CN110429874A - 霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，包括：先后以六种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分顺序转动到六个扇区，分别获取六个对应的霍尔信号特征值；根据六个霍尔信号特征值获取无刷直流电机正确的通电状态，以及通电状态的顺序；按照通电状态以及通电状态的顺序实现无刷直流电机逆向驱动。通过测量六个霍尔信号特征值，便可迅速判断霍尔传感器的情况，在霍尔传感器故障时停止驱动，在霍尔传感器无故障且其线上的标识字母模糊不可分辨的情况下，确定所有三相定子绕组通电状态以及通电状态的顺序，简单、高效地实现霍尔乱序下无刷直流电机的正确逆向驱动。
Description
技术领域
本发明涉及无刷直流电机技术领域，具体涉及一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法及系统。
背景技术
无刷直流电机是指具有直流电机外部特征的电子换相电机，有位置传感器的电机是其最基本的一种形式，霍尔传感器以其优良的特性近几十年来被广泛地应用。它所具备的普遍特征有：长寿命、高速度、固定的工作点输入、兼容的逻辑输入和输出、宽范围的工作温度范围、可重复的工作特性等。目前国内外在无刷直流电机的控制系统中也越来越多地运用霍尔传感器作为电机的位置传感元件。
无刷直流电机逆向驱动时，需要根据霍尔信号判断当前转子位置，从而准确换相，完成其正常逆向驱动。若霍尔传感器信号线上字母模糊，即发生霍尔乱序，就无法唯一确定霍尔信号与转子位置的匹配关系，亦无法正常驱动无刷直流电机换相。现有技术中，研究人员多针对霍尔乱序下无刷直流电机的正向驱动且未考虑驱动前霍尔传感器已存在故障的情况。公知的霍尔乱序下无刷直流电机正向驱动的方法为换线尝试法，以默认的通电方式对三相定子绕组通电，不断更换霍尔传感器和控制器连接的三路信号线的接线顺序，至无刷直流电机能正常换相驱动。该方法步骤繁琐且效率低，容易造成无刷直流电机的机械性损伤。
发明内容
本发明提供了一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法及系统，以解决现有技术中若霍尔传感器信号线上字母模糊，即发生霍尔乱序，就无法唯一确定霍尔信号与转子位置的匹配关系，无法正常驱动无刷直流电机换相实现正确逆向驱动的问题。
本发明提出一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，包括：
步骤一：以第一预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第二扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第一霍尔信号特征值；
步骤二：以第二预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤一中的所述第二扇区相邻的扇区，将该扇区记为第一扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第二霍尔信号特征值；
步骤三：以第三预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤二中的所述第一扇区相邻的扇区，将该扇区记为第六扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第三霍尔信号特征值；
步骤四：以第四预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤三中的所述第六扇区相邻的扇区，将该扇区记为第五扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第四霍尔信号特征值；
步骤五：以第五预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤四中的所述第五扇区相邻的扇区，将该扇区记为第四扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第五霍尔信号特征值；
步骤六：以第六预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤五中的所述第四扇区相邻的扇区，将该扇区记为第三扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第六霍尔信号特征值；
步骤七：根据六个霍尔信号特征值，判断霍尔传感器是否故障，
当霍尔传感器故障时，则停止驱动；
当霍尔传感器无故障时，则将所述步骤一至步骤六中获取的六个霍尔信号特征值与对应的通电状态配对，来获取无刷直流电机通电状态的正确顺序；
步骤八：给三相定子绕组以所述步骤七中获取的通电状态的正确顺序进行通电，完成无刷直流电机的驱动。
进一步地，所述步骤一中以第一预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤二中以第二预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤三中以第三预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤四中以第四预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤五中以第五预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤六中以第六预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等。
