吸尘器、无刷直流电机的换相控制方法、装置和控制系统与流程

本发明电机控制技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的换相控制方法、无刷直流电机的换相控制装置、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，反电势过零点向后延迟30°电角度控制逻辑开关管的开关状态，以控制无刷直流电机进行换相，从而实现对无刷直流电机的无位置传感器控制。

相关技术中，上述无刷直流电机的换相控制方法有两种：一、采用adc(analog-to-digitalconverter，模/数转换器)模块对无刷直流电机悬空相的端电压进行采样，然后将采样结果与参考电压进行比较判断是否发生过零，并在检测到反电势过零点时，延迟一定的电角度控制无刷直流进行换相；二、增加外部比较器，利用硬件比较无刷直流电机悬空相的端电压与参考电压的大小关系，实现反电势过零检测，并在检测到反电势过零点时，延迟一定的电角度控制无刷直流进行换相。

然而，上述检测方法存在以下缺点：1)当采用方法一控制无刷直流电机进行换相时，由于利用adc模块对无刷直流电机悬空相的端电压进行离散采样，因此，检测到的反电势过零时刻有可能滞后实际反电势过零时刻，且检测到的反电势过零时刻滞后实际反电势过零时刻的时间是不固定的，如果以检测到的反电势过零点为基准进行换相，容易导致无刷直流电机的换相点不均匀，电流的波动较大，从而影响无刷直流电机的稳定性；2)采用方法二控制无刷直流电机进行换相时，由于增加了外部比较器，因此会导致成本较高。

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换相控制方法，在检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

本发明的第二个目的在于提出另一种无刷直流电机的换相控制方法。

本发明的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

本发明的第四个目的在于提出一种无刷直流电机的换相控制装置。

本发明的第五个目的在于提出另一种无刷直流电机的换相控制装置。

本发明的第六个目的在于提出一种无刷直流电机的控制系统。

本发明的第七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换相控制方法，包括以下步骤：判断是否检测到反电势过零点；如果是，则获取当前悬空相端电压和参考电压；根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度；根据所述滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。

根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制方法，判断是否检测到反电势过零点，以及在判断检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并根据悬空相端电压和参考获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，以及根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的换相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，所述根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，包括：计算所述悬空相端电压与所述参考电压之间的电压差值；根据所述参考电压获取补偿角度因子；将所述电压差值乘以所述补偿角度因子，以获得所述滞后电角度。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述滞后电角度对延时换相时间进行修正，包括：获取当前的理论扇区时间；根据所述理论扇区时间和所述滞后电角度获取过零点补偿时间，并根据所述理论扇区时间和预设换相延时系数获得未修正前的延时换相时间；将所述未修正前的延时换相时间减去所述过零点补偿时间，以获得修正后的延时换相时间。

根据本发明的一个实施例，还包括：根据所述滞后电角度对实际检测到所述反电势过零点的时间进行修正，以获得理论反电势过零点的时间；根据所述理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述滞后电角度对实际检测到所述反电势过零点的时间进行修正，以获得理论反电势过零点的时间，包括：获取当前的理论扇区时间；根据所述理论扇区时间和所述滞后电角度获取过零点补偿时间；将所述实际检测到所述反电势过零点的时间减去所述过零点补偿时间，以获得所述理论反电势过零点的时间；所述根据所述理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间，包括：将所述理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得所述当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，所述无刷直流电机的最高电转速达到80000r/min以上。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了另一种无刷直流电机的换相控制方法，包括以下步骤：在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压；根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度；根据所述超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。

根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制方法，在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，以及根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在未检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的换相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，所述根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，包括：计算所述悬空相端电压与所述参考电压之间的电压差值；根据所述参考电压获取补偿角度因子；将所述电压差值乘以所述补偿角度因子，以获得所述超前电角度。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述超前电角度对延时换相时间进行修正，包括：获取当前的理论扇区时间；根据所述理论扇区时间和所述超前电角度获取过零点补偿时间，并根据所述理论扇区时间和预设换相延时系数获得未修正前的延时换相时间；将所述未修正前的延时换相时间加上所述过零点补偿时间，以获得修正后的延时换相时间。

