置以及下一个状态的导通相序。
本发明的无刷直流电机转子位置检测方法，包括：
对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia；
对B、C相重复上述操作，获取B相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ib和 C相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ic；
比较获取的Ia，Ib，Ic的大小,得出转子的初始位置。
其中，第一方向与第二方向相反，二者相差180°，即本发明通过对无刷直流电机的每一相依次施加正脉冲和负脉冲，比较各相施加正脉冲时的母线电流值的大小，获取电机转子的位置，或者对无刷直流电机的每一相依次施加负脉冲和正脉冲，比较各相施加负脉冲时的母线电流值的大小，获取电机转子的位置。
请参考图2所示，为本发明脉冲法检测转子位置的第一实施例的流程图。步骤S100.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，获取A相施加正脉冲时的母线电流值Ia。
步骤S200.对B、C相重复上述操作，获取B相施加正脉冲时的母线电流值Ib和C相施加正脉冲时的母线电流值Ic。
步骤S500.比较获取的Ia，Ib，Ic的大小，得出转子的初始位置。
请参考图3所示，为本发明脉冲法检测转子位置的第二实施例的流程图。具体包括：
步骤S100’.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的负脉冲和第二时间的正脉冲，获取A相施加负脉冲时的母线电流值Ia’。
步骤S200’.对B、C相重复上述操作，获取B相施加负脉冲时的母线电流值Ib’和C相施加负脉冲时的母线电流值Ic’。
步骤S500’.比较获取的Ia’,Ib’,Ic’的大小，得出转子的初始位置。
上述实施例，在运行过程中，驱动无刷直流电机运行的方式可以为：控制装置根据转子位置的变化进行逻辑变换后产生脉宽调制信号，再经过驱动电路放大后送至逆变器各功率开关管，进而按一定的逻辑关系对定子绕组的电流进行切换，以驱动转子开始加速运行。
本领域技术人员可知的，上述两个实施例可结合为一个优选实施例，
请参考图4所示，为本发明脉冲法检测转子位置的第三实施例的流程图。步骤S100.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，获取A相施加正脉冲时的母线电流值Ia；
步骤S200.对B、C相重复上述操作，获取B相施加正脉冲时的母线电流值Ib和C相施加正脉冲时的母线电流值Ic；
步骤S300.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的负脉冲和第二时间的正脉冲，获取A相施加负脉冲时的母线电流值Ia’；
步骤S400.对B、C相重复上述操作，获取B相施加负脉冲时的母线电流值Ib’和C相施加负脉冲时的母线电流值Ic’；
步骤S500.比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
当然，上述实施例可以对电机的三相先通入负脉冲，再通入正脉冲，比较获取的六个电流值的大小，得出转子的初始位置，此处不再详细描述。
上述三个实施例中，A、B、C三相电机三个绕组有两种组合方式(AB， BC，CA)，(BA，AC，CB)，上述各实施例对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，对B、C相重复上述操作，其中一种具体方式为对AB相施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，对 BC相施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，对CA相时间第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲；另一种具体方式为对BA相施加第一时间的负脉冲和第二时间的正脉冲，对AC相施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，对CB相施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲。
其中，上述步骤S100具体为，控制无刷直流电机的A相正向导通(A+)，并向A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制无刷直流电机的A相反向导通(A-)，并向A相施加第二时间的电压脉冲。
其中，上述步骤S100’具体为控制无刷直流电机的A相反向导通(A-)，并向A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制无刷直流电机的A相正向导通(A+)，并向A相施加第二时间的电压脉冲。
其中A相正向导通，指的是A相对应的驱动电路的上桥臂的MOSFET导通，具体为图1中的Q1导通，其他两相中任一相的下桥臂导通，即Q2或Q6导通； A相反向导通指的是A相对应的驱动电路的下桥臂的MOSFET导通，具体为图 1中的Q4导通，Q3或者Q5导通。
图5是本发明脉冲法检测转子位置的第四实施例的流程图，具体采用三相两两导通的方式，该方法的步骤包括：
步骤S110：控制无刷直流电机的A相正向导通，B相反向导通，并向AB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iab，控制A相反向导通，B相正向导通，并向BA相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，通过图1所示驱动电路的Q1和Q6功率管导通(A+B-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vab，即电流由A相绕组流进，由B向绕组流出，检测相应的母线电流值Iab；通过驱动电路的Q3和Q4功率管导通(A-B+)，向定子绕组施加第二时间的电压脉冲Vba，即电流由B相绕组流进，由A向绕组流出，用以抵消电流Iab对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S210：控制无刷直流电机的B相正向导通，C相反向导通，并向BC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ibc，控制B相反向导通，C相正向导通，向CB相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，通过驱动电路的Q3和Q2功率管导通(B+C-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vbc，即电流由B相绕组流进，由C向绕组流出，检测相应的母线电流值Ibc，通过驱动电流的Q5和Q6功率管导通(B-C+)，向定子绕组施加第二时间的电压脉冲Vcb，即电流由C相绕组流进，由B向绕组流出，用以抵消电流Ibc对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S310：控制无刷直流电机的C相正向导通，A相反向导通，并向CA 