CN116846265A - 直流电机的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电机的控制方法及系统，涉及智能控制技术领域。包括：通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息；通过电流过零检测单元，获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速；通过处理单元，根据估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据调制信号调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压。通过估算转速和预设转速生成调制信号，该调制信号不受固定数值的约束，准确性较高，基于调制信号调整目标相绕组的相电压，实现了对于直流电机的准确控制。

Description

直流电机的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体而言，涉及一种直流电机的控制方法及系统。

背景技术

随着科技的发展直流也得到了广泛的应用，直流电机的控制方式，多采用方波控制或者正弦波控制，电机运行过程中超前角的检测准确度很大程度上会影响电机的控制效率。超前角的检测又受制于直流电机电流信号过零时刻的检测准确度。所以，能够低成本并且准确的对电机的超前角控制也逐渐成了研究的热点。

相关技术中，获取电机的当前转速，根据当前转速以及预设对应关系，确定当前转速对应的超前角，继而确定该超前角对应的电压，根据当前转速对应的电压对电机进行控制，预设对应关系为多个预设转速与多个预设超前角之间的对应关系。

但是，相关技术中，预设对应关系是相对固定的，容易导致确定电压不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种直流电机的控制方法及系统，以便解决相关技术中所存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种直流电机的控制方法，所述方法包括：

通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息；

通过电流过零检测单元，获取所述目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；

通过转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速；

通过处理单元，根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据所述调制信号调整所述待控制直流电机的所述目标相绕组的相电压。

可选的，所述通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速，包括：

通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定相位差；

根据所述相位差，确定所述电机的估算转速。

可选的，所述通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述相位差，包括：

通过所述转速计算单元，计算所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息的差值；

将所述差值作为所述相位差。

可选的，所述电流过零检测单元包括：复选器、比较器以及锁存器；

所述通过所述电流过零检测单元，获取所述电机中所述目标相的电流信号在过零点时刻的信息，包括：

若所述目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于断开状态，通过所述复选器选择所述目标相绕组对应的相电压，其中，所述处理单元通过逆变单元中多个驱动开关连接所述待控制直流电机的多相绕组的驱动端；

通过所述比较器对所述相电压和电源电压进行比较，得到比较结果；

通过所述锁存器锁存所述比较结果；

根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息。

可选的，所述根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息，包括：

根据上一电周期内所述目标相绕组的电流信号的历史信息，以及预设阈值信息，确定所述电流信号在过零点时刻的信息。

可选的，在所述根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息之后，所述目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于闭合状态。

可选的，所述处理单元包括：输出电压计算单元以及调制单元，所述通过处理单元，根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号，包括：

通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值；

通过所述调制单元，获取所述转速计算单元中的所述估算转速，并根据所述电周期的最大电压值以及所述估算转速，确定所述调制信号。

可选的，所述通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值，包括：

若控制方式为开环控制，通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定所述电周期的最大电压值；

所述调制信号用于表征所述目标相绕组的相电压频率。

可选的，所述通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值，包括：

若控制方式为闭环控制，通过所述输出电压计算单元，获取所述转速计算单元中的所述估算转速；

通过所述输出电压计算单元，根据预设转速以及所述估算转速，确定所述电周期的最大电压值；

所述调制信号用于表征所述目标相绕组的相电压频率和幅值。

本申请实施例提供一种直流电机的控制系统，所述系统包括：反电动势过零检测单元、电流过零检测单元、转速计算单元、处理单元以及逆变单元；

所述反电动势过零检测单元连接待控制直流电机的多相绕组的第一检测点，以获取所述多相绕组中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息，所述获取过零检测单元连接所述待控制直流电机的多相绕组的第二检测点，以检测所述目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；

所述转速计算单元分别与所述反电动势过零检测单元和所述电流过零检测单元连接，以基于所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速，所述转速计算单元还连接所述处理单元，以使得所述处理单元根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号；所述处理单元还通过所述逆变单元与所述直流电机的驱动端连接，以基于所述调制信号调整所述待控制直流电机的所述目标相绕组的相电压。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供一种直流电机的控制方法，该方法可以包括：通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息；通过电流过零检测单元，获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速；通过处理单元，根据估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据调制信号调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压。基于目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息确定出估算转速，通过估算转速和预设转速生成调制信号，该调制信号不受固定数值的约束，准确性较高，基于调制信号可以准确的调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压，实现对于直流电机的准确控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一直流电机的控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一直流电机的控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一直流电机的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电流过零检测单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种直流电机的电流过零检测的检测窗口示意图；

