CN113364367B - 高速无刷直流电机的换相误差补偿系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统及方法。该换相误差补偿系统包括：包括：悬空相端电压获取电路、重构端电压获取电路、直流电压获取电路和处理器；悬空相端电压获取电路的输入端与高速无刷直流电机的三相绕组电连接，悬空相端电压获取电路的输出端与重构端电压获取电路的输入端电连接，重构端电压获取电路的输出端与直流电压获取电路的输入端电连接，直流电压获取电路的输出端与处理器的输入端电连接。该换相误差补偿系统能够提高高速无刷直流电机的换相误差补偿的精度。

Description

高速无刷直流电机的换相误差补偿系统及方法

技术领域

本发明电机技术领域，尤其涉及一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统及方法。

背景技术

无刷直流电机的无位置传感器的换相方法，无需采用三路霍尔信号或者编码器等位置传感器，能够减少制造工艺、避免位置传感器引入换相误差，还降低能够降低换相系统的可靠性。无位置传感器换相技术在具体实现时，由于滤波器的相移以及软件、硬件的延迟会导致换相误差，因此，需要对换相误差进行补偿，以使换相误差趋近于零，从而提高换相的准确性。

现有技术中，基于电机的相电压、相电流、相反电动势等电机信号的对称性，当换相误差存在时，电机信号的积分量变为非对称，将这种非对称性用数学变量来描述，作为反馈量，可获取换相误差的补偿量，从而实现换相误差的闭环补偿。但是，实现上述技术方案时，需要满足电机信号的采样率远远高于电机的换相频率。

然而，高速无刷直流电机中，电机信号的采样率接近电机的换相频率，电机信号的采样率较低，导致获取到的反馈量的精度下降，使得换相误差的补偿精度降低。

发明内容

本发明实施例提供了一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统及方法，能够提高换相误差的控制精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统，包括：

悬空相端电压获取电路、重构端电压获取电路、直流电压获取电路和处理器；

所述悬空相端电压获取电路的输入端与所述高速无刷直流电机的三相绕组电连接，所述悬空相端电压获取电路的输出端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述重构端电压获取电路的输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接，所述直流电压获取电路的输出端与所述处理器的输入端电连接；

所述悬空相端电压获取电路，用于根据所述高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；所述重构端电压获取电路，用于根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压，所述重构悬空相端电压在换相周期内单调递减；所述直流电压获取电路，用于获取所述重构悬空相端电压的直流电压；所述处理器，用于根据所述直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量；根据所述换相误差的积分反馈量，获取所述换相误差的补偿量。

可选地，所述悬空相端电压获取电路包括：第一单向开关、第二单向开关和第三单向开关；

所述第一单向开关的输入端与A相绕组电连接，所述第二单向开关的输入端与B相绕组电连接、所述第三单向开关的输入端与C相绕组电连接，所述第一单向开关的输出端、所述第二单向开关的输出端和所述第三单向开关的输出端均与所述重构端电压获取电路的输入端电连接；

所述第一单向开关，用于根据A相端电压获取A相悬空相端电压；所述第二单向开关，用于根据B相端电压获取B相悬空相端电压；所述第三单向开关，用于根据C相端电压获取C相悬空相端电压；其中，所述悬空相端电压包括所述A相悬空相端电压、所述B相悬空相端电压和所述C相悬空相端电压。

可选地，所述重构端电压获取电路包括：选通开关、差分电路和两个接地电阻；

所述选通开关的输入端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述选通开关的第一输出端分别与第一接地电阻的第一端和所述差分电路的第一输入端电连接，所述选通开关的第二输出端分别与第二接地电阻的第一端和所述差分电路的第二输入端电连接，所述第一接地电阻的第二端和所述第二接地电阻的第二端均接地，所述选通开关的控制端与所述控制信号电连接；

所述选通开关，用于根据第一控制信号，控制导通所述选通开关的输入端和所述差分电路的第一输入端，根据第二控制信号，控制导通所述选通开关的输入端和所述差分电路的第二输入端；

所述差分电路的输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接；所述差分电路，用于若所述选通开关的输入端和所述差分电路的第一输入端导通，获取所述悬空相端电压中的第一电压；若所述选通开关的输入端和所述差分电路的第二输入端导通，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压；所述第一电压在换相周期内单调递减，所述第二电压在换相周期内单调递增，所述重构悬空相端电压包括所述第一电压和所述反相电压。