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ica，控制C相反向导通，A相正向导通，并向AC相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，通过驱动电路的Q5和Q4功率管导通(C+A-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vca，即电流由C相绕组流进，由A向绕组流出，检测相应的母线电流值Ica，通过驱动电流的Q1和Q2功率管导通(C-A+)，向定子绕组施加第二时间的电压脉冲Vac，即电流由A相绕组流进，由C向绕组流出，用以抵消电流Ica对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S410：控制无刷直流电机的B相正向导通，A相反向导通，并向BA 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iba，控制B相反向导通，A相正向导通，并向AB相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，通过驱动电路的Q3和Q4功率管导通(B+A-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vba，即电流由B相绕组流进，由A向绕组流出，检测相应的母线电流值Iba，通过驱动电路的Q1和Q6功率管导通(B-A+)，向定子绕组施加第二时间的电压脉冲Vab，即电流由A相绕组流进，由B向绕组流出，用以抵消电流Iba对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S510：控制无刷直流电机的C相正向导通，B相反向导通，并向CB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Icb，控制C相反向导通，B相正向导通，并向BC相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，通过驱动电流的Q5和Q6功率管导通(C+B-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vcb，即电流由C相绕组流进，由B向绕组流出，检测相应的母线电流值Icb，通过驱动电路的Q3和Q2功率管导通(C-B+)，向定子绕组施加第二时间的电压脉冲Vbc，即电流由B相绕组流进，由C向绕组流出，用以抵消电流Icb对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S610：控制无刷直流电机的A相正向导通，C相反向导通，并向AC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iac，控制A相反向导通，C相正向导通，并向CA相施加第二时间的脉冲；
具体的，通过驱动电流的Q1和Q2功率管导通(A+C-)，向定子绕组施加第一时间的电压脉冲Vac，即电流由A相绕组流进，由C向绕组流出，检测相应的母线电流值Iac。
步骤S710：比较Iab，Ibc，Ica，Iba,Icb,Iac大小,得出转子的初始位置，即转子所在的扇区，具体六个扇区示意图请参考图6所示，
若Ibc＞Iab＞Ica,且Iba＞Icb＞Iac,则转子位于第一扇区；
若Ibc＞Ica＞Iab,且Iac＞Icb＞Iba,则转子位于第三扇区；
若Iab＞Ica＞Ibc,且Iac＞Iba＞Icb,则转子位于第二扇区；
若Iab＞Ibc＞Ica,且Icb＞Iba＞Iac,则转子位于第六扇区；
若Ica＞Ibc＞Iab,且Icb＞Iac＞Iba,则转子位于第四扇区；
若Ica＞Iab＞Ibc,且Iba＞Iac＞Iba,则转子位于第五扇区。
上述实施例中，以BC相为0°，逆时针旋转，第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120° 180°)、(60°120°)、(180°240°)。其中，A、B、C三相是三个频率相同、幅值相同、相位互差120°的交流电路。具体的，上述A、B、C也可以为U 相、V相、W相；或者可以为L1、L2、L3相。
本发明中在通入正向电压(例如Uab)后，再通入反向电压(Uba),反向电压用来抵消正向电压在第二时间产生的电流，避免下一次通入电压Ubc，在检测电流Ibc时，电流Ibc对其造成干扰，使其检测结果不准确。
在本发明中，第一时间等于第二时间，且时间较短，第二时间通入的电压脉冲用以抵消第一时间通入得电压产生的电流对下一检测电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
本发明实施例中，A、B、C三相是三个频率相同、幅值相同、相位互差 120°的交流电路。具体的，上述A、B、C也可以为U相、V相、W相；或者可以为L1、L2、L3相。
图7是本发明脉冲法检测转子位置的第五实施例的流程图。该实施例的无刷直流电机采用三相三管导通的方式，并且无刷直流电机采用全桥驱动，即6个MOSFET分别构成上桥臂和下桥臂，具体包括：
