吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统与流程

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反电势过零检测方法、一种无刷直流电机的反电势过零检测装置、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。

相关技术中，反电势过零的判断方法一般有两种：1)单次判反电势过零，即在检测到一次反电势过零后立即判断为反电势过零检测成功；2)多次判反电势过零，即检测到多次反电势过零后判断反电势过零检测成功。

然而，上述判断方法存在以下缺点：1)采用单次判反电势过零时，只判断一次，可靠性不高，例如，无刷直流电机的反电势在功率器件的开关时刻或者受到干扰时可能会产生波动，此时采用单次判反电势过零会影响过零检测的准确性；2)多次判反电势过零时，在无刷直流电机高速运行时，如果采用多次判反电势过零，则会导致过零检测检测滞后，对控制效果不利。

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反电势过零检测方法，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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反电势过零检测装置。

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反电势过零检测方法，包括以下步骤：在对所述无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，判断是否检测到所述反电势的沿前；如果检测到所述反电势的沿前，则在检测到第一预设次数的反电势过零点时判断所述无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到所述反电势的沿前，则在检测到第二预设次数的反电势过零点时判断所述无刷直流电机的反电势过零，其中，所述第二预设次数大于所述第一预设次数。

根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，在对无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，判断是否检测到反电势的沿前，如果检测到反电势的沿前，则在检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到反电势的沿前，则在检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零，由此，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的反电势过零检测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，如果所述反电势处于上升阶段且所述反电势小于零点电压，则判断检测到所述反电势的沿前；如果所述反电势处于下降阶段且所述反电势大于所述零点电压，则判断检测到所述反电势的沿前。

根据本发明的一个实施例，在检测到所述反电势的沿前时，如果所述反电势处于上升阶段且所述反电势大于等于零点电压，则判断所述反电势过零点；如果所述反电势处于下降阶段且所述反电势小于等于所述零点电压，则判断所述反电势过零点。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设次数为1，所述第二预设次数为大于等于2的整数。

根据本发明的一个实施例，在对所述无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，还判断所述反电势是否处于预设有效范围内，如果所述反电势处于所述预设有效范围内，则再对所述反电势进行判断。

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反电势过零检测方法。

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反电势过零检测方法，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种无无刷直流电机的反电势过零检测装置，包括：检测单元，用于对所述无刷直流电机的反电势进行检测；判断单元，用于判断所述检测单元是否检测到所述反电势的沿前，其中，如果检测到所述反电势的沿前，所述判断单元则在所述检测单元检测到第一预设次数的反电势过零点时判断所述无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到所述反电势的沿前，所述判断单元则在所述检测单元检测到第二预设次数的反电势过零点时判断所述无刷直流电机的反电势过零，其中，所述第二预设次数大于所述第一预设次数。

根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置，通过检测单元对无刷直流电机的反电势进行检测，以及通过判断单元判断检测单元是否检测到反电势的沿前，如果检测到反电势的沿前，则在检测单元检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到反电势的沿前，则在检测单元检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零，由此，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的反电势过零检测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，如果所述反电势处于上升阶段且所述反电势小于零点电压，所述判断单元则判断所述检测单元检测到所述反电势的沿前；如果所述反电势处于下降阶段且所述反电势大于所述零点电压，所述判断单元则判断所述检测单元检测到所述反电势的沿前。

根据本发明的一个实施例，在检测到所述反电势的沿前时，如果所述反电势处于上升阶段且所述反电势大于等于零点电压，所述判断单元则判断所述反电势过零点；如果所述反电势处于下降阶段且所述反电势小于等于所述零点电压，所述判断单元则判断所述反电势过零点。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设次数为1，所述第二预设次数为大于等于2的整数。

根据本发明的一个实施例，所述判断单元还用于判断所述反电势是否处于预设有效范围内，并在所述反电势处于所述预设有效范围内时，再对所述反电势进行判断。

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反电势过零检测装置。

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反电势过零检测装置，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

