无刷直流电机、无刷直流电机制动控制方法及装置与流程

本发明涉及一种电气控制领域，具体而言，涉及一种无刷直流电机、无刷直流电机制动控制方法及装置。

背景技术：

近年来，无刷直流电机以其独到的体积小、重量轻、效率高、力矩大、调速性能好诸多优点在家电、机器人、电动车等领域获得了广泛的应用。现有的无刷直流电机电气制动采用pwm控制方法，制动力矩难以调节，且制动能量损耗大，制动噪音大。以电动车为例，若制动pwm过大，电机制动效果明显，但由于惯性驾驶者感觉不适，甚至会被甩出电动车；若制动pwm过小，电机制动效果弱，制动距离长，难以避开道路危险。而且，pwm制动技术也会带来制动噪音大，功率管开关损耗高的缺陷。

如何解决上述问题，是目前厂商亟待解决的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无刷直流电机、无刷直流电机制动控制方法，以解决无刷直流电机制动能耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明提供了一种无刷直流电机制动控制方法，在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制。

本发明还提供了一种无刷直流电机制动控制装置，包括：

输入模块，用于输入制动信号；以及

处理器模块，用于在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制。

本发明还提供了一种无刷直流电机，采用上述的无刷直流电机制动控制装置进行制动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种无刷直流电机、无刷直流电机制动控制方法及装置，该方法在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制，使无刷直流电机根据其运行电流，自动调整制动力矩，降低无刷直流电机制动噪音和能量损耗。

为使本发明的上述目的、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示出了本发明实施例提供的电子设备的方框示意图。

图2示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制方法流程图。

图3为图2示出的步骤s210的子步骤流程图。

图4为图2示出的步骤s220的子步骤流程图。

图5为图2示出的步骤s230的子步骤流程图。

图6示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制装置的方框示意图。

图7示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制装置的处理器模块的方框示意图。

图8示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制装置的制动获取子模块的方框示意图。

图9示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制装置的电流平均值获取子模块的方框示意图。

图中：100-电子设备；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；300-无刷直流电机制动控制装置；310-输入模块；320-处理器模块；321-制动获取子模块；321a-第一获取单元；321b-第二获取单元；321c-第三获取单元；321d-输出单元；322-电流平均值获取子模块；322a-导通子单元；322b-截止子单元；322c-获取子单元；323-判断子模块；324-响应子模块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

图1示出本发明实施例提供的电子设备100的方框示意图。电子设备100所述电子设备100包括无刷直流电机制动控制装置300、存储器101、存储控制器102、处理器103。

所述存储器101、存储控制器102、处理器103各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条信号线实现电性连接。无刷直流电机制动控制装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述电子设备100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块。

其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行相应程序，本发明任一实施例揭示的流程定义的所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。

处理器103可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列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。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。

第一实施例

请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的无刷直流电机制动控制方法流程图。在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制。无刷直流电机在本实施例及以下实施例中可以简称为电机，表示相同的含义。

判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值的方法包括以下步骤：

s210：获取制动时间周期t。

制动时间周期t为不考虑三相桥式逆变器的功率管的性能，以及无刷直流电机的散热，额定电流下无刷直流电机电机制动完成所需的时间。

s220：在执行制动时，获取在第k个制动时间周期内流经所述三个下桥臂的功率管电流平均值ipk。

由于考虑到三相桥式逆变器的功率管的性能，以及无刷直流电机的散热，将实际制动时间均分为多个制动时间周期t，获取在第k个制动时间周期内流经所述三个下桥臂的功率管电流平均值ipk。

s230：判断所述电流平均值ipk以实现制动控制。

判断流经所述三个下桥臂的功率管电流平均值ipk，来对无刷直流电机进行制动，实现制动控制。

请参参阅图3，步骤s210还包括以下子步骤：

s211：获取所述无刷直流电机的空载电流iz。

s212：获取所述无刷直流电机的额定电流ie，并计算电流第一比值m＝ie/iz。

s213：获取电气时间周期τ且τ＝l/r；

对于τ＝l/r，其中l为所述无刷直流电机的相电感，r为所述无刷直流电机的相电阻。

s214：计算所述制动时间周期t，其中t＝m*τ。

通过计算t＝m*τ得出制动时间周期t。

请参参阅图4，在制动开始时刻后，设k≥1，步骤s220还包括以下子步骤：

s221：在第k个制动时间周期t的前n*t时间内，同时导通三个下桥臂的功率管，同时断开三个上桥臂的功率管。

在第k个制动时间周期t的前n*t时间内，同时导通三个下桥臂的功率管，同时断开三个上桥臂的功率管，对电机进行制动，其中n为电流第二比值，n＝ip(k-1)/iz，ip(k-1)为上一个制动时间周期t时间内经过所述三个下桥臂的功率管的电流平均值。第一个制动周期时间t内，n＝ip/iz，其中ip为制动时刻无刷直流电机导通相绕组通过的相电流值。

s222：在第k个制动时间周期t的后(m-n)*t时间内，断开所述三相桥式逆变器中所有功率管。

在第k个制动时间周期t的后(m-n)*t时间内，断开三相桥式逆变器中所有功率管，不对无刷直流电机进行制动。

s223：获取第k个制动时间周期t内经过所述三个下桥臂的功率管电流平均值ipk。

在第k个制动时间周期t内，前n*t时间内进行制动，后(m-n)*t不进行制动，获取经过三个下桥臂的功率管电流平均值ipk，进而降低无刷直流电机制动的噪音和能量损耗。