根据本发明的一个实施例，还包括：根据所述超前电角度对所述当前时刻进行修正，以获得理论反电势过零点的时间；根据所述理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述超前电角度对所述当前时刻进行修正，以获得理论反电势过零点的时间，包括：获取当前扇区的理论扇区时间；根据所述理论扇区时间和所述超前电角度获取过零点补偿时间；将所述当前时刻加上所述过零点补偿时间，以获得所述理论反电势过零点的时间；所述根据所述理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间，包括：将所述理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得所述当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，还包括：在判断未检测到反电势过零点时，每隔第一预设时间对所述悬空相端电压进行采样，以得到n个采样点，其中，n≥2；对n个所述采样点进行线性拟合，以得到所述时间与所述悬空相端电压的对应关系；获取理论反电势过零点的电压，并根据所述理论反电势过零点的电压和所述对应关系获取所述理论反电势过零点的时间；根据当前时间和所述理论反电势过零点的时间对换相延时时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。

根据本发明的一个实施例，还包括：将所述理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得所述当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，所述无刷直流电机的最高电转速达到80000r/min以上。

为实现上述目的，本发明第三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本发明第一方面实施例提出的一种无刷直流电机的换相控制方法或者本发明第二方面实施例提出的另一种无刷直流电机的换相控制方法。

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换相控制方法，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

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换相控制装置，包括：第一获取单元，用于在所述判断单元判断已检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压；第二获取单元，用于根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度；第一控制单元，用于根据所述滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。

根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制装置，通过第一获取单元在判断已检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并通过第二获取单元根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，以及通过第一控制单元根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

为实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了另一种无刷直流电机的换相控制装置，包括：第三获取单元，用于在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压；第四获取单元，用于根据所述悬空相端电压和所述参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度；第二控制单元，用于根据所述超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。

根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制装置，通过第三获取单元在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并通过第四获取单元根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，以及通过第二控制单元根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在未检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的换相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，还包括：采样单元，用于在判断未检测到反电势过零点时，每隔第一预设时间对所述悬空相端电压进行一次采样，以得到n个采样点，其中，n≥2；线性拟合单元，用于对n个所述采样点进行线性拟合，以得到所述时间与所述悬空相端电压的对应关系；第九获取单元，用于获取理论反电势过零点的电压，并根据所述理论反电势过零点的电压和所述对应关系获取所述理论反电势过零点的时间；第三控制单元，用于根据当前时间和所述理论反电势过零点的时间对换相延时时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制所述电机进行换相。为实现上述目的，本发明第六方面实施例提出了一种无刷直流电机的控制系统，其包括本发明第四方面实施例提出的一种无刷直流电机的换相控制装置或者本发明第五方面实施例提出的另一种无刷直流电机的换相控制装置。

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换相控制装置，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

为实现上述目的，本发明第七方面实施例提出了一种吸尘器，其包括本发明第六方面实施例提出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，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

附图说明

图1是a相一个周期的端电压波形；

图2是根据本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的换相控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制方法的流程图；

图5是根据本发明一个实施例的某一相端电压波形；

图6是根据本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制装置的方框示意图；

图7是根据本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制装置的方框示意图；

图8是根据本发明一个实施例的另一种无刷直流电机的换相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换相控制方法、非临时性计算机可读存储介质、无刷直流电机的换相控制装置、无刷直流电机的控制系统以及吸尘器。

目前反电势过零检测是比较悬空相端电压与过零点参考电压的关系。以a相为例，在一个周期内a相绕组端电压波形如图1所示，其中在bc和cb期间，a相悬空。在pwm开通期间，a相端电压ua＝ea+1/2udc，当ua＝1/2udc时，ea＝0，即为a相反电势过零时刻(图1中理论反电势过零点)；在pwm关断期间，a相端电压ua＝ea，当ua＝0时，即为a相反电势过零时刻。因此，在pwm开通期间进行反电势过零检测，过零点参考电压选择1/2udc，在pwm关断期间进行反电势过零检测，过零点参考电压选择0v。