进一步地，获取第一霍尔信号特征值，和/或，获取第二霍尔信号特征值，和/或，获取第三霍尔信号特征值，和/或，获取第四霍尔信号特征值，和/或，获取第五霍尔信号特征值，和/或，获取第六霍尔信号特征值，具体方法如下：
获取霍尔乱序状态下三个霍尔传感器的三个霍尔信号，分别记为第一霍尔信号值、第二霍尔信号值以及第三霍尔信号值；
记所述第一霍尔信号特征值为X；
X＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第二霍尔信号特征值为Y；
Y＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第三霍尔信号特征值为Z；
Z＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第四霍尔信号特征值为P；
P＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第五霍尔信号特征值为Q；
Q＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第六霍尔信号特征值为L；
L＝4×a+2×b+c；
其中，a为第一霍尔传感器的信号值；b为第二霍尔传感器的信号值；c为第三霍尔传感器的信号值。
进一步地，所述步骤七中判断霍尔传感器是否故障的具体方法如下：
判断第一霍尔信号特征值X、第二霍尔信号特征值Y、第三霍尔信号特征值Z、第四霍尔信号特征值P、第五霍尔信号特征值Q和第六霍尔信号特征值L是否满足“X＝5、Y＝4、Z＝6、P＝2、Q＝3、L＝1”或“X＝3、Y＝2、Z＝6、P＝4、Q＝5、L＝1”或“X＝6、Y＝4、Z＝5、P＝1、Q＝3、L＝2”或“X＝3、Y＝1、Z＝5、P＝4、Q＝6、L＝2”或“X＝6、Y＝2、Z＝3、P＝1、Q＝5、L＝4”或“X＝5、Y＝1、Z＝3、P＝2、Q＝6、L＝4”，当满足时，则判定霍尔传感器无故障；当不满足时，则判定霍尔传感器故障。
进一步地，在所述步骤一之前，还包括：
使所述无刷直流电机处于空载状态。
进一步地，所述预设时间为200ms至500ms。
一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的系统，包括：
第一通电模块、第二通电模块、第三通电模块、第四通电模块、第五通电模块、第六通电模块、第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块、第四获取模块、第五获取模块、第六获取模块、处理模块；
所述第一通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第一种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到所述第二扇区；
所述第二通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第二种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第一扇区；
所述第三通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第三种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第六扇区；
所述第四通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第四种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第五扇区；
所述第五通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第五种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第四扇区；
所述第六通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第六种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第三扇区；
所述第一获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第二获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第三获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第四获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第五获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第六获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
处理模块，用于根据所述第一获取模块获取的三个霍尔信号、所述第二获取模块获取的三个霍尔信号、所述第三获取模块获取的三个霍尔信号、所述第四获取模块获取的三个霍尔信号、所述第五获取模块获取的三个霍尔信号、所述第六获取模块获取的三个霍尔信号，获取六个霍尔信号特征值的顺序对应无刷直流电机正确的通电状态，并根据获取的通电状态顺序给无刷直流电机通电。
本发明的有益效果：
1、通过测量六个相邻扇区的霍尔信号特征值，迅速判断霍尔传感器的情况，防止在霍尔传感器故障情况下对无刷直流电机进行逆向驱动，提高系统工作效率。