图7为本发明实施例提供的一直流电机的控制系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种相电流、相电压、相电动势的波形示意图；

图10为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

针对相关技术中，预设对应关系是相对固定的，当电机的负载存在波动或者电机转速存在变化时，容易导致确定的电压不准确的问题。

本申请实施例提供一种直流电机的控制方法，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息；基于这些信息确定出估算转速，通过估算转速和预设转速生成调制信号，该调制信号不受固定数值的约束，准确性较高，基于调制信号可以准确的调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压，实现对于直流电机的准确控制。

以下先对本申请实施例提供的直流电机的控制方法，所基于的直流电机的控制系统进行解释说明。

图1为本发明实施例提供的一直流电机的控制系统的结构示意图，如图1所示，该直流电机的控制系统包括：反电动势过零检测单元10、电流过零检测单元11、转速计算单元12、处理单元13以及逆变单元14；

其中，反电动势过零检测单元10连接待控制直流电机15的多相绕组的第一检测点，以获取多相绕组中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息，电流过零检测单元11连接待控制直流电机15的多相绕组的第二检测点，以获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息。

在申请实施例中，目标相绕组可以为多相绕组中任意的至少一相绕组，本申请实施例对此不进行具体限制。

另外，转速计算单元12分别与反电动势过零检测单元10和电流过零检测单元11连接，以基于反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机15的估算转速，转速计算单元12还连接处理单元13，以使得处理单元13根据估算转速以及预设转速，生成调制信号；处理单元13还通过逆变单元14与直流电机的驱动端连接，以基于调制信号调整待控制直流电机15的目标相绕组的相电压。

在一些实施方式中，反电动势过零检测单元10获取目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息，并向转速计算单元12发送反电动势信号在过零点时刻的信息；电流过零检测单元11获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息，并向转速计算单元12发送电流信号在过零点时刻的信息；转速计算单元12可以接收反电动势信号在过零点时刻的信息和电流信号在过零点时刻的信息，并根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机15的估算转速。

需要说明的是，转速计算单元12可以向处理单元13发送估算转速；处理单元13可以根据估算转速以及预设转速，生成调制信号；处理单元13可以向逆变单元14发送该调制信号，逆变单元14根据该调制信号调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压。

以下对本申请实施例提供的一种直流电机的控制方法进行解释说明。

图2为本发明实施例提供的一直流电机的控制方法的流程示意图，如图2所示，该方法可以包括：

S101、通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息。

其中，目标相绕组可以为待控制直流电机中多相绕组中任意的至少一相绕组。

在本申请实施例中，反电动势过零检测单元可以获取目标相绕组的转子在定在线圈上感应的反电动势信号过零点信息，输出目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息，示例的，反电动势信号在过零点时刻的信息可以包括：反电动势信号在过零点时刻的时间信息或者角度信息。

S102、通过电流过零检测单元，获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息。

其中，电流信号在过零点时刻的信息可以包括：电流信号在过零点时刻的时间信息或者角度信息。

需要说明的是，可以先执行S101的过程，再执行S102的过程；也可以先执行S102的过程，再执行S101的过程；还可以同时执行S101和S102的过程，本申请实施例对此不进行具体限制。

S103、通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速。

在一些实施方式中，通过转速计算单元，采用预设算法或者预设公式，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速。

S104、通过处理单元，根据估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据调制信号调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压。

其中，调制信号可以为PWM(脉冲宽度调制)信号，调制信号中可以包括：在调制信号的基波周期上各个时刻对应的相电压。

在本申请实施例中，通过处理单元可以向逆变单元输出调制信号，逆变单元根据该调制信号控制直流电机的目标相绕组的相电压。其中，基于该目标相绕组的相电压控制直流电机进行工作，使得直流电机的相电流与相反电动势同相位，此时直流电机的超前角是最优的。

需要说明的是，超前角是指直流电机的相电压超前相电流的角度，在超前角最优时，直流电机的工作效率最高。

综上所述，本发明实施例提供一种直流电机的控制方法，该方法可以包括：通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息；通过电流过零检测单元，获取目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速；通过处理单元，根据估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据调制信号调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压。基于目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息确定出估算转速，通过估算转速和预设转速生成调制信号，该调制信号不受固定数值的约束，准确性较高，基于调制信号可以准确的调整待控制直流电机的目标相绕组的相电压，实现对于直流电机的准确控制。

