CN111585481A - 无刷直流电机的反电势过零点检测方法与检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无刷直流电机的反电势过零点检测方法与检测装置，其中，方法包括：在进入反电势过零点检测后，获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，获取端电压采样电路的延时参数，根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间；在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测。本发明实施例的反电势过零点检测方法能够在电机转速很高、PWM波个数很少的情况下，准确检测出无刷直流电机的反电势过零点，减小高速时的换向误差，且成本低。

Description

无刷直流电机的反电势过零点检测方法与检测装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机的反电势过零点检测方法与检测装置。

背景技术

无刷直流电机因为其体积小、效率高、控制简单而获得了广泛的应用。为减少控制系统硬件成本，大多采用无位置传感器的控制方案，即通过检测反电势的过零点来实现换向。反电势过零点的检测精度直接决定无刷直流电机换向的准确性，从而影响无刷直流电机的控制性能。特别是在高速无刷直流电机控制系统中，每个换向周期内PWM波个数很少，导致反电势过零点检测次数变少，检测精度降低。

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点检测方法，以实现在不增加硬件成本的前提下，通过增加端电压采样的次数，提高无刷直流电机高速时的反电势过零点检测精度。

本发明的第二个目的在于提出一种无刷直流电机的反电势过零点检测装置。

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。

本发明第四个目的在于提出一种无刷直流电机控制系统。

本发明的第五个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

为达上述目的，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点检测方法，包括：在进入反电势过零点检测后，获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，其中，所述PWM波用于对所述无刷直流电机进行调速；获取端电压采样电路的延时参数，其中，所述端电压采样电路用于对所述无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样；根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间；在所述开通采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在所述关断采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对所述无刷直流电机进行所述反电势过零点检测。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，在进入反电势过零点检测后，首先获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取端电压采样电路的延时参数，然后根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，并在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测。由此，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

根据本发明的一个实施例，所述端电压采样电路包括分压单元和滤波单元，所述端电压采样电路的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，所述根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间包括：通过在所述开通时刻之后延时所述开通滤波延时，且预留所述开通AD采样延时构造所述开通采样区间；通过在所述关断时刻之后延时所述关断滤波延时，且预留所述关断AD采样延时构造所述关断采样区间。

由此，通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

根据本发明的一个实施例，所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法还包括：获取所述无刷直流电机的转速信息；在所述无刷直流电机进入当前换向周期时，根据所述无刷直流电机的转速信息确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻；在所述反电势过零点检测时刻，进入所述反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

由此，能够有效地预测无刷直流电机反电势过零点出现的时刻，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，节约了成本。

根据本发明的一个实施例，通过记录从进入上一次换向周期到进入所述当前换向周期所用的时间t1确定所述无刷直流电机的转速信息。

根据本发明的一个实施例，通过所述时间t1与预设系数k的乘积确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

根据本发明的一个实施例，所述预设系数k根据所述无刷直流电机的运行情况选取。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种无刷直流电机的反电势过零点检测装置，包括：获取模块，用于获取所述无刷直流电机的转速信息；确定模块，用于在所述无刷直流电机进入当前换向周期时，根据所述无刷直流电机的转速信息确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻；检测模块，用于在所述反电势过零点检测时刻，进入所述反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机的反电势过零点检测裝置，在获取模块获取无刷直流电机的转速信息后，确定模块根据转速信息确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻，然后检测模块进入反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。由此，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测裝置能够有效地预测反电势过零点出现的时刻，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，有效节约成本。

根据本发明的一个实施例，所述获取模块通过记录从进入上一次换向周期到进入所述当前换向周期所用的时间t1确定所述无刷直流电机的转速信息。

根据本发明的一个实施例，所述确定模块通过所述时间t1与预设系数k的乘积确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

根据本发明的一个实施例，所述预设系数k根据所述无刷直流电机的运行情况选取。

根据本发明的一个实施例，所述检测模块通过端电压采样对所述无刷直流电机进行反电势过零点检测，其中，所述检测模块包括端电压采样电路和控制芯片，所述端电压采样电路用于对所述无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样，所述端电压采样电路包括分压单元和滤波单元，所述控制芯片用于对采样到的悬空相绕组的端电压进行AD转换以得到AD采样值，并根据所述AD采样值进行反电势过零点检测。

