电机控制方法、装置、电机控制器、电机及存储介质与流程

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电机控制方法、装置、电机控制器、电机及存储介质。

背景技术：

无刷电动机利用电子换向替代了机械换向，克服了传统直流电机由于电刷摩擦而产生的一系列问题，并且具有调速性能好、体积小、效率高等优点。无刷电机的绕组呈电感特性，因此绕组电流滞后于所施加的电压，所以通常设置一定相位超前角(相位超前角即励磁电压换向相位超前反电动势换向相位的角度)以使得相电流超前相应的反电动势(即cpa电流超前角法)，即在反电动势过零点之前提前换向励磁，以达到提高电机输出扭矩和效率的目的。

由于电机高速运转时，受反电动势抑制，电机不能提速，为了保证无刷电机高速运行，必须对无刷直流电机进行弱磁增速，现有技术中通过增大电流超前角(即让相电流超电动势过零点一定角度，该角度即为目标超前角，从而使得电机能够达到目标转速)，可以减小与永磁磁场交链的定子导体匝数，从而见减小了与永磁磁场交链的定子绕组磁链，实现了等效弱磁。但是在采用该cpa电流超前角法弱磁的过程中，由于电机转速不均及采样误差等，会导致实际相位超前角与目标相位超前角存在误差，导致电流不平稳，且在电机加速过程中由于实际相位超前角与目标相位超前角误差较大，而励磁电压的换向周期短，会出现反电动势过零点超前于相位超前角换向点，从而导致电机励磁电压换向错误，电机运行异常。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机控制方法、装置、电机控制器、电机及存储介质，以解决现有技术中的电机超前角控制方法，由于实际相位超前角与目标相位超前角误差较大，容易导致电机运行异常的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种电机控制方法，包括：获取电机运行时的实际相位超前角；获取所述实际相位超前角和目标相位超前角的差值角度；其中，所述目标相位超前角为所述电机达到目标转速，施加于所述电机的励磁电压的换向相位超前所述电机的反电动势换向相位的角度；根据所述差值角度调整所述电机的励磁电压的换向相位。

通过上述步骤，实时获取电机的实际相位超前角，然后获取实际相位超前角与目标相位超前角的差值角度，然后根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位，从而使得电机在转速不断变化的过程中，渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，达到平稳电流、避免由于实际超前角与目标超前角误差大造成的反电动势过零点超前于励磁电压换向相位，从而导致励磁电压换向错误、电机运行异常的问题。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述根据所述差值角度调整所述电机的励磁电压的换向相位的步骤，包括：当所述实际相位超前角大于所述目标相位超前角时，在预测换向相位，滞后所述差值角度对应的时间对所述励磁电压进行换向；其中，所述预测换向相位是根据所述实际相位超前角预测的所述励磁电压的换向相位。

通过上述步骤，当实际相位超前角大于目标相位超前角时，在励磁电压超前反电动势过零点换向时，在该励磁电压的预测换向相位，该励磁电压滞后该差值角度对应的时间再进行换向，例如由正电压换为负电压时滞后该差值角度再进行换向，从而在电机的转速不断变化的过程中，渐渐缩小目标相位超前角与实际相位超前角的差值，最终达到两者一致，使得电机的电流平稳，较小转速波动，降低电机噪音，避免电流峰值导致电机相关器件损坏。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，当所述实际相位超前角小于所述目标相位超前角时，在预测换向相位，超前所述差值角度对应的时间对所述励磁电压进行换向；其中，所述预测换向相位是根据所述实际相位超前角预测的所述励磁电压的换向相位。

通过上述步骤，实际相位超前角小于目标相位超前角时，则此时控制励磁电压在换向时超前该差值角度进行换向，以此渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，最终使两者达到一致，从而使电机电流平稳，避免电机运行异常。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方中，所述励磁电压换向时滞后所述差值角度的步骤，包括：在滞后所述差值角度对应的时间内，不对所述电机施加励磁电压。

