[發明專利]無電流控制的馬達系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710198083.3
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN108667360B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 蕭稚宏;李毓偉;曾偉碩
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02P6/17
• 分類號: H02P6/17
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李昕巍;章侃銥

本公開提供一種無電流控制的馬達系統及其控制方法。馬達系統包括：馬達、驅動模塊、馬達控制模塊。馬達控制模塊通過驅動模塊控制馬達轉動，且馬達控制模塊包括：命令產生模塊、命令轉換模塊及角度產生模塊。命令產生模塊依據位置信號產生轉速信息至角度產生模塊，且依據位置信號與轉速命令產生電壓命令至命令轉換模塊；角度產生模塊依據位置信號與轉速信息產生電氣角度，且命令轉換模塊轉換電壓命令與電氣角度為控制信號；馬達控制模塊通過控制信號調整馬達的一輸入電壓的相位符合馬達的一輸入電流的相位。本公開提供的馬達系統可達縮小馬達系統硬件空間以及降低馬達系統成本的技術效果。

技術領域

本發明涉及馬達控制技術領域，特別涉及一種應用于控制固定負載且無電流檢測元件的馬達系統及其控制方法。

背景技術

永磁同步馬達(permanent magnet synchronous motor)可包括多個定子與一轉子。定子例如可用導線實現，并設置于轉子的周圍。而永磁同步馬達的控制大多通過一馬達控制模塊檢測馬達的輸入電流來調整馬達的輸入電壓，以控制馬達的輸入電壓與輸入電流同相位。

請參閱圖1A與圖1B為現有馬達控制的電路方框示意圖。永磁馬達弦波驅動的馬達控制模塊內常使用現有控制方式大多為功率因數校正控制(Power Factor Correction；PFC)或磁場定向控制(Filed Oriented Control；FOC)的控制架構。該馬達控制模塊40A、40B通過一電流檢測單元50A、50B檢測馬達60A、60B的馬達輸入電流Iin，并依據馬達輸入電流Iin與馬達的位置信號Sl產生控制信號ScA、ScB，并輸出至驅動模塊20A、20B。此兩種控制方式的目的為在不同馬達60A、60B負載80A、80B時皆可反饋馬達輸入電流Iin來控制或移動馬達60A、60B的馬達輸入電壓Vin相位，進而達到馬達輸入電流Iin與馬達內部反電動勢的相位彼此接近或相同，以使馬達60A、60B有最大轉矩輸出及最大效能輸出。

然而，某些馬達應用的產品需考慮一些因素，如馬達控制模塊成本或馬達控制模塊空間限制等，使硬件架構上無法加入電流檢測單元，導致馬達在相同的輸入電壓下無法發揮出最大能力。因此，如何設計出一種無電流控制的馬達控制模塊及其控制方法，以兼具較低成本與節省硬件空間的架構與馬達控制模塊發揮最大能量轉移，乃為本公開發明人所欲行克服并加以解決的一大課題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種無電流控制的馬達系統，以克服現有技術的問題。因此，本發明馬達系統包括馬達、驅動模塊及馬達控制模塊。驅動模塊電性連接馬達。馬達控制模塊分別電性連接馬達及驅動模塊，并通過驅動模塊控制馬達轉動，其中馬達控制模塊包括：命令產生模塊、命令轉換模塊及角度產生模塊，命令產生模塊接收馬達的位置信號與轉速命令。命令轉換模塊連接命令產生模塊，并輸出控制信號至驅動模塊。角度產生模塊分別連接命令產生模塊與命令轉換模塊，且接收位置信號。其中，命令產生模塊依據位置信號產生轉速信息至角度產生模塊，且依據位置信號與轉速命令產生電壓命令至命令轉換模塊；角度產生模塊依據位置信號與轉速信息產生電氣角度，且命令轉換模塊轉換電壓命令與電氣角度為控制信號；馬達控制模塊通過控制信號調整馬達的一輸入電壓的相位符合馬達的一輸入電流的相位。

于一實施例中，角度產生模塊還包括角度計算單元、角度位移單元及角度產生模塊，其中角度計算單元接收位置信號。角度位移單元接收轉速信息。其中，角度計算單元依據位置信號產生參考角度；角度位移單元通過角度位移圖得到轉速信息對應的角度位移量；角度產生模塊合成參考角度與角度位移量為電氣角度。

于一實施例中，角度產生模塊還包括加法器，加法器連接角度計算單元、角度位移單元及命令轉換模塊，且加法器相加合成參考角度與角度位移量為電氣角度。

于一實施例中，命令產生模塊包括轉速計算單元及誤差放大單元，其中轉速計算單元接收馬達的位置信號。誤差放大單元連接轉速計算單元與命令轉換模塊。且轉速計算單元轉換位置信號為轉速信息；誤差放大單元放大轉速信息與轉速命令的差值為電壓命令。