吸尘器、无刷直流电机的控制方法、装置和系统与流程

文档序号:15566371发布日期:2018-09-29 03:26阅读:131来源:国知局
本发明涉及电机控制
技术领域
,特别涉及一种无刷直流电机的控制方法、一种无刷直流电机的控制装置、一种无刷直流电机的控制系统和一种吸尘器。
背景技术
:目前,在无刷直流电机无传感器驱动控制
技术领域
中,电机的转子位置检测方法有多种,其中以反电势过零法简单、有效而被广泛应用。反电势过零法的基本原理是当无刷直流电机的某相绕组的反电势过零时,转子直轴与该相绕组轴线恰好重合,因此只要判断出各相绕组的反电势过零点就可获知电机的转子位置。然而,在无刷直流电机低速运行时,电机的反电势很小,无法准确采集到反电势过零点,因而无法获取电机转子的位置,从而无法进行准确地换相,因此需要采用特殊的启动技术。相关技术中,在无刷直流电机由静止开始启动时,采用开环强制换相技术,根据程序预设的节拍时间(逐级递减),人为地给无刷直流电机施加一个同步换相信号,使无刷直流电机的转速不断增加,直到无刷直流电机的转速足够大时,切换到反电势检测转子位置换相状态。然而,对于控制系统来说,开环强制换相属于控制盲区,在无刷直流电机的低速运行阶段,无法获取无刷直流电机的转子位置,产生的转矩较小,容易发生失步的现象,可靠性较低。技术实现要素:本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的在于提出一种无刷直流电机的控制方法,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。本发明的第三个目的在于提出一种无刷直流电机的控制装置。本发明的第四个目的在于提出一种无刷直流电机的控制系统。本发明的第五个目的在于提出一种吸尘器。为实现上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种无刷直流电机的控制方法,包括以下步骤:离线获取所述无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表;在所述无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的所述无刷直流电机的相电流;根据所述任意两个时刻和所述任意两个时刻对应的所述无刷直流电机的相电流获取所述无刷直流电机的相电流变化率,并根据所述当前绕组温度和所述温度-相电阻表、所述温度-相电感表获取所述无刷直流电机的相电阻和相电感;根据所述导通相正端电压、所述导通相负端电压、所述非导通相反电势电压、所述母线电流瞬时值、所述相电流变化率、所述相电阻和所述相电感获取所述无刷直流电机的磁链值,并判断所述磁链值是否大于换相阈值;如果所述磁链值大于所述换相阈值,则控制所述无刷直流电机进行换相。根据本发明实施例的无刷直流电机的控制方法,离线获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,以及在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流,以及根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感,以及根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值,并判断磁链值是否大于换相阈值,以及在磁链值大于换相阈值时,控制无刷直流电机进行换相。从而能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。另外,根据本发明上述实施例的无刷直流电机的控制方法还可以具有如下附加的技术特征:根据本发明的一个实施例,采用线性插值算法获取所述无刷直流电机的相电阻和相电感。根据本发明的一个实施例,所述换相阈值包括多个,所述多个换相阈值通过以下方式获取:将所述无刷直流电机的转速范围划分为多个区间,其中每个区间对应设置有不同的换相阈值且所述换相阈值与所述无刷直流电机的转速呈反比关系。根据本发明的一个实施例,在获取所述无刷直流电机的磁链值之前,还包括:判断当前pwm控制周期内所述非导通相反电势电压与上一pwm控制周期内非导通相反电势电压之间的电压差值是否处于预设范围内;如果所述电压差值处于所述预设范围内,则再获取所述无刷直流电机的磁链值。为实现上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述的无刷直流电机的控制方法。根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质,通过执行上述的无刷直流电机的控制方法,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。