步骤S111.控制无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通，向ABC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通，向BCA相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，控制无刷直流电机的A相绕组对应的Q1、B相绕组对应的Q6 及C相绕组对应的Q2导通(A+B-C-)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ia，控制无刷直流电机的A相绕组对应的Q4、B 相绕组对应Q3及C相绕着对应的Q5导通，并向定子绕组施加第二时间的电压脉冲，用于抵消第一时间的电压脉冲所产生的电流对下一项B相施加正向电压时检测的电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S211.控制无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通，向BAC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib，控制无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通，向ACB相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，控制无刷直流电机的B相绕组对应的Q3，A相绕组对应的Q4 导通，C相绕组对应的Q2导通(B+A-C-)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ib，控制无刷直流电机的B相绕组对应的Q6，A相绕组对应的Q1导通，C相绕组对应的Q5导通，并向定子绕组施加第二时间的电压脉冲，用于抵消第一时间的电压脉冲所产生的电流对下一项C相施加正向电压时检测的电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S311.控制无刷直流电机的C相正向导通，A、B相反向导通，向CAB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic；控制无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，控制无刷直流电机的C相绕组对应的Q5、A相绕组对应的Q4 及B相绕组对应的Q6导通(C+A-B-)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ic，控制无刷直流电机的C相绕组对应的Q2，A 相绕组对应的Q1导通，B相绕组对应的Q3导通，并向定子绕组施加第二时间的电压脉冲，用于抵消第一时间的电压脉冲所产生的电流对下一项施加正向电压时检测的电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S411.控制无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通，向BCA 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，控制无刷直流电机的A相绕组对应的Q4、B相绕组对应的Q3 及C相绕着对应的Q5导通(A-B+C+)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ia’，控制无刷直流电机的A相绕组对应的Q1、 B相绕组对应的Q6及C相绕组对应的Q2导通，并向定子绕组施加第二时间的电压脉冲，用于抵消第一时间的电压脉冲Ubca所产生的电流对下一项施加正向电压时检测的电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S511.控制无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通，向ACB 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib’，控制无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通，向BAC相施加第二时间的电压脉冲；
具体的，控制无刷直流电机的B相绕组对应的Q6、A相绕组对应的Q1 及C相绕着对应的Q5导通(B-A+C+)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ib’，控制无刷直流电机的B相绕组对应的Q3、 A相绕组对应的Q4及C相绕着对应的Q2导通，并向定子绕组施加第二时间的电压脉冲，用于抵消第一时间的电压脉冲Ubac所产生的电流对下一项施加正向电压时检测的电流的干扰，从而可以提高转子初始位置的检测精确度。
步骤S611.控制无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通，向ABC 相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic’；
具体的，控制无刷直流电机的C相绕组对应的Q2、A相绕组对应的Q1 及C相绕组对应的Q3导通(C-A+B+)，并向定子绕组施加第一时间的电压脉冲，检测相应的母线电流值Ic’。
步骤S711.比较Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’大小,得出转子的初始位置。即比较获取的六次电流值的大小，可确定转子所在的60°电角度区间(扇区)。
请参考图6所示为六个扇区的示意图，
若Ia＞Ib，Ia＞Ic，Ia＜Ia’,则转子位于第一扇区；
若Ib＞Ia，Ib＞Ic，Ib＜Ib’,则转子位于第三扇区；
若Ic＞Ia，Ic＞Ib，Ic＜Ic’，则转子位于第二扇区；
若Ia＞Ib，Ia＞Ic，Ia＞Ia’,则转子位于第六扇区；
若Ib＞Ia,Ib＞Ic，Ib＞Ib’,则转子位于第四扇区；
若Ic＞Ia,Ic＞Ib，Ic＞Ic’,则转子位于第五扇区。
上述实施例中，以BC相为0°，逆时针旋转，第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120° 180°)、(60°120°)、(180°240°)。其中，A、B、C三相是三个频率相同、幅值相同、相位互差120°的交流电路。具体的，上述A、B、C也可以为U 相、V相、W相；或者可以为L1、L2、L3相。