相关技术中，当使用adc模块在每个pwm控制周期内采样一次悬空相的端电压，并将采样结果与过零点参考电压进行比较，以判断反电势是否过零时，以在pwm开通期间检测反电势过零为例。如图1所示，在bc导通期间，a相端电压呈上升趋势，在pwm开通期间对a相端电压进行采样，并与过零点参考电压进行比较，其中，当在a1时刻对a相端电压进行采样时，ua＜1/2udc，可判断反电势未过零，当在a2时刻对a相端电压进行采样时，ua≧1/2udc，此时可判断反电势已过零，a2时刻即可为实际反电势过零点；同理，在cb导通期间，a相端电压呈下降趋势，当在b2时刻对a相端电压进行采样时，ua＞1/2udc，可判断反电势未过零，当在b3时刻对a相端电压进行采样时，ua≤1/2udc，可判断反电势已过零，b3时刻即为实际反电势过零点。

因此，上述检测到的实际反电势过零时刻滞后理论反电势过零时刻，并且检测到实际反电势过零时刻滞后于理论反电势过零时刻的时间是不固定的，如果以检测到反电势过零时刻为基准对无刷直流电机进行换相控制，则很容易导致换相点不均匀，无刷直流电机在运转的过程中电流波动较大，从而影响无刷直流电机的稳定性。为此，本发明实施例提出了一种无刷直流电机的换相控制方法，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

需要说明的是，本发明实施例中的无刷直流电机的最高电转速可达到80000r/min以上。

图2是根据本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制方法，可包括以下步骤：

s1，在判断已检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压

具体而言，可通过比较悬空相端电压与过零点参考电压的关系以判断是否检测到反电势过零点(即，实际反电势过零点)，具体的步骤可参见上述实施例，当然，也可通过其他的方式判断是否检测到反电势过零点，该判断方法为现有技术，在此不再详述。

进一步地，在判断出检测到反电势过零点时，可通过adc模块对当前悬空相端电压进行采样，以获取当前悬空相端电压。

需要说明的是，参考电压可包括过零点参考电压和角度补偿参考电压，其中，过零点参考电压可设定为直流母线电压、导通相端电压或者三相端电压之和的三分之一等，角度补偿参考电压可设定为直流母线电压或者导通相端电压。也就是说，在实际应用中，过零点参考电压和角度补偿参考电压可设置为同一个电压值，那么只需获取该电压值即可获取参考电压，例如，过零点参考电压和角度补偿参考电压均可设置为直流母线电压，此时，仅需通过电压传感器获取当前直流母线电压，即可获取参考电压。当然，过零点参考电压和角度补偿参考电压也可设置为不同的电压值，即参考电压可包括两个不同的电压值，要想获取参考电压，需要分别获取两个不同的电压值。

s2，根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度。

根据本发明的一个实施例，根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，包括：计算悬空相端电压与参考电压之间的电压差值；根据参考电压获取补偿角度因子；将电压差值乘以补偿角度因子，以获得滞后电角度。

具体而言，假设理论反电势过零点对应的电角度为θ1，实际检测到的反电势过零点对应的电角度为θ2，由于实际检测到的反电势过零点滞后于理论反电势过零点，因此，实际检测到的反电势过零点对应的电角度也滞后于理论反电势过零点对应的电角度，其中，实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度△θ1，可为实际检测到的反电势过零点对应的电角度θ2与理论反电势过零点对应的电角度θ1的差值，即△θ1＝θ2-θ1。

假设在检测到反电势过零点时，理论延时换相电角度为θ，由于实际检测到的反电势过零点滞后于理论反电势过零点，因此，为了能够在理论换相点进行换相，需要对延时换相电角度进行修正，其中，修正后的延时换相电角度θ’＝θ-△θ1。也就是说，在对延时换相电角度进行修正时，可先计算出实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度△θ1，再计算理论延时换相电角度θ与滞后电角度△θ1的差值，以得到修正后的延时换相电角度θ’。

