CN117544063A - 一种电机控制方法及反电动势过零检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电机控制方法及反电动势过零检测系统，响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制待控制电机的特定相桥臂悬空，使待控制电机进入窗口检测状态；在窗口检测状态下，基于对待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定反电动势电压与虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；基于预设调节参数和时间偏差参数，确定待控制电机在当前控制周期内运行产生的偏差角度；通过换算偏差角度，确定待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。这样，可以快速地实现待控制电机在运行过程中偏差角度的检测，降低待控制电机的电流因“开窗期”过长而导致的畸变。
Description
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种电机控制方法及反电动势过零检测系统。
背景技术
BLDC电机由于有体积小、效率高和寿命长等优点，目前得到了广泛的应用。基于转子永磁体的结构决定了BLDC永磁电机的闭环控制必须是同步模式，即电机控制器必须知道永磁体的极性和位置才能控制逆变器发出特定角度的电压来驱动电机。
目前，BLDC控制器大多使用霍尔器件进行转子永磁体的位置检测，这样会增加元器件数量级布线和安装空间，从而增加了硬件成本。因此，考虑到上述问题，通常情况下采用无位置传感器通过软件算法实现电机位置的检测，可以降低位置检测所需付出的硬件成本，但是，在电流过零点前后对PWM进行开窗等待电机反电动势过零点的检测方式，会导致不确定的等待时间，而过长的时间会导致电机电流的畸变，从而增加了电机的噪音和振动，甚至会影响电机的正常稳定运行。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电机控制方法及反电动势过零检测系统，在无需额外设置无位置传感器，且保证正弦波电流畸变相对较小的情况下，实现待控制电机的反电动势角度的检测，以此，可在待控制电机的运行过程中，快速地实现待控制电机的控制策略的调整。
本申请实施例提供了一种电机控制方法，应用于反电动势过零检测系统；所述电机控制方法包括：
响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制所述待控制电机的特定相桥臂悬空，以使所述待控制电机进入窗口检测状态；
在所述窗口检测状态下，基于对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；
基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；
通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
在一种可能的实施方式中，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度之前，所述电机控制方法还包括：
基于所述预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机的控制方式；
当所述控制方式为策略调整时，基于所述时间偏差参数与折算角度之间的对应关系，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；
当所述控制方式为控制保持时，基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度。
在一种可能的实施方式中，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机的控制方式，包括：
确定所述时间偏差参数与所述预设调节参数之间的偏差占比；
当所述偏差占比位于预设占比范围内，确定所述待控制电机的控制方式为控制保持；
否则，确定所述待控制电机的控制方式为策略调整。
在一种可能的实施方式中，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度，包括：
基于所述时间偏差参数与所述预设调节参数，确定所述待控制电机的角度偏差参数；
基于所述角度偏差参数和对所述待控制电机进行调整的预设调整步距，参考所述预设调节参数的预设比例，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
在一种可能的实施方式中，所述通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略，包括：
参考所述待控制电机的电机频率和所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机运行时间；
基于所述电机运行时间和用于控制所述待控制电机的脉冲调制信号在特定频率下的信号发波周期，确定所述脉冲调制信号在下一控制周期内的电角度步进量；
基于所述偏差角度和所述电角度步进量，确定在下一控制周期内控制所述待控制电机的脉冲调制信号的发波电角度；
基于所述电角度步进量和所述发波电角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