上述各实施例中，母线电流值是指逆变器直流侧的电流采样值。对定子绕组分别施加某一合适宽度、方向不同的短时电压脉冲时，基于定子铁心的饱和效应，磁路饱和状态不同，电感就会相应不同，从而使得电流响应不同，因此根据各电流响应之间的关系即确定转子的位置信息。各电压脉冲幅值均小于无刷直流电机中所有功率器件能够承受的安全阈值中的最小值。各脉冲的宽度均小于无刷直流电机的电感达到饱和时对应的宽度，并且，各脉冲的宽度还需保证各脉冲之间能够区分开来，且能够确定转子的位置。另外，各脉冲的宽度在能够满足上述条件的基础上，应尽可能短，以提高整机的响应速度。
当电机由静止位置开始运行后，在运行过程中，驱动无刷直流电机运行的方式可以为：控制器根据转子位置的变化进行逻辑变换后产生脉宽调制信号，再经过驱动电路放大后送至逆变器各功率开关管，进而按一定的逻辑关系对定子绕组的电流进行切换，以驱动转子开始加速运行。
无刷直流电机开始运行时，处于低速阶段，并且转速在逐渐升高，这时没有反电动势或反电动势不明显，从而无法根据反电动势过零点获取转子的位置。
本发明无刷直流电机转子位置检测方法的一个实施例中，无刷直流电机开始运行后至检测到反电动势过零点之前，对无刷直流电机的三相绕组依次施加短时电压脉冲，获取各相绕组的对应的电压值和相电流值；
将上述各相的端电压值和相电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
优选的，无刷直流电机开始运行后至检测到反电动势过零点之前，向无刷直流电机三相绕组施加不同的高频低压脉冲，分别检测不同的导通方式下的端电压和相电流，将检测的端电压和相电流值带入磁链函数中进行处理，根据计算结果确定转子的位置。
上述实施例中，磁链函数法的基本思想是：构造了一个与磁链有关的函数来描述转子位置，利用测量的定子绕组上施加的电压和检测的母线电流而估算出磁链，再根据磁链与转子位置的关系估计出转子的位置。具体实现方式可以为：写出相电压方程，将相电压写作相电流、电阻、电感、互感、转子位置以及磁链的函数。磁链函数为转子永磁体上产生的磁链，是转子位置的函数。忽略电流饱和、漏感及铁耗，将磁链写成电流、电感及磁链函数有关的量。利用三相绕组自感互感相等以及三相电流之和为零推导出线电压表达式。该线电压表达式是电阻、电流、自感、互感以及线磁链函数的函数，其中，将上述线电压用施加在定子绕组上的电压代替，线磁链函数是两项磁链函数之差，将线磁链函数的微分定位为线函数，从电压的表达式里推出函数的表达式，而该函数里面还有转速量，为了消去转速量，进一步变换。将两项线函数之比定义为估计函数，此估计函数与转速无关，它仅仅是转子位置的函数，即可利用这个估计函数值去估计转子位置，从而实现定子换相。因此，磁链函数法通过与转速无关的估计函数的应用，使得转速从近零点(例如额定转速的1.5％)到高速的换相瞬间都能够估计出，并且因为估计函数的形式在整个速度范围内都是一样的，因此在瞬态和稳态时都能够提供精确的换相脉冲。
具体的，磁链函数的推导方式如下：
Uan——导通相的相电压，ia——相电流、Ra——相电阻、θ——转子位置角
Laa——自感、Lab——互感
令Laa＝Lbb＝Lcc＝Ls,Lba＝Lab＝Lca＝Lac＝Lbc＝Lcb＝Lm，L＝Ls-Lm，Ra＝Rb＝Rc＝R，ia+ib+ ic＝0,且把λar(θ)表达为反电动势常数Ke与位置关联的磁链函数far(θ),可得到
式中，Uab——电机线电压，ω——电机瞬时角速度，Ua为电机的端电压
定义一个新的线间磁链函数
其中，当AB相绕组导通时(A+B-):
由上述公式可知，获取各相对应的电压值和电流值，即可得到某位置的 G(θ)。
当无刷直流电机为高压电机时，令
其中UBC为BC相绕组导通时施加的脉冲电压值,UAB为AB相绕组导通时施加的脉冲电压值。
当无刷直流电机为低压电机时，令
其中Ubc为BC相绕组的线电压，Uab为AB相绕组的线电压。上述G(θ)公式中，电流值包括母线电流值或相电流值中任一个。
上述G(θ)函数与速度无关，且包含连续的位置信号，当上述G(θ)趋于无限大时即为换向点，在本发明中，当G(θ)大于预设值时极为换向点。由于电机以任何速度运行时，该函数的表达式都是一样的，在电机的暂态和稳态都能得到一个精确的换向脉冲。
上述磁链函数的方法检测转子的位置，虽然电机以任何速度运行时，函数的表达式都是一样的，即该检测方法适用于无刷直流电机的整个转速范围，但是，磁链函数得方法计算转子的位置运算量比较大，当电机在高速运行时，会出现还未计算出转子的位置就已经到达换相时刻的情况，因此在电机高速运行时，采用磁链函数的方法计算转子位置会造成计算结果不准确。
综上所述，本发明实施例提供的无刷直流电机控制方法在低速阶段通过采用磁链函数的方法能够检测到转子的位置，从而能够根据转子的位置信息进行换相，提高了换相的准确性，并且提升了启动扭矩，进而提高了启动成功的概率。
当电机转速达到一定速度后即中高速阶段，这时就可以检测到稳定的反电动势过零点，可以通过反电动势过零点来确定转子的位置，例如可以利用相反电势法、端电压法、线电压差值法、三次谐波法等来确定转子的位置，进而对定子绕组进行换相控制以驱动转子旋转，这时无刷直流电机运行于自同步状态，代表已经成功启动。
其中，稳定的反电动势过零点包括反电动势过零点的次数达到预设值或者端电压上升的斜率达到预设值中任一个。
综上，在电机的全速过程中，可以采用不同的方式检测转子的位置，图 8是本发明三阶段检测转子位置的一实施例的流程图，具体包括：
步骤S10：对无刷直流电机的三相绕组通入脉冲，检测无刷直流电机转子的初始位置；
步骤S20：获得无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定转子的位置以进行换相；
步骤S30：判定能够检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定转子的位置。
在本发明无刷直流电机控制方法的一个优选实施例中，步骤S10包括：
步骤S100.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，获取A相施加正脉冲时的母线电流值Ia。
步骤S200.对B、C相重复上述操作，获取B相施加正脉冲时的母线电流值Ib和C相施加正脉冲时的母线电流值Ic。
步骤S500.比较获取的Ia，Ib，Ic的大小，得出转子的初始位置。