为实现上述目的,本发明第三方面实施例提出的一种无刷直流电机的控制装置,包括:第一获取单元,用于获取所述无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,其中,所述温度-相电阻表和所述温度-相电感表通过离线方式获取;第二获取单元,用于在所述无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的所述无刷直流电机的相电流;第三获取单元,用于根据所述任意两个时刻和所述任意两个时刻对应的所述无刷直流电机的相电流获取所述无刷直流电机的相电流变化率,并根据所述当前绕组温度和所述温度-相电阻表、所述温度-相电感表获取所述无刷直流电机的相电阻和相电感;磁链获取单元,用于根据所述导通相正端电压、所述导通相负端电压、所述非导通相反电势电压、所述母线电流瞬时值、所述相电流变化率、所述相电阻和所述相电感获取所述无刷直流电机的磁链值;控制单元,用于判断所述磁链值是否大于换相阈值,并在所述磁链值大于所述换相阈值时,控制所述无刷直流电机进行换相。根据本发明实施例的无刷直流电机的控制装置,通过第一获取单元获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表(通过离线方式获取),以及通过第二获取单元在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流,以及通过第三获取单元根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感,以及磁链获取单元根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值,并通过控制单元判断磁链值是否大于换相阈值,并在磁链值大于换相阈值时,控制无刷直流电机进行换相。从而能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。另外,根据本发明上述实施例的无刷直流电机的控制装置还可以具有如下附加的技术特征:根据本发明的一个实施例,所述第三获取单元采用线性插值算法获取所述无刷直流电机的相电阻和相电感。根据本发明的一个实施例,所述换相阈值包括多个,所述多个换相阈值通过以下方式获取:将所述无刷直流电机的转速范围划分为多个区间,其中每个区间对应设置有不同的换相阈值且所述换相阈值与所述无刷直流电机的转速呈反比关系。根据本发明的一个实施例,所述磁链获取单元还用于在获取所述无刷直流电机的磁链值之前,判断当前pwm控制周期内所述非导通相反电势电压与上一pwm控制周期内非导通相反电势电压之间的电压差值是否处于预设范围内,其中,如果所述电压差值处于所述预设范围内,所述磁链获取单元则再获取所述无刷直流电机的磁链值。为实现上述目的,本发明第四方面实施例提出了一种无刷直流电机的控制系统,其包括上述的无刷直流电机的控制装置。根据本发明实施例的无刷直流电机的控制系统,通过上述的无刷直流电机的控制装置,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。为实现上述目的,本发明第五方面实施例提出了一种吸尘器,其包括上述的无刷直流电机的控制系统。根据本发明实施例的吸尘器,通过上述的无刷直流电机的控制系统,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。附图说明图1是根据本发明实施例的无刷直流电机的控制方法的流程图;图2是根据本发明一个实施例的无刷直流电机相电流的波形图;图3是根据本发明另一个实施例的无刷直流电机相电流的波形图;图4是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的相电流变化率与母线电压的对应关系图;图5是根据本发明另一个实施例的无刷直流电机的相电流变化率与母线电压的对应关系图;图6是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的线反电动势的波形图;图7是根据本发明一个实施例的磁链函数g(θ)的波形图;图8是根据本发明另一个实施例的磁链函数g(θ)的波形图;图9是根据本发明实施例的无刷直流电机的控制装置的方框示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。下面参考附图来描述根据本发明实施例提出的无刷直流电机的控制方法、非临时性计算机可读存储介质、无刷直流电机的控制装置、无刷直流电机的控制系统以及吸尘器。图1是根据本发明实施例的无刷直流电机的控制方法的流程图。如图1所示,本发明实施例的无刷直流电机的控制方法包括以下步骤:s1,离线获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表。具体地,在对无刷直流电机控制的过程中,在无刷直流电机启动低速运行阶段,由于采用开环强制换相技术进行换相时,在一段时间内无法获取无刷直流电机转子的位置以及时有效地进行换相,并且产生的转矩较小,容易造成失步的现象,可靠性不高,因此,可采用磁链换相法进行换相。