CN112072968B - 无刷直流电机的控制方法、装置、终端设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电机控制技术领域，提出一种无刷直流电机的控制方法、装置、终端设备和存储介质。该控制方法采用六步方波控制法对无刷直流电机进行控制，检测电机各相输出信号的反电动势，查找该反电动势在当前换相周期内的过零点；然后，根据该过零点与当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得该反电动势在下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。通过这样设置，该电机的每次换相都会促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终实现反电动势的过零点与换相周期的中点重合的控制目标。上述控制方法简单，对系统基础软件和硬件的要求较低，具备广泛的应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机的控制方法、装置、终端设备和存储介质。
背景技术
无刷直流电机采用半导体开关器件实现电子换向，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷，具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于录像机、电子仪器及各种自动化办公设备中。
无刷电机相较于有刷电机减少了机械换相电刷，结构更简单可靠，但在控制上较有刷电机复杂，往往需要增加额外的位置传感器来检测电机的转子位置，根据转子位置的不同给电机分别施加不同的电压，这直接导致电机成本增加。
为了降低无刷电机的成本，可以采用不带位置传感器的无刷电机。然而，现有的不带位置传感器的无刷电机的控制方法比较复杂，实现起来对系统基础软件和硬件的要求较高，不能广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种无刷直流电机的控制方法、装置、终端设备和存储介质，能够实现对不带位置传感器的无刷电机的控制，且控制方法简单，对系统基础软件和硬件的要求较低，具备广泛的应用前景。
本申请实施例的第一方面提供了一种无刷直流电机的控制方法，包括：
在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势，所述无刷直流电机不含位置传感器；
查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点，所述过零点为反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点；
根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
本申请实施例采用六步方波控制法对无刷直流电机进行控制，检测电机各相输出信号的反电动势，查找该反电动势在当前换相周期内的过零点；然后，根据该过零点与当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得该反电动势在下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。通过这样设置，该电机的每次换相都会促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终实现反电动势的过零点与换相周期的中点重合的控制目标。根据实验可以获知，对带位置传感器的无刷电机进行控制时所表现出的效果即为反电动势的过零点与换相周期的中点重合。因此，采用本申请实施例提供的控制方法，能够实现在对不带位置传感器的无刷电机进行控制时，达到和对带位置传感器的无刷电机进行控制时类似的控制效果。另外，本申请实施例采用的控制算法简单，对系统基础软件和硬件的要求较低，具备广泛的应用前景。
进一步的，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整可以包括：
若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之前，则缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点；
若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之后，则延长所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点。
通过缩短下一个换相周期，同时将下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点，可以促使该反电动势在下一个换相周期内的过零点向后移动，即使得该过零点向下一个换相周期的中点靠近。通过延长下一个换相周期，同时将下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点，可以促使该反电动势在下一个换相周期内的过零点向前移动，即使得该过零点向下一个换相周期的中点靠近。
进一步的，所述缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期可以为：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期减去预设的目标时长；
所述延长所述无刷直流电机的下一个换相周期可以为：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期增加所述目标时长。
该目标时长是一个固定时间，不能过大或过小，一般可以采用1至2个电机控制的PWM周期长度。
进一步的，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整还可以包括：
若所述过零点和所述当前换相周期的中点重合，则保持所述无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持所述无刷直流电机的下一个换相时间点不变。
