CN113078850B - 一种无刷直流电机控制方法、装置、无刷直流电机及电器 - Google Patents

Abstract

一种无刷直流电机控制方法及装置，其中控制方法包括：获取无刷直流电机位于预设功率时的转速；判断转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，第一预设转速和第二预设转速与预设功率正相关；如差值大于第二预设转速，则通过调整无刷直流电机的绕组通电时间，控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。还提供了一种无刷直流电机及电器。通过检测无刷直流电机的转速，判断其与第一预设转速的差值是否大于一定范围，来调整无刷直流电机的绕组通电时间，以实现无刷直流电机输出功率的稳定，避免了负载受环境影响出现变化时对于无刷直流电机工作状态的影响，提高了无刷直流电机在负载变化时工作状态的稳定性。

Description

一种无刷直流电机控制方法、装置、无刷直流电机及电器

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种无刷直流电机控制方法、装置、无刷直流电机及电器。

背景技术

无刷直流电机具有效率高、启动转矩大、控制方便等优点而应用于多种电器设备中，但使用环境复杂多样，无刷直流电机的负载受环境影响存在变大或变小的可能，使无刷直流电机的输出功率和转速发生变化，导致电器的工作状态发生变化，无法满足用户的需求。

现以吸尘器为例，使用环境变化导致吸尘器的负载发生变化，进而导致吸尘器无刷直流电机的输出功率和转速随之发生变化，如果无刷直流电机的控制方式保持不变，会导致吸尘器的吸力降低，无法满足用户的正常需求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服无刷直流电机在负载受环境影响发生变化时引起转速波动导致电器工作状态不稳定的缺陷，从而提供一种无刷直流电机控制方法，包括如下步骤：

获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速；

判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，所述第一预设转速和所述第二预设转速与所述预设功率正相关；

如所述差值大于所述第二预设转速，则通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间，控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

优选的，所述获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速之后，还包括：

判断所述转速与所述第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，所述第三预设转速与所述预设功率正相关；

如所述差值大于所述第三预设转速，则控制所述无刷直流电机的运行状态保持不变。

优选的，所述如所述差值大于所述第二预设转速则通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定，包括：

如所述转速小于所述第一预设转速，则增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

如所述转速大于所述第一预设转速，则减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

优选的，所述增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，包括：

通过所述无刷直流电机的MCU模块增加所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

优选的，所述PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

优选的，所述减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，包括：

通过所述无刷直流电机的MCU模块减少所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

优选的，所述PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

相应地，本发明还提供了一个无刷直流电机控制装置，包括：

电压检测模块，用于获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速；

第一判断模块，用于判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，所述第一预设转速和所述第二预设转速与所述预设功率正相关；

第一控制模块，用于在所述差值大于所述第二预设转速时，通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间，控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

优选的，所述无刷直流电机还包括：

第二判断模块，用于判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，所述第三预设转速与所述预设功率正相关；

第二控制模块，用于控制所述无刷直流电机的运行状态保持不变。

优选的，所述第一控制模块包括：

第一控制单元，用于在所述转速小于所述第一预设转速时，增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

第二控制单元，用于在所述转速大于所述第一预设转速时，减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

优选的，所述第一控制单元通过所述无刷直流电机的MCU模块增大所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以增大所述无刷直流电机的绕组通电时间。

优选的，所述PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

优选的，所述第二控制单元通过所述无刷直流电机的MCU模块减少所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以减少所述无刷直流电机的绕组通电时间。

优选的，所述PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

本发明还提供了一种无刷直流电机，包括电机本体，还包括上述任一无刷直流电机控制装置。

本发明还提供了一种电器，所述电器包括上述无刷直流电机。

本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一无刷直流电机控制方法的步骤。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现上述任一无刷直流电机控制方法的步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的无刷直流电机控制方法及装置，通过检测无刷直流电机的转速，判断其与第一预设转速的差值是否大于一定范围，来调整无刷直流电机的绕组通电时间，以实现无刷直流电机输出功率的稳定，避免了负载受环境影响出现变化时对于无刷直流电机工作状态的影响，提高了无刷直流电机在负载变化时工作状态的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中无刷直流电机控制方法流程图；