附图说明

图1是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的反电势波形图；

图3是根据本发明一个实施例的无刷直流电机高速运行时的反电势波形图；

图4是根据本发明一个实施例的无刷直流电机重载运行时的反电势波形图；

图5是根据本发明一个具体实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；

图6是根据本发明另一个具体实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置的方框示意图。

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反电势过零检测方法、非临时性计算机可读存储介质、无刷直流电机的反电势过零检测装置、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反电势过零检测方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法包括以下步骤：

s1，在对无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，判断是否检测到反电势的沿前。

根据本发明的一个实施例，在对无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，还判断反电势是否处于预设有效范围内，如果反电势处于预设有效范围内，则再对反电势进行判断。

具体地，通常在对无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，如果在pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制周期的高电平开始的一段时间内进行反电势检测，由于受到功率器件开关的影响将导致反电势出现波动，或者在检测过程中由于受到干扰将导致反电势出现波动，从而导致反电势过零检测错误。因此，在本发明的实施例中，在获取到无刷直流电机的反电势之后，先判断反电势是否处于预设有效范围内，例如，判断反电势是否大于等于反电势过零检测下界限且小于等于反电势过零检测上界限，如果是，则判断反电势处于预设有效范围内，然后再对检测的反电势进行判断，由此可有效避免在功率器件开关时刻或受到干扰时导致反电势出现波动进而导致反电势过零检测不准确的问题，从而有效提高了反电势过零检测的准确性。其中，反电势过零检测下界限和反电势过零检测上界限可根据实际情况进行标定，具体这里不做限制。

根据本发明的一个实施例，如果反电势处于上升阶段且反电势小于零点电压，则判断检测到反电势的沿前；如果反电势处于下降阶段且反电势大于零点电压，则判断检测到反电势的沿前。其中，可根据无刷直流电机的当前转子相位判断反电势是处于上升阶段还是处于下降阶段，从而通过相应的方式判断是否检测到反电势的沿前。

具体而言，在无刷直流电机的反电势平稳上升或下降阶段，可将反电势等于零点电压作为分割点，反电势过零点电压之前的阶段为反电势的沿前，反电势过零点电压之后的阶段为反电势的沿后，反电势从沿前变化到沿后的时刻称为跳变沿。例如，当无刷直流电机的反电势处于上升阶段时，如图2所示，反电势小于零点电压的阶段作为反电势的沿前，反电势大于零点电压的阶段作为反电势的沿后；当无刷直流电机的反电势处于下降阶段时，反电势大于零点电压的阶段作为反电势的沿前，反电势小于零点电压的阶段作为反电势的沿后。

s2，如果检测到反电势的沿前，则在检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零。其中，第一预设次数为1。也就是说，当检测到反电势的沿前时，随后只要有一次检测到反电势过零点，即可判断无刷直流电机的反电势过零。

根据本发明的一个实施例，在检测到反电势的沿前时，如果反电势处于上升阶段且反电势大于等于零点电压，则判断反电势过零点；如果反电势处于下降阶段且反电势小于等于零点电压，则判断反电势过零点。

可以理解的是，在无刷直流电机的反电势上升阶段，当检测到反电势的沿前时，反电势小于零点电压，根据无刷直流电机的反电势变化的连续性，如果反电势大于等于零点电压，则判断反电势过零点；在无刷直流电机的反电势下降阶段，当检测到反电势的沿前时，反电势大于零点电压，根据无刷直流电机的反电势变化的连续性，如果反电势小于等于零点电压，则判断反电势过零点。

举例而言，无刷直流电机的每个电周期为360°电角度，其中每60°电角度为一个导通区间，该导通区间称为扇区。在对无刷直流电机控制的过程中，当无刷直流电机以高速运行时，如图3所示，一个扇区包含的pwm(控制周期的个数比较少，通过上述实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，当检测到反电势的沿前后，如果检测到一次反电势过零点(在反电势的跳变沿处)，则可立即判断无刷直流电机的反电势过零。由此，在无刷直流电机高速运行时，通过采用判跳变沿的方式判断无刷直流电机的反电势是否过零，可及时且有效地检测到反电势过零点，从而有效避免因采用多次判反电势过零的方式导致反电势过零检测滞后的问题。