若反电动势过零点和当前换相周期的中点重合或者近似重合，则表示已经到达设定的控制目标，此时保持该无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持下一个换相时间点不变，使得后续的电机控制过程中，反电动势过零点和换相周期的中点保持重合。
进一步的，所述无刷直流电机的换相过程包含六个不同相位的步序，每个步序均预先分配对应的反电动势变化标识符，且相邻的任意两个步序的反电动势变化标识符不同，对于任意的一个目标步序，若在所述目标步序中所述反电动势由低到高变化，则为所述目标步序分配第一数值的反电动势变化标识符，若在所述目标步序中所述反电动势由高到低变化，则为所述目标步序分配第二数值的反电动势变化标识符，所述查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点可以包括：
获取所述当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符；
若所述目标反电动势变化标识符为所述第一数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
若所述目标反电动势变化标识符为所述第二数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
根据获取到的反电动势变化标识符的不同，可以分别采用不同的反电动势过零点检测策略的方式，以查找反电动势在无刷直流电机的当前换相周期内的过零点。
更进一步的，所述将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点可以包括：
获取预设的第一电压值，所述第一电压值大于零，且所述第一电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第一电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
所述将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点可以包括：
获取预设的第二电压值，所述第二电压值大于零，且所述第二电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第二电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
第一电压值和第二电压值均是和0V很接近且大于0V的电压值，将该当前换相周期内反电动势等于该第一电压值(比如0.1V)或第二电压值的点确定为该当前换相周期内的过零点，可以在一定程度上消除噪声影响，提高过零点检测的准确率。
进一步的，在采用六步方波控制法控制无刷直流电机之前，还可以包括：
在所述无刷直流电机启动前，为所述无刷直流电机的任意一相施加预设占空比的电压信号，使得所述无刷直流电机运转到一个已知的电机角度；
按照设定的六个步序依次为所述无刷直流电机的两个相施加电压，实现所述无刷直流电机的换相控制；
在所述无刷直流电机的换相控制过程中，逐步减小所述无刷直流电机的换相周期；
当所述无刷直流电机的换相周期减小至设定阈值时，执行采用六步方波控制法控制无刷直流电机的步骤。
在无刷直流电机进入闭环控制前，先执行电机对齐和电机启动/拖动的操作，能够实现电机的平稳启动，提升后续进行闭环控制的稳定性。
本申请实施例的第二方面提供了一种无刷直流电机的控制装置，包括：
反电动势检测模块，用于在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势，所述无刷直流电机不含位置传感器；
过零点查找模块，用于查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点，所述过零点为反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点；
换相参数调整模块，用于根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例的第一方面提供的无刷直流电机的控制方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面提供的无刷直流电机的控制方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行本申请实施例的第一方面所述的无刷直流电机的控制方法的步骤。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种无刷直流电机的控制方法的第一个实施例的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种检测反电动势的电路示意图；
图3是对带位置传感器的无刷电机采用六步方波控制法进行控制时，检测到的某一相输出信号以及对应的反电动势波形图；
图4是对不带位置传感器的无刷电机采用六步方波控制法进行控制时，检测到的某一相输出信号以及对应的反电动势波形图；
图5是本申请实施例提供的一种无刷直流电机的控制方法的第二个实施例的流程图；
图6是本申请实施例提供的一种无刷直流电机的控制方法的第三个实施例的流程图；
图7是本申请实施例提供的一种无刷直流电机的控制装置的一个实施例的结构图；
图8是本申请实施例提供的一种终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例提供了一种无刷直流电机的控制方法、装置、终端设备和存储介质，能够实现对不带位置传感器的无刷电机的控制，且控制方法简单，对系统基础软件和硬件的要求较低，具备广泛的应用前景。应当理解，本申请各个方法实施例的执行主体为可用于控制电机的各类终端设备，比如各种型号的带有微处理器的电机控制器。
无刷直流电机属于自换流型，因此控制相较于有刷电机更加复杂。为了感应转子位置，无刷直流电机可以采用霍尔传感器来提供绝对定位感应，这导致更高的电机成本。而不带传感器的无刷直流电机省去对霍尔传感器的需要，主要采用电机的反电动势(电动势)来预测转子位置。
采用本申请提出的电机控制方法对不带传感器的无刷电机进行控制，能够达到和对带传感器的无刷电机进行控制相类似的控制效果。
请参阅图1，示出了本申请实施例中一种无刷直流电机的控制方法，包括：
101、在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势；