在一种可能的实施方式中，在所述确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度之后，所述电机控制方法还包括：
在当前控制周期的下一控制周期内维持所述待控制电机在当前控制周期内的电机控制策略。
本申请实施例还提供了一种反电动势过零检测系统，所述反电动势过零检测系统包括数据处理控制单元、双积分数模转换单元、逆变单元、待控制电机以及电阻单元；
所述数据处理控制单元的输入端与所述双积分数模转换单元的输出端连接，所述数据处理控制单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接；
所述逆变单元的第一输出端与所述待控制电机的A相桥臂连接，所述逆变单元的第二输出端与所述待控制电机的B相桥臂连接，所述逆变单元的第三输出端与所述待控制电机的C相桥臂连接；
所述A相桥臂、所述B相桥臂和所述C相桥臂分别于所述电阻单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端连接，所述电阻单元的输出端于所述双积分数模转换单元的第二输入端连接；
所述双积分数模转换单元的反电动势电压输入端连接于所述A相桥臂与所述电阻单元的第一输入端之间；所述双积分数模转换单元的中性电压输入端与所述电阻单元的输出端连接。
在一种可能的实施方式中，所述电阻单元包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻；
所述第一电阻的一端作为所述电阻单元的第一输入端；所述第二电阻的一端作为所述电阻单元的第二输入端；所述第三电阻的一端作为所述电阻单元的第三输入端；
所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的另一端以及所述第三电阻的另一端连接于所述电阻单元的输出端。
在一种可能的实施方式中，所述数据处理控制单元包括PI控制器和角度计算模块：
所述PI控制器的第一输入端作为所述数据处理控制单元的输入端；所述PI控制器的第二输入端用于接收预设调节参数；所述PI控制器的输出端与所述角度计算模块的输入端连接；
所述角度计算模块的输出端用于输出所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
在一种可能的实施方式中，所述双积分数模转换单元用于，在所述窗口检测状态下，基于在电流过零点对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；
所述数据处理控制单元用于，基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；并通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略；
所述逆变单元用于，按照所述电机控制策略，产生在下一控制周期内控制所述待控制电机的驱动电压信号。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的电机控制方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的电机控制方法的步骤。
本申请实施例提供的一种电机控制方法及反电动势过零检测系统，响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制所述待控制电机的特定相桥臂悬空，以使所述待控制电机进入窗口检测状态；在所述窗口检测状态下，基于对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。这样，便可以快速地实现待控制电机在运行过程中偏差角度的检测，进而，缩短待控制电机在进行偏差角度的检测过程中所出现的“开窗期”，降低待控制电机的电流因“开窗期”过长而导致的畸变，避免出现控制异常的情况。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例所提供的一种反电动势过零检测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种数据处理控制单元的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种电阻单元的结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种电机控制方法的流程图；
图5为本申请实施例所提供的区域划分示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种控制策略更新示意图；
图7为本申请实施例所提供的一种电机控制过程的示意图；
图8为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。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。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经研究发现，BLDC电机由于有体积小、效率高和寿命长等优点，目前得到了广泛的应用。基于转子永磁体的结构决定了BLDC永磁电机的闭环控制必须是同步模式，即电机控制器必须知道永磁体的极性和位置才能控制逆变器发出特定角度的电压来驱动电机。早先的BLDC控制器大多使用霍尔器件进行转子永磁体的位置检测，这样会增加元器件数量级布线和安装空间，从而增加了硬件成本。无位置传感器通过软件算法实现电机位置的检测，降低硬件成本、简化系统设计的同时也提高了系统可靠性。