2、无刷直流电机绕组的通电状态变化是周期性的，因此通过测量六个相邻扇区的霍尔信号特征值，确定使无刷直流电机正确换相所需的整个周期的三相定子绕组通电状态。在霍尔传感器线上的标识字母模糊不可分辨的情况下，简单、高效地实现霍尔乱序下无刷直流电机的正确逆向换相驱动。
3、霍尔传感器的故障情况和霍尔乱序的情况为同时判断，本发明可节省逆向驱动时间，降低成本。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明中一种霍尔传感器120°安装的示意图；
图2为本发明中一种转子所处位置的分区示意图；
图3为本发明中一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法流程图；
图4为本发明中一种霍尔状态与转子所处位置分区的关系图；
图5为本发明中一种转子的N极部分转至第二扇区Ⅱ的位置状态图；
图6为本发明中一种转子的N极部分转至第一扇区Ⅰ的位置状态图；
图7为本发明中一种转子的N极部分转至第六扇区Ⅵ的位置状态图；
图8为本发明中一种转子的N极部分转至第五扇区Ⅴ的位置状态图；
图9为本发明中一种转子的N极部分转至第四扇区Ⅳ的位置状态图；
图10为本发明中一种转子的N极部分转至第三扇区Ⅲ的位置状态图；
图11为本发明中一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明驱动方法适用霍尔传感器120°分布和霍尔传感器60°分布的无刷直流电机，具体实例中选用霍尔传感器120°的无刷直流电机进行演示。
如图2所示，为无刷直流电机公知的αβ坐标系，在此对其中的六个扇区重新命名定义，从α轴开始逆向旋转60°所得射线之间的扇区为扇区Ⅰ，按顺时针方向，每隔60°分别为扇区Ⅱ、扇区Ⅲ、扇区Ⅳ、扇区Ⅴ和扇区Ⅵ。如图1所示，U相定子绕组与V相定子绕组之间为扇区I以及扇区Ⅵ，V相定子绕组与W相定子绕组之间为扇区Ⅳ以及扇区Ⅴ，U相定子绕组与W相定子绕组之间为扇区Ⅱ以及扇区Ⅲ。三个霍尔传感器互差120°安装，U相定子绕组逆时针方向30°处设有第一霍尔传感器1，W相定子绕组逆时针方向30°处设有第二霍尔传感器2，V相定子绕组逆时针方向30°处设有第三霍尔传感器3。
如图3所示，本发明实施例提供了一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，包括：
步骤S10，使无刷直流电机处于空载状态，即处于无负荷状态。
步骤S20，以第一预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区Ⅱ记为第二扇区，同时获取第一霍尔信号特征值X。
如图5所示，根据安培定则可知，U相通正电流，则U相定子绕组靠近转子一端为S极，V相通等幅度的负电流，则V相定子绕组靠近转子一端为N极，使得电机转子的N极部分转动到第二扇区Ⅱ。将获取的三个霍尔信号分别记为第一霍尔信号值a、第二霍尔信号值b以及第三霍尔信号值c，第一霍尔信号值a不特指第一霍尔传感器的输出值，第一霍尔信号值a可能是三个霍尔传感器中某个霍尔传感器输出的信号值，第二霍尔信号值b，第三霍尔信号值c同理，a、b、c均为1或0的高低电平信号。记录此时a、b、c的值，得到第一霍尔信号特征值X＝4×a+2×b+c。因为不知霍尔信号的输出接线与霍尔传感器的对应关系，所以a、b、c会有三种输出结果：“a＝1、b＝0、c＝1”、“a＝0、b＝1、c＝1”、“a＝1、b＝1、c＝0”。
当“a＝1、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值X为：
X＝4×1+2×0+1＝5
当“a＝0、b＝1、c＝1”时，第二霍尔信号特征值X为：
X＝4×0+2×1+1＝3
当“a＝1、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值X为：
X＝4×1+2×1+0＝6
步骤S30，以第二预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第一扇区Ⅰ，同时获取第二霍尔信号特征值Y。
如图6所示，根据安培定则，W相通负电流，则W相定子绕组靠近转子一端为N极，U相通等幅度的正电流，则U相定子绕组靠近转子一端为S极，使得转子的N极部分转动到第一扇区Ⅰ。记录此时a、b、c的值，得到第二霍尔信号特征值Y＝4×a+2×b+c。同理，可能的结果有三种：“a＝1、b＝0、c＝0”、“a＝0、b＝1、c＝0”、“a＝0、b＝0、c＝1”。
当“a＝1、b＝0、c＝0”时，第二霍尔信号特征值Y为：
Y＝4×1+2×0+0＝4
当“a＝0、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值Y为：
Y＝4×0+2×1+0＝2
当“a＝0、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值Y为：
Y＝4×0+2×0+1＝1
步骤S40，以第三预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第六扇区Ⅵ，同时获取第三霍尔信号特征值Z。
如图7所示，根据安培定则，W相通负电流，则W相定子绕组靠近转子一端为N极，V相通等幅度的正电流，则V相定子绕组靠近转子一端为S极，使得转子的N极部分转动到第六扇区Ⅵ，记录此时a、b、c的值，计算第三霍尔信号特征值Z＝4×a+2×b+c。同理，可能的结果有三种：“a＝1、b＝0、c＝1”、“a＝0、b＝1、c＝1”、“a＝1、b＝1、c＝0”。
当“a＝1、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值Z为：
