一种电机控制装置及其方法与流程

1.本技术涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种电机控制装置及其方法。

背景技术：

2.随着电力电子技术的不断发展，诸如电机的控制装置等电子产品的性能越来越强大，相应的，用户的需求也在不断提高。目前用户对于电机的控制装置的要求主要体现在以下几个方面：要集成度高体积小，要续航能力高，要功率大，要可靠性高，要效率高，要寿命长等。
3.目前的高压无刷产品常伴随着大电解电容，这种设计方案由于大电解电容的体积和重量，就决定了这种电机控制装置无法做的很小，重量也不能做的很轻。
4.所以，现在本领域的技术人员亟需要一种电机控制装置，解决目前的电机控制装置由于大电解电容的存在，无法缩小体积、实现轻量化的问题。

技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种电机控制装置及其方法，解决目前的电机控制装置由于大电解电容的存在，无法缩小体积、实现轻量化的问题。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种电机控制装置，包括：控制器、驱动模块、电流检测模块、电源模块和过零点检测模块；
7.驱动模块与控制器和电机连接，用于根据控制器发送的控制信号控制电机转速；
8.电流检测模块与驱动模块和控制器连接，用于对电机的电流进行采样；
9.电源模块与交流电源和控制器连接，用于将交流电转换成直流电以提供驱动电压；
10.过零点检测模块与电源模块和控制器连接，用于检测驱动电压的波峰和波谷；
11.控制器用于根据过零点检测模块返回的信号控制电机换向的时间，以及根据电流检测模块返回的信号控制电机转速。
12.优选的，还包括与控制器和驱动模块连接的位置检测模块；
13.位置检测模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；
14.电机的三相电压的每一相分别通过串联的第一电阻和第二电阻、串联的第三电阻和第四电阻、串联的第五电阻和第六电阻接地；第一电阻和第二电阻的公共端与第七电阻的第一端连接，第三电阻和第四电阻的公共端与第八电阻的第一端连接，第五电阻和第六电阻的公共端与第九电阻的第一端连接，第七电阻、第八电阻和第九电阻的第二端连接，引出中心点；
15.控制器分别与第一电阻和第二电阻的公共端、第三电阻和第四电阻的公共端、第五电阻和第六电阻的公共端以及第七电阻、第八电阻和第九电阻的公共端连接，用于通过各单相分压与中心点电压的比较，判断位置，以控制电机的换向。
16.优选的，电流检测模块包括：采样电阻和rc滤波电路；
17.采样电阻的第一端与驱动模块连接，并通过rc滤波电路与控制器连接，采样电阻的第二端接地。
18.优选的，电源模块包括：整流桥、dc-dc降压芯片和ldo；
19.整流桥与交流电源和dc-dc降压芯片连接，dc-dc降压芯片与ldo连接，ldo输出的电压作为驱动电压。
20.优选的，过零点检测模块包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、稳压管和第一电容；
21.交流电源的零线通过依次串联的第十电阻、第十一电阻和第十二电阻接地，其中，第十电阻与零线连接，第十二电阻接地，且接地端与整流桥的负极输出端连接；稳压管和第一电容分别并联在第十二电阻的两端；
22.控制器与第十一电阻、第十二电阻、稳压管和第一电容的公共端连接，用于检测高低电平以区分交流电的波峰波谷。
23.优选的，过零点检测模块还包括：第十三电阻和第十四电阻；
24.第十三电阻的第一端与交流电源的火线连接，第十三电阻的第二端与第十四电阻的第一端连接，第十四电阻的第二端与整流桥的负极输出端连接。
25.优选的，还包括与控制器连接的温度检测模块；
26.温度检测模块包括：负温度系数热敏电阻、第十五电阻和第二电容；
27.第十五电阻的第一端接入驱动电压，第十五电阻的第二端与负温度系数热敏电阻的第一端连接；负温度系数热敏电阻的第二端接地；第二电容并联在负温度系数热敏电阻两端；
28.控制器与负温度系数热敏电阻、第十五电阻和第二电容的公共端连接。
29.优选的，还包括与电源模块和控制器连接的电压检测模块；
30.电压检测模块包括：第十六电阻、第十七电阻和第三电容；
31.第十六电阻的第一端与整流桥的正极输出端连接，第十六电阻的第二端与第十七电阻的第一端连接；第十七电阻的第二端接地；第三电容并联在第十七电阻两端；
32.控制器与第十六电阻、第十七电阻和第三电容的公共端连接。
33.优选的，电机为无刷电机。
34.为解决上述技术问题，本技术还提供一种电机控制方法，应用于一种电机控制装置，其中，电机控制装置包括控制器、驱动模块、电流检测模块、电源模块和过零点检测模块；驱动模块与控制器和电机连接；电流检测模块与驱动模块和控制器连接；电源模块与交流电源和控制器连接；过零点检测模块与电源模块和控制器连接；包括：