根据本发明的一个实施例，所述检测模块在根据PWM波并通过端电压采样对所述无刷直流电机进行反电势过零点检测时，还获取所述PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取所述端电压采样电路的延时参数，并根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，以及在所述开通采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在所述关断采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对所述无刷直流电机进行所述反电势过零点检测。

由此，通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

根据本发明的一个实施例，所述端电压采样电路的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，所述检测模块通过在所述开通时刻之后延时所述开通滤波延时，且预留所述开通AD采样延时构造所述开通采样区间，并通过在所述关断时刻之后延时所述关断滤波延时，且预留所述关断AD采样延时构造所述关断采样区间。

为达上述目的，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，包括本发明第二方面实施例所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机控制系统，通过前述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置检测反电势过零点。由此，本发明实施例的无刷直流电机控制系统能够有效地预测反电势过零点出现的时刻，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，有效节约成本。

为达上述目的，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，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现本发明第一方面实施例所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机控制系统，在处理器执行存储在存储器上的计算机程序时，能够实现前述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。由此，本发明实施例的无刷直流电机控制系统通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

为了实现上述目的，本发明第五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本发明第一方面实施例所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法的流程示意图；

图2为根据本发明一个实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法中确定无刷直流电机的反电势过零点检测时刻的流程示意图；

图3为根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测装置的方框示意图；

图4为根据本发明一个实施例的无刷直流电机控制系统的电路原理图；

图5为根据本发明又一个实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法的波形图；

图6为根据本发明另一个实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法中确定无刷直流电机的反电势过零点检测时刻的波形图。

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。

下面参考附图描述本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法和检测装置以及无刷直流电机控制系统和非临时性计算机可读存储介质。

首先，参考附图4对本发明实施例的无刷直流电机控制系统进行简单描述。具体地，如图4所示，该控制系统包括控制芯片101、驱动电路102、直流母线103、逆变桥104、无刷直流电机105和端电压及母线电压采样电路106。

其中，无刷直流电机105与逆变桥104相连，逆变桥104用于驱动无刷直流电机105；直流母线103用于给逆变桥104提供稳定的直流电源；端电压采样电路106与无刷直流电机105的各相绕组相连，端电压及母线电压采样电路106用于检测无刷直流电机105的各相绕组的端电压和母线电压；控制芯片101与端电压及母线电压采样电路106相连，控制芯片101根据采样到的绕组端电压和母线电压进行反电势过零点检测，同时根据反电势过零点信号生成PWM控制信号。驱动电路102分别与控制芯片101和逆变桥104相连，驱动电路102用于将控制芯片101产生的PWM控制信号放大，然后驱动逆变桥104工作，进而控制无刷直流电机105进行换向。

具体地，如图4所示，无刷直流电机105包含A、B、C三相绕组，Ra、Rb和Rc分别表示A、B、C三相绕组的内阻，La、Lb和Lc分别表示A、B、C三相绕组的自感，Ea、Eb和Ec分别表示A、B、C三相绕组的反电势，ia、ib和ic分别表示A、B、C三相相电流，其中，三相绕组采用星型连接。逆变桥104由上下两组桥臂组成，上桥臂包括T1、T2和T3三个功率管，下桥臂包括T4、T5和T6三个功率管。其中，PWMA+、PWMB+和PWMC+分别用来控制上桥臂T1、T2和T3三个功率管的导通和截止，PWMA-、PWMB-和PWMC-分别用来控制下桥臂T4、T5和T6三个功率管的导通和截止。

如图4所示，端电压及母线电压采样电路106包括直流母线电压和绕组端电压采样电路，直流母线电压和绕组端电压采样电路包括电阻分压电路和RC滤波电路，例如，直流母线电压通过电阻Rdc1和电阻Rdc2进行分压，然后通过电容C4进行滤波，A相绕组端电压通过电阻Ra1和电阻Ra2进行分压，然后通过电容C3进行滤波，B相绕组端电压通过电阻Rb1和电阻Rb2进行分压，然后通过电容C2进行滤波，C相绕组端电压通过电阻Rc1和电阻Rc2进行分压，然后通过电容C1进行滤波。具体地，以A相为例，采样得到的A相绕组端电压实际是经过电阻Ra1和电阻Ra2分压后的电压，即电阻Ra2上的电压，然后再通过电容C3将此电压进行滤波以得到准确的采样电压，控制芯片101对得到的采样电压进行AD转换以得到AD采样值，并根据AD采样值进行反电势过零点检测，并根据反电势过零点信号生成PWMA+、PWMA-、PWMB+、PWMB-、PWMC+和PWMC-六路控制信号。驱动电路102用于将这六路控制信号进行放大后驱动逆变桥104，以按照换向逻辑控制改变电机三相电流。