Z＝4×1+2×0+1＝5
当“a＝0、b＝1、c＝1”时，第二霍尔信号特征值Z为：
Z＝4×0+2×1+1＝3
当“a＝1、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值Z为：
Z＝4×1+2×1+0＝6
步骤S50，以第四预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第五扇区Ⅴ，同时获取第四霍尔信号特征值P。
如图8所示，根据安培定则，U相通负电流，则U相定子绕组靠近转子一端为N极，V相通等幅度的正电流，则V相定子绕组靠近转子一端为S极，使得转子的N极部分转动到第五扇区Ⅴ，记录此时a、b、c的值，计算第四霍尔信号特征值P＝4×a+2×b+c。同理，可能的结果有三种：“a＝1、b＝0、c＝0”、“a＝0、b＝1、c＝0”、“a＝0、b＝0、c＝1”。
当“a＝1、b＝0、c＝0”时，第二霍尔信号特征值P为：
P＝4×1+2×0+0＝4
当“a＝0、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值P为：
P＝4×0+2×1+0＝2
当“a＝0、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值P为：
P＝4×0+2×0+1＝1
步骤S60，以第五预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第四扇区Ⅳ，同时获取第五霍尔信号特征值Q。
如图9所示，根据安培定则，U相通负电流，则U相定子绕组靠近转子一端为N极，W相通等幅度的正电流，则W相定子绕组靠近转子一端为S极，使得转子的N极部分转动到第四扇区Ⅳ，记录此时a、b、c的值，计算第五霍尔信号特征值Q＝4×a+2×b+c。
同理，可能的结果有三种：“a＝1、b＝0、c＝1”、“a＝0、b＝1、c＝1”、“a＝1、b＝1、c＝0”。
当“a＝1、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值Q为：
Q＝4×1+2×0+1＝5
当“a＝0、b＝1、c＝1”时，第二霍尔信号特征值Q为：
Q＝4×0+2×1+1＝3
当“a＝1、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值Q为：
Q＝4×1+2×1+0＝6
步骤S70，以第六预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第三扇区Ⅲ，同时获取第六霍尔信号特征值L。
如图10所示，根据安培定则，V相通负电流，则V相定子绕组靠近转子一端为N极，W相通等幅度的正电流，则W相定子绕组靠近转子一端为S极，使得转子的N极部分转动到第三扇区Ⅲ，记录此时a、b、c的值，计算第六霍尔信号特征值L＝4×a+2×b+c。同理，可能的结果有三种：“a＝1、b＝0、c＝0”、“a＝0、b＝1、c＝0”、“a＝0、b＝0、c＝1”。
当“a＝1、b＝0、c＝0”时，第二霍尔信号特征值L为：
L＝4×1+2×0+0＝4
当“a＝0、b＝1、c＝0”时，第二霍尔信号特征值L为：
L＝4×0+2×1+0＝2
当“a＝0、b＝0、c＝1”时，第二霍尔信号特征值L为：
L＝4×0+2×0+1＝1
转子的N极部分顺序转动至第二扇区Ⅱ、第一扇区Ⅰ、第六扇区Ⅵ、第五扇区Ⅴ、第四扇区Ⅳ和第三扇区Ⅲ，此时转子为逆时针转动。
步骤S80，根据所述第一霍尔信号特征值X、所述第二霍尔信号特征值Y、所述第三霍尔信号特征值Z、所述第四霍尔信号特征值P、所述第五霍尔信号特征值Q和所述第六霍尔信号特征值L，判断霍尔传感器是否故障，霍尔传感器故障，则停止驱动；霍尔传感器无故障，则根据上述六个霍尔信号特征值，获取无刷直流电机正确的通电状态，以及通电状态的顺序。
在具体实施例中，判断第一霍尔信号特征值X、第二霍尔信号特征值Y、第三霍尔信号特征值Z、第四霍尔信号特征值P、第五霍尔信号特征值Q和第六霍尔信号特征值L是否满足“X＝5、Y＝4、Z＝6、P＝2、Q＝3、L＝1”或“X＝3、Y＝2、Z＝6、P＝4、Q＝5、L＝1”或“X＝6、Y＝4、Z＝5、P＝1、Q＝3、L＝2”或“X＝3、Y＝1、Z＝5、P＝4、Q＝6、L＝2”或“X＝6、Y＝2、Z＝3、P＝1、Q＝5、L＝4”或“X＝5、Y＝1、Z＝3、P＝2、Q＝6、L＝4”，当满足时，判定霍尔传感器正常；当不满足时，则判定霍尔传感器故障。
转子转动一周需要换相六次，即，一个周期内，有六个不同的霍尔信号特征值，对应不同的绕组通电状态。对于转子沿逆时针转动的无刷直流电机而言，定子绕组的通电状态变化是周期性的，因此通过测量六个相邻扇区的霍尔信号特征值，确定接下来换相所需的三相定子绕组通电状态，以及整个周期的三相定子绕组所需通电状态的顺序，在霍尔传感器线上的标识字母模糊不可分辨的情况下，可简单、高效地实现霍尔乱序下无刷直流电机的正确逆向驱动。
如图4所示，为六种接线情况下霍尔状态与转子所处位置分区的关系图，即转子位置N极方向落在各个扇区时霍尔信号的情况。如表1所示，为六组霍尔信号顺序和图4接线情况的对应表。将所得的第一霍尔信号特征值X、第二霍尔信号特征值Y、第三霍尔信号特征值Z、第四霍尔信号特征值P、第五霍尔信号特征值Q和第六霍尔信号特征值L对应到表1。
| 霍尔信号的六步顺序 | 对应接线情况 |
| 5-4-6-2-3-1 | 图4(a) |
| 3-2-6-4-5-1 | 图4(b) |
| 6-4-5-1-3-2 | 图4(c) |
| 3-1-5-4-6-2 | 图4(d) |
| 6-2-3-1-5-4 | 图4(e) |
| 5-1-3-2-6-4 | 图4(f) |
表1