低成本的无电流采样BLDC控制方案中，反电动势过零检测是应用最为广泛的方法。通过关闭特定相的功率器件，使得特定电机绕组上的反电动势可以直接连接到控制器的内部电路进行过零点检测从而得到下一步换相的时间信息，具体实现是：在A相电流过零点前后关闭A相的上下管，创造一个“A相悬空的窗口期”，使用比较器对“A相BEMF”和“虚拟中性点”比较实现反电动势的过零点检测。
此方法存在的缺点是：
A：开窗期不能太大，太大就会导致电机正弦电流畸变严重，从而影响系统的噪声和振动特性。一般的折中点是开窗期不大于电机正弦波电角度的5％，即低于二十分之一的电周期。
B：动态特性较差，不能适应外界频繁变化的负载，即：相邻两个电机电流周期之间的时间差别不能太大，转速波动不能太大。如果时间差别太大就会导致不能可靠检测电机的反电动势过零点而造成控制异常。
基于此，本申请实施例提供了一种电机控制方法，以快速地实现待控制电机在运行过程中偏差角度的检测，进而，缩短待控制电机在进行偏差角度的检测过程中所出现的“开窗期”，降低待控制电机的电流因“开窗期”过长而导致的畸变，避免出现控制异常的情况。
请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种反电动势过零检测系统的结构示意图。如图1中所示，本申请实施例提供的反电动势过零检测系统100包括：数据处理控制单元110、双积分数模转换单元120、逆变单元130、待控制电机140以及电阻单元150。
所述数据处理控制单元110的输入端与所述双积分数模转换单元120的输出端连接，所述数据处理控制单元110的输出端与所述逆变单元130的输入端连接；
所述逆变单元130的第一输出端与所述待控制电机140的A相桥臂连接，所述逆变单元130的第二输出端与所述待控制电机140的B相桥臂连接，所述逆变单元130的第三输出端与所述待控制电机140的C相桥臂连接；
所述A相桥臂、所述B相桥臂和所述C相桥臂分别于所述电阻单元150的第一输入端、第二输入端和第三输入端连接，所述电阻单元150的输出端于所述双积分数模转换单元120的第二输入端连接；
所述双积分数模转换单元120的反电动势电压输入端连接于所述A相桥臂与所述电阻单元150的第一输入端之间；所述双积分数模转换单元120的中性电压输入端与所述电阻单元150的输出端连接。
在一种实施方式中，请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种数据处理控制单元的结构示意图；所述数据处理控制单元110包括PI控制器111和角度计算模块112：
所述PI控制器111的第一输入端作为所述数据处理控制单元110的输入端；所述PI控制器111的第二输入端用于接收预设调节参数；所述PI控制器111的输出端与所述角度计算模块112的输入端连接；所述PI控制器111用于输出所述待控制电机140的角度偏差参数。
所述角度计算模块112的输出端用于输出所述待控制电机140在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
在一种实施方式中，请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的一种电阻单元的结构示意图；所述电阻单元150包括第一电阻151第二电阻152以及第三电阻153；所述第一电阻151第二电阻152以及第三电阻153并联设置。
所述第一电阻151的一端作为所述电阻单元150的第一输入端；所述第二电阻152的一端作为所述电阻单元150的第二输入端；所述第三电阻153的一端作为所述电阻单元150的第三输入端；
所述第一电阻151的另一端、所述第二电阻152的另一端以及所述第三电阻153的另一端连接于所述电阻单元150的输出端。
这里，所述双积分数模转换单元120用于，在所述窗口检测状态下，基于在电流过零点附近对所述待控制电机140的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机140的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；
所述数据处理控制单元110用于，基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机140在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；并通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机140在下一控制周期内的电机控制策略。
所述逆变单元130用于，按照所述电机控制策略，产生在下一控制周期内控制待控制电机140的驱动电压信号；其中，所述驱动电压信号可以为正弦波电压信号，或者还可以为方波电压信号。
请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种电机控制方法的流程图。应用于反电动势过零检测系统；如图4中所示，本申请实施例提供的电机控制方法，包括：
S401、响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制所述待控制电机的特定相桥臂悬空，以使所述待控制电机进入窗口检测状态。
S402、在所述窗口检测状态下，基于对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数。
S403、基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
