CN113381649B - 用于直流无刷电机的控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节直流无刷电机的转速。

Description

用于直流无刷电机的控制方法和控制装置

技术领域

本公开涉及集成电路和电机控制方法，更具体地，涉及用于直流无刷电机(BLDC)的控制方法和控制装置。

背景技术

相比传统的交流感应电机以及直流串激电机等电机，BLDC具有效率高、体积小等优点，已经在电动工具、电调、吸尘器、车类、泵类、扇类等产品中得到了广泛应用。

然而，BLDC的超速控制比较困难。BLDC转子使用永磁体，永磁体不需要励磁电流。针对BLDC的超速控制，在目前的磁场定向控制(FOC)中，采用弱磁控制，即在定子线圈d轴方向注入负向的磁通量，如图1中φ_{S_d}所示。由于φ_{S_d}抵消了部分反电势电压，因此能够使电机以更高的转速运行。

然而，定子线圈注入的φ_{S_d}只消耗电流而不产生扭矩，因此降低了电机运行效率。而且φ_{S_d}需要在旋转坐标系(dq轴)中实现，相关控制算法包含复杂的坐标变化和转子角度计算。因此只有高性能微程序控制器(MCU)，如32位MCU才能完成控制，系统成本较高。

发明内容

鉴于以上所述的问题，本公开提供了一种新颖的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。

根据本公开的实施例的一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。

根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制装置，包括：控制模块，用于基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及调节模块，用于通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。

根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置具有以下优势：(1)通过增加电机的三个定子线圈同时导通(即三相全开)的状态，相比传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制，提高了母线电压利用率，从而能够达到电机超速控制的效果；(2)相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。

附图说明

从下面结合附图对本公开的具体实施方式的描述中，可以更好地理解本公开，其中：

图1示出了传统的FOC中的弱磁控制的示意图；

图2示出了传统的无感方波控制的结构示意图以及相关电压的波形示意图；

图3示出了传统的无感方波控制的控制时序示意图；

图4示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图；

图5示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图；

图6示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图；

图7示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图；

图8示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图；

图9示出了根据本公开的实施例的无感方波控制的控制时序示意图；

图10示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图；

图11示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的结构示意图；

图12示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的另一示意图；

图13示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第一实现方式的控制时序示意图；

图14示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第二实现方式的控制时序示意图；

图15和图16示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第三实现方式的控制时序示意图；

图17示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的流程示意图；

图18示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法的流程示意图；以及

图19示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例。示例实现方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于本文阐述的实现方式；相反，提供这些实现方式以使得本公开更全面和完整，并将示例实现方式的构思全面地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰，可能夸大了区域和组件的尺寸。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构、或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节以给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下实施本公开的技术方案，或者可以采用其他方法、组件、材料等。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料、或操作，以避免模糊本公开的主要技术创意。

如前所述，BLDC的超速控制比较困难。然而，传统的FOC采用弱磁控制，降低了电机的运行效率，并且需要高性能MCU，系统成本较高。相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。

BLDC无感方波控制已经得到了广泛应用。图2示出了传统的无感方波控制的结构示意图以及相关电压的波形示意图。如图2所示，六个半导体开关U+、U-、V+、V-、W+、以及W-用于控制电机的三个定子线圈中的电流的大小和方向。MCU监测这三个定子线圈的相电压(分别用U、V、W表示)的变化，图2中的电压波形101、102、以及103分别表示电压U、V、W的波形。

中点电压波形104表示电压U、V、W的平均值，即中点电压＝(U+V+W)/3。可以通过硬件方式或软件方式来获得中点电压。作为示例，图2中采用了硬件方式，用分压电路107来获得中点电压。此外，还可以采用软件方式，利用MCU中的模数转换器(ADC)依次采样电压U、V、W，然后ADC基于采样的电压来计算电压U、V、W的平均值。

可以通过比较器或者利用软件对电压U、V、W与中点电压进行比较，以监测过零点(即电压U、V、W与中点电压的交叉点)。如图2所示，以电压W的电压波形103和中点电压波形104为例，电压W与中点电压的交叉点105表示过零点，可以在监测到过零点后，延迟换相，产生半导体开关的动作信号。

