一种电机控制方法、系统和电子设备与流程

本申请涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机控制方法、系统和电子设备。

背景技术：

在电机控制的实际应用场景中，很多应用场景并不具备安装位置传感器的条件，针对该问题，一种可行的应用方案是对电机运行过程中的电路电流进行采样，根据采样结果重构电机的三相电流，电流重构完成之后，利用重构的三相电流进行矢量运算，从而得到电机的转子位置和速度。但是，有时会存在电流采样或者无法采集到准确的电流的情形，因而影响电机的可控性。

技术实现要素：

本申请提供了一种电机控制方法、系统和电子设备，以有利于提高电机的可控性。

本说明书的一个实施例提供

一种电机控制方法，其特征在于，包括：

调制状态判断步骤，包括，判断当前电机控制状态；

当所述当前电机控制状态为三相调制时执行第一调制输出步骤：

所述第一调制输出步骤，包括：

判断所述三相调制占空比差值中是否存在比第一比值阈值小的占空比差值；

当所述三相调制占空比差值中存在比所述第一比值阈值小的占空比差值时，将所述三相调制切换成两相调制；

当将所述三相调制切换成两相调制的操作被执行时，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样。

本说明书的一个实施例还提供一种电机控制系统，包括：

调制状态判断模块，其用于判断当前电机控制状态；

调制输出模块，包括：

占空比对比单元，其用于在调制状态判断模块判定所述当前电机控制状态为三相调制时，判断所述三相调制占空比差值中是否存在比第一比值阈值小的占空比差值；

调制切换单元，其用于在所述三相调制占空比差值中存在比所述第一比值阈值小的占空比差值时，第一比值阈值将所述三相调制切换成两相调制；

采样模式变换模块，其用于当所述调制切换单元将所述三相调制切换成两相调制时，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样。

本说明书的一个实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发所述电子设备执行上述的方法步骤。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：根据本说明书一实施例的电机控制方法，在三相调制的占空比差值无法满足电流采样条件时，将三相调制转换为两相调制，使得电流采样在两相调制状态下执行，提高了电流采样的可行性，有利于提高电机的可控性。

附图说明

图1所示为根据本说明书一实施例的方法的执行流程示意图；

图2所示为根据本说明书一实施例的三相调制开关管布局结构示意图；

图3所示为根据本说明书一实施例的方法的执行流程示意图；

图4所示为根据本说明书一实施例的方法的部分执行流程示意图；

图5所示为根据本说明书一实施例的方法的部分执行流程示意图；

图6所示为根据本说明书一实施例的系统的结构示意图；

图7所示为根据本说明书一实施例的系统的部分结构示意图；

图8所示为根据本说明书一实施例的系统的部分结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

本说明书一实施例中提出了一种电机控制方法，以确保在电机运行过程中可以进行电流采样，从而有利于提高对电机的可控性。

在本说明书一实施例中，在pwm三相调制的占空比差值不满足电流采样的时间条件时，将三相调制转换为两相调制。由于pwm三相调制具有三个占空比差值，当只要有一个占空比差值不满足电流采样的时间条件时，将三相调制转换为两相调制后，提高了两相调制的占空比差值满足电流采样时间的可能性。

例如，在一应用场景中，三相调制的三个占空比分别为t1、t2、t3。t1>t2>t3；占空比差值为t12＝t1-t2；t23＝t2-t3；t13＝t1-t3；假设电流采样的时间条件为占空比差值不小于比值阈值t。那么，当占空比差值t12、t23、t13中存在小于t时，三相调制就无法满足电流采样条件。例如，如果三相调制的占空比差值中t23<t时，如果将三相调制转换为两相调制，将占空比调制为两相(t1-t3)以及(t2-t3)。两相的占空比差值就为t12，t12>t。这种状况下是可以不执行电压平移直接进行电流采样，从而避免影响电机驱动性能。

根据本说明书一实施例的电机控制方法，在三相调制的占空比差值无法满足电流采样条件时，将三相调制转换为两相调制并进行进一步的电流采样条件判断，使得电流采样在两相调制状态下执行，在确保电流采样顺利进行的前提下，大大降低占空比差值调整操作的执行频率，确保对电机进行精确的pmw控制，大大提高了电机的可控性以及电机运行的稳定性。