S404、通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
本申请实施例所提供一种电机控制方法，在需要对待控制电机的运行角度进行检测时，响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制待控制电机的特定相桥臂悬空，以使待控制电机进入窗口检测状态，即，使得待控制电机进入“开窗期”；在待控制电机处于“开窗期”的情况下，基于对待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定反电动势电压与虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；基于预设调节参数和时间偏差参数，确定待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；通过换算偏差角度，确定待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。这样，在无需额外设置无位置传感器，且保证正弦波电流畸变相对较小的情况下，便可以快速地实现待控制电机在运行过程中偏差角度的检测，进而，缩短待控制电机在进行偏差角度的检测过程中所出现的“开窗期”，降低待控制电机的电流因“开窗期”过长而导致的畸变，避免出现控制异常的情况。
在步骤S401中，响应于待控制电机的特定相电流(特定相电流包括A相电流、B相电流和C相电流)过零点，控制待控制电机的特定相桥臂悬空(即，使得待控制电机的特定相桥臂“悬浮起来”)，以使待控制电机进入窗口检测状态(即，使得待控制电机进入“开窗期”)；其中，特定相桥臂可以包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂。
以待控制电机的A相电压为例，当待控制电机电流预计过零点时，可通过同时关闭待控制电机的A相PWM的上下管控制，使得待控制电机的A相桥臂“悬浮起来”，此时，待控制电机的A相端口处的电压等于BC相电压的分压值，再加上A相反电动势电压，此时，待控制电机便进入“开窗期”。
示例性的，在25KHz的PWM频率下(PWM周期时40us)，若待控制电机的电频率是300Hz(即，待控制电机的电机运行时间为3.3ms)，则在当前待控制电机的A相电角度约为360-15＝345度时，同时关闭A相的上下管PWM，此时，待控制电机进入“开窗期”。
此时，窗口的起点离预期的BEMF正向过零点时间还有3.3ms*15/360＝0.138ms，为了和PWM周期对齐，实际开窗时间起点可以设成120us(即：预期的360度角度对应时间前提前3个PWM周期开始开窗)。
在待控制电机处于“开窗期”的情况下，便可以借助于对待控制电机的反电动势电压和虚拟中性点电压进行积分时的时间差，实现待控制电机的角度检测。
在步骤S402中，在待控制电机处于窗口检测状态下，分别对待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理以及对待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理。
通过求取上行积分处理时的上行积分时间与下行积分处理的下行积分时间，确定待控制电机的反电动势电压与待控制电机虚拟中性点电压之间的时间偏差参数。
其中，所述时间偏差参数为十进制参数。
示例性的，双积分数模转换单元以固定的时间T0(如40us)对待控制电机的A相反电动势电压进行上行积分处理，并对待控制电机的虚拟中性点电压(即，6V左右电压)进行下行积分处理，比较器归零时间T1时间，T0与T1之间的时差，可以折算成待控制电机的反电动势电压与待控制电机的虚拟中性点电压之间的时间偏差参数，即，双积分数模转换单元的输出结果。
如果两次积分时间相等为例，T0与T1之间的时差为0，则双积分数模转换单元(双积分ADC)的输出结果为0xFF；
如果在电机运行期中特定相虚拟中性点电压的积分时间为36us时，双积分数模转换单元(双积分ADC)的输出结果为：0.9*255＝229＝0x00E5；
如果在电机运行期中特定相虚拟中性点电压的积分时间为44us时，则双积分数模转换单元(双积分ADC)的输出结果为1.1*255＝280＝0x0118。
这里，在12V母线电压的应用中，待控制电机的虚拟中性点电压一般在6V左右，偏差值取决于待控制电机除特定相之外其他相绕组参数的一致性。
这里，在待控制电机的反电动势电压与待控制电机的虚拟中性点电压的积分时间存在时间差的情况下，若时间差位于预设范围内，则说明当前“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻基本吻合，此时，则无需对待控制电机的控制策略进行调整，所以，在调整待控制电机的控制策略时，需根据时间偏差参数确定是否对待控制电机的控制策略进行调整。
在一种实施方式中，在步骤S403之前，所述电机控制方法还包括：
Sa、基于所述预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机的控制方式。
该步骤中，通过比对所述预设调节参数和所述时间偏差参数，确定“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻是否基本吻合，以此，来确定待控制电机的控制方式；即，是否需要在待控制电机的运行过程中，对待控制电机的控制策略进行调整。
这里，预设调节参数可以用于衡量“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻的吻合程度，即，预设调节参数可以用于衡量上行积分时间与下行积分时间之间的偏差程度；因此，可以根据时间偏差参数相对于预设调节参数的偏差占比，来确定待控制电机的控制方式。