在实际应用中，当上述检测方法应用于吸尘器时，在吸尘器以高速运行的过程中，通过本发明的检测方法，可及时且有效地检测到反电势过零点，避免因采用多次判反电势过零的方式导致反电势过零检测滞后的问题，从而保证较好的控制效果，保证吸尘器能够稳定可靠运行。

s3，如果未检测到反电势的沿前，则在检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零。其中，第二预设次数大于第一预设次数，例如，当第一预设次数为1时，第二预设次数为大于等于2的整数。

具体而言，在对无刷直流电机控制的过程中，当无刷直流电机运行在某种情况下导致无法检测到反电势的沿前时，例如，当无刷直流电机重载运行时，由于续流过程时间长，如图4所示，无刷直流电机的反电势会被钳位在一个较大的电压值，实际的反电势过零点会被湮没，因而无法检测到反电势的沿前，即无法检测到跳变沿，此时可通过多次判反电势过零的方式判断无刷直流电机的反电势是否过零，即对无刷直流电机的反电势进行多次过零检测，当检测到一定次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零。由此，在无刷直流电机重载运行的情况下，通过采用多次判反电势过零的方式能够有效地检测到反电势过零，从而可有效避免因未检测到无刷直流电机的反电势的沿前(即，判跳变沿方式失效时)而导致无法对无刷直流电机进行过零检测的情况，有效提高了反电势过零检测的可靠性。

在实际应用中，当上述检测方法应用于吸尘器时，当吸尘器中的负载突然增大(如，发生堵转或吸入了较大物体)，使得吸尘器中的无刷直流电机重载运行时，通过本发明的检测方法，可有效地检测到反电势过零点，从而保证吸尘器能够稳定可靠运行。

综上，根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，通过将判跳变沿方式和多次判反电势过零的方式相结合来判断反电势是否过零，不仅可以提高过零检测的可靠性，而且在高速情况下可保证过零检测的及时性，以及在重载情况下可保证过零检测的有效性，进而提高无刷直流电机控制的可靠性，使得无刷直流电机能够稳定可靠运行。

为使本领域技术人员更清楚的了解本发明，下面结合本发明的具体示例来做进一步说明。

具体地，在对无刷直流电机控制的过程中，可根据无刷直流电机当前转子位置所在的扇区判断被检测的悬空相反电势是处于上升阶段还是处于下降阶段，以通过相应的方式进行无刷直流电机的反电势过零检测。

当无刷直流电机的反电势处于上升阶段时，如图5所示，无刷直流电机的反电势过零检测方法可包括以下步骤：

s501，清除在反电势下降阶段的沿前检测成功标志位。

s502，判断判断次数是否小于反电势的采样个数。即，判断是否已经完成对所有反电势采样结果的处理。如果是，则执行步骤s503；如果否，则执行步骤s512。

s503，判断反电势是否处于预设有效范围。即，判断反电势是否大于等于反电势过零检测下界限且小于等于反电势过零检测上界限。如果是，则执行步骤s504；如果否，则执行步骤s508。