根据表1中霍尔信号的六步顺序，可以得到使无刷直流电机继续保持逆时针驱动所需的通电状态，具体如表2所示。例如当霍尔信号为1时，则执行通电状态V相通正电流、U相通负电流，使得转子逆时针旋转到下一个扇区。依次类推，最终实现无刷直流电机一直逆时针旋转。
表2
当测得的六个霍尔信号为“X＝5、Y＝4、Z＝6、P＝2、Q＝3、L＝1”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝5、Y＝4、Z＝6、P＝2、Q＝3、L＝1”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
当测得的六个霍尔信号为“X＝3、Y＝2、Z＝6、P＝4、Q＝5、L＝1”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝3、Y＝2、Z＝6、P＝4、Q＝5、L＝1”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
当测得的六个霍尔信号为“X＝6、Y＝4、Z＝5、P＝1、Q＝3、L＝2”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝6、Y＝4、Z＝5、P＝1、Q＝3、L＝2”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
当测得的六个霍尔信号为“X＝3、Y＝1、Z＝5、P＝4、Q＝6、L＝2”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝3、Y＝1、Z＝5、P＝4、Q＝6、L＝2”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
当测得的六个霍尔信号为“X＝6、Y＝2、Z＝3、P＝1、Q＝5、L＝4”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝6、Y＝2、Z＝3、P＝1、Q＝5、L＝4”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
当测得的六个霍尔信号为“X＝5、Y＝1、Z＝3、P＝2、Q＝6、L＝4”，则霍尔信号的六步顺序为“X＝5、Y＝1、Z＝3、P＝2、Q＝6、L＝4”，对应表2，可得逆向驱动无刷直流电机所需的周期性通电状态及通电状态的顺序。
步骤S90，给三相定子绕组以所述步骤S80中获取的通电状态以及通电状态的顺序进行通电，完成无刷直流电机的逆向驱动。
根据步骤S80所述，给三相定子绕组以所需的通电状态进行通电。每种通电状态持续的时间不做具体要求，根据实际速度需求进行设置。
作为可选的实施方式，步骤S20包括：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第一霍尔信号特征值X。
如图5所示，U相绕组通正电流，V相绕组通负电流，W相绕组不通电。U相定子靠近转子的一端为S极，V相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第二扇区Ⅱ，记录第一霍尔信号特征值X。
作为可选的实施方式，步骤S30包括：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第二霍尔信号特征值Y。
如图6所示，U相绕组通正电流，W相绕组通负电流，V相绕组不通电。U相定子靠近转子的一端为S极，V相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第一扇区Ⅰ，记录第二霍尔信号特征值Y。
作为可选的实施方式，步骤S40包括：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第三霍尔信号特征值。
如图7所示，V相绕组通正电流，W相绕组通负电流，U相绕组不通电。V相定子靠近转子的一端为S极，W相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第六扇区Ⅵ，记录第三霍尔信号特征值Z。
作为可选的实施方式，步骤S50包括：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第四霍尔信号特征值。
如图8所示，V相绕组通正电流，U相绕组通负电流，W相绕组不通电。V相定子靠近转子的一端为S极，U相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第五扇区Ⅴ，记录第四霍尔信号特征值P。
作为可选的实施方式，步骤S60包括：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第五霍尔信号特征值。
如图9所示，W相绕组通正电流，U相绕组通负电流，V相绕组不通电。W相定子靠近转子的一端为S极，U相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第四扇区Ⅳ，记录第五霍尔信号特征值Q。
作为可选的实施方式，步骤S70包括：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等，同时获取第六霍尔信号特征值。
如图10所示，W相绕组通正电流，V相绕组通负电流，U相绕组不通电。W相定子靠近转子的一端为S极，V相定子靠近转子的一端为N极，转子的N极部分转至第三扇区Ⅲ，记录第六霍尔信号特征值L。
作为可选的实施方式，第一通电状态和/或第二通电状态和/或第三通电状态和/或第四通电状态和/或第五通电状态和/或第六通电状态持续200ms至500ms，保证转子可旋转至指定位置，也不至于通电时间过长因电流大导致电路硬件损伤。