在本发明的另一实施例中，步骤S10包括：步骤S100’.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的负脉冲和第二时间的正脉冲，获取A相施加负脉冲时的母线电流值Ia’。
步骤S200’.对B、C相重复上述操作，获取B相施加负脉冲时的母线电流值Ib’和C相施加负脉冲时的母线电流值Ic’。
步骤S500’.比较获取的Ia’,Ib’,Ic’的大小，得出转子的初始位置。
上述实施例，在运行过程中，驱动无刷直流电机运行的方式可以为：控制装置根据转子位置的变化进行逻辑变换后产生脉宽调制信号，再经过驱动电路放大后送至逆变器各功率开关管，进而按一定的逻辑关系对定子绕组的电流进行切换，以驱动转子开始加速运行。
本领域技术人员可知的，上述两个实施例可结合为一个优选实施例，青参考图4所示：
步骤S100.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的正脉冲和第二时间的负脉冲，获取A相施加正脉冲时的母线电流值Ia；
步骤S200.对B、C相重复上述操作，获取B相施加正脉冲时的母线电流值Ib和C相施加正脉冲时的母线电流值Ic；
步骤S300.对无刷直流电机的A相依次施加第一时间的负脉冲和第二时间的正脉冲，获取A相施加负脉冲时的母线电流值Ia’；
步骤S400.对B、C相重复上述操作，获取B相施加负脉冲时的母线电流值Ib’和C相施加负脉冲时的母线电流值Ic’；
步骤S500.比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
在本发明无刷直流电机控制方法的一优选实施例中，本发明S20包括上述无刷直流电机转子位置检测方法的一个实施例所述的磁链函数法，即
当无刷直流电机为高压电机时，令
其中UBC为BC相绕组导通时施加的电压,UAB为AB相绕组导通时施加的电压。
当无刷直流电机为低压电机时，令
其中Ubc为BC相绕组的线电压，Uab为AB相绕组的线电压。
上述G(θ)函数与速度无关，且包含连续的位置信号，当上述G(θ)趋于无限大时即为换向点，在本发明中，当G(θ))大于预设值时极为换向点。由于电机以任何速度运行时，该函数的表达式都是一样的，在电机的暂态和稳态都能得到一个精确的换向脉冲。
上述磁链函数的方法检测转子的位置，虽然电机以任何速度运行时，函数的表达式都是一样的，即该检测方法适用于无刷直流电机的整个转速范围，但是，磁链函数得方法计算转子的位置运算量比较大，当电机在高速运行时，会出现还未计算出转子的位置就已经到达换相时刻的情况，因此在电机高速运行时，采用磁链函数的方法计算转子位置会造成计算结果不准确。
本发明S30包括上述无刷直流电机转子位置检测方法的一个实施例所述的反电动势过零法检测转子的初始位置。
其中，上述反电动势过零点为稳定的反电动势过零点，包括反电动势过零点的次数达到预设值或者端电压上升的斜率达到预设值中任一个。反电动势过零点可以采用端电压检测法来检测，基本原理为：通过检测端电压，并进行无源滤波，滤除开关噪声对低频反电动势的影响，对滤波引起的相移进行分段估计，再用软件加以补偿，与无刷直流电机的中性点电压进行比较后，所得差值的过零点即为反电动势过零点。找到反电动势过零点后，延时30°电角度即为无刷直流电机的换相时刻。
请参考图9所示，在反电动势为梯形波的三相无刷直流电机中，每一相的反电动势在一个电周期中有两个过零点，在三相反电动势波形有六个换相位置分别对应图中的b,d,f,h,j,i；因为这些位置对应的反电动势并不具有特殊性，因而不好检测。本发明反电动势过零点的转子位置检测方法是在电机两两导通时，通过检测悬空相的反电动势过零点，而得到电机转子的关键位置，进而进行换相。
具体的，请参考图1和图9，若在Q1-Q6功率管导通时，A+B-导通，C 相悬空，各相反电动势情况如图9中1区间，因此运行30度之后C相绕组的反电动势就会穿越零点S1，再运行30度会到达b位置即可以换相的关键位置，可想而知，通过检测反电动势过零点S1-S6，就能获知换相关键位置。本发明一优选实施例中，判断S1的位置通过检测C相的母线电流值，当it1＞0,it2＜0,则S1位于t1和t2之间，由于二者之间的时间差距很短，可以近似的认为S1所在的时间t＝(t1+t2)/2。
本发明还提供了一种控制装置，其用于运行无刷直流电机并且用于检测无位置传感器的无刷直流电机转子位置，控制装置被配置为包括上述任一实施例所述的无刷直流电机转子位置检测方法。
即本发明的控制装置通过将上述实施例中的无刷直流电机转子位置检测方法配置集合到一个控制器中，实现电机在不同的速度情况下，即在电机静止时采用脉冲注入的方式检测转子的初始位置，当电机在低速运行时，采用磁链函数法检测转子的位置，当电机在高速运行中时，采用磁链函数法计算转子的位置时，其运算量较大，计算速度较慢，电机高速运行时转子位置计算结果不准确，因此，当电机在中高速运行，此时反电动势较明显，采用反电动势法检测转子的位置，其换相更佳准确。本发明通过电机在不同的速度时，采用不同的方式检测转子的位置，充分利用电机自身的特点，其检测效果更佳准确。
本发明还保护一电动工具，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，控制装置接收来自扳机开关不同位置设置的电压信号，控制装置将接收的电压信号与预先存储在控制装置内的预设的电压值比较，若电压值大于预设电流值，则控制装置对三相电机中的每一相依次施加第一时间的第一方向的脉冲和第二时间的第二方向脉冲，控制器比较各相施加第一方向脉冲时的母线电流值的大小，获取电机转子的位置并控制电机换相。
本发明一种电动工具的另一实施例，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，控制装置接收来自扳机开关不同位置设置的电压信号，控制装置将接收的电压信号与预先存储在控制装置内的预设的电压值比较，若电压值大于预设电流值，且控制在获得无电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，对电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值，将上述各相的电压值和电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