s504，判断是否检测到上升阶段过零点沿前标志位。即，判断当前上升阶段过零点沿前标志位是否置1。如果是，则执行步骤s505；如果否，则执行步骤s506。

s505，判断反电势是否大于等于零点电压。如果是，则执行步骤s511；如果否，则执行步骤s508。

s506，判断反电势是否小于零点电压。如果是，则执行步骤s507；如果否，则执行步骤s509。

s507，将检测到反电势上升阶段过零点沿前标志位置1。

s508，判断次数加1。

s509，反电势过零次数加1。

s510，判断反电势过零次数是否大于等于n。如果是，则执行步骤s511；如果否，则返回步骤s508。其中，n为大于等于2的整数，具体可根据实际情况进行标定。

s511，过零检测状态标志位置1。

s512，返回过零检测状态标志位。

由此，在对无刷直流电机进行控制的过程中，当无刷直流电机的反电势处于上升阶段时，通过上述检测方法可及时且有效地检测出反电势是否过零。

当无刷直流电机的反电势处于下降阶段时，如图6所示，无刷直流电机的反电势过零检测方法可包括以下步骤：

s601，清除在反电势上升阶段的沿前检测成功标志位。

s602，判断判断次数是否小于反电势的采样个数。即，判断是否已经完成对所有反电势采样结果的处理。如果是，则执行步骤s603；如果否，则执行步骤s612。

s603，判断反电势是否处于预设有效范围。即，判断反电势是否大于等于反电势过零检测下界限且小于等于反电势过零检测上界限。如果是，则执行步骤s604；如果否，则执行步骤s608。

s604，判断是否检测到下降阶段过零点沿前标志位。即，判断当前下降阶段过零点沿前标志位是否置1。如果是，则执行步骤s605；如果否，则执行步骤s606。

s605，判断反电势是否小于等于零点电压。如果是，则执行步骤s611；如果否，则执行步骤s608。

s606，判断反电势是否大于零点电压。如果是，则执行步骤s607；如果否，则执行步骤s609。

s607，将检测到反电势下降阶段过零点沿前标志位置1。

s608，判断次数加1。

s609，反电势过零次数加1。

s610，判断反电势过零次数是否大于等于n。如果是，则执行步骤s611；如果否，则返回步骤s608。其中，n为大于等于2的整数，具体可根据实际情况进行标定。

s611，过零检测状态标志位置1。

s612，返回过零检测状态标志位。

由此，在对无刷直流电机进行控制的过程中，当无刷直流电机的反电势处于下降阶段，通过上述检测方法可及时且有效地检测出反电势是否过零。

综上所述，根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测方法，在对无刷直流电机的反电势进行检测的过程中，判断是否检测到反电势的沿前，如果检测到反电势的沿前，则在检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到反电势的沿前，则在检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零，由此，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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反电势过零检测方法。

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反电势过零检测方法，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

图7是根据本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置的方框示意图。如图7所示，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测装置包括：检测单元100和判断单元200。

其中，检测单元100用于对无刷直流电机的反电势进行检测；判断单元200用于判断检测单元是否检测到反电势的沿前，如果检测到反电势的沿前，判断单元200则在检测单元检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到反电势的沿前，判断单元200则在检测单元100检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零，其中，第二预设次数大于第一预设次数。

根据本发明的一个实施例，第一预设次数为1，第二预设次数为大于等于2的整数。

根据本发明的一个实施例，如果反电势处于上升阶段且反电势小于零点电压，判断单元200则判断检测单元检测到反电势的沿前；如果反电势处于下降阶段且反电势大于零点电压，判断单元200则判断检测单元检测到反电势的沿前。

根据本发明的一个实施例，在检测到反电势的沿前时，如果反电势处于上升阶段且反电势大于等于零点电压，判断单元200则判断反电势过零点；如果反电势处于下降阶段且反电势小于等于零点电压，判断单元200则判断反电势过零点。

根据本发明的一个实施例，判断单元200还用于判断反电势是否处于预设有效范围内，并在反电势处于预设有效范围内时，再对反电势进行判断。

需要说明的是，本发明实施例的无刷直流电机的反电势过零检测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反电势过零检测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反电势过零检测装置，通过检测单元对无刷直流电机的反电势进行检测，以及通过判断单元判断检测单元是否检测到反电势的沿前，如果检测到反电势的沿前，则在检测单元检测到第一预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零；如果未检测到反电势的沿前，则在检测单元检测到第二预设次数的反电势过零点时判断无刷直流电机的反电势过零，由此，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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反电势过零检测装置。

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反电势过零检测装置，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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，能够及时且有效地检测出无刷直流电机的反电势是否过零。

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。