电机控制方法、系统、电机和吸尘装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电机控制方法、系统、电机和吸尘装置，控制方法包括：当电机的转速值达到第一预设转速值时，在电机的一个换相周期内，对电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使控制信号的周期与电机的换相周期同步；获取电机的母线电压值和母线电流值，根据母线电压值和母线电流值确定电机的控制电压值；根据控制电压值控制电机运转。应用了本发明专利技术提供的技术方案，控制电机绕组两两导通的换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步，进而保证电机输出电流更加平衡，可以有效地降低电机输出扭矩的波动，同时降低电机损耗，降低电机运行的振动和噪音，滤波时间可更短，检测精度更高，有利于无位置传感器的高速三相无刷电机的控制。

Motor control method, system, motor and dust collector

【技术实现步骤摘要】
电机控制方法、系统、电机和吸尘装置
本专利技术涉及电机控制
，具体而言，涉及一种电机控制方法，一种电机控制系统，一种电机和一种吸尘装置。
技术介绍
目前，在相关技术中，三相无刷直流电机控制常采用两两导通的控制方式，为了对电机调速一般还需对输出电压进行PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)斩波控制，且两两导通换相控制和PWM斩波控制在相位上一般是异步的，换相控制决定当前该激励的相序，PWM决定当前该给定的平均电压，最终两者共同决定需导通的开关管及其导通时间实现电机输出控制。由于两者相位异步，如图1所示，在BLDC(BrushlessDirectCurrentmotor，无刷直流电机)换相的6个区间内电机得到的平均电压会有所差异，当电机基频低，载波比较高时，由于PWM的平均效应，这种差异基本不会表现出来。而当电机速度很高，比如电机的转速基频达到1kHz以上时，换相周期达到6kHz以上，使用常规PWM频率控制时，由于载波比很低，电机每个换相区间获得的平均电压差异将会突显出来，造成电机输出电流不平衡(包括正负半周的不平衡和三相电流不平衡)，从而使电机输出转矩波动，振动噪音增加。为了解决上述技术问题，在现有技术中，提高PWM的载波比，即使用更高的开关频率。而开关频率增加，一方面会使开关损耗大幅增加，降低驱动器效率，另一方开关功率器件的导流能力与开关频率密切相关，高开关频率将限制驱动器输出能力，要保证驱动器高开关频率下的输出能力必须使用更高端的开关管，增加了系统成本。因此，亟需一种技术方案可以在不增加开关频率和开关管规格的前提下，得到准确的平均控制电压，以解决高速直流电机输出转矩波动，振动噪音增加的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的第一方面提出一种电机控制方法。本专利技术的第二方面提出一种电机控制系统。本专利技术的第三方面提出一种电机。本专利技术的第四方面提出一种吸尘装置。有鉴于此，本专利技术的第一方面提供了一种电机控制方法，用于无位置传感器的高速三相无刷直流电机，控制方法包括：当电机的转速值达到第一预设转速值时，在电机的一个换相周期内，对电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使控制信号的周期与电机的换相周期同步；获取电机的母线电压值和母线电流值，根据母线电压值和母线电流值确定电机的控制电压值；根据控制电压值控制电机运转。在该技术方案中，当电机的转速较高，转速值达到第一预设转速值时，控制电机的控制信号的周期与换相周期严格同步，即在电机的一个换相周期内，对控制信号进行整数次的斩波处理，此时控制电机绕组两两导通的换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步，此时根据采集到的电机的母线电压值和母线电流值，可计算得到准确的电机控制电压，进而对电机进行控制。应用了本专利技术提供的技术方案，当电机的转速达到一定转速值时，通过在电机的每个换相周期内对电机控制信号执行整数次的PWM斩波，进而使得控制电机绕组两两导通的换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步，以使在高速无刷直流电机转子旋转一周的六个换相区间内，每个换相区间中电机得到的控制电压的平均值差异更小，进而保证电机输出电流更加平衡，可以有效地降低电机输出扭矩的波动，同时降低电机损耗，降低电机运行的振动和噪音，在不增加电机的硬件成本的基础上，实现更好的电机控制效果。同时，由于PWM斩波周期与换相周期严格同步，在PWM控制信号关断后，对应过零点检测相在续流结束后即可检测反电势过零点，由于没有了PWM斩波的影响，滤波时间可更短，检测精度更高，有利于无位置传感器的高速三相无刷电机的控制。具体地，在无位置传感器的高速三相无刷直流电机的运行中，实时获取电机的转速，在电机的转速值达到第一预设转速值，具体当转速达到60000rpm时，电机控制器切换至高速运行切换阶段，在电机的每个换相周期内，根据换相信号的下降沿触发一个PWM斩波控制信号，以保证在每一个换相周期内执行一次PWM斩波，即换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步。获取换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步后，电机的母线电压和母线电流，根据获取到的母线电压和母线电流确定电机目前所需的控制电压值，可以得到更加准确地控制电压值，根据该控制电压值控制无位置传感器的高速三相无刷直流电机高速运行。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的电机控制方法还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，进一步地，根据母线电压值和母线电流值确定电机的控制电压值的步骤，具体为：根据母线电压值和母线电流值计算电机的实际功率；根据实际功率和电机的目标运行功率计算目标运行功率对应的控制电流值；根据控制电流值和母线电流值计算控制电压值。在该技术方案中，在换相控制信号和PWM斩波控制信号在相位上同步的基础上，采集得到母线电压值和母线电流值，由于电机的实际功率满足：P(实际功率)＝Vdc(母线电压值)×Idc(母线电流值)，因此可直接通过母线电压值和母线电流值计算得到实际功率；之后，比较电机的实际功率和设定的目标运行功率，根据实际功率和设定的目标运行功率之间的差，通过PI控制算法进一步计算使电机运行于目标运行功率所需要的控制电流值，进而可以根据采集到的母线电流值和控制电流值的差计算得到控制电机运行于目标运行功率所对对应的控制电压值，进而得到准确的控制电压值，使得每个换相区间中电机得到的控制电压的平均值差异更小，进而保证电机输出电流更加平衡，可以有效地降低电机输出扭矩的波动，同时降低电机损耗，降低电机运行的振动和噪音，在不增加电机的硬件成本的基础上，实现更好的电机控制效果。在上述任一技术方案中，进一步地，在当电机的转速值达到第一预设转速值时，在电机的一个换相周期内，对电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使控制信号的周期与电机的换相周期同步的步骤之前，控制方法还包括：获取电机的端电压检测信号；根据端电压检测信号获取电机的各相反电势过零点的位置信号；根据相邻的两个位置信号确定转速。在该技术方案中，在电机的运行过程中需要对电机的转速进行采集，对于无位置传感器的高速三相无刷直流电机，无法通过霍尔传感器来采集转子的位置以计算电机的转速，因此采集电机的端电压检测信号，根据端电压检测信号进一步确定电机的各相反电势过零点的位置信号，由于电机的转子在旋转一周的过程中，电机需要执行六次换相，而每次反电势过零点的位置信号对应着一次换相过程，因此相邻的两个反电势过零点的位置信号的时间差即电机转子旋转周期的六分之一，进而根据相邻的两个位置信号可以确定电机的当前转速。在上述任一技术方案中，进一步地，控制方法还包括：当转速值未达到第一预设转速值时，判断电机是否已经启动；若电机未启动，向电机发送一个直流定位信号，以使电机的转子定位在预设位置；向电机发送一个激励信号以启动电机，并控制电机提高转速，直至转速值达到第二预设转速值；当转速值达到第二预设转速值后，通过预设控制信号控制电机进一步提高转速，直至转速值达到第一预设转速值。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机控制方法，用于无位置传感器的高速三相无刷直流电机，其特征在于，所述控制方法包括：/n当电机的转速值达到第一预设转速值时，在所述电机的一个换相周期内，对所述电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使所述控制信号的周期与所述电机的换相周期同步；/n获取所述电机的母线电压值和母线电流值，根据所述母线电压值和所述母线电流值确定所述电机的控制电压值；/n根据所述控制电压值控制所述电机运转。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机控制方法，用于无位置传感器的高速三相无刷直流电机，其特征在于，所述控制方法包括：
当电机的转速值达到第一预设转速值时，在所述电机的一个换相周期内，对所述电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使所述控制信号的周期与所述电机的换相周期同步；
获取所述电机的母线电压值和母线电流值，根据所述母线电压值和所述母线电流值确定所述电机的控制电压值；
根据所述控制电压值控制所述电机运转。