本发明一种电动工具的另一实施例，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，控制装置接收来自扳机开关不同位置设置的电压信号，控制装置将接收的电压信号与预先存储在控制装置内的预设的电压值比较，若电压值大于预设电流值，对无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测无刷直流电机转子的初始位置；获得无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定转子的位置以进行换相；判定无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定转子的位置。
本发明一种电动工具的另一实施例，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；扳机开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，控制装置对电机的每一相依次施加第一时间的第一方向的脉冲和第二时间的第二方向脉冲，比较各相施加第一方向脉冲时的母线电流值的大小，获取电机转子的位置并控制电机换相。
本发明一种电动工具的另一实施例，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；扳机开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，控制在获得所述无电机初始位置后至检测到反电动势之前，对电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值，将各相的电压值和电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
本发明一种电动工具的另一实施例，包括壳体；控制装置；电机，位于壳体内；电源，用于给电机提供电能；扳机开关，用于控制电源向控制装置和电机提供电能；扳机开关触发，电源给控制装置和电机提供电能，对无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测无刷直流电机转子的初始位置；获得无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定转子的位置以进行换相；判定无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定转子的位置。
上述各实施例的电机为无刷直流电机，且第一方向与第二方向相反。其中，电压值包括所述无刷直流电机的端电压值或每一相导通时施加的电压值中的任一个，电流值包括母线电流值或相电流值中任一个，且反电动势过零点为稳定的反电动势过零点，包括反电动势过零点的次数达到预设值或者端电压上升的斜率达到预设值中任一个。
本发明的电动工具包括电动扳手，电动扳手上设置有扳机开关，扳机开关用于控制电动扳手的启动，当用户触发扳机开关，电动扳手通电，上述控制装置启动，对电机转子的位置进行检测，并根据检测结果控制电机换相。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (29)

1.一种无刷直流电机转子位置检测方法，用于控制无位置传感器的具有三相(A、B、C)的无刷直流电机，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia；
对B、C相重复上述操作，获取B相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ib和C相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ic；
比较获取的Ia，Ib，Ic的大小,得出转子的初始位置。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia的具体步骤包括：控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第一方向脉冲和第二时间的第二方向脉冲，获取A相施加第一方向脉冲时的母线电流值Ia的具体步骤还包括：
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲。
4.根据权利要求1所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括步骤：
对所述无刷直流电机的A相依次施加第一时间的第二方向脉冲和第二时间的第一方向脉冲，获取A相施加第二方向脉冲时的母线电流值Ia’；
对B、C相重复上述操作，获取B相施加第二方向脉冲的母线电流值Ib’和C相施加第二方向的脉冲时母线电流值Ic’；
比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
5.根据权利要求4所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法具体为：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相正向导通时的母线电流值Ib和C相正向导通时的母线电流值Ic；
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相反向导通时的母线电流值Ib’和C相反向导通时的母线电流值Ic’；
比较获取的Ia，Ib，Ic,Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
6.根据权利要求4所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法具体为：
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相反向导通时的母线电流值Ib’和C相反向导通时的母线电流值Ic’；
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，并向所述A相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，并向所述A相施加第二时间的电压脉冲；
对B、C相重复上述操作，获取B相正向导通时的母线电流值Ib和C相正向导通时的母线电流值Ic；