具体而言,假设无刷直流电机的三相绕组采用星型连接,方波驱动的无刷直流电机的永磁体转子通常为面装式结构,没有阻尼绕组,忽略磁滞损耗和涡流损耗,不计磁路饱和的影响,且忽略转子位置变化对电感的影响,以a相为例,则无刷直流电机的相电压方程可表示为:其中,uan为无刷直流电机a相绕组的相电压,rs为无刷直流电机的相电阻,ia为无刷直流电机a相绕组的相电流,l为每相绕组等效电感,θ为无刷直流电机转子位置角,λar(θ)为a相绕组匝链的转子永磁磁链。由于公式(1)中的最后一项为无刷直流电机的反电势,因此,公式(1)可重新定义为:其中,ke为无刷直流电机的反电势系数,far(θ)为一个与磁链有关且随着转子位置角θ周期性变化的函数。由于无刷直流电机在设计时一般不引出中性点,为了方便计算,由公式(2)可得出线电压方程表达式:其中,uab为无刷直流电机的线电压,ib为无刷直流电机b相绕组的相电流,ω为无刷直流电机的瞬时角速度,fabr(θ)为一个随无刷直流电机的转子位置角的变化而变化的线线间磁链函数。进一步地,将公式(3)中包含转子位置角θ的重新定义为一个新的线线间的磁链函数h(θ)ab,即,结合公式(3)可得到:其中,ua、ub为无刷直流电机端电压。由于hab(θ)是一个与转子位置角有关的函数,因此,理论上通过该函数可以估算出电机的转子位置。但是根据公式(4)可知,在计算hab(θ)时,除了需要获取无刷直流电机的端电压等电机的参数外,还需要获取无刷直流电机转子的瞬时角速度ω,即需要获取无刷直流电机的转速,而在无位置传感器控制中,无法通过专用的器件来测量电机的转速。为了解决上述问题,可将三相绕组的两个线线间磁链函数相除,以得到一个新的磁链函数g(θ),即,根据公式(4)和公式(5)可得到:其中,ua、ub、uc为无刷直流电机端电压,ia为无刷直流电机a相绕组的相电流,ib为无刷直流电机b相绕组的相电流,ic为无刷直流电机c相绕组的相电流。可以理解的是,磁链函数g(θ)与无刷直流电机转子位置具有一一对应的关系,且与无刷直流电机的转速无关,理论上在无刷直流电机的全速范围内均可获取转子位置信息,因此,根据磁链函数g(θ)可在无刷直流电机低速运行阶段获取转子位置信息,并控制无刷直流电机进行准确地换相。也就是说,在无刷直流电机起动低速运行的过程中,可采用磁链换相法获取无刷直流电机的转子位置并进行准确地换相控制。然而,采用磁链换相法获取转子位置并进行换相时,需要实时获取无刷直流电机的磁链值,并对其进行相应的判断,才能进行准确地换相。根据公式(6)可知,要想获取无刷直流电机的磁链值,需要获取无刷直流电机端电压(包括导通相正端电压、导通相负端电压和非导通相反电势电压)、无刷直流电机各相绕组的相电流、无刷直流电机各相绕组的相电阻、无刷直流电机各相绕组的相电感以及无刷直流电机各相绕组的相电流变化率。进一步地,无刷直流电机各相绕组的相电阻、相电感与其对应的绕组的温度存在着一定的关系。可预先通过大量的测试,将无刷直流电机各相绕组的相电阻、相电感与其对应的绕组的温度的关系以离线表格的形式记录下来,即预先通过大量的测试,统计出无刷直流电机的温度-相电阻表、温度-相电感表。具体地,可通过离线测量若干个离散温度点(如,温度间隔可为5℃)下无刷直流电机的各相绕组的相电阻和相电感,以得到无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,或者通过仿真软件得到无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表。s2,在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流。s3,根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感。具体地,在低速磁链换相阶段,在功率开关管导通期间,可通过电阻分压电路依次采集导通相正端电压、导通相负端电压和非导通相反电势电压,并可通过采样电阻采集母线电流瞬时值(等于无刷直流电机的相电流瞬时值),以及通过温度传感器实时获取无刷直流电机的当前绕组温度,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感。进一步地,采用线性插值算法获取无刷直流电机的相电阻和相电感。具体而言,当获取的无刷直流电机的当前绕组温度落在温度-相电阻表中的某两个温度值之间时,可采用线性插值算法计算出当前绕组温度对应的无刷直流电机的相电阻。举例而言,当获取的无刷直流电机的当前绕组温度tx处于温度-相电阻表中的绕组温度t1和绕组温度t2之间时,由于绕组温度t1对应的无刷直流电机的相电阻为r1,绕组温度t2对应的无刷直流电机的相电阻为r2,因此,采用线性插值算法可得到以下关系:然后,根据公式(7)可得到当前绕组温度tx对应的无刷直流电机的相电阻类似地,当获取的当前绕组温度处于温度-相电感表中某两个温度之间时,也可采用线性插值算法计算出当前绕组温度对应的无刷直流电机的相电感,具体可参见关于相电阻的获取,这里就不再详述。