请参阅图5，步骤s230还包括以下子步骤：

s231：判断ipk是否为0，若ipk＝0，则发送制动结束指令。

ipk为0时，代表没有电流经过三相桥式逆变器的三个下桥臂，此时，结束制动，以使无刷直流电机停止转动。

s232：若ipk≠0，则根据ipk调整pwm的占空比并获取在第k+1个制动时间周期内通过所述三个下桥臂的功率管电流的平均值ip(k+1)，直至ip(k+1)＝0，则发送制动结束指令。

在ipk不为0时，表示还有电流经过三相桥式逆变器的三个下桥臂，制动还未结束，根据ipk来调整pwm的占空比，进而调整制动力矩，并获取在第k+1个制动时间周期内通过所述三个下桥臂的功率管电流的平均值ip(k+1)，直至ip(k+1)＝0，则发送制动结束指令。

s233：依据所述制动结束指令，断开所述三相桥式逆变器的所有功率管。

当接收到制动结束指令后，表示此时无刷直流电机已经制动结束，将三相桥式逆变器的所有功率管断开。

第二实施例

请参阅图6，本发明实施例提供了一种无刷直流电机制动控制装置300，无刷直流电机制动控制装置300应用于电子设备100，其包括输入模块310以及处理器模块320。

输入模块310，用于输入制动信号，进而表示此时对无刷直流电机开始进行制动操作。

处理器模块320，用于在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制。

请参阅图7，处理器模块310包括制动获取子模块321、电流平均值获取子模块322、判断子模块323以及响应子模块324。

制动获取子模块321，用于获取制动时间周期t。

在本发明实施例中，制动获取子模块321可以用于执行步骤s210。

电流平均值获取子模块322，用于在执行制动时，获取在第k个制动时间周期t内流经所述三个下桥臂的功率管电流平均值ipk。

在本发明实施例中，电流平均值获取子模块322可以用于执行步骤s220。

判断子模块323，用于判断ipk是否为0，若ipk＝0，则发送制动结束指令；若ipk≠0，则根据ipk调整pwm的占空比并获取在第k+1个制动时间周期t内通过下桥臂的功率管的电流平均值ip(k+1)，直至ip(k+1)＝0，则发送制动结束指令。

在本发明实施例中，判断子模块323可以用于执行步骤s231和s232。

响应子模块324，用于依据所述制动结束指令，断开所述三相桥式逆变器的所有功率管。

在本发明实施例中，响应子模块324可以用于执行步骤s233。

请参阅图8，制动获取子模块321包括第一获取单元321a、第二获取单元321b、第三获取单元321c以及输出单元321d。

第一获取单元321a，用于获取所述无刷直流电机的空载电流iz。

在本发明实施例中，第一获取单元321a可以用于执行步骤s211。

第二获取单元321b，用于获取所述无刷直流电机的额定电流ie，并计算电流第一比值m＝ie/iz。

在本发明实施例中，第二获取单元321b可以用于执行步骤s212。

第三获取单元321c，用于获取电气时间周期τ，其中τ＝l/r，l为所述无刷直流电机的相电感，r为所述无刷直流电机的相电阻。

在本发明实施例中，第三获取单元321c可以用于执行步骤s213。

输出单元321d，用于计算所述制动时间周期t，其中t＝m*τ。

在本发明实施例中，输出单元321d可以用于执行步骤s214。

请参阅图9，在制动开始时刻后，设k≥1，电流平均值获取子模块322包括导通子单元322a、截止子单元322b以及获取子单元323c。

导通子单元322a，用于在第k个制动时间周期t的前n*τ时间内，同时导通三个下桥臂的功率管，同时断开三个上桥臂的功率管，其中

n为电流第二比值，n＝ip(k-1)/iz，ip(k-1)为上一个制动时间周期t时间内经过所述三个下桥臂的功率管的电流平均值。

在本发明实施例中，导通子单元322a可以用于执行步骤s221。

截止子单元322b，用于在第k个制动时间周期t的后(m-n)*τ时间内，断开所述三相桥式逆变器的所有功率管。

在本发明实施例中，截止子单元322b可以用于执行步骤s222。

获取子单元323c，获取第k个制动时间周期t内经过所述三个下桥臂的电流平均值ipk。

在本发明实施例中，获取子单元323c可以用于执行步骤s223。

第三实施例

本发明实施例还提供了一种无刷直流电机，采用第二实施例提供的无刷直流电机制动装置300进行制动。

综上所述，本发明提供了一种无刷直流电机、无刷直流电机制动控制方法及装置，该方法在制动过程中，通过判断流经三相桥式逆变器的三个下桥臂的功率管的电流平均值，以实现制动控制。使无刷直流电机根据其运行电流，自动调整制动力矩，降低无刷直流电机制动噪音和能量损耗。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。