可选地，换相误差补偿系统还包括：控制信号发生电路；

所述控制信号发生电路的三个输入端分别与A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号电连接，所述控制信号发生电路的输出端与所述选通开关的控制端电连接；

所述控制信号发生电路，用于根据A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和；根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号。

可选地，所述控制信号发生电路，进一步用于若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于1，获取所述第二控制信号；若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于2，获取所述第一控制信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法，适用于高速无刷直流电机的换相误差补偿系统，所述换相误差补偿系统包括：悬空相端电压获取电路、重构端电压获取电路、直流电压获取电路和处理器；

所述悬空相端电压获取电路的输入端与所述高速无刷直流电机的三相绕组电连接，所述悬空相端电压获取电路的输出端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述重构端电压获取电路输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接，所述直流电压获取电路的输出电路的输出端与所述处理器的输入端电连接；；

所述换相误差补偿方法包括：

根据所述高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；

根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压；其中，所述重构悬空相端电压在换相周期内单调递减；

根据所述重构悬空相端电压，获取所述重构悬空相端电压的直流电压；

根据所述直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量；

根据所述换相误差的积分反馈量，获取所述换相误差的补偿量。

可选地，所述根据所述高速无刷直流电机的三相端电压信号，获取悬空相端电压，包括：

根据A相端电压获取A相悬空相端电压，根据B相端电压获取B相悬空相端电压，根据C相端电压获取C相悬空相端电压；所述悬空相端电压包括所述A相悬空相端电压、所述B相悬空相端电压和所述C相悬空相端电压。

可选地，所述根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压，包括：

根据第一控制信号，获取所述悬空相端电压中的第一电压；

根据第二控制信号，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压；

其中，所述第一电压在换相周期内单调递减，所述第二电压在换相周期内单调递增，所述重构悬空相端电压包括所述第一电压和所述反相电压。

可选地，所述根据第一控制信号，获取所述悬空相端电压中的第一电压，根据第二控制信号，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压之前，还包括：

根据A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和；

根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号。

可选地，所述根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号，包括：

若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于1，获取所述第二控制信号；若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于2，获取所述第一控制信号。

本发明实施例提供的技术方案中，通过悬空相端电压获取电路的输入端与高速无刷直流电机的三相绕组电连接，悬空相端电压获取电路的输出端与重构端电压获取电路的输入端电连接，重构端电压获取电路的输出端与直流电压获取电路的输入端电连接，直流电压获取电路的输出端与处理器的输入端电连接。悬空相端电压获取电路能够根据高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；重构端电压获取电路能够根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压；直流电压获取电路能够获取重构悬空相端电压的直流电压；处理器能够根据直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量，根据换相误差的积分反馈量，获取换相误差的补偿量，如此，根据重构悬空相端电压的直流电压和换相周期即可获取换相误差的积分反馈量，避免因信号采样率不足导致的积分反馈量的精度较低，能够提高积分反馈量的精度，提高换相误差的补偿量，从而能够提升换相误差补偿的精度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种悬空相端电压的波形示意图；

图4为本发明实施例提供的一种重构悬空相端电压的波形示意图；

图5为本发明实施例提供的换相准确时重构悬空相端电压的波形示意图；

图6为本发明实施例提供的换相误差滞后时重构悬空相端电压的波形示意图；

图7为本发明实施例提供的换相误差超前时重构悬空相端电压的波形示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的结构示意图，结合图1和图2所示，高速无刷直流电机的换相误差补偿系统100包括：悬空相端电压获取电路110、重构端电压获取电路120、直流电压获取电路130和处理器140。

其中，悬空相端电压获取电路110的输入端与高速无刷直流电机210的三相绕组电连接，悬空相端电压获取电路110输出端与重构端电压获取电路120的输入端电连接，重构端电压获取电路120的输出端与直流电压获取电路130的输入端电连接，直流电压获取电路130的输出端与处理器140的输入端电连接。