35.控制器接收过零点检测模块检测得到的驱动电压波形信息、以及电流检测模块采样得到的电流信号；
36.控制器根据驱动电压波形信息和电流信号，调制并输出pwm信号至驱动模块，以控制驱动模块向电机输出恒流。
37.优选的，还包括：
38.控制器通过电流检测模块确定当前交流周期的平均电流和当前时刻的实时电流；
39.当平均电流大于第一阈值且实时电流小于第二阈值时，判断电机的转速是否小于
第三阈值；
40.若小于，则当实时电流大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大；
41.若不小于，则判断电机转速是否小于第五阈值，若是，则当实时电流大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大；
42.其中，第一阈值大于第六阈值，第五阈值大于第三阈值。
43.优选的，还包括：
44.当平均电流大于第一阈值的时间超过第一预设时长时，第四阈值减小；当平均电流小于第一阈值的时间超过第一预设时长时，第四阈值增大；
45.当平均电流大于第七阈值的时间超过第二预设时长时，第六阈值减小；当平均电流小于第七阈值的时间超过第二预设时长时，第六阈值增大；
46.其中，第四阈值大于第七阈值。
47.本技术提供的一种电机控制装置，通过过零点检测模块可以检测驱动电压的波峰和波谷，使得控制器可以根据驱动电压的波形以及电流检测模块采样得到的电机电流调整输出电流来控制电机工作，实现对电机的控制功能。具体的，本装置也即通过将大电解电容方案的电流分到波峰中，使控制装置在波峰时做功、波谷不做功，以此代替电路中大电解电容的作用。由于无需使用到大电解电容，所以电机控制装置的体积和重量不受电解电容的影响，可以进一步实现轻量化。同时，这种无电解电容的设计方案无需使用到电解电容和继电器，使得整个电机控制装置的寿命不受电解电容和继电器的限制，更有利于满足用户对于电机控制装置使用寿命的需求。
48.本技术提供的电机控制方法，与上述装置对应，效果同上。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
50.图1为本发明提供的一种电机控制装置的结构图；
51.图2为本发明提供的一种电流检测模块的电路图；
52.图3为本发明提供的一种电源模块的电路图；
53.图4为本发明提供的一种过零点检测模块的电路图；
54.图5为本发明提供的一种位置检测模块的电路图；
55.图6为本发明提供的一种温度检测模块的电路图；
56.图7为本发明提供的一种电压检测模块的电路图；
57.图8为本发明提供的一种电机控制方法的流程图；
58.图9为本发明提供的另一种电机控制方法的流程图；
59.图10为本发明提供的另一种电机控制装置的结构图。
60.图11为本发明提供的一种电机控制系统的结构图。
具体实施方式
61.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
62.本技术的核心是提供一种电机控制装置及其方法。
63.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
64.随着科技的不断发展，用户对产品的要求也不断提高，例如电机控制装置，目前用户的需求主要集中在集成度高、体积小，续航能力高，功率大，可靠性高，效率高，寿命长等几方面。
65.续航能力和功率方面，市面上的低压产品如果要将功率做大，电流会很大，装置的发热问题就会很严重，故多采用高压的设计方案。另外，如果采用直流(dc)电池包的续航能力也不行，采用交流(ac)输入作为能源可以解决续航能力低，功率小的问题，而且发热也会小，所以目前市面上的电机控制装置多采用高压交流的设计方案。
66.但采用高压交流的设计方案也常伴随着大电解电容，因为大电解电容本身体积和重量就比较大，所以由于大电解电容的存在，就决定了电机控制装置产品的体积就无法很小，重量也不能做的很轻，不利于电机控制装置的轻量化，也就不能很好的满足用户需求。
67.同时，大电解电容的设计方案也通常使用到继电器，容易知道的是，电解电容和继电器的寿命相比于电机控制装置中的其它器件相比不是很高，使得电机控制装置的寿命收到电解电容和继电器的限制，也无法很好地满足用户对于产品使用寿命的需求。
68.因此，探寻一种无电解的电机控制装置设计方案是本技术领域人员亟需解决的问题。本技术针对上述问题提供一种电机控制装置110，如图1所示，包括：控制器111、驱动模块112、电流检测模块113、电源模块114和过零点检测模块115；