2.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电压值和所述母线电流值确定所述电机的控制电压值的步骤，具体为：
根据所述母线电压值和所述母线电流值计算所述电机的实际功率；
根据所述实际功率和所述电机的目标运行功率计算所述目标运行功率对应的控制电流值；
根据所述控制电流值和所述母线电流值计算所述控制电压值。


3.根据权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，在所述当电机的转速值达到第一预设转速值时，在所述电机的一个换相周期内，对所述电机的控制信号执行整数次的斩波处理，以使所述控制信号的周期与所述电机的换相周期同步的步骤之前，所述控制方法还包括：
获取所述电机的端电压检测信号；
根据所述端电压检测信号获取所述电机的各相反电势过零点的位置信号；
根据相邻的两个所述位置信号确定所述转速。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当所述转速值未达到所述第一预设转速值时，判断所述电机是否已经启动；
若所述电机未启动，向所述电机发送一个直流定位信号，以使所述电机的转子定位在预设位置；
向所述电机发送一个激励信号以启动所述电机，并控制所述电机提高转速，直至所述转速值达到第二预设转速值；
当所述转速值达到所述第二预设转速值后，通过预设控制信号控制所述电机进一步提高转速，直至所述转速值达到所述第一预设转速值。


5.一种电机控制系统，用于无位置传感器的高速三相无刷直流电机，其特征在于，所述控制系统包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：卢铁斌，赵小安，宾宏，
申请(专利权)人：广东威灵电机制造有限公司，美的威灵电机技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44