图3示出了传统的无感方波控制的控制时序示意图。如图3所示的传统的无感方波控制采用“三相六拍”控制。具体地，电机的三个定子线圈对应三相(分别为U相、V相和W相)，这三个定子线圈产生旋转磁场，以60度为步进，将旋转磁场的360度等分为6个部分，称之为六拍。在每拍中，三相中有两相的半导体开关导通，即这两相对应的两个定子线圈导通，而另外一相的半导体开关关断，即这一相对应的一个定子线圈悬空。电机的转子在旋转时，在悬空的定子线圈上感生的电压信号即反电势电压信号，反电势电压信号是单调变化(单调递增或递减)的电压信号。反电势电压信号包含了转子的位置信息，MCU可以通过判断悬空的定子线圈的相电压的波形变化，得到转子位置。

如图3所示，以旋转磁场的60°这一拍为例进行说明，三相中相电压U和V对应的两相(即U相和V相)的半导体开关导通(U+和V-导通)，这两相对应的两个定子线圈导通，这两个定子线圈上的电压U和V恒定地处于某一电平，而相电压W对应的一相(即W相)的半导体开关关断(W+和W-均关断)，即这一相对应的一个定子线圈悬空，在该悬空的定子线圈上感生单调递减的电压W。

图4示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图。半导体开关按照如图3所示的传统的“三相六拍”控制时序进行导通和关断，使得定子线圈上流过电流，从而形成磁场。如图4所示，以半导体开关U+和V-导通为例来说明定子线圈产生的磁场，U相对应的定子线圈的流入电流形成磁场B_U+，V相对应的定子线圈的流出电流形成磁场B_V-，两者夹角为60度，如果将U相和V相对应的定子线圈中的磁场幅值归一化为B，那么U相和V相对应的定子线圈产生的合成磁场矢量的幅值

图5示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图。如图5所示，电机从半导体开关U+和V-导通(使得U相和V相对应的定子线圈导通，W相对应的定子线圈悬空)的状态切换到半导体开关U+和W-导通(使得U相和W相对应的定子线圈导通，V相对应的定子线圈悬空)的状态(也称为换相)后，半导体开关V-关断，W-导通，U相和W相对应的定子线圈产生的合成磁场矢量的幅值

可以看出，在传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制中的各个状态或各个相下，定子线圈产生的合成磁场矢量的幅值均为

图6示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图。

图7示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图。如图7所示，在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机从半导体开关U+和V-导通的状态切换到半导体开关U+和W-导通的状态之前，即在半导体开关V-关断、W-导通之前，使半导体开关V-和W-同时导通，即存在半导体开关U+、V-和W-同时导通(使得U相、V相和W相这三相对应的定子线圈同时导通)的状态。

图8示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图。如图8所示，半导体开关U+、V-和W-同时导通时，U相对应的定子线圈的流入电流形成磁场B_U+，V相和W相对应的定子线圈的流出电流分别形成磁场B_V-和B_W-。B_V-与B_W-夹角为120度，其合成磁场矢量的幅值B_V-W-＝B。B_V-W-与B_U+方向相同，叠加后产生的合成磁场矢量的幅值B_U+V-W-＝2B。显而易见，B_U+V-W->B_U+W-，也就是说，电机的三个定子线圈同时导通时产生的合成磁场矢量的幅值大于电机的两个定子线圈导通且另一定子线圈悬空时产生的合成磁场矢量的幅值。

图9示出了根据本公开的实施例的无感方波控制的控制时序示意图。相对于如图3所示的传统的无感方波控制的控制时序，在每个60度内均加入电机的三个定子线圈同时导通的时序，得到如图9所示的控制时序。如图9所示，根据本公开的实施例的无感方波控制的步进角由如图3所示的传统的无感方波控制中的60度改为30度，六拍也改为十二拍。也就是说，相对于如图3所示的传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制，根据本公开的实施例的无感方波控制采用“三相十二拍”。图10示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图。