69.驱动模块112与控制器111和电机130连接，用于根据控制器111发送的控制信号控制电机130转速；电流检测模块113与驱动模块112和控制器111连接，用于对电机130的电流进行采样；电源模块114与交流电源120和控制器111连接，用于将交流电转换成直流电以提供驱动电压；过零点检测模块115与电源模块114和控制器111连接，用于检测驱动电压的波峰和波谷；控制器111用于根据过零点检测模块115返回的信号控制电机130换向的时间，以及根据电流检测模块113返回的信号控制电机130工作。
70.需要说明的是，图1中仅展示本技术所提供的一种电机控制装置110的示意图，不对本技术所提供的一种电机控制装置110构成限制，电机控制装置110可以拥有比图1中更多或更少的组件，同时，图1中的连接关系也并不是全部的连接关系，例如电流检测模块113与驱动模块112连接以采样电机电流的连接关系图1中由于空间限制就并未示出，电机控制装置110具体的结构和连接关系以文字说明为准。
71.容易理解的是，控制器111可由具有控制功能的器件实现，可以是微控制单元(microcontroller unit，mcu)，中央处理单元(central process unit，cpu)，复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)等等控制器件来实现，但考虑到实际应用中对电机控制装置体积的要求，一般选用mcu作为电机控制装置110的控制器111。
72.驱动模块112的一种可能的实施方式可以由驱动电阻、驱动芯片以及绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)或者金属-氧化层半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)组成。驱动模块112在接收到mcu发送的信号后，驱动igbt/mosfet的开关动作，控制电机130转速。
73.电流检测模块113则是用于检测电机130电流，通过采样电机130电流并返回给mcu，使得mcu能根据当前电机130的工作情况对电机130转速进行实时的控制。本实施例提供一种电流检测模块113的优选实施方案，如图2所示，电流检测模块113包括：采样电阻r0和rc滤波电路；
74.采样电阻r0的第一端与驱动模块112连接(也即vgnd)，并通过rc滤波电路与控制器111连接(也即isen)，采样电阻r0的第二端接地。
75.rc滤波电路：其中r表示电阻，c表示电容，rc滤波电路也即由电阻和电容组成的滤波电路。
76.同样的，对于电源模块114的实施方式本实施例也提供一种优选方案，如图3所示，电源模块114包括：整流桥、dc-dc降压芯片和ldo；
77.整流桥与交流电源120和dc-dc降压芯片连接，dc-dc降压芯片与ldo连接，ldo输出的电压作为驱动电压。
78.ldo：即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器。
79.其中，acl为交流电源120的火线，acl为交流电源120的零线，p+为整流桥的正极输出端。
80.以及，对于过零点检测模块115的一种优选的实施方案如图4所示，包括：第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、稳压管d1和第一电容c1；
81.交流电源120的零线通过依次串联的第十电阻r10、第十一电阻r11和第十二电阻r12接地，其中，第十电阻r10与零线连接，第十二电阻r12接地，且接地端与整流桥d2的负极输出端(d2的端4)连接；稳压管和第一电容c1分别并联在第十二电阻r12的两端；
82.控制器111与第十一电阻r11、第十二电阻r12、稳压管和第一电容c1的公共端(zero)连接，用于检测高低电平以区分交流电的波峰波谷。
83.具体的，如在交流电的波峰时，zero端应为高电平，在交流电的波谷时，zero端应为低电平，控制器111据此可以判断交流电波峰和波谷的位置，以及识别交流电的周期频率。
84.进一步的，本实施例在上述实施例的基础上，还提供一种过零点检测模块115的优选方案，同样如图4所示，过零点检测模块115还包括：第十三电阻r13和第十四电阻r14；
85.第十三电阻r13的第一端与交流电源120的火线连接，第十三电阻r13的第二端与第十四电阻r14的第一端连接，第十四电阻r14的第二端与整流桥d2的负极输出端连接。
86.通过新增的第十三电阻r13以及第十四电阻r14，可以使零点信号(也即zero端的电平信号)在整流管d1二极管未打开时，能保持不悬空，从而使零点信号更加准确，有利于对电机130的控制。
87.综上所述，本技术提供了一种电机控制装置，利用过零点检测模块实现对于交流电波峰以及波谷位置的判断，使mcu可以在相应位置处调节输出，以代替大电解电容在传统电机控制装置设计方案中的作用。而电流检测模块则可以对电机电流进行采样，便于控制