进一步的，当三相调制转换为两相调制后，即使两相调制的占空比差值仍然不满足电流采样条件，由于两相调制状态下每次流过采样电阻的电流即为流经两相的等值的电流，无需再根据开关管的状态分别采样两次来重构三相电流，只需要进行一次电流采样，从而大大简化了操作流程以及系统复杂度。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

图1所示为根据本说明书一实施例的方法的执行流程示意图。在本说明书一实施例中，如图1所示，电机控制方法包括：

步骤110，调制状态判断步骤，包括，判断当前电机控制状态；

在当前电机控制状态为三相调制时执行第一调制输出步骤；

第一调制输出步骤，包括：

步骤121，计算三相调制占空比差值；

步骤122，判断三相调制占空比差值中是否存在比第一时间阈值小的占空比差值；

步骤123，当占空比差值中存在比第一比值阈值小的占空比差值时，将三相调制切换成两相调制；

步骤130，当将三相调制切换成两相调制的操作被执行时，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样。

进一步的，在本说明书一实施例中，电机控制方法包括以下流程：

确定当前调制状态，判断当前调制状态是否为三相调制；

当为三相调制时，执行如下步骤：

计算当前的三相调制的三个占空比值，定义三个占空比值为t1>＝t2>＝t3，t12＝t1-t2，t23＝t2-t3；

计算可以实现电流采样的时间阈值t；

当t23<t和/或t12<t时，将三相调制切换成两相调制，输出调制切换后的两相调制，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样。

根据本说明书一实施例的电机控制方法，在三相调制的占空比差值无法满足电流采样条件时，将三相调制转换为两相调制并进行进一步的电流采样条件判断，使得电流采样在两相调制状态下执行，在确保电流采样顺利进行的前提下，大大降低占空比差值调整操作的执行频率，确保对电机进行精确的pmw控制，大大提高了电机的可控性以及电机运行的稳定性。

具体的，在本说明书一实施例中，在针对两相调制的电流采样中，在每个电流采样周期进行一次电流采样操作。

当三相调制转换为两相调制后，即使两相调制的占空比差值仍然不满足电流采样条件，由于两相调制状态下每次流过采样电阻的电流即为流经两相的等值的电流，无需再根据开关管的状态分别采样两次来重构三相电流，只需要进行一次电流采样，从而大大简化了操作流程以及系统复杂度。

进一步的，在本说明书一实施例中，在每个电流采样周期开始时执行调制状态判断步骤并根据调制状态判断步骤的结果执行对应的后续步骤。这样就可以尽可能的确保每个采样周期都能最大限度的实现理想化的电流采样。

具体的，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。在本说明书一实施例中，第一比值阈值t为死区时间、开关延迟时间，回路延迟时间与ad采样延迟时间的和与一个脉冲周期的比值，当然也可以是上述时间与其他时间的和与一个脉冲循环总时间的比值。占空比差值大于t，即，通电时间的差值大于死区时间、igbt开关延迟时间，回路延迟时间与ad采样延迟时间的和(或者上述时间与其他时间的和)，空比差值小于t时，无法检测到有效的采样电流。

具体的，上述开关延迟时间指的是三相逆变桥中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)的开关延迟时间。

具体的，在本说明书一实施例中，在第一比值阈值计算步骤中：

第一比值阈值＝(死区时间+开关延迟时间+模数转换采样延迟时间)/单个脉冲周期。

进一步的，在本说明书一实施例中，三相调制的意思即为在逆变桥的6个igbt中每个时刻都只有3个处于开通状态，3个处于闭合状态，电流流经处于开通状态的3个igbt。而两相调制的意思即为每个时刻6个igbt中都只有两个处于开通状态，另外4个处于闭合状态，电流流经开通的两个igbt。

图2所示为根据本说明书一实施例的三相调制开关管(igbt)布局结构示意图。具体的，如图2所示，201～206分别代表六个igbt开关，201、204分别为u相的上下开关，202、205分别为v相的上下开关，203、206分别为w相的上下开关。

