直流无刷电机及其控制方法、控制装置、计算机存储介质与流程

本技术涉及直流无刷电机，特别是涉及一种直流无刷电机及其控制方法、控制装置、计算机存储介质。

背景技术：

1、直流无刷电机（bldc, brushless dc motor）的控制依赖于能够反馈电机位置信息的霍尔传感器（hall sensor）,霍尔传感器能够实时反馈电机转子的位置信息。安装有霍尔传感器的直流无刷电机控制系统根据包含了霍尔信号以及电机换向控制信息的换向控制真值表确定电机的基本换向控制策略。由于霍尔传感器在一个电机转子电周期只能反馈6个电机位置，精度较低，因此在电机转速较低的时候（例如：5对极的电机转速低于200r/min）无法计算出电机准确的转速。因此直流无刷电机想要实现位置或角度闭环控制功能是比较困难的。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够提高直流无刷电机位置控制精度的直流无刷电机及其控制方法、控制装置、计算机存储介质。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种直流无刷电机的控制方法，所述直流无刷电机包括电机转子和功率开关器件，所述控制方法包括：

3、获取所述电机转子的当前位置和目标位置；

4、根据所述当前位置和所述目标位置，从多个候选调制模式中确定所述功率开关器件的目标调制模式；其中，所述多个候选调制模式包括换相调制模式、短路调制模式和合力调制模式中的至少一种；

5、根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号，以控制所述功率开关器件的工作状态，使所述电机转子达到所述目标位置；其中，所述换相调制模式为基于所述当前位置和所述目标位置控制所述功率开关器件，所述短路调制模式为控制所述功率开关器件以使所述直流无刷电机短路，所述合力调制模式为基于所述目标位置控制所述功率开关器件。

6、在其中一个实施例中，所述根据所述当前位置和所述目标位置，从多个候选调制模式中确定所述直流无刷电机的功率开关器件的目标调制模式，包括：

7、根据所述当前位置和所述目标位置获取位置绝对差值，所述位置绝对差值为所述当前位置和所述目标位置之间差值的绝对值；

8、在所述位置绝对差值大于第一位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述换相调制模式；

9、在所述位置绝对差值大于等于第二位置阈值且小于等于所述第一位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述短路调制模式；其中，所述第二位置阈值小于所述第一位置阈值；

10、在所述位置绝对差值小于所述第二位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述合力调制模式。

11、在其中一个实施例中，所述目标调制模式为所述换相调制模式，所述根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号，包括：

12、获取所述直流无刷电机的三相电流；

13、根据所述当前位置、所述目标位置和所述三相电流生成占空比指令；

14、根据所述当前位置、所述占空比指令和所述换相调制模式对应的第一换相关系，生成第一脉宽调制信号；其中，所述第一换相关系至少包括电机转子位置和功率开关器件调制方式之间的对应关系。

15、在其中一个实施例中，所述根据所述当前位置、所述目标位置和所述三相电流生成占空比指令，包括：

16、根据所述三相电流获取所述直流无刷电机的当前电流幅值，所述当前电流幅值为所述三相电流之和的绝对值的平均值；

17、根据所述当前位置和所述目标位置获取所述直流无刷电机的目标电流幅值；

18、根据所述当前电流幅值和所述目标电流幅值生成所述占空比指令。

19、在其中一个实施例中，所述目标调制模式为所述短路调制模式，所述根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号以控制所述功率开关器件的工作状态，包括：

20、根据所述短路调制模式生成第二脉宽调制信号，以控制所述功率开关器件中的一组开关管的导通、另一组开关管断开；其中，各组开关管分别与所述直流无刷电机、电池连接，且所述功率开关器件的两组开关管并联。

21、在其中一个实施例中，所述目标调制模式为所述合力调制模式，所述根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号，包括：

22、根据所述目标位置和所述合力调制模式对应的第二换相关系，生成第三脉宽调制信号；其中，所述第二换相关系至少包括电磁合力方向、电机转子位置和功率开关器件调制之间的对应关系。

23、第二方面，本技术实施例提供了一种直流无刷电机的控制装置，所述直流无刷电机包括电机转子和功率开关器件，包括：

24、转子位置处理模块，用于获取所述电机转子的当前位置和目标位置；

25、位置闭环处理模块，用于根据所述当前位置和所述目标位置，从多个候选调制模式中确定所述功率开关器件的目标调制模式；其中，所述多个候选调制模式包括换相调制模式、短路调制模式和合力调制模式中的至少一种；

26、换相控制模块，用于根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号，以控制所述功率开关器件的工作状态，使所述电机转子达到所述目标位置；其中，