电状态持续最优选择300ms，保证霍尔信号特征值与通电状态对应结果不受换相延迟影响。电状态持续时间也可以根据实际需要进行设置。
作为可选的实施方式，步骤S20，和/或，步骤S30，和/或，步骤S40，和/或，步骤S50，和/或，步骤S60，和/或，步骤S70，包括：
获取第一霍尔传感器的信号值a；
获取第二霍尔传感器的信号值b；
获取第三霍尔传感器的信号值c；
记第一霍尔信号特征值为X＝4×a+2×b+c；
和/或，记第二霍尔信号特征值为Y＝4×a+2×b+c；
和/或，记第三霍尔信号特征值，Z＝4×a+2×b+c；
和/或，记第四霍尔信号特征值，P＝4×a+2×b+c；
和/或，记第五霍尔信号特征值，Q＝4×a+2×b+c；
和/或，记第六霍尔信号特征值，L＝4×a+2×b+c。
在换相之前，转子固定在第一扇区I～第六扇区VI任一区域，如图1、图3和图5所示，有两个霍尔传感器落在永磁体的同一极范围内。在具体实施例中，测得第一霍尔信号特征值中a、b、c分别为“1”“0”“1”，则第一霍尔特征值为X＝5；第二霍尔特征值的a、b、c为“1”、“0”、“0”，则第二霍尔特征值为Y＝4；第三霍尔特征值的a、b、c为“1”、“1”、“0”，则第三霍尔特征值为Z＝6；第四霍尔特征值的a、b、c为“0”、“1”、“0”，则第四霍尔特征值为P＝2；第五霍尔特征值的a、b、c为“0”、“1”、“1”，则第五霍尔特征值为Q＝3；第六霍尔特征值的a、b、c为“0”、“0”、“1”，则第六霍尔特征值为L＝1。
由于以第一通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中两个为1、一个为0，因此第一霍尔特征值的a、b、c必定为110，101和011中的一个，X为6，5或3；以第二通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中有两个为0、一个为1，因此第二霍尔特征值的a、b、c必定为100，010和001中的一个，Y为4，2或1；以第三通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中两个为1、一个为0，因此第一霍尔特征值的a、b、c必定为110，101和011中的一个，X为6，5或3；以第四通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中有两个为0、一个为1，因此第二霍尔特征值的a、b、c必定为100，010和001中的一个，Y为4，2或1；以第五通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中两个为1、一个为0，因此第一霍尔特征值的a、b、c必定为110，101和011中的一个，X为6，5或3；以第六通电状态通电，转子所处位置对应的3个霍尔传感器信号值中有两个为0、一个为1，因此第二霍尔特征值的a、b、c必定为100，010和001中的一个，Y为4，2或1。
在本实施例中，根据表1的顺序，可以得到无刷直流电机转子保持逆向转动所需的一个周期的通电状态，如表2所示。因此在霍尔乱序的情况下，只需获取一个周期内的六个相邻霍尔信号特征值，即可迅速判断霍尔传感器的情况和霍尔乱序的情况，在霍尔信号的六步顺序中找到对应的循环周期，从而获得对应的通电状态周期，使无刷直流电机正确驱动。
作为可选的实施方式，第一霍尔传感器的信号值a、第二霍尔传感器的信号值b和第三霍尔传感器的信号值c均为“0”或“1”的开关量。
在本实施例中，当周围磁场发生变化时，霍尔传感器内部会产生一个电平信号，若电平为正，则记为“1”，否则为“0”。此外，周围磁场未发生变化时，霍尔传感器不产生电平信号，也记为“0”。
如图11所示，本发明实施例还提供了一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的系统，包括：
一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的系统，包括：
第一通电模块、第二通电模块、第三通电模块、第四通电模块、第五通电模块、第六通电模块、第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块、第四获取模块、第五获取模块、第六获取模块、处理模块；
第一通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第一种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第二扇区；
第二通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第二种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第一扇区；
第三通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第三种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第六扇区；
第四通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第四种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第五扇区；
第五通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第五种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第四扇区；