六步方波控制法是一种现有的无刷直流电机控制方法，其基本原理为将电机的控制周期分为依次换相的六步，每步给电机的3相中的2相通电，假设电机的三相为U、V和W，则可以按照如下顺序进行换相：UV通电、UW通电、VW通电、VU通电、WU通电和WV通电，以此循环。
本申请实施例适用于不含位置传感器的无刷直流电机，在采用六步方波控制法控制该无刷直流电机的过程中，会实时检测该无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势。反电动势是指由反抗电流发生改变的趋势而产生的电动势，一般出现在电磁线圈中，如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。
本申请实施例提出的一种检测反电动势的电路示意图如图2所示。
在图2中，OUT1、OUT2和OUT3为无刷直流电机的三相输出信号，直接与无刷电机的三相线U、V和W相接；BEMF1，BEMF2和BEMF3直接与电机控制器的MCU(微控制单元)的三个ADC通道相连，分别用于采集电机各相输出信号的反电动势；D5，D7和D9二极管的负极接到3.3V的电源网络，用于钳位反电动势(BEMF)。
102、查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点；
在检测到该无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势之后，查找该反电动势在该无刷直流电机的当前换相周期内的过零点。在六步方波控制法中，每一步的持续时间即为一个换相周期，假设电机的控制当前处于六步方波控制中的第二步(给UW相通电)，则当前所处第二步的持续时间即为该无刷直流电机的当前换相周期，下一步(第三步)的持续时间即为下一个换相周期。
反电动势的过零点是指反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点，也即反电动势增加时经过零的点或者反电动势降低时经过零的点。在图2中，三相输出的反电动势的采集端分别为BEMF1，BEMF2和BEMF3，在一个换相周期内，BEMF1，BEMF2和BEMF3无法同时采集到反电动势的信号，假设该电机当前为给UW相通电的步序，则与UV相通电对应的采集端可以采集到反电动势的信号。因此，在该电机的当前换相周期内，查找的是当前可以采集到反电动势信号的某个采集端的反电动势信号的过零点位置，另外一个换相周期内只会有一个反电动势过零点。
103、根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
最后，可以根据查找到的过零点位置和该电机当前换相周期的中点位置之间的相对关系，对该无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，调整换相参数的目标是使得该反电动势在该电机下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。当到达该电机的下一个换相周期时，该下一个换相周期即成为新的当前换相周期，然后不断地重复步骤101-103。通过这样设置，该电机的每次换相都会促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终实现反电动势的过零点与换相周期的中点重合或者近似重合的控制目标。
进一步的，在步骤103中，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整可以包括：
(1)若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之前，则缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点；
(2)若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之后，则延长所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点。
对于上述步骤(1)，若过零点处于当前换相周期的中点之前，则缩短该无刷直流电机的下一个换相周期，并将该无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点。通过缩短下一个换相周期，同时将下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点，可以促使该反电动势在下一个换相周期内的过零点向后移动，即使得该过零点向下一个换相周期的中点靠近。优选的，该第一时长可以为半个缩短后的该下一个换相周期。
具体的，所述缩短该无刷直流电机的下一个换相周期可以为：将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期减去预设的目标时长。该目标时长是一个固定时间，不能过大或过小，一般可以采用1至2个电机控制的PWM周期长度。
对于上述步骤(2)，若过零点处于当前换相周期的中点之后，则延长该无刷直流电机的下一个换相周期，并将该无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点。通过延长下一个换相周期，同时将下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点，可以促使该反电动势在下一个换相周期内的过零点向前移动，即使得该过零点向下一个换相周期的中点靠近。优选的，该第二时长可以为半个延长后的该下一个换相周期。
具体的，所述延长该无刷直流电机的下一个换相周期可以为：将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期增加所述目标时长。同样，在延长换相周期时，也可以采用上述目标时长，比如可以延长1至2个电机控制的PWM周期长度。
进一步的，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整还可以包括：
若所述过零点和所述当前换相周期的中点重合，则保持所述无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持所述无刷直流电机的下一个换相时间点不变。
