[发明专利]用于直流无刷电机的控制方法和控制装置

说明书

本公开涉及用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节直流无刷电机的转速。

技术领域

本公开涉及集成电路和电机控制方法，更具体地，涉及用于直流无刷电机(BLDC)的控制方法和控制装置。

背景技术

相比传统的交流感应电机以及直流串激电机等电机，BLDC具有效率高、体积小等优点，已经在电动工具、电调、吸尘器、车类、泵类、扇类等产品中得到了广泛应用。

然而，BLDC的超速控制比较困难。BLDC转子使用永磁体，永磁体不需要励磁电流。针对BLDC的超速控制，在目前的磁场定向控制(FOC)中，采用弱磁控制，即在定子线圈d轴方向注入负向的磁通量，如图1中φ_{S_d}所示。由于φ_{S_d}抵消了部分反电势电压，因此能够使电机以更高的转速运行。

然而，定子线圈注入的φ_{S_d}只消耗电流而不产生扭矩，因此降低了电机运行效率。而且φ_{S_d}需要在旋转坐标系(dq轴)中实现，相关控制算法包含复杂的坐标变化和转子角度计算。因此只有高性能微程序控制器(MCU)，如32位MCU才能完成控制，系统成本较高。

发明内容

鉴于以上所述的问题，本公开提供了一种新颖的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。

根据本公开的实施例的一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。

根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制装置，包括：控制模块，用于基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及调节模块，用于通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。

根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置具有以下优势：(1)通过增加电机的三个定子线圈同时导通(即三相全开)的状态，相比传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制，提高了母线电压利用率，从而能够达到电机超速控制的效果；(2)相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。

附图说明

从下面结合附图对本公开的具体实施方式的描述中，可以更好地理解本公开，其中：

图1示出了传统的FOC中的弱磁控制的示意图；

图2示出了传统的无感方波控制的结构示意图以及相关电压的波形示意图；

图3示出了传统的无感方波控制的控制时序示意图；

图4示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图；

图5示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图；