比较获取的Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’的大小,得出转子的初始位置。
7.根据权利要求5所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B相反向导通(A+B-)，并向AB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iab，控制A相反向导通，B相正向导通(A-B+)，并向BA相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，C相反向导通(B+C-)，并向BC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ibc，控制B相反向导通，C相正向导通(B-C+)，并向CB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，A相反向导通(C+A-)，并向CA相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ica，控制C相反向导通，A相正向导通(C-A+)，并向AC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A相反向导通(B+A-)，并向BA相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iba，控制B相反向导通，A相正向导通(B-A+)，并向AB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，B相反向导通(C+B-)，并向CB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Icb，控制C相反向导通，B相正向导通(C-B+)，并向BC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，C相反向导通(A+C-)，并向AC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Iac；
比较Iab，Ibc，Ica，Iba,Icb,Iac大小,得出转子的初始位置。
8.根据权利要求7所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述比较Iab，Ibc，Ica，Iba,Icb,Iac大小,得出转子的初始位置的步骤包括：
若Ibc＞Iab＞Ica,且Iba＞Icb＞Iac,则转子位于第一扇区；
若Ibc＞Ica＞Iab,且Iac＞Icb＞Iba,则转子位于第三扇区；
若Iab＞Ica＞Ibc,且Iac＞Iba＞Icb,则转子位于第二扇区；
若Iab＞Ibc＞Ica,且Icb＞Iba＞Iac,则转子位于第六扇区；
若Ica＞Ibc＞Iab,且Icb＞Iac＞Iba,则转子位于第四扇区；
若Ica＞Iab＞Ibc,且Iba＞Iac＞Iba,则转子位于第五扇区；
其中，以BC相为0°逆时针旋转，所述第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120°180°)、(60°120°)、(180°240°)。
9.根据权利要求5所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法的步骤包括：
控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通(A+B-C-)，向ABC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia，控制所述无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通(A-B+C+)，向BCA相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通(B+A-C-)，向BAC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib，控制所述无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通(B-A+C+)，向ACB相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相正向导通，A、B相反向导通(C+A-B-)，向CAB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic，控制所述无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通(C-A+B+)，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的A相反向导通，B、C相正向导通(A-B+C+)，向BCA相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ia’，控制所述无刷直流电机的A相正向导通，B、C相反向导通(A+B-C-)，向ABC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的B相反向导通，A、C相正向导通(B-A+C+)，向ACB相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ib’，控制所述无刷直流电机的B相正向导通，A、C相反向导通(B+A-C-)，向BAC相施加第二时间的电压脉冲；
控制所述无刷直流电机的C相反向导通，A、B相正向导通(C-A+B+)，向ABC相施加第一时间的电压脉冲，获取对应的母线电流值Ic’；
比较Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’大小,得出转子的初始位置。
10.根据权利要求9所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述比较Ia，Ib，Ic，Ia’,Ib’,Ic’大小,得出转子的初始位置的步骤包括：
若I＞Ib，Ia＞Ic，Ia＜Ia’，则转子位于第一扇区；
若Ib＞Ia，Ib＞Ic，Ib＜Ib’,则转子位于第三扇区；