若反电动势过零点和当前换相周期的中点重合或者近似重合，则表示已经到达设定的控制目标，此时保持该无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持下一个换相时间点不变，使得后续的电机控制过程中，反电动势过零点和换相周期的中点保持重合。
根据实验可以获知，对带位置传感器的无刷电机进行控制时所表现出的效果即为反电动势的过零点与换相周期的中点重合或近似重合。图3示出了对带位置传感器的无刷电机采用六步方波控制法进行控制时，检测到的某一相输出信号以及对应的反电动势波形图。图3中上方的信号为一相输出信号(OUTX波形)，下方的信号为对应的反电动势波形(BEMFX波形)，可以看出反电动势波形的过零点处于对应步周期(换相周期)的中点位置附近。
图4示出了对不带位置传感器的无刷电机采用六步方波控制法进行控制时，检测到的某一相输出信号以及对应的反电动势波形图。图4中上方的信号为一相输出信号(OUTX波形)，下方的信号为对应的反电动势波形(BEMFX波形)，可以看出反电动势的过零点和对应步周期(换相周期)的中点相距较远。为了达到和对带位置传感器的无刷电机进行控制时相同的控制效果，可以采用本申请实施例提出的控制方法，在电机的每次换相过程中促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终反电动势的过零点会与换相周期的中点重合，即获得图3所示的控制效果，实现对不带位置传感器的无刷直流电机的高效控制。
本申请实施例采用六步方波控制法对无刷直流电机进行控制，检测电机各相输出信号的反电动势，查找该反电动势在当前换相周期内的过零点；然后，根据该过零点与当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得该反电动势在下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。通过这样设置，该电机的每次换相都会促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终实现反电动势的过零点与换相周期的中点重合的控制目标。采用本申请实施例提供的控制方法，能够在对不带位置传感器的无刷电机进行控制时，达到和对带位置传感器的无刷电机进行控制时相同的控制效果。另外，本申请实施例采用的控制算法简单，对系统基础软件和硬件的要求较低，具备广泛的应用前景。
请参阅图5，示出了本申请实施例中另一种无刷直流电机的控制方法，包括：
501、在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势；
在采用六步方波控制法控制该无刷直流电机的过程中，该无刷直流电机的换相过程包含六个不同相位的步序，假设为步序1、步序2、步序3、步序4、步序5和步序6(分别对应UV通电、UW通电、VW通电、VU通电、WU通电和WV通电)。其中，每个步序均预先分配对应的反电动势变化标识符，该反电动势变化标识符用于表示反电动势在对应步序中的变化趋势。比如，对于任意的一个目标步序，若在该目标步序中反电动势由低到高变化，则为该目标步序分配第一数值(比如1)的反电动势变化标识符，若在该目标步序中反电动势由高到低变化，则为该目标步序分配第二数值(比如0)的反电动势变化标识符。由于无刷直流电机在采用六步方波控制时，相邻两步的反电动势变化方向刚好相反，故相邻的任意两个步序的反电动势变化标识符不同，下方的表1示出了一种可行的反电动势变化标识符的设置值。
表1
| 步序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 电机正转hall状态 | 5 | 1 | 3 | 2 | 6 | 4 |
| 电机正转反电动势变化标识符 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 电机反转hall状态 | 2 | 6 | 4 | 5 | 1 | 3 |
| 电机反转反电动势变化标识符 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
在表1中，步序1-6为无刷直流电机的换相过程包含的六个不同相位的步序；电机正转hall状态表示带霍尔传感器的无刷直流电机在正转时，各个步序对应的霍尔传感器的状态值；电机正转反电动势变化标识符表示无刷直流电机按照步序1-6正转时，各个步序分别对应的反电动势变化标识符；电机反转hall状态表示带霍尔传感器的无刷直流电机在反转时，各个步序对应的霍尔传感器的状态值；电机反转反电动势变化标识符表示无刷直流电机按照步序1-6反转时，各个步序分别对应的反电动势变化标识符。
502、获取当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符；
在检测到该无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势之后，获取当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符。以上述的表1为例，若前换相周期所处步序为3，且电机正转，则获取到的目标反电动势变化标识符为1。
根据获取到的反电动势变化标识符的不同，可以分别采用不同的反电动势过零点检测策略，如下述步骤503-505所述。
503、判断所述目标反电动势变化标识符为第一数值还是第二数值；
在获取当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符之后，判断该目标反电动势变化标识符为所述第一数值还是所述第二数值(比如1或者0)。若目标反电动势变化标识符为第一数值，则执行步骤504；若目标反电动势变化标识符为第二数值，则执行步骤505。
504、将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
该目标反电动势变化标识符为第一数值，此时将该当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为该当前换相周期内的过零点。而在实际操作中，为了消除噪声影响，可以将该第一个反电动势大于零的点附近的一个微小电压对应的点视作该当前换相周期内的过零点，也即步骤504可以包括：