悬空相端电压获取电路110，用于根据高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压u_XN。

重构端电压获取电路120，用于根据悬空相端电压u_XN和控制信号S，获取重构悬空相端电压u，重构悬空相端电压u在换相周期T内单调递减。

直流电压获取电路130，用于获取重构悬空相端电压u的直流电压u_dc。

处理器140，用于根据直流电压u_dc和换相周期T，获取换相误差的积分反馈量ΔA，根据换相误差的积分反馈量ΔA，获取换相误差的补偿量

示例性地，如图2所示，高速无刷直流电机210包括A相绕组、B相绕组和C相绕组。高速无刷直流电机210的平衡方程如下：

其中，L为高速无刷直流电机的相电感，R为高速无刷直流电机的相电阻，e_A为A相反电动势、e_B为B相反电动势、e_C为C相反电动势，N为高速无刷直流电机中绕组的中性点，i_A为A相电流、i_B为B相电流、i_C为C相电流，t为时间。

在BC导通时，A相悬空，此种情况下i_A＝0，A相悬空相端电压u_AN满足如下公式：

其中，e_A为A相反电动势，e_B为B相反电动势，e_C为C相反电动势，u_DC为母线电压。

在AC导通时，B相悬空，此种情况下i_B＝0，B相悬空相端电压u_BN满足如下公式：

在AB导通时，C相悬空，此种情况下i_C＝0，C相悬空相端电压u_CN满足如下公式：

图3为本发明实施例提供的一种悬空相端电压的波形示意图，如图3所示，悬空相端电压获取电路110输出的悬空相端电压u_XN在A相悬空时为A相悬空相端电压u_AN，在B相悬空时为B相悬空相端电压u_BN，在C相悬空时为C相悬空相端电压u_CN。

图4为本发明实施例提供的一种重构悬空相端电压的波形示意图，如图4所示，控制信号S中，高电平信号1和低电平信号0交替输出。示例性地，如图4所示，悬空相端电压u_XN包括第一电压u₁和第二电压u₂，第一电压u₁呈下降趋势，第二电压u₂呈上升趋势，高电平信号1与第二电压u₂对应，低电平信号0与第一电压u₁对应。控制信号S为高电平信号1时，输出第二电压u₂沿时间轴翻转后的电压，控制信号S为低电平控制信号0时，输出第一电压u₁，第二电压u₂沿时间轴翻转后的电压与第一电压u₁交替输出，形成重构悬空相端电压u，重构悬空相端电压u在换相周期内单调递减。

将重构悬空相端电压u根据傅里叶级数分解，重构悬空相端电压u的直流分量，即直流电压u_dc为：

其中，T为换相周期。

由于，相邻换相周期的重构悬空相端电压u的正值部分的面积A₊和负值部分的面积A_-满足如下公式：

显然，重构悬空相端电压u的积分作为积分反馈量ΔA，满足如下公式：

ΔA＝Tu_dc (7)

故而，根据重构悬空相端电压u的直流电压u_dc和换相周期T的乘积，能够获取积分反馈量ΔA。

图5为本发明实施例提供的换相准确时重构悬空相端电压的波形示意图，图6为本发明实施例提供的换相误差滞后时重构悬空相端电压的波形示意图，图7为本发明实施例提供的换相误差超前时重构悬空相端电压的波形示意图。若换相准确，如图5所示，换相误差满足

ΔA＝0；若换相滞后，如图6所示，换相误差满足

ΔA>0；若换相超前，如图7所示，换相误差满足

ΔA<0。将积分反馈量ΔA代入如下公式计算换相误差的补偿量

其中，k_p为积分系数，k_i为积分系数。

相电压过零点延迟30°，即为换相点。但是换相误差补偿系统100中滤波器的延迟以及软、硬件的延迟会导致换相误差

根据换相误差

获取到换相误差的补偿量

此时换相点为相电压过零点延迟

本发明实施例提供的技术方案中，通过悬空相端电压获取电路的输入端与高速无刷直流电机的三相绕组电连接，悬空相端电压获取电路的输出端与重构端电压获取电路的输入端电连接，重构端电压获取电路的输出端与直流电压获取电路的输入端电连接，直流电压获取电路的输出端与处理器的输入端电连接。悬空相端电压获取电路能够根据高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；重构端电压获取电路能够根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压；直流电压获取电路能够获取重构悬空相端电压的直流电压；处理器能够根据直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量，根据换相误差的积分反馈量，获取换相误差的补偿量，如此，根据重构悬空相端电压的直流电压和换相周期即可获取换相误差的积分反馈量，避免因信号采样率不足导致的积分反馈量的精度较低，能够提高积分反馈量的精度，提高换相误差的补偿量，从而能够提升换相误差补偿的精度。