第六通电模块，分别与处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第六种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到第三扇区；
第一获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
第二获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
第三获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
第四获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
第五获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
第六获取模块，分别与处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
处理模块，用于根据第一获取模块获取的三个霍尔信号、第二获取模块获取的三个霍尔信号、第三获取模块获取的三个霍尔信号、第四获取模块获取的三个霍尔信号、第五获取模块获取的三个霍尔信号、第六获取模块获取的三个霍尔信号，获取六个霍尔信号特征值的顺序对应无刷直流电机正确的通电状态，并根据获取的通电状态顺序给无刷直流电机通电。
上述驱动系统的具体细节可以对应参阅图1至图10所示实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (7)
1.一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，包括：
步骤一：以第一预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，将转子的N极部分指向的扇区记为第二扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第一霍尔信号特征值；
步骤二：以第二预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤一中的所述第二扇区相邻的扇区，将该扇区记为第一扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第二霍尔信号特征值；
步骤三：以第三预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤二中的所述第一扇区相邻的扇区，将该扇区记为第六扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第三霍尔信号特征值；
步骤四：以第四预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤三中的所述第六扇区相邻的扇区，将该扇区记为第五扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第四霍尔信号特征值；
步骤五：以第五预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤四中的所述第五扇区相邻的扇区，将该扇区记为第四扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第五霍尔信号特征值；
步骤六：以第六预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间，使转子逆时针转动，将转子的N极部分指向与所述步骤五中的所述第四扇区相邻的扇区，将该扇区记为第三扇区，同时获取霍尔信号特征值，记为第六霍尔信号特征值；
步骤七：根据六个霍尔信号特征值，判断霍尔传感器是否故障，
当霍尔传感器故障时，则停止驱动；
当霍尔传感器无故障时，则将所述步骤一至步骤六中获取的六个霍尔信号特征值与对应的通电状态配对，来获取无刷直流电机通电状态的正确顺序；
步骤八：给三相定子绕组以所述步骤七中获取的通电状态的正确顺序进行通电，完成无刷直流电机的驱动。
2.根据权利要求1所述的霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，所述步骤一中以第一预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤二中以第二预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤三中以第三预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤四中以第四预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通正电流，顺时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤五中以第五预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
给三相定子绕组中的一个绕组通负电流，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，逆时针方向相邻的绕组不通电，所述负电流与所述正电流幅值相等；
和/或
所述步骤六中以第六预设通电状态给三相定子绕组通电预设时间的具体方法如下：
三相定子绕组中的一个绕组不通电，给该绕组顺时针方向相邻的绕组通正电流，给该绕组逆时针方向相邻的绕组通负电流，所述负电流与所述正电流幅值相等。