下面结合一个具体实施例详细描述本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，能够用于前述无刷直流电机控制系统。

图1为根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法包括以下步骤：

S1，在进入反电势过零点检测后，获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，其中，PWM波用于对无刷直流电机进行调速；

可理解，如图4所示，PWM波指的是控制芯片根据反电势过零点信号产生的控制逆变桥中各功率管导通和截止的高低电平信号。由此，通过对PWM波的控制可实现对无刷直流电机进行调速。开通时刻指一个PWM周期中PWM波由低电平变为高电平的时刻，关断时刻则指一个PWM周期中PWM波由高电平变为低电平的时刻。

S2，获取端电压采样电路的延时参数，其中，端电压采样电路用于对无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样；

可理解，如图4所示，根据无刷直流电机A、B、C三相绕组导通顺序：AB-AC-BC-BA-CA-CB，其中，AB指A、B两相绕组有电流流过，电流从A相流入，B相流出，C相没有电流流过，那么C相即为悬空相。

S3，根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间；

可理解，开通采样区间是指在PWM开通阶段对悬空相绕组端电压进行采样的区间，关断采样区间是指在PWM关断阶段对悬空相绕组端电压进行采样的区间。其中，PWM开通阶段指一个PWM周期中高电平持续的时间，也就是该一个PWM周期中所控制的功率管导通的时间，PWM关断阶段则指一个PWM周期中低电平持续的时间，也就是该一个PWM周期中所控制的功率管截止的时间。

具体地，以B、C两相导通为例，此时，A相为悬空相没有电流流过，在PWM开通阶段即PWM为高电平，功率管T2和T6导通，在PWM关断阶段即PWM为低电平，功率管T2截止，功率管T6继续导通并通过二极管续流。也就是说，在当前换向周期即B、C两相导通区间内，PWM波的开通和关断指的是控制与B相绕组相连接的上管T2在一个PWM周期内导通和截止的PWM高、低电平信号。

其中，根据本发明的一个实施例，端电压采样电路包括分压单元和滤波单元，端电压采样电路的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间包括：通过在开通时刻之后延时开通滤波延时，且预留开通AD采样延时构造开通采样区间；通过在关断时刻之后延时关断滤波延时，且预留关断AD采样延时构造关断采样区间。

可理解，如图4和6所示，其中，图6中的108为通过信号发生器产生的三角波波形，109为三角波108和可调直流电压经比较器比较产生的PWM波波形，110为端电压采样触发脉冲。其中，比较值即为可调直流电压的电压值，当三角波值大于比较值时，输出高电平，三角波值小于比较值时，输出低电平，通过改变可调直流电压的大小即比较值可以调节PWM信号的占空比。由于端电压采样电路包含RC滤波电路，RC滤波电路能够滤除由各功率管导通和截止产生的瞬时电压尖峰，保证采样得到准确的端电压信号，但是RC滤波电路还会造成一定的滤波延时，具体地，如图6所示，在PWM开通时刻，由RC滤波造成的开通滤波延时为图中201时间段，在PWM关断时刻，由RC滤波造成的关断滤波延时为图中203时间段，所以端电压采样的触发时刻要避开在PWM开通和关断时刻由滤波导致的端电压的上升时间。同时，AD采样也需要一定的转换时间，为了保证在PWM开通时刻，采样得到的是高电平时刻的端电压值，需要预留一段高电平时间，即开通AD采样延时如图6中的202时间段，同时为了保证在PWM关断时刻，采样得到的是低电平时刻的端电压值，需要预留一段低电平时间，即关断AD采样延时如图6中的204时间段，端电压采样的一个触发脉冲如图6中211所示。因此，在开通阶段即PWM信号为高电平，端电压采样的触发时刻要避开由滤波导致的端电压的上升时间即图中201时间段，然后预留一段高电平时间如图中202时间段，也就是说，在开通时刻之后延时开通滤波延时即图中201时间段，且预留开通AD采样延时即图中202时间段构造开通采样区间即图中205时间段。在关断阶段即PWM信号为低电平，端电压采样的触发时刻要避开由滤波导致的端电压的上升时间即图中203时间段和保证采样得到的是低电平时刻端电压所预留的图中204时间段，也就是说，在关断时刻之后延时关断滤波延时即图中203时间段，且预留关断AD采样延时即图中204时间段构造关断采样区间即图中206时间段。