进一步地,如图2所示,在对无刷直流电机控制的过程中,在功率开关器件导通期间,可近似地认为无刷直流电机的相电流线性上升,在无刷直流电机的相电流上升期间的某两个时刻通过采样电阻对相电流进行采样,同时记录采样时刻t1和t2,以及对应的相电流i1和i2,即采样点c1(t1,i1),采样点c2(t2,i2),然后根据这两个采样点c1和c2即可在线计算获得无刷直流电机的相电流变化率di/dt,即,di/dt=(i2-i1)/(t2-t1)。需要说明的是,图2中的两个采样点c1和c2分别选取在pwm控制信号的上升沿和下降沿,然而,在实际取点时,可选取在这两点之间的任意时刻。在本发明的实施例中,除了可以通过上述实施例中的在线计算方式获取无刷直流电机的相电流变化率外,还可以通过离线方式获取。具体地,无刷直流电机各相绕组的相电流变化率与母线电压存在着一定的关系。为了简化代码运算,可预先通过大量的测试,将无刷直流电机各相绕组的相电流变化率与其对应的母线电压的关系以离线表格的形式记录下来,即预先通过大量的测试,统计出母线电压-相电流变化率表。例如,可在若干个不同母线电压(如,电压间隔可为2v)下分别给无刷直流电机提供能够使无刷直流电机顺时针/逆时针导通的电流矢量,并记录观察无刷直流电机的相电流的波形,其中,无刷直流电机的相电流的波形可如图3所示。根据图3中所示的时间间隔δt和无刷直流电机的相电流变化量δi,可算出当前母线电压下的无刷直流电机的相电流变化率di/dt。如图4所示,每个母线电压un(n=1,2,…,n,且n为大于等于1的整数)对应一个无刷直流电机的相电流变化率(di/dt)n(n=1,2,…,n,且n为大于等于1的整数),从而可得到母线电压-相电流变化率表。进一步地,在对无刷直流电机控制的过程中,当获取的无刷直流电机的母线电压落在母线电压-相电流变化率表中的某两个电压值之间时,可采用线性插值算法计算出当前母线电压对应的无刷直流电机的相电流变化率。举例而言,如图4所示,当获取的无刷直流电机的母线电压ux处于母线电压-相电流变化率表中的母线电压u1和母线电压u2之间时,由于母线电压u1对应的无刷直流电机的相电流变化率为(di/dt)1,母线电压u2对应的无刷直流电机的相电流变化率为(di/dt)2,因此,采用线性插值算法可得到以下关系:然后,根据公式(8)可得到当前母线电压ux对应的无刷直流电机的相电流变化率根据本发明的又一个实施例,在一些要求不高的应用场合中,还可对图4中离线获取的若干个离散点进行数据的线性拟合,从而得到无刷直流电机的相电流变化率di/dt与母线电压un之间的关系,如图5和公式(9)所示:di/dt=k*un+b(9)其中,k和b均为常数。这样,在对无刷直流电机控制的过程中,可将检测到的当前母线电压代入公式(9)中,以得到当前母线电压对应的无刷直流电机的相电流变化率。另外,对于相电阻和相电感的获取,在一些要求不高的场合,也可以采用线性拟合的方式,具体可参见相电流变化率的获取,这里不再赘述。由此,在对无刷直流电机控制的过程中,可获取无刷直流电机的任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流,并根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流有效地获取无刷直流电机的相电流变化率,以及可实时获取无刷直流电机的当前绕组温度,并根据温度-相电阻表以及温度-相电感表,结合相应的算法有效地获取无刷直流电机的相电阻和相电感等参数。s4,根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值,并判断磁链值是否大于换相阈值。具体地,将上述实施例获取的导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值(等于相电流瞬时值)、相电流变化率、相电阻和相电感代入公式(6)中,可计算出无刷直流电机的磁链值,并将该无刷直流电机的磁链值与换相阈值进行比较,以判断是否控制直流电机进行换相。需要说明的是,在获取无刷直流电机的磁链值之前,还包括:判断当前pwm控制周期内非导通相反电势电压与上一pwm控制周期内非导通相反电势电压之间的电压差值是否处于预设范围内;如果电压差值处于预设范围内,则再获取无刷直流电机的磁链值。也就是说,在将导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感代入公式(6)中计算无刷直流电机的磁链值之前,可先判断当前pwm控制周期内非导通相反电势电压与上一pwm控制周期内非导通相反电势电压之间的电压差值是否处于预设范围内,当电压差值处于预设范围内时,再计算无刷直流电机的磁链值,以减少计算的频率,增加计算的可靠性。其中,预设范围的大小由实际测量每个pwm周期的非导通相反电势电压差值加上一定余量得到。s5,如果磁链值大于换相阈值,则控制无刷直流电机进行换相。具体而言,根据无刷直流电机常用的数学模型,对公式(6)整理可得:其中,ebc、eab为无刷直流电机的线反电动势电压。