可选的，图3为本发明实施例提供的一直流电机的控制方法的流程示意图，如图3所示，上述S103中通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定待控制直流电机的估算转速的过程，可以包括：

S201、通过转速计算单元，根据反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息，确定相位差。

其中，相位差用于表征反电动势信号和电流信号之间相位误差。相位差可以表示为：Angle_Err。

本申请实施中，通过生成调制信号输出不同的电压值，将相位差控制在0，此时，电流过零点时刻与施加在目标相绕组上电压的相位差，为最优的超前角大小。

可选的，上述S201的过程可以包括：通过转速计算单元，计算反电动势信号在过零点时刻的信息以及电流信号在过零点时刻的信息的差值；将差值作为相位差。

值得说明的是，差值可以为反电动势信号的时间信息减去电流信号的时间信息，或者，反电动势信号的时间角度减去电流信号的时间角度。

S202、根据相位差，确定电机的估算转速。

其中，电机的估算转速用于表征电机的当前转速。

在一些实施方式中，根据相位差，通过锁相环或者PI调节器(一种线性控制器)就可以估算出负载电机的当前转速，即电机的估算转速。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种电流过零检测单元的结构示意图，如图4所示，电流过零检测单元11包括：依次连接的复选器110、比较器111以及锁存器112；

其中，复选器110的输入端还与待控制直流电机的驱动端连接，如图4所示，复选器110的输入端可以输入待控制直流电机的a相绕组电压Ua、b相绕组电压Ub、c相绕组电压Uc，复选器110的输入端还可以输入选择信号Sel，该选择信号可以人工通过复选器110的外接模块输入的信号，也可以通过其它方式输入，本申请实施例对此不进行具体限制。

另外，复选器110的输出端与比较器111的正输入端连接，比较器111的负输入端还与预设电源连接，如图4所示，比较器111的负输入端输入电源电压Vcc，比较器111的使能端输入使能信号En；比较器111的输出端与锁存器112连接。

当然，比较器111的输出端也可以通过滤波器与锁存器112连接，本申请实施例对此不进行具体限制。

相关技术手段中，通常使用电流传感器或者电阻器进行电流信号的采样，这会导致成本增加，并且对采样点的要求比较高，属于离散式的监控过零点，如果要保持高精度则需要增加采样频率，这样会增加系统计算的负载率；在本申请实施例中，使用模拟信号经过比较器111的方法进行电流过零检测单元的监控，只需要在电流过零检测窗口时间内比较器111的输出高电平信号滤波后进行锁存即可，在检测窗口时间结束后通过对锁存值进行判断就可以计算出在过零点时刻电流信号对应的信息。

图5为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图，如图5所示，上述S102中通过电流过零检测单元，获取电机中目标相的电流信号在过零点时刻的信息的过程，可以包括：

S301、若目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于断开状态，通过复选器选择目标相绕组对应的相电压。

其中，处理单元通过逆变单元中多个驱动开关连接待控制直流电机的多相绕组的驱动端。多个驱动开关包括：每相绕组对应的上驱动开关以及下驱动开关，每相绕组对应的上驱动开关以及下驱动开关连接对应的每相绕组的驱动端。

需要说明的是，逆变单元通过调制信号，控制目标相绕组对应的驱动开关，实现在目标相绕组上产生等效的正弦波电压或者方波电压。

图6为本发明实施例提供的一种直流电机的电流过零检测的检测窗口示意图，如图6所示，包括相电压的波形、相电流的波形以及电流过零检测的检测窗口。

值得说明的是，在检测窗口内，目标相绕组的驱动端所连接的上下驱动开关均处于断开状态，在刚开始进入检测窗口的时候，如果直流电机的目标相绕组上的电流瞬时值为负值，接下来，由于目标相绕组的上下驱动开关处于断开状态，目标相绕组上的电流会通过上驱动开关的反并联二极管向母线续流，直至目标相绕组上的电流为0，就会出现Ux(目标相绕组对应的相电压)>Vcc(电源电压)，Ux最高点大于Vcc的区域；反之，如果直流电机的目标相绕组上的电流瞬时值为正值，整个检测窗口内会出现Ux<Vcc；因此，通过判断检测窗口区域内Ux和Vcc的大小关系就可以得到此时电流信号是否已经过零。