可选地，继续参见图1，悬空相端电压获取电路110包括：第一单向开关K1、第二单向开关K2和第三单向开关K3。第一单向开关K1的输入端与A相绕组电连接，第二单向开关K2的输入端与B相绕组电连接、第三单向开关K3的输入端与C相绕组电连接，第一单向开关K1的输出端、第二单向开关的输出端K2和第三单向开关K3的输出端均与重构端电压获取电路120的输入端电连接。

其中，第一单向开关K1，用于根据A相端电压获取A相悬空相端电压u_AN，第二单向开关K2，用于根据B相端电压获取B相悬空相端电压u_BN，第三单向开关K3，用于根据C相端电压获取C相悬空相端电压u_CN。悬空相端电压u_XN包括A相悬空相端电压u_AN、B相悬空相端电压u_BN和C相悬空相端电压u_CN。

如图1所示，A相绕组悬空时，第一单向开关K1处于导通状态，第一单向开关K1输出A相悬空相端电压u_AN，B相绕组悬空时，第二单向开关K2处于导通状态，第二单向开关K2输出B相悬空相端电压u_BN，C相绕组悬空时，第三单向开关K3处于导通状态，第三单向开关K3输出C相悬空相端电压u_CN。随着时间的推移，A相悬空相端电压u_AN、B相悬空相端电压u_BN和C相悬空相端电压u_CN交替输出，使得悬空相端电压获取电路110能够输出连续的悬空相端电压u_XN。

本发明实施例中，通过第一单向开关、第二单向开关和第三单向开关能够获取到悬空相端电压，即通过硬件电路能够获取到悬空相端电压，能够节省换相误差补偿系统100的中断资源和计算资源。

可选地，继续参见图1，重构端电压获取电路120包括：选通开关121、差分电路122和两个接地电阻。选通开关121的输入端与重构端电压获取电路120的输入端电连接，选通开关121的第一输出端分别与第一接地电阻R1第一端和差分电路122的第一输入端电连接，选通开关121的第二输出端分别与第二接地电阻R2的第一端和差分电路122的第二输入端电连接，第一接地电阻R1的第二端和第二接地电阻R2的第二端均接地，选通开关121的控制端与控制信号S电连接。

其中，选通开关121，用于根据第一控制信号，控制导通选通开关121的输入端和差分电路122的第一输入端，根据第二控制信号，控制导通选通开关121的输入端和差分电路122的第二输入端。

差分电路122的输出端与直流电压获取电路130的输入端电连接，差分电路122，用于若选通开关121的输入端和差分电路122的第一输入端导通，获取悬空相端电压u_XN中的第一电压u₁；若选通开关121的输入端和差分电路122的第二输入端导通，获取悬空相端电压u_XN中的第二电压u₂的反相电压-u₂。第一电压u₁在换相周期内单调递减，第二电压u₂在换相周期内单调递增，重构悬空相端电压u包括第一电压u₁和反相电压-u₂。

如图1所示，选通开关121能够接收控制信号S，控制信号S是第一控制信号或第二控制信号。若选通开关121接收到第一控制信号，即低电平信号0，选通开关121根据低电平信号0控制导通选通开关121的第一输出端和差分电路122的第一输入端，悬空相端电压u_XN传输至差分电路122的第一输入端，此种情况下，差分电路122的第二输入端通过第二接地电阻R2接地，故而差分电路122的第二输入端的输入电压为0V，差分电路122输出第一电压u₁，第一电压u₁为悬空相端电压u_XN中呈下降趋势的电压，如图4所示。

若选通开关121接收到第二控制信号，即高电平信号1，选通开关121根据高电平信号1控制导通选通开关121的第二输出端和差分电路122的第二输入端，悬空相端电压u_XN传输至差分电路122的第二输入端，此种情况下，差分电路122的第一输入端通过第一接地电阻R1接地，故而差分电路122的第一输入端的输入电压为0V，差分电路122输出第二电压u₂的反相电压-u₂。第二电压u₂为悬空相端电压u_XN中呈上升趋势的电压，则反相电压-u₂在换相周期内单调递减，第一电压u₁与反相电压-u₂交替输出，从而形成重构悬空相端电压u。