图2为本发明实施例中第一负载的无刷直流电机控制方法示意图；

图3为本发明实施例中第二负载的无刷直流电机控制方法示意图；

图4为本发明实施例中无刷直流电机控制装置框图；

图5为本发明实施例中第一控制模块框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例的第一方面提供了无刷直流电机控制方法，请参照图1，包括如下步骤：

S100，获取无刷直流电机位于预设功率时的转速。

首先，无刷直流电机在按照预设功率运转时，其转速应保持稳定，以确保无刷直流电机的输出功率保持稳定，即确保包括无刷直流电机的电器的工作状态保持稳定。

无刷直流电机的转速与其预设功率正相关。在无刷直流电机按照预设功率运转时，如转速变化则会导致其输出功率偏离预设功率。

S200，判断转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，第一预设转速和第二预设转速与预设功率正相关。

无刷直流电机按照预设功率运转时，其与预设功率相对应的转速值为第一预设转速。将检测到的无刷直流电机的转速与第一预设转速进行比较，并计算出转速与第一预设转速的差值，再将差值与第二预设转速进行比较。

当转速与第一预设转速的差值大于第二预设转速时，则表明无刷直流电机的转速已经偏离使无刷直流电机按照预设功率运转的数值范围，需要对无刷直流电机的绕组通电时间进行调整，以确保其转速稳定。

当转速与第一预设转速的差值小于第二预设转速时，则表明无刷直流电机的转速的变化值所引起的无刷直流电机的输出功率变化较小，无需对无刷直流电机的绕组通电时间进行调整，控制其继续目前运行状态即可。

通过引入第二预设转速与无刷直流电机的转速与第一预设转速的差值进行比较，避免了差值很小无需调整无刷直流电机的绕组通电时间时不适当地对无刷直流电机的工作状态进行干预，进一步增强无刷直流电机控制的精确度。

S300，如差值大于第二预设转速，则通过调整无刷直流电机的绕组通电时间，控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

具体的，在步骤S300中，如转速与第一预设转速的差值大于第二预设转速则通过调整无刷直流电机的绕组通电时间控制无刷直流电机的输出功率保持稳定，包括如下两种情况：即转速小于第一预设转速和转速大于第一预设转速。

在本发明实施例的一个实施方式中，无刷直流电机控制方法在获取无刷直流电机位于预设功率时的转速之后还包括：

判断转速与第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，第三预设转速与预设功率正相关，如差值大于第三预设转速，则控制无刷直流电机的运行状态保持不变。

当无刷直流电机需按照多档位运行时，需要先判断无刷直流电机的转速变化是由用户切换控制档位引起的，还是由于负载变化引起的。

下面，以应用于吸尘器中的无刷直流电机的控制方法为例进行说明：

吸尘器可设置有三个运行档位：低档、中档、高档。其中，吸尘器位于低档时，无刷直流电机的转速为3万转/分钟；吸尘器位于中档时，无刷直流电机的转速为6万转/分钟；吸尘器位于高档时，无刷直流电机的转速为9万转/分钟。

为了避免在用户对吸尘器的档位进行调整时，错误地对无刷直流电机的绕组通电时间进行调整，可将第三预设转速设置为1万转/分钟。

当无刷直流电机分别运行于低档、中档或高档时，检测无刷直流电机的转速，并计算与各档位相对应的第一预设转速的差值，当差值大于1万转时，则判断用户对电器的控制档位进行了调整，此时无需对无刷直流电机的绕组通电时间进行调整，只需使无刷直流电机保持现有状态继续运行即可。

在本发明实施例的一个实施方式中，当无刷直流电机的转速小于第一预设转速时，则增大无刷直流电机的绕组通电时间，以控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

可选的，实现增大无刷直流电机的绕组通电时间，可以通过无刷直流电机的MCU模块增加无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