根据本公开的实施例的采用“三相十二拍”控制的无感方波控制具有以下优势：(1)如上所述，电机的三个定子线圈同时导通时产生的合成磁场矢量的幅值(为2B)大于传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制中电机的两个定子线圈导通且另一定子线圈悬空时产生的合成磁场矢量的幅值(为

)。因此，在母线电压相同的情况下，在根据本公开的实施例的无感方波控制中，定子线圈产生的磁场强度更大，提高了母线电压利用率，从而能够使BLDC获得更高转速；(2)在十二拍中，有六拍为两相的半导体开关导通，另外一相的半导体开关断开，即三个定子线圈中的两个定子线圈导通，另外一个定子线圈悬空。悬空的定子线圈上感生的电压是反电势电压。因此，传统的无感方波控制中通过悬空的定子线圈的相电压来判断转子位置的方法仍然适用，所以十二拍控制不需要坐标变换即可监测转子位置，在8位MCU中就能够实现无感方波控制，因此系统成本更低；以及(3)不需要向定子线圈中注入弱磁电流，电机的运行效率更高。

下面说明完整的用于控制BLDC的转速的方法。图11示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的结构示意图。如图11所示，控制BLDC的转速是一个典型的负反馈控制。MCU接收转速设置命令(即设置转速阈值)，计算电机转速，并将设置的转速与计算得到的电机转速进行比较，得到转速误差Δ。当Δ>0，需要增加电机转速，反之，需要降低电机转速。可以通过内置的调节方式(如转速调节器)调节半导体开关的开关时序，从而控制电机转速。在电机和控制器的可调范围内，控制电机转速等于设置的转速。

需要说明的是，电机控制系统通常还包括用于电流调节的电流控制环。为了描述的简洁，本申请中未详细描述与电流控制环有关的内容。本申请在是否包括电流控制环方面不作限制。

控制电机转速的过程可以分为两个阶段。第一阶段通过脉冲宽度调制占空比(PWMDuty)来控制。电机控制器的输出电压等于母线电压乘以脉冲宽度调制占空比Duty，将输出电压乘以电机电势系数K_V可以得到电机转速，即电机转速SPEED＝K_V*V_BUS*Duty。控制器的母线电压基本不变，K_V是电机常数，因此电机转速SPEED与脉冲宽度调制占空比Duty成线性关系。增大脉冲宽度调制占空比Duty，电机转速会增加，反之，电机转速会降低。脉冲宽度调制占空比Duty的最大值为100％。当脉冲宽度调制占空比Duty＝100％后，进入第二阶段。

需要说明的是，本申请可以在没有第一阶段的情况下直接通过下面描述的第二阶段来实现电机的超速控制。即可以在脉冲宽度调制占空比Duty<100％的情况下，通过下面描述的第二阶段来实现电机的超速控制。

第二阶段通过调整电机的三个定子线圈同时导通(也称为三相全开)的角度θ来调整转速，其中θ表示三个定子线圈同时导通的持续时间。作为示例，如图12所示，θ表示半导体开关U+、V-、W-同时导通即三个定子线圈同时导通的持续时间。θ越大，三个定子线圈产生的合成磁场B_U+V-W-占比越大，电压利用率越高，电机转速越高。根据本公开的实施例的无感方波控制实现了十二拍控制，并且还可以实现θ连续可调。下面在控制时序示意图中说明三种实现方式。

图13示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第一实现方式的控制时序示意图。第一种实现方式是监测到过零点后滞后换相。这种控制方案是监测悬空的定子线圈的相电压，在检测到过零点后延迟一定时间切换定子线圈的状态，即滞后换相。可以通过软件延时来延迟导通一个半导体开关和延迟关断另一个半导体开关，来调节θ。如图13所示，以30°和60°这两拍为例进行说明，当MCU监测到W相对应的悬空的定子线圈的电压过零点时，根据电机转速计算延迟与悬空的定子线圈连接的半导体开关W-导通的时间T1(即延迟T1导通W-)，以及延迟与导通的定子线圈连接的半导体开关V-的关断时间T2(即延迟T2关断V-)，从而调节三个定子线圈同时导通的持续时间。T1+T2＝60度，减小T1增大T2，可以增大三个定子线圈同时导通的持续时间θ，反之，增大T1减小T2，可以减小三个定子线圈同时导通的持续时间θ。其余各拍，可以采用类似的方法来调节三个定子线圈同时导通的持续时间θ。需要说明的是，为了保证算法的可靠性，θ的最大值一般不超过30度，其余时间用于监测电机的过零点。