在一种实施方式中，步骤S1包括：确定所述时间偏差参数与所述预设调节参数之间的偏差占比；当所述偏差占比位于预设占比范围内，确定所述待控制电机的控制方式为控制保持；否则，确定所述待控制电机的控制方式为策略调整。
该步骤中，求取时间偏差参数与预设调节参数之间的偏差占比，即，时间偏差参数与预设调节参数之间的比值；当偏差占比位于预设占比范围内时，则说明“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻基本吻合，此时，可确定待控制电机的控制方式为控制保持；否则，则说明“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻具有较大偏差，确定待控制电机的控制方式为策略调整。
这里，可以事先设定好预设占比范围，例如，预设占比范围可设为5％；若两次积分时间之间的时间偏差参数与预设调节参数之间的比值(偏差占比)小于5％，则说明待控制电机的偏差角度在3度以内，认为“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻基本吻合。
Sb、当所述控制方式为策略调整时，基于所述时间偏差参数与折算角度之间的对应关系，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
该步骤中，当待控制电机的控制方式为策略调整时，则说明需要对待控制电机的控制策略进行调整，此时，便需要基于时间偏差参数与折算角度之间的对应关系，确定出待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
Sc、当所述控制方式为控制保持时，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度。
该步骤中，当待控制电机的控制方式为控制保持时，则说明待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度，不需要对待控制电机的控制策略进行调整。
在一种实施方式中，在所述确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度之后，所述电机控制方法还包括：在当前控制周期的下一控制周期内维持所述待控制电机在当前控制周期内的电机控制策略。
该步骤中，若确定待控制电机的在当前控制周期内运行未产生偏差角度，则说明在下一控制周期内不需要对待控制电机的控制策略进行调整，因此，可在当前控制周期的下一控制周期内维持待控制电机在当前控制周期内的电机控制策略；即，逆变器在下一控制周期内按照当前控制周期内的电角度步进量和发波电角度，继续发送用于控制待控制电机的脉冲调制信号，以实现对待控制电机的持续控制。
在步骤S403中，结合于预设调节参数和上行积分处理与下行积分处理之间所存在的时间偏差参数，确定出待控制电机在当前控制周期内运行过程中所产生的、实际的偏差角度。
在一种实施方式中，步骤S403包括：
S4031、基于所述时间偏差参数与所述预设调节参数，确定所述待控制电机的角度偏差参数。
该步骤中，利用双积分数模转换单元所输出的时间偏差参数与预设调节参数，确定出待控制电机的角度偏差参数；其中，所述角度偏差参数按照8位来表达，最大值为255，最大调整步距20步，最大调整角度60°。
这里，仅当待控制电机的角度偏差参数超过预设调节参数的5％时，才对待控制电机的控制策略进行调整。
S4032、基于所述角度偏差参数和对所述待控制电机进行调整的预设调整步距，参考所述预设调节参数的预设比例，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
该步骤中，基于双积分数模转换单元计算得到的角度偏差参数、对待控制电机进行调整的预设调整步距，并参考于预设调节参数的预设比例，确定待控制电机在当前控制周期内运行所产生的、实际的偏差角度；具体的，通过以下公式计算偏差角度：角度偏差参数*预设调整步距/预设调节参数*5％。
请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的区域划分示意图。这里，可以预先划分出多个区域，其中，A区域为预设占比范围、B区域为开窗偏晚区域、C区域为开窗偏早区域，可以参考于反电动势电压和虚拟中性点电压之间积分时间的时间偏差参数与预设调节参数之间的偏差占比所位于的区域，确定待控制电机的控制方式。
这里，时间偏差参数与折算角度之间的对应关系如下表1：
表1时间偏差参数与折算角度之间的对应关系
在步骤S404中，在明确待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度之后，便可通过换算偏差角度，确定待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略；其中，所述电机控制策略包括待控制电机的电角度步进量和发波电角度。
在一种实施方式中，步骤S404包括：
S4041、参考所述待控制电机的电机频率和所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机运行时间。
该步骤中，参考于待控制电机的电机频率和在当前运行周期内产生的偏差角度，确定待控制电机在下一控制周期内的电机运行时间；示例性的，若待控制电机在当前控制周期产生的角度偏差为12°，则说明实际上待控制电机在当前控制周期运行内未完成从0°～360°的旋转，为了保证待控制电机按照预期进行运行，则需要缩短待控制电机的下一运行周期的电机运行时间，即，待控制电机在下一运行周期的电机运行时间为：3333us*(360-12)/360＝3221us。