S4，在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测。

可理解，如图4所示，在开通采样区间即图中205时间段对悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在关断采样区间即图中206时间段对悬空相绕组的端电压进行多次采样，由此，可以保证采样得到准确的端电压值，进而对无刷直流电机进行反电势过零点检测。其中，控制芯片对采样到的悬空相绕组的端电压进行AD转换以得到AD采样值，并根据AD采样值进行反电势过零点检测。具体地，在开通采样区间，将采样到的悬空相绕组端电压值和直流母线电压的二分之一进行比较，直到检测到反电势的过零信号为止，即当采样到的端电压值等于直流母线电压的二分之一时，判断检测到反电势过零点。在关断采样区间，将采样到的悬空相绕组端电压值和0进行比较，直到检测到反电势的过零信号为止，即当采样到的端电压值等于0时，判断检测到反电势过零点。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，无刷直流电机的反电势过零点检测方法还包括以下步骤：

S10，获取无刷直流电机的转速信息。

其中，转速信息可以是具体转速值也可以是与转速相关的时间信息。

具体地，根据本发明的一个实施例，通过记录从进入上一次换向周期到进入当前换向周期所用的时间t1确定无刷直流电机的转速信息。

其中，根据无刷直流电机A、B、C三相绕组导通顺序：AB-AC-BC-BA-CA-CB，其中，AB指A、B两相绕组有电流流过，C相没有电流，电流从A相流入，B相流出，BA也指A、B两相绕组有电流流过，C相没有电流，但电流从B相流入，A相流出。换向周期指按照导通顺序，其中两相绕组有电流流过，另一相没有电流流过的过程，例如AB为一个换向周期，在这个换向周期内，电流从A相流入，B相流出，C相没有电流。如图4所示，假设当前换向周期为AC，那么就说明此时A、C两相绕组有电流流过，且电流从A相流入，C相流出，B相没有电流流过，那么上一个换向周期即为AB，也就是说，上一个换向周期控制A相上管T1和B相下管T5导通，进入当前换向周期AC时，控制A相上管T1继续导通，B相下管T5截止，C相下管T6导通，t1则指从进入上一个换向周期即开始控制B相下管T5导通开始计时到进入当前换向周期即开始控制B相下管T5截止的同时开始控制C相下管T6导通停止计时所经历的时间。

S20，在无刷直流电机进入当前换向周期时，根据无刷直流电机的转速信息确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

举例而言，如图4所示，假设上一个换向周期为AB，则在开始控制B相下管T5截止的同时控制C相下管T6导通，即进入当前换向周期AC。

具体地，根据本发明的一个实施例，通过时间t1与预设系数k的乘积确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻。其中，预设系数k根据无刷直流电机的运行情况选取。

例如，在正常换向的情况下，转速稳定时，k＝0.5；在电机升速过程，过零点会提前到来，k取值要小于0.5，具体地，可取k大于0.4且小于0.5，即0.4<k<0.5；在减速过程，过零点会推迟到来，为了保证换向正确，可取k等于0.5，即k＝0.5。通过选取合适的系数k，可以保证在正确检测到反电势过零信号的同时节约MCU的时间。

举例而言，如图5所示，其中301、302和303分别表示A、B、C三相绕组端电压波形，假设当前换向周期为BA，上一换向周期为BC，在进入上一个换向周期BC(图5中a时刻)即开始控制C相下管T6导通时，开始计时，并在进入当前换向周期BA(图5中b时刻)即开始控制C相下管T6截止的同时开始控制A相下管T4导通停止计时，此时的计时时间即为t1，根据时间t1和预设系数k可确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻304，即k*t1，即当前换向周期BA的反电势过零点检测时刻304出现在开始进入当前换向周期后的k*t1时刻。在反电势过零点检测时刻304出现之前不进行端电压采样和反电势过零判断，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，有效节约成本。