器掌握电机当前工况，进行相应的控制操作，实现电机控制功能。由于本技术所提供的电机控制装置无需使用到大电解电容，为无电解方案，其体积和重量不受大电解电容的限制，可以更好地实现电机控制装置的轻量化。在一种可能的实施方案中，过零点检测模块仅由分压电阻、电容和整流管实现，体积更可控且重量也相对较轻，更能满足用户对于电机控制装置体积和集成度的要求。另外，采用上述无电解方案的电机控制装置的使用寿命也不受大电解电容和继电器的影响，寿命也有所保证。
88.在目前的电机控制装置中，通常使用霍尔传感器来判断电机相位，进而由控制器控制进行换向操作。但是，这种带有霍尔传感器的设计方案也存在一定隐患，由于控制器需要与霍尔板通过数据线进行通信(通常是5根)，如果有一根线出现问题，则整个电机都会出现问题，可能无法启动，甚至出现烧机的问题，可靠性存在不足。并且，这种带霍尔的方案需要霍尔线和3个霍尔，成本也比较高，与实际需求相悖。
89.针对上述问题，本实施例提供一种无霍尔的优选设计方案，如图1所示，上述的电机控制装置110还包括与控制器111和驱动模块112连接的位置检测模块116；
90.位置检测模块116如图5所示，包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；
91.电机130的三相电压的每一相(u、v、w)分别通过串联的第一电阻r1和第二电阻r2、串联的第三电阻r3和第四电阻r4、串联的第五电阻r5和第六电阻r6接地；第一电阻r1和第二电阻r2的公共端(ha)与第七电阻r7的第一端连接，第三电阻r3和第四电阻r4的公共端(hb)与第八电阻r8的第一端连接，第五电阻r5和第六电阻r6的公共端(hc)与第九电阻r9的第一端连接，第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9的第二端连接，引出中心点(str)；
92.控制器111分别与第一电阻r1和第二电阻r2的公共端(ha)、第三电阻r3和第四电阻r4的公共端(hb)、第五电阻r5和第六电阻r6的公共端(hc)以及第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9的公共端(str)连接，用于通过各单相分压(ha、hb、hc)与中心点电压(str)的比较，判断位置，以控制电机130的换向。
93.在有霍尔的设计方案中，霍尔传感器会返回一串信号用于判断位置，例如“101”，在本方案中，通过ha、hb、hc与str的比较，也可以得到类似上面的信号，例如，当ha大于str时，返回值“1”；当hb小于str时，返回值“0”；当hc大于str时，返回值“1”；也就得到了信号“101”，从而代替霍尔传感器的作用实现位置的判断，控制器111可以凭此控制电机130的换向。
94.进一步的，上述列举出的用户对电机控制装置110的主要需求还有效率方面上的要求，要求效率尽可能高，因此，本实施例提供一种优选的实施方案：上述电机130选用无刷电机。
95.无刷电机相比串激电机以及有刷电机，无刷电机免维护、无碳刷、寿命长、效率高，更贴合实际工程需要。
96.本实施例所提供的一种优选方案，提供了一种电机控制装置无霍尔的设计方案，通过构建中心点，与各分相的分压进行比较，从而判断电压位置，进而完成电机的换向动作，代替了传统的霍尔传感器，省去霍尔线以及霍尔板，在节省成本的同时也不容易因为任意一根霍尔线出现问题导致电机无法换向进而导致无法启动甚至烧机的问题，提高了电机控制装置的可靠性。
97.进一步的，本实施例还提供一种优选的实施方案，如图1所示，上述的电机控制装置110还包括与控制器111连接的温度检测模块117；
98.温度检测模块117如图6所示，包括：负温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient，ntc)r
ntc
、第十五电阻r15和第二电容c2；
99.第十五电阻r15的第一端接入驱动电压vcc，第十五电阻r15的第二端与负温度系数热敏电阻r
ntc
的第一端连接；负温度系数热敏电阻r
ntc
的第二端接地；第二电容c2并联在负温度系数热敏电阻r
ntc
两端；
100.控制器111与负温度系数热敏电阻r
ntc
、第十五电阻r15和第二电容c2的公共端(ntc)连接。
101.通过负温度系数热敏电阻r
ntc
的阻值随温度变化的特性，可以通过将负温度系数热敏电阻r
ntc
设置在所需进行温度检测的位置，从而通过ntc处的电压值判断电机130的温度是否正常。容易理解的是，负温度系数热敏电阻r
ntc
的设置位置应根据实际需要而定，本技术领域人员可以根据实际工况将负温度系数热敏电阻r
ntc
设置在电机130的适当位置处，故本实施例在此不做赘述。
102.另外，本实施例还提供一种优选的实施方案，如图1所示，上述的电机控制装置110还包括电源模块114和控制器111连接的电压检测模块118；