本发明实施例中，通过选通开关、差分电路和接地电阻能够获取到重构悬空相端电压，即通过硬件电路能够获取到重构悬空相端电压，能够节省换相误差补偿系统100的中断资源和计算资源。

可选地，图8为本发明实施例提供的另一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统的结构示意图，如图8所示，换相误差补偿系统100还包括：控制信号发生电路150，控制信号发生电路150的三个输入端分别与A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C电连接，控制信号发生电路150的输出端与选通开关121的控制端电连接。

其中，控制信号发生电路150，用于根据A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和S_A+S_B+S_C，根据A相换相信号S_A、B相换相信号S_B与C相换相信号S_C的和S_A+S_B+S_C，获取控制信号S。

具体地，如图8所示，控制信号发生电路150的三个输入端分别与A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C电连接，控制信号发生电路150根据接收到的控制信号A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C，计算出这三者的和值S_A+S_B+S_C。根据A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C，确定输出的控制信号S为第一控制信号还是第二控制信号。

示例性地，若A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C等于2，输出第一控制信号，即S＝0，若A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C＝1，输出第二控制信号，即S＝1。

本发明实施例还提供了一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法，应用于上述实施例提供的高速无刷直流电机的换相误差补偿系统100，具备高速无刷直流电机的换相误差补偿100的有益效果。

图9为本发明实施例提供的一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法的流程示意图，该换相误差补偿方法适用于如图1所示的高速无刷直流电机的换相误差补偿系统100。如图9所示，换相误差补偿方法的具体步骤包括：

S101，根据所述高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压。

具体地，悬空相端电压获取电路110能够获取高速无刷直流电机的A相端电压、B相端电压和C相端电压，根据A相端电压、B相端电压和C相端电压，分别获取A相悬空相端电压u_AN、B相悬空相端电压u_AN和C相悬空相端电压u_AN，根据A相悬空相端电压u_AN、B相悬空相端电压u_AN和C相悬空相端电压u_AN确定悬空相端电压u_XN。

S103，根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压。

其中，重构悬空相端电压在换相周期内单调递减。

如图4所示，悬空相端电压u_XN包括第一电压u₁和第二电压u₂，第一电压u₁呈下降趋势，第二电压u₂呈上升趋势，高电平信号1与第二电压u₂对应，低电平信号0与第一电压u₁对应。控制信号S为高电平信号1时，重构端电压获取电路120输出第二电压u₂沿时间轴翻转后的电压，控制信号S为低电平控制信号0时，重构端电压获取电路120输出第一电压u₁。重构端电压获取电路120交替输出第二电压u₂沿时间轴翻转后的电压与第一电压u₁，即输出重构悬空相端电压u，且重构悬空相端电压u在换相周期内单调递减。

S105，根据所述重构悬空相端电压，获取所述重构悬空相端电压的直流电压。

S107，根据所述直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量。

将重构悬空相端电压u根据傅里叶级数分解，重构悬空相端电压u的直流分量，即直流电压u_dc满足公式(5)，相邻换相周期的重构悬空相端电压u的正值部分的面积A₊和负值部分的面积A_-满足公式(6)，则重构悬空相端电压u的积分作为积分反馈量ΔA，满足公式(7)，因此，根据重构悬空相端电压u的直流电压u_dc和换相周期T的乘积，能够获取积分反馈量ΔA。

若换相准确，如图5所示，换相误差满足

ΔA＝0；若换相滞后，如图6所示，换相误差满足

ΔA>0；若换相超前，如图7所示，换相误差满足

ΔA<0。

S109，根据所述换相误差的积分反馈量，获取所述换相误差的补偿量。

将积分反馈量ΔA代入公式(8)计算换相误差的补偿量

换相点为相电压过零点延迟

本发明实施例提供的技术方案中，根据高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压；获取重构悬空相端电压的直流电压；根据直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量，根据换相误差的积分反馈量，获取换相误差的补偿量，如此，根据重构悬空相端电压的直流电压和换相周期即可获取换相误差的积分反馈量，避免因信号采样率不足导致的积分反馈量的精度较低，能够提高积分反馈量的精度，提高换相误差的补偿量，从而能够提升换相误差补偿的精度。