在三相调制下，一个电气周期中逆变桥的开关管状态如表1所示。一个电气周期包含8个子周期，igbt开关在每个子周期进行切换。

表1

在本说明书一实施例中，将上述三相调制转换为2相调制，即是不改变图2所示的逆变桥结构，根据驱动情况，将每个子周期中的某一相上的igbt全部关闭。

具体的，在本说明书一实施例中，在第一调制输出步骤中，将三相调制切换成两相调制的过程包括：

确定三个占空比值中最小的占空比值，定义为第一占空比值；

调低三相调制各相的占空比值，调低数值为第一占空比值。

例如，在根据本说明书一实施例的应用场景中，假设uvw三相的占空比值分别为tu、tv、tw。比较tu、tv、tw的大小，获取其中占空比最小的一相的tx(等于tu、tv、tw其中的一个)，然后将三相分别减去最小相的占空比tx，得到调整后的三相占空比值tu1、tv1、tw1(tu1＝tu-tx；tv1＝tv-tx；tw1＝tw-tx)。最小相相减后则其占空比变成0了，故，只剩下两相有占空比值。占空比值变为零即为处于关闭状态。

具体的，在本说明书一实施例中：

①当三相调制的占空比tu＞tw且tv＞tw时：

两相调制后的u相电压指令为pwm_u＝pwm_u+(pwm_low-pwm_w)；

两相调制后的v相电压指令为pwm_v＝pwm_v+(pwm_low-pwm_w)；

两相调制后的w相电压指令为pwm_w＝pwm_w+(pwm_low-pwm_w)＝pwm_low；

②当三相调制的占空比tu＞tv且tw＞tv时：

两相调制后的u相电压指令为pwm_u＝pwm_u+(pwm_low-pwm_v)；

两相调制后的v相电压指令为pwm_v＝pwm_v+(pwm_low-pwm_v)＝pwm_low；

两相调制后的w相电压指令为pwm_w＝pwm_w+(pwm_low-pwm_v)；

③当三相调制的占空比tv＞tu且tw＞tu时：

两相调制后的u相电压指令为pwm_u＝pwm_u+(pwm_low-pwm_u)＝pwm_low；

两相调制后的v相电压指令为pwm_v＝pwm_v+(pwm_low-pwm_u)；

两相调制后的w相电压指令为pwm_w＝pwm_w+(pwm_low-pwm_u)。

进一步的，在本说明书一实施例中，在将三相调制切换成两相调制后，第一调制输出步骤还包括：

判断调制切换后的两相调制的占空比差值是否大于等于第一比值阈值；

当调制切换后的两相调制的占空比差值大于或等于第一比值阈值时，输出调制切换后的两相调制。

进一步的，考虑到在采用电压平移的方式实现占空比差值调整操作时，针对电流采样，二相调制比三相更具有优势，因此，在本说明书一实施例中，即使三相调制转换为二相调制后的占空比差值无法直接满足电流采样的时间阈值，也对三相调制进行转换。

具体的，在本说明书一实施例中，第一调制输出步骤还包括：

当调制切换后的两相调制的占空比差值小于第一比值阈值时，对调制切换后的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将调制切换后的两相调制的占空比差值调整为大于等于第一比值阈值；

输出占空比差值调整操作执行后的两相调制。

具体的，图3所示为根据本说明书一实施例的方法的执行流程示意图。在本说明书一实施例中，如图3所示，电机控制方法包括：

步骤310，确定当前调制状态；

步骤311，判断当前调制状态是否为三相调制；

当为三相调制时，执行步骤320；

当不为三相调制时，执行其他电机控制策略；

步骤320，判断三相调制下占空比差值中是否存在小于第一比值阈值的占空比差值；

如果判定为是，执行步骤330；

如果判定为否，执行步骤300；

步骤300，输出三相调制；

步骤330，将三相调制切换成两相调制；

步骤331，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样；

步骤340，判断调制切换后的两相调制的占空比差值是否大于或等于第一比值阈值；

当调制切换后的两相调制的占空比差值大于或等于第一比值阈值时，执行步骤350；

步骤350，输出调制切换后的两相调制；

当调制切换后的两相调制的占空比差值小于第一比值阈值时，执行步骤351；

步骤351，对调制切换后的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将调制切换后的两相调制的占空比差值调整为大于等于第一比值阈值；