图14示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第二实现方式的控制时序示意图。第二种实现方式是监测到过零点后立即换相。这种控制方案是监测悬空的定子线圈的相电压，在检测到过零点后立即切换定子线圈的状态，即立即换相。可以通过软件延时来延迟关断一个半导体开关，来调节θ。如图14所示，以60°和90°这两拍为例进行说明，当MCU监测到V相对应的悬空的定子线圈的电压过零点时，根据电机转速计算延迟与导通的定子线圈连接的半导体开关U+的关断时间T1(即延迟T1关断U+)。增大T1，可以增大三个定子线圈同时导通的持续时间θ，反之减小T1，可以减小三个定子线圈同时导通的持续时间θ。其余各拍，可以采用类似的方法来调节三个定子线圈同时导通的持续时间θ。需要说明的是，为了保证算法的可靠性，θ的最大值一般不超过30度，其余时间用于监测电机的过零点。

图15和16示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第三实现方式的控制时序示意图。第三种实现方式是监测到过零点后滞后换相，且悬空的定子线圈上仅存在单调递增的相电压(即具有上升沿的相电压)或者单调递减的相电压(即具有下降沿的相电压)。

图15示出了悬空的定子线圈上仅存在单调递增的相电压(即具有上升沿的相电压)的情况。这种控制方案是监测悬空的定子线圈的相电压，在检测到过零点后延迟一定时间切换定子线圈的状态，即滞后换相。可以通过软件延时来延迟关断一个半导体开关，来调节θ。如图15所示，以120°和180°这两拍为例进行说明，当MCU监测到V相对应的悬空的定子线圈的电压过零点时，根据电机转速计算延迟与导通的定子线圈连接的半导体开关U+的关断时间T1(即延迟T1关断U+)。增大T1，可以增大三个定子线圈同时导通的持续时间θ，反之减小T1，可以减小三个定子线圈同时导通的持续时间θ。其余各拍，可以采用类似的方法来调节三个定子线圈同时导通的持续时间θ。需要说明的是，为了保证算法的可靠性，θ的最大值一般不超过60度，其余时间用于监测电机的过零点。

图16示出了悬空的定子线圈上仅存在单调递减的相电压(即具有下降沿的相电压)的情况。这种控制方案是监测悬空的定子线圈的相电压，在检测到过零点后延迟一定时间切换定子线圈的状态，即滞后换相。可以通过软件延时来延迟关断一个半导体开关，来调节θ。如图16所示，以60°和120°这两拍为例进行说明，当MCU监测到W相对应的悬空的定子线圈的电压过零点时，根据电机转速计算延迟与导通的定子线圈连接的半导体开关V-的关断时间T1(即延迟T1关断V-)。增大T1，可以增大三个定子线圈同时导通的持续时间θ，反之减小T1，可以减小三个定子线圈同时导通的持续时间θ。其余各拍，可以采用类似的方法来调节三个定子线圈同时导通的持续时间θ。需要说明的是，为了保证算法的可靠性，θ的最大值一般不超过60度，其余时间用于监测电机的过零点。

图17示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的流程示意图。当设置的转速大于电机的转速，即转速误差Δ>0时，可以先增大脉冲宽度调制占空比Duty(最高可增大到100％)，然后可以再增大三相全开的角度θ(最高可增大到30°)，从而增大电机的转速。当设置的转速小于电机的转速，即转速误差Δ<0时，可以先减小三相全开的角度θ(最小可减小到0)，然后可以再减小脉冲宽度调制占空比Duty，从而减小电机的转速。

图18示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法的流程示意图。如图18所示，用于直流无刷电机的控制方法包括步骤1810和1820。在步骤1810中，基于直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及第一至第三定子线圈同时通电。在步骤1820中，通过调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节直流无刷电机的转速。