下面来详细介绍如何计算滞后电角度△θ1。

在实际应用中，为了减小程序运算量，可预先获取不同的角度补偿参考电压下悬空相端电压ad采样结果的1个lsb(leastsignificantbit，最低有效位)对应的电角度，并以表格存储在的相应的程序中，以便于在获取实际反电势过零点滞后于理论反电势过零时刻点的电角度，即滞后电角度△θ1时调用。

具体地，可根据当前直流母线电压幅值从上述表格中获取该角度补偿参考电压下的补偿角度因子θcomp-factor，再将该补偿角度因子θcomp-factor与计算出的当前悬空相端电压与所述过零点参考电压之间的电压差值△uz相乘，可得到滞后电角度△θ1，即△θ1＝△uz*θcomp-factor。

s3，根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

根据本发明的一个实施例，根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，包括：获取当前的理论扇区时间；根据理论扇区时间和滞后电角度获取过零点补偿时间，并根据理论扇区时间和预设换相延时系数获得未修正前的延时换相时间；将未修正前的延时换相时间减去过零点补偿时间，以获得修正后的延时换相时间。

具体而言，由于实际检测到的反电势过零点滞后于理论反电势过零点，因此，为了能够在理论换相点进行换相，还需要对延时换相时间进行修正，以得到修正后的延时换相时间△tck’，即理论换相延时时间(理论换相点对应的时间)，其中，可通过以下公式生成修正后的延时换相时间△tck’，即，

△tck’＝△tck-△tcomp，(1)

其中，△tck为未修正前的延时换相时间，△tcomp为过零点补偿时间。因此，可先分别获取未修正前的延时换相时间△tck和过零点补偿时间△tcomp，再根据公式(1)计算修正后的延时换相时间△tck’。

其中，过零点补偿时间△tcomp和当前的理论扇区时间△tsk与补偿角度因子θcomp-factor存在着一定的关系，即△tcomp＝△tsk*θcomp-factor，其中，θcomp-factor＝△θ1/60°，因此，

△tcomp＝△tsk*△θ1/60°，(2)

也就是说，在获取到当前的理论扇区时间△tsk和滞后电角度△θ1后，可根据公式(2)计算出过零点补偿时间△tcomp。

进一步地，未修正前的延时换相时间△tck和理论扇区时间△tsk与预设换相延时系数θfactor存在着一定的关系，即，

△tck＝△tsk*θfactor，(3)

因此，在获取理论扇区时间△tsk与预设换相延时系数θfactor后，可通过公式(3)计算出未修正前的延时换相时间△tck。

再进一步地，通过计算未修正前的延时换相时间△tck与过零点补偿时间△tcomp的差值可计算出修正后的延时换相时间△tck’，从而实现对延时换相时间的修正。因此，在实际检测到反电势过零点后，在修正后的延时换相时间△tck’后，可控制电机进行换相。

由此，在判断出检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

根据本发明的一个实施例，无刷直流电机的换相控制方法还可包括：根据滞后电角度对实际检测到反电势过零点的时间进行修正，以获得理论反电势过零点的时间；根据理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，根据滞后电角度对实际检测到反电势过零点的时间进行修正，以获得理论反电势过零点的时间，可包括：获取当前的理论扇区时间；根据理论扇区时间和滞后电角度获取过零点补偿时间；将实际检测到反电势过零点的时间减去过零点补偿时间，以获得理论反电势过零点的时间；根据理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间，包括：将理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得当前的理论扇区时间。

具体而言，在实际检测到反电势过零点滞后理论反电势过零点时，还可对实际检测到反电势过零点的时间tzk进行修正，以得到修正后的反电势过零点的时间，即理论反电势过零点的时间tzk’，并将该理论反电势过零点的时间tzk’作为反电势过零时刻，以对当前扇区时间进行更新，并获取更新后的当前扇区时间，即当前的理论扇区时间△tsk。

其中，可通过以下公式生成理论反电势过零点的时间tzk’，即，

tzk’＝tzk-△tcomp＝tzk-△tsk*△θ1/60°，(4)