可选地，执行S101时的一种可能的实现方式的具体描述，包括：

S101’，根据A相端电压获取A相悬空相端电压，根据B相端电压获取B相悬空相端电压，根据C相端电压获取C相悬空相端电压；所述悬空相端电压包括所述A相悬空相端电压、所述B相悬空相端电压和所述C相悬空相端电压。

具体地，如图1所示，悬空相端电压获取电路110包括：第一单向开关K1、第二单向开关K2和第三单向开关K3，A相绕组悬空时，第一单向开关K1处于导通状态，第一单向开关K1输出A相悬空相端电压u_AN，B相绕组悬空时，第二单向开关K2处于导通状态，第二单向开关K2输出B相悬空相端电压u_BN，C相绕组悬空时，第三单向开关K3处于导通状态，第三单向开关K3输出C相悬空相端电压u_CN。随着时间的推移，A相悬空相端电压u_AN、B相悬空相端电压u_BN和C相悬空相端电压u_CN交替输出，使得悬空相端电压获取电路110能够输出连续的悬空相端电压u_XN。

图10为本发明实施例提供的另一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法的流程示意，图10为图9所述实施例的基础上，执行S103的一种可能的实现方式的具体描述：

S103’，根据第一控制信号，获取所述悬空相端电压中的第一电压，根据第二控制信号，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压。

其中，第一电压在换相周期内单调递减，第二电压在换相周期内单调递增，重构悬空相端电压包括第一电压和反相电压。

重构端电压获取电路120包括：选通开关121、差分电路122和两个接地电阻，若选通开关121接收到第一控制信号，即低电平信号0，选通开关121的第二输出端和差分电路122的第二输入端导通，差分电路122的第一输入端的输入电压为悬空相端电压u_XN，差分电路122的第二输入端通过第二接地电阻R2接地，故而差分电路122的第二输入端的输入电压为0V，此种情况下，差分电路122输出悬空相端电压u_XN中的第一电压u₁，第一电压u₁为悬空相端电压u_XN中呈下降趋势的电压，如图4所示。

若选通开关121接收到第二控制信号，即高电平信号1，选通开关121的第二输出端和差分电路122的第二输入端导通，差分电路122的第二输入端的输入电压为悬空相端电压u_XN，差分电路122的第一输入端通过第一接地电阻R1接地，故而差分电路122的第一输入端的输入电压为0V，此种情况下，差分电路122输出第二电压u₂的反相电压-u₂，如图4所示。第二电压u₂为悬空相端电压u_XN中呈上升趋势的电压，则反相电压-u₂在换相周期内单调递减，第一电压u₁与反相电压-u₂交替输出，从而形成重构悬空相端电压u。

可选地，继续参见图10，执行S103’之前，还包括：

S1021，根据A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和。

S1022，根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号。

换相误差补偿系统还包括：控制信号发生电路150，如图8所示，控制信号发生电路150能够接收A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C，并计算这三者的和值S_A+S_B+S_C。根据A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C，确定输出的控制信号S为第一控制信号还是第二控制信号。

可选地，执行S1022的一种的可能实现方式的具体描述包括：

若A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C等于2，输出第一控制信号，即S＝0，若A相换相信号S_A、B相换相信号S_B和C相换相信号S_C的和值S_A+S_B+S_C＝1，输出第二控制信号，即S＝1。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高速无刷直流电机的换相误差补偿系统，其特征在于，包括：悬空相端电压获取电路、重构端电压获取电路、直流电压获取电路和处理器；

所述悬空相端电压获取电路的输入端与所述高速无刷直流电机的三相绕组电连接，所述悬空相端电压获取电路的输出端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述重构端电压获取电路的输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接，所述直流电压获取电路的输出端与所述处理器的输入端电连接；

所述悬空相端电压获取电路，用于根据所述高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；所述重构端电压获取电路，用于根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压，所述重构悬空相端电压在换相周期内单调递减；所述直流电压获取电路，用于获取所述重构悬空相端电压的直流电压；所述处理器，用于根据所述直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量；根据所述换相误差的积分反馈量，获取所述换相误差的补偿量；

所述重构端电压获取电路包括：选通开关、差分电路和两个接地电阻；

所述选通开关的输入端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述选通开关的第一输出端分别与第一接地电阻的第一端和所述差分电路的第一输入端电连接，所述选通开关的第二输出端分别与第二接地电阻的第一端和所述差分电路的第二输入端电连接，所述第一接地电阻的第二端和所述第二接地电阻的第二端均接地，所述选通开关的控制端与所述控制信号电连接；