在示例实施例中，当第一至第三电压中的任意两个电压恒定地处于第一电平、另一电压恒定地处于第二电平时，第一至第三定子线圈同时通电。

在示例实施例中，调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：获取直流无刷电机的转速；当所获取的转速大于转速阈值时，减少第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；以及当所获取的转速小于转速阈值时，增大第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间。

在示例实施例中，用于直流无刷电机的控制方法还包括：当所获取的转速大于转速阈值时，减小直流无刷电机的脉冲宽度调制占空比；以及当所获取的转速小于转速阈值时，增大脉冲宽度调制占空比。

在示例实施例中，调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：当第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到第一至第三电压的平均电压时，根据所获取的转速计算与悬空线圈连接的开关的导通时间以及与第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

在示例实施例中，调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：当第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到第一至第三电压的平均电压时，根据所获取的转速计算与第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

图19示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制装置的结构示意图。如图19所示，用于直流无刷电机的控制装置包括控制模块1910和调节模块1920。控制模块1910用于基于直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及第一至第三定子线圈同时通电。调节模块1920用于通过调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节直流无刷电机的转速。

在示例实施例中，当第一至第三电压中的任意两个电压恒定地处于第一电平、另一电压恒定地处于第二电平时，第一至第三定子线圈同时通电。

在示例实施例中，调节模块1920用于：获取直流无刷电机的转速；当所获取的转速大于转速阈值时，减少第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；以及当所获取的转速小于转速阈值时，增大第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间。

在示例实施例中，调节模块1920还用于：当所获取的转速大于转速阈值时，减小直流无刷电机的脉冲宽度调制占空比；以及当所获取的转速小于转速阈值时，增大脉冲宽度调制占空比。

在示例实施例中，调节模块1920用于：当第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到第一至第三电压的平均电压时，根据所获取的转速计算与悬空线圈连接的开关的导通时间以及与第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

在示例实施例中，调节模块1920用于：当第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到第一至第三电压的平均电压时，根据所获取的转速计算与第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

结合图18和图19所述的根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制装置和控制方法可以参照如上结合其他附图所详细描述的本公开的实施例，为了简洁起见，将不再重复赘述某些细节。可以理解的是，如上所述的结构和流程示意图中所示的功能块和方法步骤可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。

根据本公开的实施例的无感方波控制具有以下优势：(1)通过增加电机的三个定子线圈同时导通(即三相全开)的状态，相比传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制，提高了母线电压利用率，从而能够达到电机超速控制的效果；(2)相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。

本公开可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本公开的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本公开的范围之中。

Claims (6)

1.一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：

基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：

所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及

所述第一至第三定子线圈同时通电；以及

通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速，

其中，调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：

获取所述直流无刷电机的转速；

当所述转速大于转速阈值时，减少所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；

当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；以及

当所述第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到所述第一至第三电压的平均电压时，根据所述转速计算与所述悬空线圈连接的开关的导通时间以及与所述第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述第一至第三电压中的任意两个电压恒定地处于第一电平、另一电压恒定地处于第二电平时，所述第一至第三定子线圈同时通电。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当所述转速大于所述转速阈值时，减小所述直流无刷电机的脉冲宽度调制占空比；以及

当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述脉冲宽度调制占空比。

4.一种用于直流无刷电机的控制装置，包括：

控制模块，用于基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：

所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及

所述第一至第三定子线圈同时通电；以及

调节模块，用于通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速，

其中，所述调节模块用于：

获取所述直流无刷电机的转速；

当所述转速大于转速阈值时，减少所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；

当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；以及

当所述第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到所述第一至第三电压的平均电压时，根据所述转速计算与所述悬空线圈连接的开关的导通时间以及与所述第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，当所述第一至第三电压中的任意两个电压恒定地处于第一电平、另一电压恒定地处于第二电平时，所述第一至第三定子线圈同时通电。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述调节模块还用于：

当所述转速大于所述转速阈值时，减小所述直流无刷电机的脉冲宽度调制占空比；以及

当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述脉冲宽度调制占空比。

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