由公式(10)可知,磁链函数g(θ)等同于对应的两个线反电动势相除。其中,无刷直流电机的线反电动势波形如图6所示。在0~2π的电周期内,当ωt分别为π/6、π/2、5π/6、7π/6、3π/2、11π/6时,线反电动势eca、ebc、eab、eca、ebc、eab的值依次为零,且分别对应一个完整电周期内的6个换相时刻。根据公式(10)可知,利用磁链函数g(θ)来确定无刷直流电机的换相时刻,其本质上等同于两个线反电动势相除,当分母上的线反电动势过零时,磁链函数g(θ)都会出现一个无穷大的值,从而能够检测出无刷直流电机的换相时刻。由于磁链函数g(θ)中消去了无刷直流电机的转速变量,该方法适用于更宽的转速范围,例如,在无刷直流电机低速运行时使用。当采用两两导通方式(只控制两相绕组导通,余下一相绕组处于悬空状态)时,在一个完整的电周期内,磁链函数g(θ)有3种表达方式,两两导通方式下的无刷直流电机共有6种换相相序。因此,在采用磁链换相法控制无刷直流电机进行换相时,需要提前确定磁链函数g(θ)的表达式与无刷直流电机的相序是如何对应的。其中,对应图6,不同的电角度区间与磁链函数g(θ)的表达形式的关系可如表1所示。表1电角度区间磁链函数g(θ)i/ivg(θ)ca/bc=h(θ)ca/h(θ)bcii/vg(θ)bc/ab=h(θ)bc/h(θ)abiii/vig(θ)ab/ca=h(θ)ab/h(θ)ca在实际应用磁链函数g(θ)判断无刷直流电机的换相时刻时,为了使磁链函数g(θ)计算出的换相点更加准确,只需利用磁链函数g(θ)波形的上半部分就能准确地获取无刷直流电机转子的位置,对应地,磁链函数g(θ)波形如图7所示,换相时刻会出现在磁链函数g(θ)波形的峰值处。因此,在本发明的一个实施例中,可将根据磁链函数g(θ)计算出的磁链值与预先设定的换相阈值进行比较,当某一时刻的磁链值大于换相阈值时,可判断该时刻为换相时刻,并控制无刷直流电机进行换相。其中,换相阈值可以为一个固定值,即在整个控制过程中,均使用该固定值与计算的磁链值进行比较,以确定换相时刻。当然,换相阈值也可以包括多个,多个换相阈值可通过以下方式获取:将无刷直流电机的转速范围划分为多个区间,其中每个区间对应设置有不同的换相阈值且换相阈值与无刷直流电机的转速呈反比关系。也就是说,上述实施例中的换相阈值可设定为一个固定值,也可设定为多个值,且多个换相阈值可根据转速进行分段设定,转速越高,对应的换相阈值就越小。举例而言,假设无刷直流电机的转速范围为n0~nx(x为大于等于2的整数),可将无刷直流电机的转速范围划分为n0~n1、n1~n2、…、nx-1~nx共x个区间,当无刷直流电机的转速处于n0~n1范围内时,对应的换相阈值为m1;当无刷直流电机的转速处于n1~n2范围内时,对应的换相阈值为m2;…;当无刷直流电机的转速处于nx-1~nx范围内时,对应的换相阈值为mx。其中,换相阈值m1、m2、…、mx依次减小。在实际应用中,除了通过上述实施例中将磁链值与换相阈值进行比较以判断是否控制无刷直流电机进行换相外,还可根据磁链函数g(θ)的斜率判断是否控制无刷电机进行换相。具体地,如图8所示,在接近电机的换相时刻,磁链函数g(θ)bc/ab的斜率为无穷大,即,换相时刻总是发生在磁链函数g(θ)bc/ab从正无穷到负无穷的跳变时刻。因此,在本发明的实施例中,可以通过利用磁链函数g(θ)的斜率确定电机的换相点,以控制电机进行换相,例如,当磁链函数g(θ)的斜率大于预设斜率阈值时,控制电机进行换相。其中,预设斜率阈值可设定为一个固定值,也可设定为多个值,且多个预设斜率阈值可根据转速进行分段设定,转速越高,对应的预设斜率阈值就越小。举例而言,假设无刷直流电机的转速范围为n0~nx(x为大于等于2的整数),可将无刷直流电机的转速范围划分为n0~n1、n1~n2、…、nx-1~nx共x个区间,当无刷直流电机的转速处于n0~n1范围内时,对应的预设斜率阈值为k1;当无刷直流电机的转速处于n1~n2范围内时,对应的预设斜率阈值为k2;…;当无刷直流电机的转速处于nx-1~nx范围内时,对应的预设斜率阈值为kx。其中,预设斜率阈值k1、k2、…、kx依次减小。由此,在无刷直流电机的低速运行阶段,通过获取无刷直流电机的相关参数以计算出无刷直流电机的磁链值,并在磁链值大于换相阈值(或者磁链函数g(θ)的斜率大于预设斜率阈值)时进行换相,可有效避免因无刷直流电机的转速较低而导致无刷直流电机无法正确换相,同时,在获取无刷直流电机的相关参数时,还对相电阻和相电感进行温度补偿,以及根据当前母线电压对相电流变化率进行实时获取,从而使得换相更加准确,实现了无刷直流电机的准确换相,保证了无刷直流电机具有较大的启动转矩,避免了电机出现失步的现象,可靠性高。