其中，△θ1为滞后电角度，△tsk为理论扇区时间，tzk为实际检测到反电势过零点的时间，tzk’为理论反电势过零点的时间。因此，可先获取当前的理论扇区时间△tsk，并根据理论扇区时间△tsk和滞后电角度△θ1获取过零点补偿时间△tcomp，再根据公式(4)计算出理论反电势过零点的时间tzk+1’。

进一步地，在计算出理论反电势过零点的时间tzk’后，可通过以下公式生成个当前的理论扇区时间△tsk，即，

△tsk＝tzk’-tzk-1，

其中，tzk’可为理论反电势过零点的时间(即，修正过的反电势过零点的时间)，tzk-1可为上一次修正后的反电势过零点的时间，△tsk可为当前的理论扇区时间。也就是说，可将修正后的反电势过零点的时间作为反电势过零时刻，以对当前扇区时间进行更新。

为使本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明，下面结合本发明的具体示例来对无刷直流电机的换相控制方法做进一步说明。

具体地，如图3所示，无刷直流电机的换相控制方法可包括以下步骤：

s301，判断是否检测到反电势过零点。如果是，则执行步骤s302；如果否，则结束当前进程。

s302，获取当前悬空相端电压uzc’和参考电压，并根据参考电压获取补偿角度因子θcomp-factor。

s303，计算悬空相端电压uzc’与参考电压之间的电压差值△uz。

s304，将电压差值△uz乘以补偿角度因子θcomp-factor，以获得滞后电角度△θ1，并根据滞后电角度△θ1对延时换相电角度进行修正。

s305，获取当前的理论扇区时间△tsk。

s306，根据理论扇区时间△tsk和滞后电角度△θ1获取过零点补偿时间△tcomp，并根据理论扇区时间△tsk和预设换相延时系数θfactor获得未修正前的延时换相时间△tck。其中，△tcomp＝△tsk*△θ1/60°，△tck＝△tsk*θfactor。

s307，将未修正前的延时换相时间△tck减去过零点补偿时间△tcomp，以获得修正后的延时换相时间△tck’。其中，△tck’＝△tck-△tcomp。

s308，将实际检测到反电势过零点的时间tzk减去过零点补偿时间△tcomp，以获得理论反电势过零点的时间tzk’，并将理论反电势过零点的时间tzk’作为反电势过零时刻，以对当前扇区时间进行更新。

s309，设置延时修正后的延时换相时间△tck’进行换相。由此，本发明使用控制芯片中的adc模块对悬空相端电压进行采样，并将采样结果与参考电压进行比较，以判断是否检测到反电势过零点。一旦检测到反电势过零点，根据检测到反电势过零点时的悬空相端电压与参考电压的大小关系，对换相点进行补偿，同时对反电势过零点的时间进行修正，从而实现无刷直流电机的均匀换相，减小电流的波动，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

综上所述，根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制方法，判断是否检测到反电势过零点，以及在判断检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，以及根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

图4是根据本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制方法。如图4所示，根据本发明实施例的领哟中无刷直流电机的换相控制方法，可包括以下步骤：

s401，在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压。

具体而言，如果判断出未检测到反电势过零点，则说明当前时刻超前于理论反电势过零点的时间，此时，可获取当前悬空相端电压和参考电压，其具体的获取方式可参见上述实施例，为避免冗余，在此不再详述。

s402，根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度。

根据本发明的一个实施例，根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，包括：计算悬空相端电压与参考电压之间的电压差值；根据参考电压获取补偿角度因子；将电压差值乘以补偿角度因子，以获得超前电角度。

具体而言，假设理论反电势过零点对应的电角度为θ1，当前时刻对应的电角度为θ3，由于当前时刻超前于理论反电势过零点，因此，当前时刻的反电势过零点对应的电角度也超前于理论反电势过零点对应的电角度，其中，当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度△θ2，可为理论反电势过零点对应的电角度θ1与当前时刻对应的电角度θ3的差值，即△θ2＝θ1-θ3。