优选的，PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与转速和第一预设转速的差值正相关。

即当无刷直流电机的转速小于第一预设转速且差值越大，通过无刷直流电机的MCU模块增加无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数也越多，或者，增加无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的占空比的比例也越大。

在本实施方式中，当无刷直流电机的转速大于第一预设转速时，则减少无刷直流电机的绕组通电时间，以控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

可选的，减少无刷直流电机的绕组通电时间，包括：可以通过无刷直流电机的MCU模块减少无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

优选的，PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与输入转速和第一预设转速的差值正相关。

即当无刷直流电机的转速大于第一预设转速且差值越大，通过无刷直流电机的MCU模块减少无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数也越多，或者，减少无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的占空比的比例也越大。

而当无刷直流电机的转速与第一预设转速的差值小于第二预设转速时，即判断无刷直流电机的转速的变化所带来的输出功率变化的数值较小，不会引起包括无刷直流电机的电器的工作状态的变化，只需维持现有工作状态即可。

图2和图3为负载不同时的无刷直流电机的控制方法示意图。

请参照图2和图3，在无刷直流电机按照第一负载运行时，此时无刷直流电机的输入功率设定为356W，相应的无刷直流电机的转速为8万转/分钟，同时无刷直流电机每个霍尔周期内输出的PWM波的个数为2个。当无刷直流电机负载受环境影响由第一负载变化为第二负载时，相应地，电机输入功率为330W，其对应的无刷直流电机的转速为7.5万转/分钟，，按照本申请无刷直流电机控制方法，通过无刷直流电机的MCU模块将无刷直流电机在每个霍尔周期内输出的PWM波的个数调整为3个，就可控制无刷直流电机输出功率保持稳定，即此时无刷直流电机的实际输出功率相对于预设功率的差值不超过5％，同时，也可以实现无刷直流电机的实际转速相对于与预设功率相对应的预设转速的差值不超过预设转速的5％。

反之，当无刷直流电机按照第二负载运行时，无刷直流电机每个霍尔周期内输出的PWM波的个数为3个。无刷直流电机负载受环境影响由第二负载变化为第一负载时，通过无刷直流电机的MCU模块将无刷直流电机在每个霍尔周期内输出的PWM波的个数调整为2个，就可控制无刷直流电机输出功率保持稳定，即此时无刷直流电机的实际输出功率相对于预设功率的差值不超过预设功率的5％，同时，也可以实现无刷直流电机的实际转速相对于与预设功率相对应的预设转速的差值不超过预设转速的5％。

如图2和图3所示，无刷直流电机的霍尔波形的跳变沿与无刷直流电机的反电动势的过零点相对应；同时，霍尔波形的跳变沿是无刷直流电机相电压的换相点，无刷直流电机的相电流与相电压相对应，无刷直流电机每相绕组通电时，流过该绕组的电流相应增大。

本发明实施例的第二方面提供了无刷直流电机控制装置，请参照图4，包括：电压检测模块1、第一判断模块2和第一控制模块3。电压检测模块1用于获取无刷直流电机位于预设功率时的转速。第一判断模块2用于判断转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，其中，第一预设转速和第二预设转速与预设功率正相关。第一控制模块3用于在差值大于第二预设转速时，通过调整无刷直流电机的绕组通电时间，控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

可选的，无刷直流电机控制装置还包括：第二判断模块4和第二控制模块5。第二判断模块4用于判断转速与第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，第三预设转速与预设功率正相关。第二控制模块5，用于控制无刷直流电机的运行状态保持不变。

可选的，请参照图5，第一控制模块3包括：第一控制单元31和第二控制单元32。

第一控制单元31用于在转速小于第一预设转速时，增大无刷直流电机的绕组通电时间，以控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

第二控制单元32用于在转速大于第一预设转速时，减少无刷直流电机的绕组通电时间，以控制无刷直流电机的输出功率保持稳定。

优选的，第一控制单元31通过无刷直流电机的MCU模块增大无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以增大无刷直流电机的绕组通电时间。