结合第一方面任一实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述获取电机运行时的实际相位超前角的步骤，包括：获取所述励磁电压的电压信号；获取所述电机的转子的位置信号；根据所述电压信号和所述位置信号获取所述电机运行的实际相位超前角。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述获取所述电机的转子的位置信号包括：通过霍尔传感器检测所述转子的位置信号；其中，所述霍尔传感器安装在所述电机的定子上。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述根据所述电压信号和所述位置信号获取所述电机运行的实际相位超前角的步骤，包括：根据所述励磁电压的电压信号的波形和所述转子的位置信号的波形获取所述电机运行的实际相位超前角。

通过上述步骤，根据霍尔传感器获取电机运行过程中转子的位置信息，得到的波形可以获取反电动势的过零点换向相位信息，根据示波器检测电机的励磁电压的电压波形，然后进行比较，可以直观地获知电机的励磁电压换向的实际相位超前角。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种电机控制装置，包括：第一获取模块，用于获取电机运行时的实际相位超前角；第二获取模块，用于获取所述实际相位超前角和目标相位超前角的差值角度；其中，所述目标相位超前角为所述电机达到目标转速，施加于所述电机的励磁电压的换向相位超前所述电机的反电动势换向相位的角度；处理模块，用于根据所述差值角度调整所述电机的励磁电压的换向相位。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述处理模块包括：第一处理单元，用于当所述实际相位超前角大于所述目标相位超前角时，在预测换向相位，滞后所述差值角度对应的时间对所述励磁电压进行换向；其中，所述预测换向相位是根据所述实际相位超前角预测的所述励磁电压的换向相位。

结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，所述处理模块包括：第二处理单元，用于当所述实际相位超前角小于所述目标相位超前角时，在预测换向相位，超前所述差值角度对应的时间对所述励磁电压进行换向；其中，所述预测换向相位是根据所述实际相位超前角预测的所述励磁电压的换向相位。

根据第三方面，一种电机控制器，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面或第一方面任一具体实施方式所述的电机控制方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种电机，包括：第三方面所述的电机控制器。

根据第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一具体实施方式所述的电机控制方法。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种电机控制方法，该电机控制方法包括：获取电机运行时的实际相位超前角，获取该实际相位超前角和目标相位超前角的差值角度，根据该差值角度调整电机励磁电压的换向相位，其中该目标相位超前角为电机达到目标转速时，施加于电机的励磁电压的换向相位超前电机的反电动势换向相位的角度，即超前反电动势过零点的角度。通过本发明实施例的电机控制方法，在对电机提速过程中，为了使得电机达到目标转速，需要让电机的励磁电压超前反电动势换向，以达到弱磁提速的目的，这里的励磁电压换向相位超前反电动势换向相位的角度即为目标相位超前角，实时获取电机的实际相位超前角，然后获取实际相位超前角与目标相位超前角的差值角度，然后根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位，从而使得电机在转速不断变化的过程中，渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，达到平稳电流、避免由于实际超前角与目标超前角误差大造成的反电动势过零点超前于励磁电压换向相位，从而导致励磁电压换向错误、电机运行异常的问题。

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是根据本发明实施例的电机控制方法的一个流程图；

图2是根据本发明实施例的电压信号波形和位置信号波形示意图；

图3是根据本发明实施例的电机控制方法的另一个流程图；

图4是根据本发明实施例的电机控制装置的一个结构框图；

图5是根据本发明实施例的电机控制装置的另一个结构框图；

图6是根据本发明实施例的电机控制器的硬件结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电机控制方法，在本发明实施例中，该电机控制方法可应用于直流无刷电机的控制，如图1所示，该电机控制方法包括：