所述选通开关，用于根据第一控制信号，控制导通所述选通开关的输入端和所述差分电路的第一输入端，根据第二控制信号，控制导通所述选通开关的输入端和所述差分电路的第二输入端；

所述差分电路的输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接；所述差分电路，用于若所述选通开关的输入端和所述差分电路的第一输入端导通，获取所述悬空相端电压中的第一电压；若所述选通开关的输入端和所述差分电路的第二输入端导通，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压；所述第一电压在换相周期内单调递减，所述第二电压在换相周期内单调递增，所述重构悬空相端电压包括所述第一电压和所述反相电压。

2.根据权利要求1所述的换相误差补偿系统，其特征在于，所述悬空相端电压获取电路包括：第一单向开关、第二单向开关和第三单向开关；

所述第一单向开关的输入端与A相绕组电连接，所述第二单向开关的输入端与B相绕组电连接、所述第三单向开关的输入端与C相绕组电连接，所述第一单向开关的输出端、所述第二单向开关的输出端和所述第三单向开关的输出端均与所述重构端电压获取电路的输入端电连接；

所述第一单向开关，用于根据A相端电压获取A相悬空相端电压；所述第二单向开关，用于根据B相端电压获取B相悬空相端电压；所述第三单向开关，用于根据C相端电压获取C相悬空相端电压；其中，所述悬空相端电压包括所述A相悬空相端电压、所述B相悬空相端电压和所述C相悬空相端电压。

3.根据权利要求1所述的换相误差补偿系统，其特征在于，还包括：控制信号发生电路；

所述控制信号发生电路的三个输入端分别与A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号电连接，所述控制信号发生电路的输出端与所述选通开关的控制端电连接；

所述控制信号发生电路，用于根据A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和；根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的换相误差补偿系统，其特征在于，

所述控制信号发生电路，进一步用于若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于1，获取所述第二控制信号；若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于2，获取所述第一控制信号。

5.一种高速无刷直流电机的换相误差补偿方法，其特征在于，适用于如权利要求1所述的高速无刷直流电机的换相误差补偿系统，所述换相误差补偿系统包括：悬空相端电压获取电路、重构端电压获取电路、直流电压获取电路和处理器；

所述悬空相端电压获取电路的输入端与所述高速无刷直流电机的三相绕组电连接，所述悬空相端电压获取电路的输出端与所述重构端电压获取电路的输入端电连接，所述重构端电压获取电路输出端与所述直流电压获取电路的输入端电连接，所述直流电压获取电路的输出电路的输出端与所述处理器的输入端电连接；

所述换相误差补偿方法包括：

根据所述高速无刷直流电机的三相端电压，获取悬空相端电压；

根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压；其中，所述重构悬空相端电压在换相周期内单调递减；

根据所述重构悬空相端电压，获取所述重构悬空相端电压的直流电压；

根据所述直流电压和换相周期，获取换相误差的积分反馈量；

根据所述换相误差的积分反馈量，获取所述换相误差的补偿量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述高速无刷直流电机的三相端电压信号，获取悬空相端电压，包括：

根据A相端电压获取A相悬空相端电压，根据B相端电压获取B相悬空相端电压，根据C相端电压获取C相悬空相端电压；所述悬空相端电压包括所述A相悬空相端电压、所述B相悬空相端电压和所述C相悬空相端电压。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述悬空相端电压和控制信号，获取重构悬空相端电压，包括：

根据第一控制信号，获取所述悬空相端电压中的第一电压，根据第二控制信号，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压；

其中，所述第一电压在换相周期内单调递减，所述第二电压在换相周期内单调递增，所述重构悬空相端电压包括所述第一电压和所述反相电压。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据第一控制信号，获取所述悬空相端电压中的第一电压，根据第二控制信号，获取所述悬空相端电压中的第二电压的反相电压之前，还包括：

根据A相换相信号、B相换相信号和C相换相信号，获取所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和；

根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和，获取所述控制信号，包括：

若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于1，获取所述第二控制信号；若所述A相换相信号、所述B相换相信号与所述C相换相信号的和等于2，获取所述第一控制信号。

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