103.电压检测模块118如图7所示，包括：第十六电阻r16、第十七电阻r17和第三电容c3；
104.第十六电阻r16的第一端与整流桥d2的正极输出端(p+)连接，第十六电阻r16的第二端与第十七电阻r17的第一端连接；第十七电阻r17的第二端接地；第三电容c3并联在第十七电阻r17两端；
105.控制器111与第十六电阻r16、第十七电阻r17和第三电容c3的公共端(vol)连接。
106.电压检测模块118通过第十六电阻r16、第十七电阻r17对整流桥d2后电压p+进行分压，从而通过控制器111检测vol处电压，判断是否欠压。
107.容易理解的是，当出现过热或欠压问题时，控制器111可通过例如指示灯、蜂鸣器或显示屏等装置进行告警，以提示运维人员及时排除故障。
108.本实施例所提供的优选方案通过添加有温度检测模块和电压检测模块实现对电机温度以及是否欠压的检测，从而对电机的工况拥有更准确、细致的判断，当电机出现过热或欠压问题时，可以被及时地检测出来，进而提示运维人员对问题及时排查和消除，最大程度地保证电机的运行安全。
109.对于上述实施例提供的一种电机控制装置，本技术还提供一种与上述装置对应的控制方法，应用于上述实施例所述的电机控制装置，如图8所示，包括：
110.s201：控制器获取过零点检测模块检测得到的驱动电压波形信息、以及电流检测模块采样得到的电流信号；
111.s202：控制器根据驱动电压波形信息和电流信号，调制并输出pwm信号至驱动模块，以控制驱动模块向电机输出恒流。
112.如上述实施例所述，在传统的电解方案中，在波谷时电能会提供能量做功，本技术所提供的一种电机控制装置则是将此部分电流分到波峰中进行做功，以实现代替大电解电容的效果。通常而言，在电机的实际控制中，为了保证电机工作的平稳，电机控制装置需要
输出恒流，也即需要在交流电波峰以及波谷处进行脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)信号的展波(也即对pwm信号进行调制)。但是，在实际应用中可能出现输出恒流但负载仍持续增加的情况，此时需要提高pwm信号的占空比，会出现pwm信号在波谷处全开的情况。
113.通过本实施例所提供的一种电机控制方法，应用于上述实施例提供的电机控制装置，控制器通过过零点检测模块可以获取驱动电压的波形信息，判断出当前交流电处于波峰还是波谷，进而再根据电流采样模块采集到的电机的电流信号进行pwm信号展波，控制驱动模块输出恒流驱动电机，满足实际工程需求。由于此方法应用在无电解电容的电机控制装置中，没有大电解电容可以有效的降低电机控制装置的体积和重量，更好地满足用户对于电机控制产品的高集成度和轻量化的需求。
114.电机在软启动之后为空载状态，空载状态下电机控制装置可以pwm全开或进行调制控制电机恒速，本技术对此不做限制。但是当电机处于大电流重载的工况下，需要进行限流，否则会导致在交流电波峰的瞬间电流过大，损坏驱动模块的igbt/mosfet。因此，本实施例提供一种优选的实施方案，如图9所示，上述方法还包括：
115.s301：控制器通过电流检测模块确定当前交流周期的平均电流和当前时刻的实时电流。
116.s302：判断平均电流是否大于第一阈值且实时电流小于第二阈值，若是，则转至步骤s303。
117.s303：判断电机的转速是否小于第三阈值，若是，则转至步骤s304，若否，则转至步骤s305。
118.容易理解的是，获取电机的转速为本技术领域人员所熟知的，已有成熟的硬件装置或者方法获取电机转速，且如何获取电机转速不是本技术的重点，故在此不做赘述。
119.s304：当实时电流大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大。
120.s305：判断电机转速是否小于第五阈值，若是，则转至步骤s306。
121.s306：当实时电流大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大；
122.其中，第一阈值大于第六阈值，第五阈值大于第三阈值。
123.步骤s304所实现的控制模式为一种恒流输出模式，称为第一恒流模式，此时根据第四阈值以及当实时电流大于或不大于第四阈值时增加和减小的速率的设置，可以实现电机控制装置以预设的电流大小恒流输出。同理，步骤s305所实现的控制模式也为一种恒流输出模式，称为第二恒流模式，在本实施例所示的一种可能的应用场景中，第一恒流模式下输出的电流大于第二恒流模式下输出的电流。
124.且容易得知，步骤s302的判断条件为进入恒流模式的条件，当不满足步骤s302的条件时，退出恒流模式；步骤s305的判断条件为进入第二恒流模式的条件，不满足时退出本方法；但考虑到本方法为一个实时且持续的过程，故步骤s302和步骤s305的否分支可以为转至步骤s301，也即重新进行电机是否处于大电流重载的判断。以及当步骤s306完成后也重新进行本方法，即返回步骤s301。