3.根据权利要求2所述的霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，获取第一霍尔信号特征值，和/或，获取第二霍尔信号特征值，和/或，获取第三霍尔信号特征值，和/或，获取第四霍尔信号特征值，和/或，获取第五霍尔信号特征值，和/或，获取第六霍尔信号特征值，具体方法如下：
获取霍尔乱序状态下三个霍尔传感器的三个霍尔信号，分别记为第一霍尔信号值、第二霍尔信号值以及第三霍尔信号值；
记所述第一霍尔信号特征值为X；
X＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第二霍尔信号特征值为Y；
Y＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第三霍尔信号特征值为Z；
Z＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第四霍尔信号特征值为P；
P＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第五霍尔信号特征值为Q；
Q＝4×a+2×b+c，
和/或，
记所述第六霍尔信号特征值为L；
L＝4×a+2×b+c；
其中，a为第一霍尔传感器的信号值；b为第二霍尔传感器的信号值；c为第三霍尔传感器的信号值。
4.根据权利要求3所述的霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，所述步骤七中判断霍尔传感器是否故障的具体方法如下：
判断第一霍尔信号特征值X、第二霍尔信号特征值Y、第三霍尔信号特征值Z、第四霍尔信号特征值P、第五霍尔信号特征值Q和第六霍尔信号特征值L是否满足“X＝5、Y＝4、Z＝6、P＝2、Q＝3、L＝1”或“X＝3、Y＝2、Z＝6、P＝4、Q＝5、L＝1”或“X＝6、Y＝4、Z＝5、P＝1、Q＝3、L＝2”或“X＝3、Y＝1、Z＝5、P＝4、Q＝6、L＝2”或“X＝6、Y＝2、Z＝3、P＝1、Q＝5、L＝4”或“X＝5、Y＝1、Z＝3、P＝2、Q＝6、L＝4”，当满足时，则判定霍尔传感器无故障；当不满足时，则判定霍尔传感器故障。
5.根据权利要求1所述的霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：
使所述无刷直流电机处于空载状态。
6.根据权利要求1所述的霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的方法，其特征在于，所述预设时间为200ms至500ms。
7.一种霍尔乱序下无刷直流电机逆向驱动的系统，其特征在于，包括：
第一通电模块、第二通电模块、第三通电模块、第四通电模块、第五通电模块、第六通电模块、第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块、第四获取模块、第五获取模块、第六获取模块、处理模块；
所述第一通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第一种通电状态给三相定子绕组通电，使转子的N极部分转动到所述第二扇区；
所述第二通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第二种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第一扇区；
所述第三通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第三种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第六扇区；
所述第四通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第四种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第五扇区；
所述第五通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第五种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第四扇区；
所述第六通电模块，分别与所述处理模块以及三相定子绕组连接，用于以第六种通电状态给所述三相定子绕组通电，使所述转子的N极部分转动到所述第三扇区；
所述第一获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第二获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第三获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第四获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第五获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述第六获取模块，分别与所述处理模块以及三个霍尔传感器的输出接线连接，用于获取三个霍尔信号；
所述处理模块，用于根据所述第一获取模块获取的三个霍尔信号、所述第二获取模块获取的三个霍尔信号、所述第三获取模块获取的三个霍尔信号、所述第四获取模块获取的三个霍尔信号、所述第五获取模块获取的三个霍尔信号、所述第六获取模块获取的三个霍尔信号，获取六个霍尔信号特征值的顺序对应无刷直流电机正确的通电状态，并根据获取的通电状态顺序给无刷直流电机通电。
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