步骤s101：获取电机运行时的实际相位超前角；具体地，直流无刷电机在运行时，由于受反电动势抑制，直流无刷电机无法提速，为了提高电机转速，需要对电机进行弱磁控制，因此对电机绕组施加励磁电压，使电机能够弱磁增速，通常情况下励磁电压需要超前反电动势过零点进行换向，因此需要计算目标相位超前角，该目标相位超前角是与电机的目标转速相关的参数，该目标相位超前角的计算方式在现有技术中已经有较为成熟的算法，在此不再赘述该目标相位超前角的计算过程。由于转速不均及电流采样误差等原因，使得电机运行过程中的实际相位超前角会与需要的目标相位超前角存在误差，因此实时获取该电机运行的实际相位超前角。

步骤s102：获取该实际相位超前角和目标相位超前角的差值角度；其中该目标相位超前角为电机达到目标转速，施加于电机的励磁电压的换向相位超前电机的反电动势换向相位的角度。

步骤s103：根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位。具体地，获取实际相位超前角与目标相位超前角的差值角度后，根据该差值角度调整施加于电机的励磁电压的换向相位，直流无刷电机的励磁电压有正向电压和反向电压，调整该励磁电压的换向相位可以控制实际相位超前角，从而在电机转速变化的过程中，缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，使得电机的电流平稳，波动小，也能避免励磁电压换向错误。

在对电机提速过程中，为了使得电机达到目标转速，需要让电机的励磁电压超前反电动势换向，以达到弱磁提速的目的，这里的励磁电压的换向相位超前反电动势换向相位的角度即为目标相位超前角，通过上述步骤，实时获取电机的实际相位超前角，然后获取实际相位超前角与目标相位超前角的差值角度，然后根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位，从而使得电机在转速不断变化的过程中，渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，达到平稳电流、避免由于实际超前角与目标超前角误差大造成的反电动势过零点超前于励磁电压换向相位，从而导致励磁电压换向错误、电机运行异常的问题。

上述步骤s103涉及到根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位的步骤，包括：当该实际相位超前角大于目标相位超前角时，在预测换向相位，滞后该差值角度对应的时间对励磁电压进行换向；其中该预测换向相位是根据实际相位超前角预测的励磁电压的换向相位。具体地，如图2所示，当获取得到的实际相位超前角大于目标相位超前角时，图2中直流无刷电机运行时的实际相位超前角为β，即励磁电压超前位置传感器的换向角度为β，而需要的目标相位超前角为α，则实际相位超前角β大于目标相位超前角α，则两者的差值角度为β-α，说明励磁电压超前较多，会出现电机电流不平稳，电机运行异常甚至出现异响的问题，在下半个周期，或者1/2*n(n＝1,2,3,4……)电周期对相位超前角进行修正，即在下一个励磁电压超前反电动势过零点换向(即预测换向相位，该预测换向相位为根据实际相位超前角预测的励磁电压的换向相位)时，该励磁电压滞后该差值角度β-α对应的时间再进行换向，例如由正电压换为负电压时滞后β-α对应的时间再进行换向，而在滞后该差值角度β-α对应的时间期间，不对直流无刷电机的绕组施加励磁电压，从而在电机的转速不断变化的过程中，渐渐缩小目标相位超前角与实际相位超前角的差值，最终达到两者一致，使得电机的电流平稳，减小转速波动，降低电机噪音，避免电流峰值导致电机相关器件损坏。

在一个具体实施方式中，当该实际相位超前角小于目标相位超前角时，在预测换向相位，超前该差值角度对应的时间对励磁电压进行换向；其中该预测换向相位是根据实际相位超前角预测的励磁电压的换向相位，具体地，由于电机的运行过程中，速度是不均匀的，所有也很可能出现实际相位超前角小于目标相位超前角的情况，由于实际相位超前角与目标相位超前角存在差值，这样励磁电压换向有误差，则同样会导致电流不平稳，在电机加速过程中，由于速度变化快，很可能会出现反电动势过零点提前于励磁电压超前换向点，导致电机励磁电压换向错误，电机出现噪音，由于实际相位超前角小于目标相位超前角，则此时控制励磁电压在换向时超前该差值角度进行换向，以此渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，最终使两者达到一致，从而使电机电流平稳，避免电机运行异常。