具体的，PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与转速和第一预设转速的差值正相关。

优选的，第二控制单元32通过无刷直流电机的MCU模块减少无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以减少无刷直流电机的绕组通电时间。

具体的，PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与转速和第一预设转速的差值正相关。

本发明实施例的第三方面提供了一种无刷直流电机，包括电机本体，还包括前述任一实施例中的无刷直流电机控制装置。

本发明实施例的第四方面提供了一种电器，该电器包括了本发明实施例第三方面中所提供的无刷直流电机。

本发明实施例的第五方面提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面中无刷直流电机控制方法的步骤。

本发明实施例的第六方面提供了一种电子设备，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本发明实施例第一方面中无刷直流电机控制方法的步骤。

本发明提供的无刷直流电机控制方法及装置，通过检测无刷直流电机的转速，判断其与第一预设转速的差值是否大于一定范围，来调整无刷直流电机的绕组通电时间，以实现无刷直流电机输出功率的稳定，避免了负载受环境影响出现变化时对于无刷直流电机工作状态的影响，提高了无刷直流电机在负载变化时工作状态的稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤:

获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速；

判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，所述第一预设转速和所述第二预设转速与所述预设功率正相关；

如所述差值大于所述第二预设转速，则通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间，控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

所述获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速之后，还包括：

当无刷直流电机按照多个档位运行时，所述档位与所述转速相对应；判断所述转速与所述第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，所述第三预设转速与所述预设功率正相关；

如所述差值大于所述第三预设转速，则控制所述无刷直流电机的运行状态保持不变。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述如所述差值大于所述第二预设转速则通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定，包括：

如所述转速小于所述第一预设转速，则增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

如所述转速大于所述第一预设转速，则减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

3.根据权利要求2所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，包括：

通过所述无刷直流电机的MCU模块增加所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

4.根据权利要求3所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

所述PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

5.根据权利要求2所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，包括：

通过所述无刷直流电机的MCU模块减少所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比。

6.根据权利要求5所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

所述PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

7.一种无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：

电压检测模块，用于获取所述无刷直流电机位于预设功率时的转速；

第一判断模块，用于判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第二预设转速，所述第一预设转速和所述第二预设转速与所述预设功率正相关；

第一控制模块，用于在所述差值大于所述第二预设转速时，通过调整所述无刷直流电机的绕组通电时间，控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

第二判断模块，用于当无刷直流电机按照多个档位运行时，所述档位与所述转速相对应；判断所述转速与第一预设转速的差值是否大于第三预设转速，所述第三预设转速与所述预设功率正相关；

第二控制模块，用于如所述差值大于所述第三预设转速，则控制所述无刷直流电机的运行状态保持不变。

8.根据权利要求7所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：

第一控制单元，用于在所述转速小于所述第一预设转速时，增大所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定；

第二控制单元，用于在所述转速大于所述第一预设转速时，减少所述无刷直流电机的绕组通电时间，以控制所述无刷直流电机的输出功率保持稳定。

9.根据权利要求8所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，

所述第一控制单元通过所述无刷直流电机的MCU模块增大所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以增大所述无刷直流电机的绕组通电时间。

10.根据权利要求9所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，

所述PWM波在每个霍尔周期内增加的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

11.根据权利要求8所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，

所述第二控制单元通过所述无刷直流电机的MCU模块减少所述无刷直流电机在每个霍尔周期内输出PWM波的个数或占空比，以减少所述无刷直流电机的绕组通电时间。

12.根据权利要求11所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，

所述PWM波在每个霍尔周期内减少的个数或占空比与所述转速和所述第一预设转速的差值正相关。

13.一种无刷直流电机，其特征在于，包括电机本体，还包括权利要求7-12任一项所述的无刷直流电机控制装置。

14.一种电器，其特征在于，包括权利要求13所述的无刷直流电机。

15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述无刷直流电机控制方法的步骤。

16.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现权利要求1-6任一项所述无刷直流电机控制方法的步骤。

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