其中，检测窗口可以是电流信号由正到负的半个电周期内或者电流信号由负到正的半个电周期内。

S302、通过比较器对相电压和电源电压进行比较，得到比较结果。

其中，比较器所输出的比较结果，是针对目标相绕组的比较结果。在本申请实施例中，比较结果用于表征相电压大于电源电压，或者，相电压小于电源电压，即Ux>Vcc或者Ux<Vcc。

S303、通过锁存器锁存比较结果。

在一些实施方式中，复选器通过选择信号Sel选择电机目标相绕组的相电压Ux；比较器通过使能信号En进行工作，将Ux和电源电压Vcc(又可以称为母线电压信号)进行比较，输出比较结果；然后经过滤波器对比较结果进行滤波；最后将比较结果锁存在锁存器里面。

S304、根据比较结果，确定电流信号在过零点时刻的信息。

可选的，上述S304中根据比较结果，确定电流信号在过零点时刻的信息的过程，可以包括：

通过电流过零检测单元，根据上一电周期内目标相绕组的电流信号的历史信息，以及预设阈值信息，确定电流信号在过零点时刻的信息。

其中，预设阈值信息是指每次调节的角度数值。

在一些实施方式中，若相电压大于电源电压，则电流信号在过零点时刻的信息Angle_Curr1＝Angle_Curr0+step，其中，Angle_Curr0为上一电周期内目标相绕组的电流信号的历史信息，step为预设阈值信息。

可选的，在上述S305中根据比较结果，确定电流信号在过零点时刻的信息之后，目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于闭合状态。

需要说明的是，在过零检测结束后，逆变单元中目标相绕组的上下驱动开关处于闭合状态，即处于正常的驱动状态。

可选的，图7为本发明实施例提供的一直流电机的控制系统的结构示意图，如图7所示，处理单元13包括：输出电压计算单元130以及调制单元131；其中，调制单元132可以为PWM调制单元。

其中，输出电压计算单元130与转速计算单元12连接，输出电压计算单元130通过调制单元132与逆变单元14连接，转速计算单元12还与调制单元132连接。

图8为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图，如图8所示，上述S104中通过处理单元，根据估算转速以及预设转速，生成调制信号的过程，可以包括：

S401、通过输出电压计算单元，根据预设转速，确定电周期的最大电压值。

其中，预设转速为用户预先设定的期望待控制直流电机达到的转速。

需要说明的是，电周期为绕组上电流信号或者反电动势对应的周期。

S402、通过调制单元，获取转速计算单元中的估算转速，并根据电周期的最大电压值以及估算转速，确定调制信号。

在一些实施方式中，转速计算单元可以向调制单元发送估算转速，调制单元可以接收该估算转速，继而采用调制算法，根据电周期的最大电压值以及估算转速，确定出PWM周期上各个时刻对应的相电压，得到调制信号。调制信号可以为带死区上下互补的PWM波，该PWM波可以为方波或者弦波。

本申请实施例中，根据电周期的最大电压值以及估算转速，确定调制信号，基于该调制信号控制直流电机，使得直流电机的相电流和相反电动势同相位，即，使得直流电机的相电流和相反电动势相位差为0，可以表示为：Angle_Err＝0。

图9为本发明实施例提供的一种相电流、相电压、相反电动势的波形示意图，如图9所示，在相电流与相反电动势存在相位差时，即相电流与相反电动势的波形不重合，超前角，即相电压超前相电流的角度不是最优的，直流电机的工作效率过低；采用本申请实施例的方式，基于调整信号进行控制，可以使得相电流与相反电动势的波形重合，则超前角达到最优的，提升了电机的工作效率。其中，横轴表示时间，纵轴表示幅值。

可选的，上述S401中通过输出电压计算单元，根据预设转速，确定电周期的最大电压值的过程，可以包括：

若控制方式为开环控制，通过输出电压计算单元，根据预设转速，确定电周期的最大电压值。

在一些实施方式中，输出电压计算单元，根据预设转速进行转化，得到电周期的最大电压值。

其中，若控制方式为开环控制，调制信号用于表征目标相绕组的相电压频率。

可选的，图10为本发明实施例提供的一种直流电机的控制方法的流程示意图，如图10所示，上述S401中通过输出电压计算单元，根据预设转速，确定电周期的最大电压值，包括：