125.进一步的，为更好地提高上述恒流模式的恒流控制效果，本实施例还提供一种优
选的实施方案，如图9所示，上述方法还包括：
126.s307：当平均电流大于第一阈值的时间超过第一预设时长时，第四阈值减小；当平均电流小于第一阈值的时间超过第一预设时长时，第四阈值增大。
127.s308：当平均电流大于第七阈值的时间超过第二预设时长时，第六阈值减小；当平均电流小于第七阈值的时间超过第二预设时长时，第六阈值增大。
128.其中，第四阈值大于第七阈值。
129.通过本实施例所提供的一种优选方案，可以实现当进入恒流模式时，如果电机的负载仍持续增加，波谷时的pwm调制会使电机的转速降至很低速，方便工作人员及时察觉到电机的异常，进而采取相应的解决措施进行故障的排查。
130.同理，当出现上述情况时，也可以通过控制器所连接的告警装置提醒运维人员需要减小使用功率，否则电机将有烧机等风险。
131.本实施例所提供的一种优选方案，通过对第四阈值和第六阈值的调整，使得电机控制装置的恒流模式输出的电流更加稳定，当电机控制装置进入恒流模式时仍存在负载持续增加的状况时，用于调制pwm占空比的第四阈值以及第六阈值会相应的改变，从而使电机的转速维持在一个很低的水平，通过明显区别于正常状态下的电机工况，提示工作人员发现电机异常，进而提高电机故障问题排查、解决的及时性，保护电机寿命，也降低电机故障对实际工程带来的风险和损失。
132.在上述实施例中，对于一种电机控制方法进行了详细描述，本技术还提供一种电机控制装置对应的实施例。需要说明的是，本技术从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
133.基于功能模块的角度，本实施例提供一种电机控制装置，如图10所示，包括：
134.获取模块41，用于使控制器获取过零点检测模块检测得到的驱动电压波形信息、以及电流检测模块采样得到的电流信号。
135.展波模块42，用于使控制器根据驱动电压波形信息和电流信号，调制并输出pwm信号至驱动模块，以控制驱动模块向电机输出恒流。
136.优选的，还包括：
137.电流获取模块，用于使控制器通过电流检测模块确定当前交流周期的平均电流和当前时刻的实时电流。
138.模式判断模块，用于当平均电流大于第一阈值且实时电流小于第二阈值时，判断电机的转速是否小于第三阈值，若是，则触发第一恒流模块，若否，则触发第二恒流模块。
139.第一恒流模块，用于当实时电流大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第四阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大。
140.第二恒流模块，用于判断电机转速是否小于第五阈值，若是，则当实时电流大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比减小，当实时电流不大于第六阈值时，控制器输出的pwm信号占空比增大；其中，第一阈值大于第六阈值，第五阈值大于第三阈值。
141.由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
142.图11为本技术另一实施例提供的一种电机控制系统的结构图，如图11所示，一种电机控制系统包括：存储器50，用于存储计算机程序；
143.处理器51，用于执行计算机程序时实现如上述实施例一种电机控制方法的步骤。
144.其中，处理器51可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器51可以采用数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器51也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(central processing unit，cpu)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器51可以集成有图像处理器(graphics processing unit，gpu)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器51还可以包括人工智能(artificial intelligence，ai)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