步骤352，输出占空比差值调整操作执行后的两相调制。

具体的，在本说明书一实施例中，采用电压平移的方式实现占空比差值调整操作。

具体的，在本说明书一实施例中，采用下述方案之一实现占空比差值调整操作：

(1)两相错位移位。即一相的占空比时刻(开关管开关时刻)往左移动，另一相的占空比时刻往相反方向移动，使两相的占空比差值能够大于阈值t。

(2)仅移动其中一相，使得pwm波变成一端对齐方式，而不是原来的中央对齐方式(中央对称方式)，这样使得两相的占空比差值能够大于阈值t。

具体的，在本说明书一实施例中，占空比差值调整操作包括：

定义调制切换后的两相调制的第一相占空比值为t21、第二相占空比值为t22、定义第一比值阈值为t，其中，t21>t22，t21-t22＝td，td<t；

将调制切换后的两相调制的第一相占空比值调整为t21+t-td；

将调制切换后的两相调制的第二相占空比值调整为t22+td–t。

这样，调整后的占空比差值就是：

t21+t-td-(t22+td–t)＝2t-td(2)。

在式2中，由于td<t，因此，2t-td>t，从而确保调整后的占空比差值可以满足电流采样的时间阈值。

进一步的，在实际应用场景中，存在当前的电机控制模式为二相调制的情况。图4所示为根据本说明书一实施例的方法的部分执行流程示意图。在本说明书一实施例中，如图4所示，方法包括：

调制状态判断步骤，判断当前电机控制状态，包括；

步骤400，确定当前调制状态；

步骤401，判断当前电机控制状态是否为二相调制；

当判断当前电机控制状态为二相调制时，执行下述步骤：

步骤410，判断当前的两相调制的占空比差值是否小于第一比值阈值；

步骤420，在当前的两相调制的占空比差值小于第一比值阈值时，对当前的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将当前的两相调制的占空比差值调整为大于等于第一比值阈值；

步骤430，输出占空比差值调整操作执行后的两相调制。

进一步的，在本说明书一实施例中，在步骤410之后，方法还包括：

步骤440，在当前的两相调制的占空比差值大于或等于第一比值阈值时，输出当前的两相调制。

根据本说明书一实施例的方法，可以在二相调制状态下实现电流采样，确保电机的精确控制。

进一步的，考虑到在二相调制状态下，其存在可以转换成满足电流采样条件的三相调制的可能，因此，在本说明书一实施例中，方法还包括：

在当前电机控制状态为二相调制时执行第二调制步骤；

第二调制步骤包括：

计算当前的二相调制转换为三相调制后的占空比值；

判断当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值是否均大于或等于第一比值阈值；

当当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值均大于或等于第一比值阈值时，将当前的二相调制转换为三相调制，输出三相调制；

当将当前的二相调制转换为三相调制的操作被执行时，将电流采样模式设定为针对三相调制的电流采样。

进一步的，在本说明书一实施例中，在判断当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值是否均大于或等于第一比值阈值之后，还包括：

在当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值中存在小于第一比值阈值的占空比差值时(即，判断当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值是否均大于等于第一比值阈值的结果为否)，判断当前的两相调制的占空比差值是否小于第一比值阈值；

在当前的两相调制的占空比差值小于第一比值阈值时，对当前的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将当前的两相调制的占空比差值调整为大于等于所述第一比值阈值；

输出占空比差值调整操作执行后的两相调制；

在当前的两相调制的占空比差值大于等于第一比值阈值时，输出当前的两相调制。

具体的，图5所示为根据本说明书一实施例的方法的部分执行流程示意图。在本说明书一实施例中，如图5所示，方法包括：

步骤500，确定当前调制状态；

步骤501，判断当前电机控制状态是否为二相调制；

当当前电机控制状态为二相调制时，执行步骤510；

步骤510，计算当前的二相调制转换为三相调制后的占空比值；

步骤520，判断当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值是否均大于或等于第一比值阈值；

当步骤520判定为是时，执行步骤521；

当步骤520判定为否时，执行步骤522；

步骤521，当当前的二相调制转换为三相调制后的占空比差值均大于等于第一比值阈值时，将当前的二相调制转换为三相调制，输出三相调制；

步骤530，将电流采样模式设定为针对三相调制的电流采样；

步骤522，判断当前的两相调制的占空比差值是否小于第一比值阈值；

当步骤522判定为是时，执行步骤540；

当步骤522判定为否时，执行步骤550；

步骤540，对当前的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将当前的两相调制的占空比差值调整为大于等于所述第一比值阈值；