获取预设的第一电压值，所述第一电压值大于零，且所述第一电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第一电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
第一电压值是一个和0V很接近且大于0V的电压值，将该当前换相周期内反电动势等于该第一电压值(比如0.1V)的点确定为该当前换相周期内的过零点，可以在一定程度上消除噪声影响，提高过零点检测的准确率。这是由于：本申请采用如图2所示的检测反电动势的电路，该电路会把负电压强行拉到0电压，但是经ADC电路采样后结果不一定是0V(由于存在噪声干扰)，比如可能是0.01V或0.02V，若采用电动势等于0.1V的点作为过零点，就可以消除幅值小于0.1V的噪声等干扰信号的影响。在步骤504之后，执行步骤506。
505、将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
该目标反电动势变化标识符为第二数值，此时将该当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为该当前换相周期内的过零点。而在实际操作中，为了消除噪声影响，可以将该第一个反电动势小于零的点附近的一个微小电压对应的点视作该当前换相周期内的过零点，也即步骤505可以包括：
获取预设的第二电压值，所述第二电压值大于零，且所述第二电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第二电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
类似的，第二电压值也是一个和0V很接近且大于0V的电压值，将该当前换相周期内反电动势等于该第二电压值(比如0.1V)的点确定为该当前换相周期内的过零点，可以在一定程度上消除噪声影响(理由参照上文所述)，提高过零点检测的准确率。在步骤505之后，执行步骤506。
506、根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
步骤506的具体说明，可以参照步骤103。
本申请实施例采用六步方波控制法对无刷直流电机进行控制，检测电机各相输出信号的反电动势，查找该反电动势在当前换相周期内的过零点；然后，根据该过零点与当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得该反电动势在下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。通过这样设置，该电机的每次换相都会促使反电动势的过零点向换相周期的中点靠近，最终实现反电动势的过零点与换相周期的中点重合的控制目标。与本申请的第一个实施例相比，本实施例提出一种根据获取到的反电动势变化标识符的不同，分别采用不同的反电动势过零点检测策略的方式，以查找反电动势在无刷直流电机的当前换相周期内的过零点。
请参阅图6，示出了本申请实施例中另一种无刷直流电机的控制方法，包括：
601、在无刷直流电机启动前，为所述无刷直流电机的任意一相施加预设占空比的电压信号，使得所述无刷直流电机运转到一个已知的电机角度；
本申请实施例对无刷直流电机的控制主要可以分为三个阶段，首先是对齐阶段，在该无刷直流电机启动前，为该电机的任意一相施加预设占空比的电压信号，这个信号能够使该电机运转到一个已知的电机角度，可以加快后续的电机启动过程。比如，可以给电机的U，V，W相分别施加特定电压U-1(开启正电压)，V-0(开启0电压)，W-0(开启0电压)，其中1(开启正电压)的信号PWM占空比优选在10％～30％之间，避免电流太大，烧坏电路。
602、按照设定的六个步序依次为所述无刷直流电机的两个相施加电压，实现所述无刷直流电机的换相控制；
在控制该无刷直流电机运转到一个已知的电机角度后，按照设定的六个步序依次为该无刷直流电机的两个相施加电压，从而实现该无刷直流电机的换相控制。这个阶段可以称作启动/拖动阶段，主要是以操作步进电机的方式给无刷直流电机施加电压并换相，即将电机的控制过程分为六个步序，在每一个步序给电机分别施加特定电压，如操作顺序:UV->UW->VW->VU->WU->WV依次循环。所施加的特定电压占空比优选在30％～40％之间，占空比太小会导致达不到预期的电机运转速度，在带载启动时也容易出现启动失败的现象；占空比太大则会导致启动电流过大，容易烧坏电路。
603、在所述无刷直流电机的换相控制过程中，逐步减小所述无刷直流电机的换相周期；
另外，在该所述无刷直流电机的换相控制过程中，逐步减小该无刷直流电机的换相周期，即逐步减小每一步换相的时长，以完成电机由慢到快的启动操作。
604、当所述无刷直流电机的换相周期减小至设定阈值时，采用六步方波控制法控制所述无刷直流电机；
当该无刷直流电机的换相周期减小至设定阈值时，采用六步方波控制法控制该无刷直流电机，至此已经完成电机的启动/拖动阶段，后续进入电机的闭环控制阶段，即步骤605-607对应的阶段。
605、在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势；
606、查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点；
607、根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
步骤605-607与步骤101-103相同，具体可参照步骤101-103的相关说明。
本申请实施例采用六步方波控制法对无刷直流电机进行控制，检测电机各相输出信号的反电动势，查找该反电动势在当前换相周期内的过零点；然后，根据该过零点与当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得该反电动势在下一个换相周期内的过零点向下一个换相周期的中点靠近。与本申请的第一个实施例相比，本实施例在无刷直流电机进入闭环控制前，先执行电机对齐和电机启动/拖动的操作，从而能够实现电机的平稳启动，提升后续进行闭环控制的稳定性。
应理解，上述各个实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
上面主要描述了一种无刷直流电机的控制方法，下面将对一种无刷直流电机的控制装置进行描述。
请参阅图7，本申请实施例中一种无刷直流电机的控制装置的一个实施例包括：