其中，换向是指，控制芯片将反电势过零点的信号经处理后生成控制信号，驱动电路将控制信号放大后按照一定的逻辑程序，驱动与各绕组相连接的功率开关管在某一瞬间导通或截止，迫使原来没有电流的绕组开始流通电流，原来有电流的绕组开始关断电流或者改变电流方向，从而实现正确换向，保证无刷直流电机可靠的运行。

举例而言，如图4所示，假设当前导通相为A、B相，电流从A相流入，B相流出，在检测到C相的反电势过零点时，控制芯片根据反电势过零点信号生成控制信号，然后通过驱动电路驱动A相上管T1继续导通，B相下管T5截止，C相下管T6导通，即导通相变为A、C两相，电流从A相流入，C相流出，B相没有电流流过，由此实现了换向。

S3，在反电势过零点检测时刻，进入反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

可理解，在进入反电势过零点检测后，确定PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取端电压采样电路的延时参数，根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

由此，通过在开通采样区间和关断采样区间进行多次端电压采样的方法，使得一个PWM周期内端电压采样的次数大大提高，从而使反电势过零点的检测精度大大提高，减小高速时的换向误差，且成本低。

综上，根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，在进入反电势过零点检测后，首先获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取端电压采样电路的延时参数，然后根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，并在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测。由此，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

基于上述实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，本发明实施例还提出了一种无刷直流电机的反电势过零点检测装置。

图3为根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测装置的方框示意图。如图3所示，该无刷直流电机的反电势过零点检测装置包括：获取模块10、确定模块20、和检测模块30。

其中，获取模块10用于获取无刷直流电机的转速信息；确定模块20用于在无刷直流电机进入当前换向周期时，根据无刷直流电机的转速信息确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻；检测模块30用于在反电势过零点检测时刻，进入反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

根据本发明的一个实施例，获取模块10通过记录从进入上一次换向周期到进入当前换向周期所用的时间t1确定无刷直流电机的转速信息。

进一步地，根据本发明的一个实施例，确定模块20通过时间t1与预设系数k的乘积确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

也就是说，在进入当前换向周期k*t1时间后，开始反电势过零点的检测。

其中，预设系数k根据无刷直流电机的运行情况选取。

根据本发明的一个实施例，如图3-4所示，检测模块30通过端电压采样对无刷直流电机进行反电势过零点检测，其中，检测模块30包括端电压采样电路106和控制芯片101，端电压采样电路106用于对无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样，端电压采样电路106包括分压单元和滤波单元，控制芯片101用于对采样到的悬空相绕组的端电压进行AD转换以得到AD采样值，并根据AD采样值进行反电势过零点检测。

根据本发明的一个实施例，检测模块30在根据PWM波并通过端电压采样对无刷直流电机进行反电势过零点检测时，还获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取端电压采样电路106的延时参数，并根据开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路106的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，以及在开通采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在关断采样区间对悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对无刷直流电机进行反电势过零点检测。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图4所示，端电压采样电路106的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，检测模块30通过在开通时刻之后延时开通滤波延时，且预留开通AD采样延时构造开通采样区间，并通过在关断时刻之后延时关断滤波延时，且预留关断AD采样延时构造关断采样区间。

需要说明的是，前述对无刷直流电机的反电势过零点检测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，此处不再赘述。

综上，根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，在获取模块获取无刷直流电机的转速信息后，确定模块根据转速信息确定当前换向周期的反电势过零点检测时刻，然后检测模块通过端电压采样对无刷直流电机进行反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。由此，本发明实施例的检测装置能够有效地预测反电势过零点出现的时刻，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，有效节约成本。同时在PWM开通和关断采样区间有效地避开了滤波延时和采样延时对端电压进行不断地触发采样，增加了采样次数，进而大大提高了反电势过零点检测精度，减小了高速时的换向误差。

基于上述实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，本发明实施例还提出了一种无刷直流电机控制系统。该控制系统包括前述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机控制系统，通过设置的无刷直流电机的反电势过零点检测装置能够有效地预测反电势过零点出现的时刻，从而节省了MCU用于反电势过零点检测的时间，保证MCU有充足的时间去执行其他程序，减轻了MCU的负担，可以选取更低成本的MCU，有效节约成本。同时在PWM开通和关断采样区间有效地避开了滤波延时和采样延时对端电压进行不断地触发采样，增加了采样次数，进而大大提高了反电势过零点检测精度，减小了高速时的换向误差。