S501、若控制方式为闭环控制，通过输出电压计算单元，获取转速计算单元中的估算转速。

在一些实施方式中，若控制方式为闭环控制，转速计算单元向输出电压计算单元输出估算转速，输出电压计算单元可以获取估算转速。

S502、通过输出电压计算单元，根据预设转速以及估算转速，确定电周期的最大电压值。

其中，若控制方式为闭环控制，调制信号用于表征目标相绕组的相电压频率和幅值。

在本申请实施例中，输出电压计算单元计算预设转速以及估算转速的差值，根据预设转速以及估算转速的差值进行转化，得到电周期的最大电压值。

综上所述，本申请实施例中，检测窗口内通过比较器就可以快速且高效的判断出直流电机相电流的过零状态。不需要电流采样，也不需要对采样的信号进行复杂的运算，成本低、效率高、稳定性好、鲁棒性好。另外，直流电机的相电流信号和相反电动势信号的相位差通过锁相环或者PI调节器调节得到电机的估算角度，适应性更广。通过控制电机的相电流信号和相反电动势信号同相位来对超前角进行最优化处理，能最大程度的提升直流电机的运行效率和适应不同的运行工况。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过反电动势过零检测单元，获取待控制直流电机中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息；

通过电流过零检测单元，获取所述目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；

通过转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速；

通过处理单元，根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号，并根据所述调制信号调整所述待控制直流电机的所述目标相绕组的相电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速，包括：

通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定相位差；

根据所述相位差，确定所述电机的估算转速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述转速计算单元，根据所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定相位差，包括：

通过所述转速计算单元，计算所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息的差值；

将所述差值作为所述相位差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流过零检测单元包括：复选器、比较器和锁存器；

所述通过所述电流过零检测单元，获取所述电机中所述目标相的电流信号在过零点时刻的信息，包括：

若所述目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于断开状态，通过所述复选器选择所述目标相绕组对应的相电压，其中，所述处理单元通过逆变单元中多个驱动开关连接所述待控制直流电机的多相绕组的驱动端；

通过所述比较器对所述相电压和电源电压进行比较，得到比较结果；

通过所述锁存器锁存所述比较结果；

根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息，包括：

根据上一电周期内所述目标相绕组的电流信号的历史信息，以及预设阈值信息，确定所述电流信号在过零点时刻的信息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述比较结果，确定所述电流信号在过零点时刻的信息之后，所述目标相绕组的驱动端所连接的驱动开关处于闭合状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理单元包括：输出电压计算单元以及调制单元，所述通过处理单元，根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号，包括：

通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值；

通过所述调制单元，获取所述转速计算单元中的所述估算转速，并根据所述电周期的最大电压值以及所述估算转速，确定所述调制信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值，包括：

若控制方式为开环控制，通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定所述电周期的最大电压值；

所述调制信号用于表征所述目标相绕组的相电压频率。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述输出电压计算单元，根据所述预设转速，确定电周期的最大电压值，包括：

若控制方式为闭环控制，通过所述输出电压计算单元，获取所述转速计算单元中的所述估算转速；

通过所述输出电压计算单元，根据预设转速以及所述估算转速，确定所述电周期的最大电压值；

所述调制信号用于表征所述目标相绕组的相电压频率和幅值。

10.一种直流电机的控制系统，其特征在于，所述系统包括：反电动势过零检测单元、电流过零检测单元、转速计算单元、处理单元以及逆变单元；

所述反电动势过零检测单元连接待控制直流电机的多相绕组的第一检测点，以获取所述多相绕组中目标相绕组的反电动势信号在过零点时刻的信息，所述电流过零检测单元连接所述待控制直流电机的多相绕组的第二检测点，以获取所述目标相绕组的电流信号在过零点时刻的信息；

所述转速计算单元分别与所述反电动势过零检测单元和所述电流过零检测单元连接，以基于所述反电动势信号在过零点时刻的信息以及所述电流信号在过零点时刻的信息，确定所述待控制直流电机的估算转速，所述转速计算单元还连接所述处理单元，以使得所述处理单元根据所述估算转速以及预设转速，生成调制信号；所述处理单元还通过所述逆变单元与所述直流电机的驱动端连接，以基于所述调制信号调整所述待控制直流电机的所述目标相绕组的相电压。