145.存储器50可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器50还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器50至少用于存储以下计算机程序501，其中，该计算机程序被处理器51加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的一种电机控制方法的相关步骤。另外，存储器50所存储的资源还可以包括操作系统502和数据503等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统502可以包括windows、unix、linux等。数据503可以包括但不限于一种电机控制方法等。
146.在一些实施例中，一种电机控制系统还可包括有显示屏52、输入输出接口53、通信接口54、电源55以及通信总线56。
147.本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构并不构成对一种电机控制系统的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
148.本技术实施例提供的一种电机控制系统，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：一种电机控制方法。
149.最后，本技术还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
150.可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
151.以上对本技术所提供的一种电机控制装置、方法、系统及其介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本申
请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
152.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：

1.一种电机控制装置，其特征在于，包括：控制器、驱动模块、电流检测模块、电源模块和过零点检测模块；所述驱动模块与所述控制器和电机连接，用于根据所述控制器发送的控制信号控制电机转速；所述电流检测模块与所述驱动模块和所述控制器连接，用于对所述电机的电流进行采样；所述电源模块与交流电源和所述控制器连接，用于将交流电转换成直流电以提供驱动电压；所述过零点检测模块与所述电源模块和所述控制器连接，用于检测所述驱动电压的波峰和波谷；所述控制器用于根据所述过零点检测模块返回的信号控制所述电机换向的时间，以及根据所述电流检测模块返回的信号控制所述电机转速。2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，还包括与所述控制器和所述驱动模块连接的位置检测模块；所述位置检测模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述电机的三相电压的每一相分别通过串联的所述第一电阻和所述第二电阻、串联的所述第三电阻和所述第四电阻、串联的所述第五电阻和所述第六电阻接地；所述第一电阻和所述第二电阻的公共端与所述第七电阻的第一端连接，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端与所述第八电阻的第一端连接，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端与所述第九电阻的第一端连接，所述第七电阻、所述第八电阻和所述第九电阻的第二端连接，引出中心点；所述控制器分别与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端、所述第三电阻和所述第四电阻的公共端、所述第五电阻和所述第六电阻的公共端以及所述第七电阻、所述第八电阻和所述第九电阻的公共端连接，用于通过各单相分压与中心点电压的比较，判断位置，以控制所述电机的换向。3.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述电流检测模块包括：采样电阻和rc滤波电路；所述采样电阻的第一端与所述驱动模块连接，并通过所述rc滤波电路与所述控制器连接，所述采样电阻的第二端接地。4.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述电源模块包括：整流桥、dc-dc降压芯片和ldo；所述整流桥与所述交流电源和所述dc-dc降压芯片连接，所述dc-dc降压芯片与所述ldo连接，所述ldo输出的电压作为所述驱动电压。5.根据权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于，所述过零点检测模块包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、稳压管和第一电容；所述交流电源的零线通过依次串联的所述第十电阻、所述第十一电阻和所述第十二电阻接地，其中，所述第十电阻与所述零线连接，所述第十二电阻接地，且接地端与所述整流桥的负极输出端连接；所述稳压管和所述第一电容分别并联在所述第十二电阻的两端；