假设理论上检测到反电势过零点后延时θ电角度换相，由于当前时刻超前于理论反电势过零点，因此，为了能够在理论换相点进行换相，需要对延时换相电角度θ进行修正，其中，修正后的延时换相电角度θ’＝θ+△θ2。也就是说，在对延时换相电角度进行修正时，可先计算出当前相对于理论反电势过零点的超前电角度△θ2，再计算理论延时换相电角度θ与超前电角度△θ2的和，以得到修正后的延时换相电角度θ’。

其中，超前电角度△θ2的计算方法可参见上述实施例的之后电角度△θ1的计算方法，即△θ2＝△uz*θcomp-factor。其中，△uz为当前悬空相端电压与过零点参考电压之间的电压差值，θcomp-factor为补偿角度因子。

s403，根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

根据本发明的一个实施例，根据超前电角度对延时换相时间进行修正，包括：获取当前的理论扇区时间；根据理论扇区时间和超前电角度获取过零点补偿时间，并根据理论扇区时间和预设换相延时系数获得未修正前的延时换相时间；将未修正前的延时换相时间加上过零点补偿时间，以获得修正后的延时换相时间。

具体而言，参见上述实施例，可根据理论扇区时间△tsk和超前电角度△θ2，并结合公式(2)，计算出过零点补偿时间△tcomp，以及可根据理论扇区时间△tsk和预设换相延时系数θfactor，并结合公式(3)，计算出未修正前的延时换相时间△tck。

进一步地，通过计算未修正前的延时换相时间△tck与过零点补偿时间△tcomp的和可计算出修正后的延时换相时间△tck’，从而实现对延时换相时间的修正。因此，在实际检测到反电势过零点后，在修正后的延时换相时间△tck’后，可控制电机进行换相。

由此，在判断未检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

根据本发明的一个实施例，无刷直流电机的换相控制方法还可包括：根据超前电角度对当前时刻进行修正，以获得理论反电势过零点的时间；根据理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述超前电角度对所述当前时刻进行修正，以获得理论反电势过零点的时间，包括：获取当前扇区的理论扇区时间；根据理论扇区时间和超前电角度获取过零点补偿时间；将当前时刻加上过零点补偿时间，以获得理论反电势过零点的时间；根据理论反电势过零点的时间获取当前的理论扇区时间，包括：将理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得当前的理论扇区时间。

具体而言，在未检测到反电势过零点时，可对当前时刻进行修正，以得到修正后的反电势过零点的时间，即理论反电势过零点的时间tzk’，并将该理论反电势过零点的时间tzk’作为反电势过零时刻，以对当前扇区时间进行更新，并获取更新后的当前扇区时间，即当前的理论扇区时间△tsk。具体地，可参见上述实施例，为避免冗余，在此不再详述。

需要说明的是，本发明实施例中的无刷直流电机的最高电转速可达到80000r/min以上。

进一步地，本发明实施例的无刷直流电机的换相控制方法可包括以下步骤：在判断未检测到反电势过零点时，每隔第一预设时间对悬空相端电压进行采样，以得到n个采样点，其中，n≥2；对n个采样点进行线性拟合，以得到时间与悬空相端电压的对应关系；获取理论反电势过零点的电压，并根据理论反电势过零点的电压和对应关系获取理论反电势过零点的时间；根据当前时间和理论反电势过零点的时间对换相延时时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

具体而言，如图5所示，在判断出未检测到反电势过零点时，可在理论反电势过零点前对悬空相端电压进行n次快速等间隔(间隔第一预设时间δt)地采样，以得到n个采样点，其中，每个采样点均可包括当前时刻tx和当前时刻对应的悬空相端电压vx，即d1(t1,v1)、d2(t2,v2)、…、dn(tn,vn)。其中，n≧2，且n可根据实际情况进行标定。

通过对上述n个采样点进行线性拟合，例如，可通过最小二乘法对n个采样点进行线性拟合，以得到时间tx与悬空相端电压vx之间的关系，即tx＝f(vx)。其中，悬空相端电压vx可为实际电压值，也可为电压ad值等，时间tx可为实际时间，也可为与时间相关的其它量。