反电动势检测模块701，用于在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势，所述无刷直流电机不含位置传感器；
过零点查找模块702，用于查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点，所述过零点为反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点；
换相参数调整模块703，用于根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近。
进一步的，所述换相参数调整模块可以包括：
第一换相参数调整单元，用于若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之前，则缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第一时长的时间点；
第二换相参数调整单元，用于若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之后，则延长所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为当前时间点之后第二时长的时间点。
进一步的，所述换相周期缩短单元具体可以用于：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期减去预设的目标时长；
所述换相周期延长单元具体可以用于：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期增加所述目标时长。
进一步的，所述换相参数调整模块还可以包括：
换相参数保持单元，用于若所述过零点和所述当前换相周期的中点重合，则保持所述无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持所述无刷直流电机的下一个换相时间点不变。
进一步的，所述无刷直流电机的换相过程包含六个不同相位的步序，每个步序均预先分配对应的反电动势变化标识符，且相邻的任意两个步序的反电动势变化标识符不同，对于任意的一个目标步序，若在所述目标步序中所述反电动势由低到高变化，则为所述目标步序分配第一数值的反电动势变化标识符，若在所述目标步序中所述反电动势由高到低变化，则为所述目标步序分配第二数值的反电动势变化标识符，所述过零点查找模块可以包括：
标识符获取单元，用于获取所述当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符；
第一过零点确定单元，用于若所述目标反电动势变化标识符为所述第一数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
第二过零点确定单元，用于若所述目标反电动势变化标识符为所述第二数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
更进一步的，所述第一过零点确定单元可以包括：
第一电压值获取子单元，用于获取预设的第一电压值，所述第一电压值大于零，且所述第一电压值和零的差值小于设定阈值；
第一过零点确定子单元，用于将所述当前换相周期内反电动势等于所述第一电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
所述第二过零点确定单元可以包括：
第二电压值获取子单元，用于获取预设的第二电压值，所述第二电压值大于零，且所述第二电压值和零的差值小于设定阈值；
第二过零点确定子单元，用于将所述当前换相周期内反电动势等于所述第二电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
进一步的，所述无刷直流电机的控制装置还可以包括：
电机对齐模块，用于在所述无刷直流电机启动前，为所述无刷直流电机的任意一相施加预设占空比的电压信号，使得所述无刷直流电机运转到一个已知的电机角度；
换相控制模块，用于按照设定的六个步序依次为所述无刷直流电机的两个相施加电压，实现所述无刷直流电机的换相控制；
换相周期减小模块，用于在所述无刷直流电机的换相控制过程中，逐步减小所述无刷直流电机的换相周期；
闭环控制模块，用于当所述无刷直流电机的换相周期减小至设定阈值时，执行采用六步方波控制法控制无刷直流电机的步骤。
本申请实施例还提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如图1、图5或图6表示的任意一种无刷直流电机的控制方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如图1、图5或图6表示的任意一种无刷直流电机的控制方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行实现如图1、图5或图6表示的任意一种无刷直流电机的控制方法的步骤。
图8是本申请一实施例提供的终端设备的示意图。如图8所示，该实施例的终端设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个无刷直流电机的控制方法的实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至103。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示模块701至703的功能。
所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述终端设备8中的执行过程。
所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述终端设备8的内部存储单元，例如终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述终端设备8的外部存储设备，例如所述终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无刷直流电机的控制方法，其特征在于，包括：
在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势，所述无刷直流电机不含位置传感器；