所述控制器与所述第十一电阻、所述第十二电阻、所述稳压管和所述第一电容的公共端连接，用于检测高低电平以区分交流电的波峰波谷。6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，所述过零点检测模块还包括：第十三电阻和第十四电阻；所述第十三电阻的第一端与所述交流电源的火线连接，所述第十三电阻的第二端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第十四电阻的第二端与所述整流桥的负极输出端连接。7.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的温度检测模块；所述温度检测模块包括：负温度系数热敏电阻、第十五电阻和第二电容；所述第十五电阻的第一端接入所述驱动电压，所述第十五电阻的第二端与所述负温度系数热敏电阻的第一端连接；所述负温度系数热敏电阻的第二端接地；所述第二电容并联在所述负温度系数热敏电阻两端；所述控制器与所述负温度系数热敏电阻、所述第十五电阻和所述第二电容的公共端连接。8.根据权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于，还包括与所述电源模块和所述控制器连接的电压检测模块；所述电压检测模块包括：第十六电阻、第十七电阻和第三电容；所述第十六电阻的第一端与所述整流桥的正极输出端连接，所述第十六电阻的第二端与所述第十七电阻的第一端连接；所述第十七电阻的第二端接地；所述第三电容并联在所述第十七电阻两端；所述控制器与所述第十六电阻、所述第十七电阻和所述第三电容的公共端连接。9.根据权利要求1至8任意一项所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机为无刷电机。10.一种电机控制方法，其特征在于，应用于一种电机控制装置，其中，所述电机控制装置包括控制器、驱动模块、电流检测模块、电源模块和过零点检测模块；所述驱动模块与所述控制器和电机连接；所述电流检测模块与所述驱动模块和所述控制器连接；所述电源模块与交流电源和所述控制器连接；所述过零点检测模块与所述电源模块和所述控制器连接；包括：所述控制器获取所述过零点检测模块检测得到的驱动电压波形信息、以及所述电流检测模块采样得到的电流信号；所述控制器根据所述驱动电压波形信息和所述电流信号，调制并输出pwm信号至所述驱动模块，以控制所述驱动模块向所述电机输出恒流。11.根据权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：所述控制器通过电流检测模块确定当前交流周期的平均电流和当前时刻的实时电流；当所述平均电流大于第一阈值且所述实时电流小于第二阈值时，判断所述电机的转速是否小于第三阈值；若小于，则当所述实时电流大于第四阈值时，所述控制器输出的pwm信号占空比减小，当所述实时电流不大于所述第四阈值时，所述控制器输出的pwm信号占空比增大；若不小于，则判断所述电机转速是否小于第五阈值，若是，则当所述实时电流大于第六
阈值时，所述控制器输出的pwm信号占空比减小，当所述实时电流不大于所述第六阈值时，所述控制器输出的pwm信号占空比增大；其中，所述第一阈值大于所述第六阈值，所述第五阈值大于所述第三阈值。12.根据权利要求11所述的电机控制方法，其特征在于，还包括：当所述平均电流大于所述第一阈值的时间超过第一预设时长时，所述第四阈值减小；当所述平均电流小于所述第一阈值的时间超过所述第一预设时长时，所述第四阈值增大；当所述平均电流大于所述第七阈值的时间超过第二预设时长时，所述第六阈值减小；当所述平均电流小于所述第七阈值的时间超过所述第二预设时长时，所述第六阈值增大；其中，所述第四阈值大于所述第七阈值。

技术总结

本申请公开了一种电机控制装置及其方法，涉及电机控制技术领域，用于控制电机工作，针对目前的电机控制装置由于大电解电容的存在，无法缩小体积、实现轻量化的问题，提供了一种电机控制装置，由过零点检测模块可以检测驱动电压的波峰和波谷，使得控制器可以根据驱动电压的波形以及电流检测模块采样得到的电机电流调整输出电流来控制电机工作，实现对电机的控制功能。具体的，也即通过将大电解电容方案的电流分到波峰中，使控制装置在波峰时做功、波谷不做功，以此代替电路中大电解电容的作用。所以电机控制装置的体积和重量不受电解电容的影响，可以进一步实现轻量化。可以进一步实现轻量化。可以进一步实现轻量化。