基于上述实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，本发明实施例还提出了一种无刷直流电机控制系统。该无刷直流电机控制系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现前述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

根据本发明实施例提出的无刷直流电机控制系统，在处理器执行存储在存储器上的计算机程序时，能够实现前述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。由此，本发明实施例的无刷直流电机控制系统通过在PWM周期的开通采样区间和关断采样区间多次进行端电压的采样，增加端电压采样的次数，从而提高反电势过零点的检测精度，减小高速时的换向误差，且成本低。

基于上述实施例的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，本发明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前述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

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。

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。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

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。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。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。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 (16)

1.一种无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在进入反电势过零点检测后，获取PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，其中，所述PWM波用于对所述无刷直流电机进行调速；

获取端电压采样电路的延时参数，其中，所述端电压采样电路用于对所述无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样；

根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间；

在所述开通采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在所述关断采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对所述无刷直流电机进行所述反电势过零点检测。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，所述端电压采样电路包括分压单元和滤波单元，所述端电压采样电路的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，

所述根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间包括：

通过在所述开通时刻之后延时所述开通滤波延时，且预留所述开通AD采样延时构造所述开通采样区间；

通过在所述关断时刻之后延时所述关断滤波延时，且预留所述关断AD采样延时构造所述关断采样区间。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述无刷直流电机的转速信息；

在所述无刷直流电机进入当前换向周期时，根据所述无刷直流电机的转速信息确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻；

在所述反电势过零点检测时刻，进入所述反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

4.根据权利要求3所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，通过记录从进入上一次换向周期到进入所述当前换向周期所用的时间确定所述无刷直流电机的转速信息。

5.根据权利要求4所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，通过所述时间与预设系数的乘积确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

6.根据权利要求5所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法，其特征在于，所述预设系数根据所述无刷直流电机的运行情况选取。

7.一种无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述无刷直流电机的转速信息；

确定模块，用于在所述无刷直流电机进入当前换向周期时，根据所述无刷直流电机的转速信息确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻；

检测模块，用于在所述反电势过零点检测时刻，进入所述反电势过零点检测，直至检测到反电势过零点。

8.根据权利要求7所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，所述获取模块通过记录从进入上一次换向周期到进入所述当前换向周期所用的时间确定所述无刷直流电机的转速信息。

9.根据权利要求8所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，所述确定模块通过所述时间与预设系数的乘积确定所述当前换向周期的反电势过零点检测时刻。

10.根据权利要求9所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，所述预设系数根据所述无刷直流电机的运行情况选取。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，

所述检测模块通过端电压采样对所述无刷直流电机进行反电势过零点检测，其中，所述检测模块包括端电压采样电路和控制芯片，所述端电压采样电路用于对所述无刷直流电机的悬空相绕组的端电压进行采样，所述端电压采样电路包括分压单元和滤波单元，所述控制芯片用于对采样到的悬空相绕组的端电压进行AD转换以得到AD采样值，并根据所述AD采样值进行反电势过零点检测。

12.根据权利要求11所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，所述检测模块在根据PWM波并通过端电压采样对所述无刷直流电机进行反电势过零点检测时，还获取所述PWM波中每个PWM周期的开通时刻和关断时刻，并获取所述端电压采样电路的延时参数，并根据所述开通时刻、关断时刻以及端电压采样电路的延时参数确定开通采样区间和关断采样区间，以及在所述开通采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，并在所述关断采样区间对所述悬空相绕组的端电压进行多次采样，以在每次采样到端电压时对所述无刷直流电机进行所述反电势过零点检测。

13.根据权利要求11所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置，其特征在于，所述端电压采样电路的延时参数包括开通滤波延时、开通AD采样延时、关断滤波延时和关断AD采样延时，其中，所述检测模块通过在所述开通时刻之后延时所述开通滤波延时，且预留所述开通AD采样延时构造所述开通采样区间，并通过在所述关断时刻之后延时所述关断滤波延时，且预留所述关断AD采样延时构造所述关断采样区间。

14.一种无刷直流电机控制系统，其特征在于，包括根据权利要求7-13中任一项所述的无刷直流电机的反电势过零点检测装置。

15.一种无刷直流电机控制系统，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-6中任一所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

16.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的无刷直流电机的反电势过零点检测方法。

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