查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点，所述过零点为反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点；
根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近；
其中，所述无刷直流电机的换相过程包含不同相位的步序，每个步序均预先分配对应的反电动势变化标识符，且相邻的任意两个步序的反电动势变化标识符不同，对于任意的一个目标步序，若在所述目标步序中所述反电动势由低到高变化，则为所述目标步序分配第一数值的反电动势变化标识符，若在所述目标步序中所述反电动势由高到低变化，则为所述目标步序分配第二数值的反电动势变化标识符，所述查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点包括：
获取所述当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符；
若所述目标反电动势变化标识符为所述第一数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
若所述目标反电动势变化标识符为所述第二数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整包括：
若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之前，则缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为所述当前换相周期的中点之后第一时长的时间点；
若所述过零点处于所述当前换相周期的中点之后，则延长所述无刷直流电机的下一个换相周期，并将所述无刷直流电机的下一个换相时间点调整为所述当前换相周期的中点之后第二时长的时间点。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述缩短所述无刷直流电机的下一个换相周期为：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期减去预设的目标时长；
所述延长所述无刷直流电机的下一个换相周期为：
将所述无刷直流电机的下一个换相周期调整为所述当前换相周期增加所述目标时长。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整还包括：
若所述过零点和所述当前换相周期的中点重合，则保持所述无刷直流电机的下一个换相周期不变，以及保持所述无刷直流电机的下一个换相时间点不变。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点包括：
获取预设的第一电压值，所述第一电压值大于零，且所述第一电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第一电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
所述将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点包括：
获取预设的第二电压值，所述第二电压值大于零，且所述第二电压值和零的差值小于设定阈值；
将所述当前换相周期内反电动势等于所述第二电压值的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
6.如权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，在采用六步方波控制法控制无刷直流电机之前，还包括：
在所述无刷直流电机启动前，为所述无刷直流电机的任意一相施加预设占空比的电压信号，使得所述无刷直流电机运转到一个已知的电机角度；
按照设定的六个步序依次为所述无刷直流电机的两个相施加电压，实现所述无刷直流电机的换相控制；
在所述无刷直流电机的换相控制过程中，逐步减小所述无刷直流电机的换相周期；
当所述无刷直流电机的换相周期减小至设定阈值时，执行采用六步方波控制法控制无刷直流电机的步骤。
7.一种无刷直流电机的控制装置，其特征在于，包括：
反电动势检测模块，用于在采用六步方波控制法控制无刷直流电机的过程中，检测所述无刷直流电机的各相输出信号分别对应的反电动势，所述无刷直流电机不含位置传感器；
过零点查找模块，用于查找所述反电动势在所述无刷直流电机的当前换相周期内的过零点，所述过零点为反电动势从零开始增加的起始点或者反电动势降低至零的终止点；
换相参数调整模块，用于根据所述过零点与所述当前换相周期的中点之间的位置相对关系，对所述无刷直流电机的下一个换相周期和下一个换相时间点进行调整，使得所述反电动势在所述下一个换相周期内的过零点向所述下一个换相周期的中点靠近；
其中，所述无刷直流电机的换相过程包含不同相位的步序，每个步序均预先分配对应的反电动势变化标识符，且相邻的任意两个步序的反电动势变化标识符不同，对于任意的一个目标步序，若在所述目标步序中所述反电动势由低到高变化，则为所述目标步序分配第一数值的反电动势变化标识符，若在所述目标步序中所述反电动势由高到低变化，则为所述目标步序分配第二数值的反电动势变化标识符，所述过零点查找模块包括：
标识符获取单元，用于获取所述当前换相周期所处步序对应的目标反电动势变化标识符；
第一过零点确定单元，用于若所述目标反电动势变化标识符为所述第一数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势大于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点；
第二过零点确定单元，用于若所述目标反电动势变化标识符为所述第二数值，则将所述当前换相周期内第一个反电动势小于零的点确定为所述当前换相周期内的过零点。
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的无刷直流电机的控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的无刷直流电机的控制方法的步骤。
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