上述步骤s101涉及到获取电机运行时的实际相位超前角，在一个较佳实施方式中，如图3所示，该步骤包括：

步骤s1011：获取该励磁电压的电压信号；具体地，可以通过示波器采集励磁电压的电压信号，该示波器通过采集电机的绕组两端的励磁电压，从而获取励磁电压的电压信号。

步骤s1012：获取该电机的转子的位置信号；具体地，通过霍尔传感器检测该转子的位置信号，该霍尔传感器安装在直流无刷电机的定子上，用霍尔传感器来获取电机的转子在旋转过程中的位置，具体为相位位置，为本领域中的通用技术，在此不再赘述。

步骤s1013：根据该电压信号和该位置信号获取电机运行的实际相位超前角。具体地，将该励磁电压的电压信号的波形和转子的位置信号的波形进行比较，如图2所示，励磁电压的电压信号的波形表征了励磁电压的换向相位信息，转子的位置信号的波形表征了反电动势过零点的相位信息，比较两个波形，能够获取电机的励磁电压换向的实际相位超前角。

通过上述步骤，根据霍尔传感器获取电机运行过程中转子的位置信息，得到的波形可以获取反电动势的过零点换向相位信息，根据示波器采集电机的励磁电压的电压波形，然后进行比较，可以直观地获知电机的励磁电压换向的实际相位超前角。

本发明实施例的电机控制方法，实时获取电机的实际相位超前角，然后获取实际相位超前角与目标相位超前角的差值角度，然后根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位，从而使得电机在转速不断变化的过程中，渐渐缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，达到平稳电流、避免由于实际超前角与目标超前角误差大造成的反电动势过零点超前于励磁电压换向相位，从而导致励磁电压换向错误、电机运行异常的问题。

本发明实施例提供了一种电机控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明实施例提供一种电机控制装置，如图4所示，该电机控制装置包括：第一获取模块41、第二获取模块42及处理模块43；

该第一获取模块41，用于获取电机运行时的实际相位超前角，具体内容详见步骤s101的具体描述；

该第二获取模块42，用于获取实际相位超前角和目标相位超前角的差值角度；其中，该目标相位超前角为电机达到目标转速，施加于电机的励磁电压的换向相位超前所述电机的反电动势换向相位的角度，具体内容详见步骤s102的具体描述；

该处理模块43，用于根据该差值角度调整电机的励磁电压的换向相位，具体内容详见步骤s103的具体描述。

通过本发明实施例的电机控制装置，根据电机运行过程中的实际相位超前角与目标相位超前角的差值调整该励磁电压的换向相位，可以控制实际相位超前角，从而在电机转速变化的过程中，缩小实际相位超前角与目标相位超前角的差值，使得电机的电流平稳，波动小，也能避免励磁电压换向错误。

在一个较佳实施方式中，如图5所示，该处理模块43包括：第一处理单元431及第二处理单元432，其中该第一处理单元431用于当该实际相位超前角大于目标相位超前角时，励磁电压换向时滞后该差值角度，该第二处理单元432用于当该实际相位超前角小于目标相位超前角时，励磁电压换向时超前该差值角度。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电机控制器，如图6所示，该电机控制器包括处理器61和存储器62，其中处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器61可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器61还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器62作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电机控制方法对应的程序指令/模块(例如，图4所示的第一获取模块41、第二获取模块42和处理模块43)。处理器61通过运行存储在存储器62中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的电机控制方法。

存储器62可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器61所创建的数据等。此外，存储器62可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器61。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器62中，当被所述处理器61执行时，执行如图1或图3所示实施例中的电机控制方法。

上述电机控制器具体细节可以对应参阅图1至图3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电机，该电机包括上述具体实施方式中的电机控制器。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各电机控制方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。