S4042、基于所述电机运行时间和用于控制所述待控制电机的脉冲调制信号在特定频率下的信号发波周期，确定所述脉冲调制信号在下一控制周期内的电角度步进量。
该步骤中，根据待控制电机在下一控制内的电机运行时间，结合逆变器所发出的、用于控制待控制电机的脉冲调制信号在特定频率下的信号发波周期，确定出脉冲调制信号在下一控制周期内的电角度步进量。
示例性的，以待控制电机为300Hz运行为例，待控制电机在下一控制周期内的电机运行时间为3333us，对应运行周期为40us的PWM的个数是：3333/40＝83.3，360°/83.3＝4.32°/PWM，则下个控制周期内电角度步进量为4.32°。
S4043、基于所述偏差角度和所述电角度步进量，确定在下一控制周期内控制所述待控制电机的脉冲调制信号的发波电角度。
示例性的，当待控制电机在当前控制周期内所产生的偏差角度为12°时，在下一控制周期内用于控制待控制电机的发波电角度就是12+4.32＝16.32°。
S4044、基于所述电角度步进量和所述发波电角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种控制策略更新示意图。如图6所示，若在第二控制周期内待控制电机的角度偏差为12°，则在第三控制周期内角度调整+12度，待控制电机的电机运行时间缩短3.3％。
请参阅图7，图7为本申请实施例所提供的一种电机控制过程的示意图。如图7所示，步骤701：当脉冲调制信号发波到345°时，进行“开窗”前的预准备；步骤702：在待控制电机处于窗口检测状态下，分别对待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理和对待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理；步骤703：确定两次积分处理的时间偏差参数所位于的区域；若位于A区域，执行步骤704；若位于B区域，执行步骤705；若位于C区域，执行步骤706；步骤704：“开窗”时间和待控制电机的反电动势电压的过零时刻基本吻合，并执行步骤708；步骤705：“开窗”时间相较于待控制电机的反电动势电压的过零时刻滞后，并执行步骤707；步骤706：“开窗”时间相较于待控制电机的反电动势电压的过零时刻超前，并执行步骤707；步骤707：调整待控制电机的控制策略；步骤708：维持待控制电机的控制策略。
本申请实施例提供的电机控制方法，应用于反电动势过零检测系统；响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制所述待控制电机的特定相桥臂悬空，以使所述待控制电机进入窗口检测状态；在所述窗口检测状态下，基于对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。这样，在无需额外设置无位置传感器，且保证正弦波电流畸变相对较小的情况下，便可以快速地实现待控制电机在运行过程中偏差角度的检测，进而，缩短待控制电机在进行偏差角度的检测过程中所出现的“开窗期”，降低待控制电机的电流因“开窗期”过长而导致的畸变，避免出现控制异常的情况。
请参阅图8，图8为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图8中所示，所述电子设备800包括处理器810、存储器820和总线830。
所述存储器820存储有所述处理器810可执行的机器可读指令，当电子设备800运行时，所述处理器810与所述存储器820之间通过总线530通信，所述机器可读指令被所述处理器810执行时，可以执行如上述图4所示方法实施例中的电机控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图4所示方法实施例中的电机控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，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。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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。
所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电机控制方法，其特征在于，应用于反电动势过零检测系统；所述电机控制方法包括：
响应于待控制电机的特定相电流过零点，控制所述待控制电机的特定相桥臂悬空，以使所述待控制电机进入窗口检测状态；
在所述窗口检测状态下，基于对所述待控制电机的反电动势电压进行上行积分处理的上行积分时间，以及对所述待控制电机的虚拟中性点电压进行下行积分处理的下行积分时间，确定所述反电动势电压与所述虚拟中性点电压之间的时间偏差参数；
基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；
通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度之前，所述电机控制方法还包括：
基于所述预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机的控制方式；