若Ic＞Ia，Ic＞Ib，Ic＜Ic’，则转子位于第二扇区；
若Ia＞Ib，Ia＞Ic，Ia＞Ia’,则转子位于第六扇区；
若Ib＞Ia,Ib＞Ic，Ib＞Ib’,则转子位于第四扇区；
若Ic＞Ia,Ic＞Ib，Ic＞Ic’,则转子位于第五扇区；
其中，以BC相为0°逆时针旋转，所述第一扇区至第六扇区的电角度范围依次分别为(0°60°)、(240°300°)、(300°360°)、(120°180°)、(60°120°)、(180°240°)。
11.根据权利要求1所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述第二时间等于第一时间。
12.一种无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：获得所述无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，对所述无刷直流电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值；将上述各相的电压值和电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
13.根据权利要求12所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述电压值包括所述无刷直流电机的端电压值或每一相导通时施加的电压值中的任一个。
14.根据权利要求12所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述电流值包括母线电流值或相电流值中任一个。
15.根据权利要求12所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述反电动势过零点为稳定的反电动势过零点，包括反电动势过零点的次数达到预设值或者端电压上升的斜率达到预设值中任一个。
16.根据权利要求12所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，还包括步骤：
判定所述无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
17.一种无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置；
获得所述无刷直流电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定所述转子的位置以进行换相；
判定所述无刷直流电机检测到反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
18.根据权利要求17所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置的步骤包括权利要求1-11任一项所述的无刷直流电机位置检测方法的步骤。
19.根据权利要求17所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置的步骤包括：
对所述无刷直流电机的三相依次施加第一方向脉冲，检测各相对应的母线电流值，再对所述无刷直流电机的三相依次施加第二方向脉冲，检测各相对应的母线电流值；
比较检测的各相母线电流值的大小，得出转子的初始位置。
20.根据权利要求17所述的无刷直流电机转子位置检测方法，其特征在于，所述磁链函数的方法包括权利要求12-16任一项所述的无刷直流电机转子位置检测方法。
21.一控制装置，其用于运行无刷直流电机并且用于检测无刷直流电机转子位置，其特征在于，所述控制装置被配置为执行包括权利要求1-17、19中任一项所述的无刷直流电机转子位置检测方法。
22.一种电动工具，包括壳体；
控制装置；
电机，位于所述壳体内；
电源，用于给所述电机提供电能；
开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；
其特征在于，控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，则控制装置对三相电机中的每一相依次施加第一时间的第一方向的脉冲和第二时间的第二方向脉冲，控制器比较各相施加第一方向脉冲时的母线电流值的大小，获取所述电机转子的位置并控制电机换相。
23.一种电动工具，包括壳体；
控制装置；
电机，位于所述壳体内；
电源，用于给所述电机提供电能；
开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；
其特征在于，控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，且所述控制在获得所述无电机初始位置后至检测到反电动势过零点之前，对所述电机的三相依次施加短时电压脉冲，获取各相对应的电压值和电流值，将上述各相的电压值和电流值带入磁链函数中进行处理，进而得出转子位置。
24.一种电动工具，包括壳体；
控制装置；
电机，位于所述壳体内；
电源，用于给所述电机提供电能；
开关，用于控制电源向所述控制装置和所述电机提供电能；
其特征在于，控制装置接收来自开关的信号，控制装置判断接收的信号是否满足预设条件，若满足，则控制装置对所述无刷直流电机的三相依次通入脉冲，检测所述无刷直流电机转子的初始位置；控制装置获得转子的初始位置后至检测到反电动势过零点之前，采用磁链函数的方法确定所述转子的位置以进行换相；控制器判定检测到稳定的反电动势过零点时，通过反电动势过零点来确定所述转子的位置。
25.根据权利要求22-24所述的电动工具，其特征在于，所述预设条件包括开关启动，电源给控制装置和电机提供电能。
26.根据权利要求22-24所述的电动工具，其特征在于，所述预设条件包括开关的不同位置设置的电压信号大于预先存储在控制装置内的预设电压值。
27.根据权利要求22-26任一项所述的电动工具，其特征在于，所述电机为无刷直流电机。
28.根据权利要求22-26任一项所述的电动工具，其特征在于，所述第一方向与第二方向相反。
29.根据权利要求22-26任一项所述的电动工具，其特征在于，所述控制装置包括权利要求21所述的控制装置。
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