27、所述换相控制模块用于在所述换相调制模式下基于所述当前位置和所述目标位置控制所述功率开关器件，在所述短路调制模式下控制所述功率开关器件以使所述直流无刷电机短路，在所述合力调制模式下基于所述目标位置控制所述功率开关器件。

28、在其中一个实施例中，所述位置闭环处理模块包括：

29、位置差值单元，与所述转子位置处理模块连接，用于根据所述当前位置和所述目标位置获取位置绝对差值，所述位置绝对差值为所述当前位置和所述目标位置之间差值的绝对值；

30、阈值比较单元，与所述位置差值单元连接，用于在所述位置绝对差值大于第一位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述换相调制模式；在所述位置绝对差值大于等于第二位置阈值且小于等于所述第一位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述短路调制模式；在所述位置绝对差值小于所述第二位置阈值的情况下，确定所述目标调制模式为所述合力调制模式；其中，所述第二位置阈值小于所述第一位置阈值。

31、在其中一个实施例中，所述转子位置处理模块还用于获取所述直流无刷电机的三相电流，所述控制装置还包括：

32、位置闭环控制模块，与所述转子位置处理模块连接，用于根据所述当前位置和所述目标位置获取所述直流无刷电机的目标电流幅值；

33、三相电流处理模块，与所述转子位置处理模块连接，用于根据所述三相电流获取所述直流无刷电机的当前电流幅值，所述当前电流幅值为所述三相电流之和的绝对值的平均值；

34、转矩闭环控制模块，分别与所述位置闭环控制模块、所述三相电流处理模块连接，用于根据所述当前电流幅值和所述目标电流幅值生成占空比指令。

35、在其中一个实施例中，所述位置闭环处理模块还用于根据所述目标调制模式生成模式切换指令，所述换相控制模块包括：

36、换相调制单元，分别与所述转子位置处理模块、所述转矩闭环控制模块连接，用于根据所述当前位置、所述占空比指令和所述换相调制模式对应的第一换相关系，生成第一脉宽调制信号；其中，所述第一换相关系至少包括电机转子位置和功率开关器件调制方式之间的对应关系；

37、短路调制单元，用于根据所述短路调制模式生成第二脉宽调制信号，所述第二脉宽调制信号用于控制所述功率开关器件中的一组开关管的导通、另一组开关管断开；其中，各组开关管分别与所述直流无刷电机、电池连接，且所述功率开关器件的两组开关管并联；

38、合力调制单元，与所述转子位置处理模块连接，用于根据所述目标位置和所述合力调制模式对应的第二换相关系，生成第三脉宽调制信号；其中，所述第二换相关系至少包括电磁合力方向、电机转子位置和功率开关器件调制之间的对应关系；

39、切换开关单元，分别与所述换相调制单元、所述短路调制单元、所述合力调制单元、所述位置闭环处理模块连接，用于根据所述模式切换指令，从所述第一脉宽调制信号、所述第二脉宽调制信号和所述第三脉宽调制信号中确定目标脉宽调制信号。

40、第三方面，本技术实施例提供了一种直流无刷电机，包括：

41、电机转子和线圈绕组；

42、霍尔传感器，用于获取所述电机转子的霍尔信号；

43、控制器，与所述霍尔传感器连接，用于获取所述电机转子的目标位置，并根据所述霍尔信号获取所述电机转子的当前位置，并根据所述当前位置和所述目标位置从多个候选调制模式中确定所述直流无刷电机的功率开关器件的目标调制模式，以及根据所述目标调制模式生成目标脉宽调制信号；其中，所述多个候选调制模式包括换相调制模式、短路调制模式和合力调制模式中的至少一种，所述换相调制模式为基于所述当前位置和所述目标位置控制所述功率开关器件，所述短路调制模式为控制所述功率开关器件以使所述直流无刷电机短路，所述合力调制模式为基于所述目标位置控制所述功率开关器件；

44、功率开关器件，分别与所述线圈绕组、所述控制器连接，用于根据所述目标脉宽调制信号调节工作状态，并为所述线圈绕组提供驱动电流，以通过所述线圈绕组产生电磁场驱动所述电机转子运动至所述目标位置。

45、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

46、上述直流无刷电机及其控制方法、控制装置、计算机存储介质，获取电机转子的当前位置和目标位置，根据当前位置和目标位置，从多个候选调制模式中确定功率开关器件的目标调制模式，根据目标调制模式生成目标脉宽调制信号，以控制功率开关器件的工作状态，使电机转子达到目标位置，该方法不需要计算电机转子的转速，可直接根据电机转子的当前位置，实现对电机转子位置的闭环控制，解决了电机转子处于低速状态无法精确计算电机转速的问题，从而提高了直流无刷电机位置控制的准确性。