当所述控制方式为策略调整时，基于所述时间偏差参数与折算角度之间的对应关系，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度；
当所述控制方式为控制保持时，基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度。
3.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机的控制方式，包括：
确定所述时间偏差参数与所述预设调节参数之间的偏差占比；
当所述偏差占比位于预设占比范围内，确定所述待控制电机的控制方式为控制保持；
否则，确定所述待控制电机的控制方式为策略调整。
4.根据权利要求1或2所述的电机控制方法，其特征在于，所述基于预设调节参数和所述时间偏差参数，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度，包括：
基于所述时间偏差参数与所述预设调节参数，确定所述待控制电机的角度偏差参数；
基于所述角度偏差参数和对所述待控制电机进行调整的预设调整步距，参考所述预设调节参数的预设比例，确定所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
5.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述通过换算所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略，包括：
参考所述待控制电机的电机频率和所述偏差角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机运行时间；
基于所述电机运行时间和用于控制所述待控制电机的脉冲调制信号在特定频率下的信号发波周期，确定所述脉冲调制信号在下一控制周期内的电角度步进量；
基于所述偏差角度和所述电角度步进量，确定在下一控制周期内控制所述待控制电机的脉冲调制信号的发波电角度；
基于所述电角度步进量和所述发波电角度，确定所述待控制电机在下一控制周期内的电机控制策略。
6.根据权利要求2所述的电机控制方法，其特征在于，在所述确定所述待控制电机在当前控制周期内运行未产生偏差角度之后，所述电机控制方法还包括：
在当前控制周期的下一控制周期内维持所述待控制电机在当前控制周期内的电机控制策略。
7.一种反电动势过零检测系统，其特征在于，所述反电动势过零检测系统包括数据处理控制单元、双积分数模转换单元、逆变单元、待控制电机以及电阻单元；
所述数据处理控制单元的输入端与所述双积分数模转换单元的输出端连接，所述数据处理控制单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接；
所述逆变单元的第一输出端与所述待控制电机的A相桥臂连接，所述逆变单元的第二输出端与所述待控制电机的B相桥臂连接，所述逆变单元的第三输出端与所述待控制电机的C相桥臂连接；
所述A相桥臂、所述B相桥臂和所述C相桥臂分别于所述电阻单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端连接，所述电阻单元的输出端于所述双积分数模转换单元的第二输入端连接；
所述双积分数模转换单元的反电动势电压输入端连接于所述A相桥臂与所述电阻单元的第一输入端之间；所述双积分数模转换单元的中性电压输入端与所述电阻单元的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的反电动势过零检测系统，其特征在于，所述数据处理控制单元包括PI控制器和角度计算模块：
所述PI控制器的第一输入端作为所述数据处理控制单元的输入端；所述PI控制器的第二输入端用于接收预设调节参数；所述PI控制器的输出端与所述角度计算模块的输入端连接；
所述角度计算模块的输出端用于输出所述待控制电机在当前控制周期内运行所产生的偏差角度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述的电机控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述的电机控制方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311490071.XA CN117544063A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种电机控制方法及反电动势过零检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311490071.XA CN117544063A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种电机控制方法及反电动势过零检测系统 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117811423A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 深圳市唯川科技有限公司 | 电机控制方法、控制装置及电机 |
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2023
- 2023-11-09 CN CN202311490071.XA patent/CN117544063A/zh active Pending
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