[發明專利]無感測器三相馬達驅動系統及其方法

有效

• 申請號: 201611012189.1
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106953556B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 楊家泰;孫建明;柯懿庭
• 申請（專利權）人: 祥誠科技股份有限公司
• 主分類號: H02P6/14
• 分類號: H02P6/14;H02P6/18;H02P6/182
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張秋越

本發明公開了一種無感測器三相馬達驅動系統及其方法，當該處理單元的脈波控制端依據換相資訊而輸出多個脈波寬度調變波。驅動單元接收該脈波寬度調變波產生一驅動訊號。一電流偵測單元，接收該驅動訊號并偵測其電流，當該驅動訊號的電流為零時，產生一停止訊號至該處理單元，并使得該處理單元停止輸出該脈波寬度調變波。一馬達單元包括三個線圈繞組，該多個線圈繞組接收該驅動訊號而使該馬達單元作動。電壓偵測單元偵測該線圈繞組的反電動勢為零時，產生一啟動訊號至該處理單元，并使得該處理單元啟動輸出該脈波寬度調變波。

技術領域

本發明是有關于一種馬達驅動系統，特別是指一種無感測器三相馬達驅動系統。

背景技術

在三相馬達驅動方式中，一般會利用霍爾元件偵測馬達轉子位置，進而得到換相訊號來產生特定的馬達控制訊號，此特定的馬達控制會在三相馬達線圈里面形成相電流使馬達能持續運轉，如圖1所示。

由于霍爾元件在高溫環境應用上的限制以及成本的考量，無感測器的三相馬達驅動技術開始被提出，其中最廣泛使用的方式就是利用三相馬達的未激磁線圈來偵測反電動勢，為了偵測反電動勢的零點，必須將此相線圈的相電流降至0A才能開始偵測反電動勢，此相電流的劇烈變化將導致電磁噪音的產生。

接著，請參考圖2，一般而言，馬達驅動系統，包含驅動單元30與馬達單元40。而驅動單元30是由電晶體所構成。而馬達的轉動則是借由驅動單元30電晶體開關的啟動或關閉，來使馬達進行轉動，且馬達單元40具有三個繞組，分別為U線圈繞組、V線圈繞組與W線圈繞組。由圖2的路徑path1，可以得知，當第一電晶體M1與第五電晶體M5開啟時，此時馬達運轉的電流，由電源端經第一電晶體M1、馬達單元40的U繞組、V繞組，并再經由第五電晶體M5流到地端。請參考圖3，當系統沒有霍爾元件時，一般馬達單元40再換相時，會先把第一電晶體M1關閉，此時，由于馬達是電感性負載，所以會有一感應電流存在，此電流路徑path2，由地端，經由第四電晶體M4、馬達單元40的U線圈繞組、V線圈繞組，并再經由第五電晶體M5再流到地端。

一般正常的馬達電流控制是由U線圈繞組流向V線圈繞，U線圈繞組流向W線圈繞組，之后換向由U線圈繞組流向W線圈繞，換向電流由V線圈繞組流向W線圈繞，再由V線圈繞組流向U線圈繞，V線圈繞組流向W線圈繞。接著，再，其它的換相，為是持續的控制U線圈繞組、V線圈繞組、W線圈繞組的電流流向，進而控制馬達的轉向，上述是馬達的換相方式，但這只是控制馬達換相的一種，其它的馬達的換相方式，于此不加以贅述。

由圖4得知，此不穩定的電流，將會造成系統馬達運轉的不順暢、頓挫等現象的出現，此是馬達震動的來源。

所以現有技術的問題，對于沒有霍爾元件的馬達系統而言，在馬達系統換相時，往往會造成馬達系統的不穩定，有鑒于此，如何提出一種新的系統，去改善傳統沒有霍爾元件的馬達系統的穩定度，這是所有廠商努力的方向與目標。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種無感測器三相馬達驅動系統，包含：一處理單元、一驅動單元、一電流偵測單元、一馬達單元與一電壓偵測單元。一處理單元，具有六個脈波控制端，每個該處理單元之脈波控制端依據換相資訊而輸出多個脈波寬度調變波；一驅動單元，連接處理單元，接收該脈波寬度調變波產生一驅動訊號；一電流偵測單元，分別連接該驅動單元與該處理單元，接收該驅動訊號并偵測其電流，當該驅動訊號的電流為零時，產生一停止訊號至該處理單元，并使得該處理單元停止輸出該脈波寬度調變波；一馬達單元，連接該電流偵測單元，包括三個線圈繞組，該多個線圈繞組接收該驅動訊號而使該馬達單元作動；及一電壓偵測單元，連接該電流偵測單元，偵測該線圈繞組的反電動勢為零時，產生一啟動訊號至該處理單元，并使得該處理單元啟動輸出該脈波寬度調變波。

該多個脈波寬度調變波漸增的責任周期由小至大，責任周期的百分比由0%至100%。

該多個脈波寬度調變波漸減的的責任周期由大至小，責任周期的百分比由100%至0%。