进一步地，在获取到理论反电势过零点的电压vz后，将该理论反电势过零点的电压vz代入上述时间tx与悬空相端电压vx之间的关系式后，可计算出理论反电势过零点的时间tzk’。此时，根据计算出的理论反电势过零点的时间tzk’，可通过以下公式生成修正后的延时换相时间δtck’，即

δtck’＝(tzk’-tx)+δtck，(4)

其中，tzk’为理论反电势过零点的时间，tx为当前时刻，δtck为未修正前的延时换相时间，δtck’为修正后的延时换相时间。

因此，在计算出理论反电势过零点的时间tzk’，并通过上述实施例中的方式计算出未修正前的延时换相时间δtck后，可通过公式(4)计算出修正后的延时换相时间δtck’，从而实现对延时换相时间的修正。

需要说明的是，如图5所示，为了减少程序计算量并且提高预估精度，在检测到悬空相端电压处于第一预设电压u2和第二预设电压u1之间(电压窗口区)时，再执行上述计算的过程。其中，第一预设电压u2和第二预设电压u1可根据实际情况进行标定。

根据本发明的一个实施例，无刷直流电机的换相控制方法还可包括：将理论反电势过零点的时间减去上一次修正后的反电势过零点的时间，以获得当前的理论扇区时间。

具体而言，在计算出理论反电势过零点的时间tzk’后，可通过以下公式生成个当前的理论扇区时间△tsk，即，

△tsk＝tzk’-tzk-1，

其中，tzk’可为理论反电势过零点的时间(即，修正过的反电势过零点的时间)，tzk-1可为上一次修正后的反电势过零点的时间，△tsk可为当前的理论扇区时间。也就是说，可将修正后的反电势过零点的时间作为反电势过零时刻，以对当前扇区时间进行更新。

综上所述，根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制方法，在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，以及根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在未检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

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换相控制方法。

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换相控制方法，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

图6是根据本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制装置的方框示意图。如图6所示，本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制装置可包括第一获取单元100、第二获取单元200和第一控制单元300。

其中，第一获取单元100用于在判断已检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压；第二获取单元200用于根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度；第一控制单元400用于根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

需要说明的是，本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的一种无刷直流电机的换相控制方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制装置，通过第一获取单元在判断已检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并通过第二获取单元根据悬空相端电压和参考电压获取实际检测到的反电势过零点相对于理论反电势过零点的滞后电角度，以及通过第一控制单元根据滞后电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

图7是根据本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制装置的方框示意图。如图7所示，本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制装置10可包括第三获取单元400、第四获取单元500和第二控制单元600。

其中，第三获取单元400用于在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压；第四获取单元500用于根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度；第二控制单元600用于根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

根据本发明的一个实施例，如图8所示，无刷直流电机的换相控制装置10还可包括采样单元700、线性拟合单元800、第五获取单元900和第三控制单元1000。

其中，采样单元700用于在判断未检测到反电势过零点时，每隔第一预设时间对悬空相端电压进行一次采样，以得到n个采样点，其中，n≥2；线性拟合单元800用于对n个采样点进行线性拟合，以得到时间与悬空相端电压的对应关系；第五获取单元900用于获取理论反电势过零点的电压，并根据理论反电势过零点的电压和对应关系获取理论反电势过零点的时间；第三控制单元1000用于根据当前时间和理论反电势过零点的时间对换相延时时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。

需要说明的是，本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的另一种无刷直流电机的换相控制方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的无刷直流电机的换相控制装置，通过第三获取单元在判断未检测到反电势过零点时，获取当前悬空相端电压和参考电压，并通过第四获取单元根据悬空相端电压和参考电压获取当前时刻相对于理论反电势过零点的超前电角度，以及通过第二控制单元根据超前电角度对延时换相时间进行修正，并根据修正后的延时换相时间控制电机进行换相。由此，在未检测到反电势过零点时，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

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换相控制装置。

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换相控制装置，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

此外，本发明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，通过对延时换相电角度和延时换相时间进行修正，能够实现无刷直流电机的均匀换相，降低了电流的波动，从而提高了无刷直流电机的稳定性，而且无需额外增加比较器，能够降低成本。

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。