步骤541，输出占空比差值调整操作执行后的两相调制；

步骤550，输出当前的两相调制。

根据本说明书一实施例的方法，在三相调制满足电流采样时间阈值时采用三相调制或将当前的两相调制转换为三相调制，在三相调制不满足电流采样时间阈值时将当前的三相调制转换为二相调制或维持当前的二相调制，在确保电流采样顺利执行的前提下，最大限度的减少电压移位操作的执行，确保电机控制精度。

进一步的，基于本说明书实施例的电机控制方法，本说明书一实施例还提出了一种电机控制系统。图6所示为根据本说明书一实施例的系统的结构示意图。如图6所示，在本说明书一实施例中，电机控制系统包括：

调制状态判断模块610，其用于判断当前电机控制状态；

调制输出模块620，包括：

占空比对比单元621，其用于在调制状态判断模块610判定当前电机控制状态为三相调制时，计算三相调制占空比差值，判断占空比差值中是否存在比第一比值阈值小的占空比差值；

调制切换单元622，其用于在占空比差值中存在比第一比值阈值小的占空比差值时，将三相调制切换成两相调制；

采样模式变换模块630，其用于当调制切换单元将所述三相调制切换成两相调制时，将电流采样模式设定为针对两相调制的电流采样。

图7所示为根据本说明书一实施例的系统的部分结构示意图。在本说明书一实施例中，如图7所示，调制输出模块720包括占空比对比单元721、调制切换单元722、占空比差值判断单元723以及调制输出单元724。

占空比差值判断单元723用于当调制切换单元722将三相调制切换成两相调制时，判断调制切换后的两相调制的占空比差值是否大于等于第一比值阈值；

调制输出单元724用于当调制切换后的两相调制的占空比差值大于等于第一比值阈值时，输出调制切换后的两相调制。

图8所示为根据本说明书一实施例的系统的部分结构示意图。在本说明书一实施例中，如图8所示，调制输出模块820包括占空比对比单元821、调制切换单元822、占空比差值判断单元823、调制输出单元824以及占空比差值调整单元825。

占空比差值调整单元825用于当调制切换后的两相调制的占空比差值小于第一比值阈值时，对调制切换后的两相调制的占空比差值进行占空比差值调整操作，将调制切换后的两相调制的占空比差值调整为大于等于第一比值阈值；

调制输出单元824还用于输出占空比差值调整操作执行后的两相调制。

图6～8所示意的系统可用于执行本说明书一实施例的电机控制方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。

进一步的，在本说明书一实施例中，指示安装客户终端设备的系统还包含其他与本说明书实施例所提出的电机控制方法流程所对应的功能模块以实现本说明书实施例所提出的电机控制的方法流程。

在本说明书实施例的描述中，为了描述的方便，描述装置/系统时以功能分为各种模块/单元分别描述，各个模块/单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，在实施本说明书实施例时可以把各模块/单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

具体的，本说明书实施例所提出的装置/系统在实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。例如，检测模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在电子设备的某一个芯片中实现。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

基于本说明书实施例提出的方法，本说明书实施例提出还提出了一种电子设备，该电子设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该电子设备执行本说明书实施例所述的方法步骤。

具体的，在本说明书一实施例中，上述电子设备可以为移动终端(手机、平板电脑、笔记本电脑)、本地终端(个人/工业电脑)、云端服务器等设备。其中上述一个或多个计算机程序被存储在上述存储器中，上述一个或多个计算机程序包括指令，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行本说明书实施例所述的方法步骤。

进一步的，本说明书一实施例所示的电子设备可以是终端设备也可以是内置于上述终端设备的电路设备。该设备可以用于执行本说明书实施例提供的方法中的功能/步骤。

本说明书中的实施例描述是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。本领域普通技术人员可以意识到，本说明书实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。