综上所述,根据本发明实施例的无刷直流电机的控制方法,离线获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,以及在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流,以及根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感,以及根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值,并判断磁链值是否大于换相阈值,以及在磁链值大于换相阈值时,控制无刷直流电机进行换相。从而能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。另外,本发明的实施例还提出了一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述的无刷直流电机的控制方法。根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质,通过执行上述的无刷直流电机的控制方法,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。图9是根据本发明实施例的无刷直流电机的控制装置的方框示意图。如图9所示,本发明实施例的无刷直流电机的控制装置包括:第一获取单元100、第二获取单元200、第三获取单元300、磁链获取单元400和控制单元500。其中,第一获取单元100用于获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,其中,温度-相电阻表和温度-相电感表通过离线方式获取;第二获取单元200用于在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流;第三获取单元300用于根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感;磁链获取单元400用于根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值;控制单元500用于判断磁链值是否大于换相阈值,并在磁链值大于换相阈值时,控制无刷直流电机进行换相。根据本发明的一个实施例,第三获取单元300采用线性插值算法获取无刷直流电机的相电阻和相电感。根据本发明的一个实施例,换相阈值包括多个,多个换相阈值通过以下方式获取:将无刷直流电机的转速范围划分为多个区间,其中每个区间对应设置有不同的换相阈值且换相阈值与无刷直流电机的转速呈反比关系。根据本发明的一个实施例,磁链获取单元400还用于在获取无刷直流电机的磁链值之前,判断当前pwm控制周期内非导通相反电势电压与上一pwm控制周期内非导通相反电势电压之间的电压差值是否处于预设范围内,其中,如果电压差值处于预设范围内,磁链获取单元400则再获取无刷直流电机的磁链值。需要说明的是,本发明实施例的无刷直流电机的控制装置中未披露的细节,请参照本发明实施例的无刷直流电机的控制方法中所披露的细节,具体这里不再详述。根据本发明实施例的无刷直流电机的控制装置,通过第一获取单元获取无刷直流电机的温度-相电阻表和温度-相电感表,以及通过第二获取单元在无刷直流电机的低速运行阶段,在每个pwm控制周期的高电平时间内,获取导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值和当前绕组温度,并获取任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流,以及通过第三获取单元根据任意两个时刻和任意两个时刻对应的无刷直流电机的相电流获取无刷直流电机的相电流变化率,并根据当前绕组温度和温度-相电阻表、温度-相电感表获取无刷直流电机的相电阻和相电感,以及磁链获取单元根据导通相正端电压、导通相负端电压、非导通相反电势电压、母线电流瞬时值、相电流变化率、相电阻和相电感获取无刷直流电机的磁链值,并通过控制单元判断磁链值是否大于换相阈值,并在磁链值大于换相阈值时,控制无刷直流电机进行换相。从而能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。另外,本发明的实施例还提出了一种无刷直流电机的控制系统,其包括上述的无刷直流电机的转速控制装置。根据本发明实施例的无刷直流电机的控制系统,通过上述的无刷直流电机的控制装置,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。此外,本发明的实施例还提出了一种吸尘器,其包括上述的无刷直流电机的控制系统。根据本发明实施例的吸尘器,通过上述的无刷直流电机的控制系统,能够实现电机在低速运行阶段的准确换相,提高启动转矩,保证电机不会失步,可靠性高。应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(pga),现场可编程门阵列(fpga)等。另外,在本发明的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12
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