專利名稱：馬達(dá)控制方法與系統(tǒng)及其中的數(shù)字信號處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種處理器，且特別是有關(guān)于一種用于馬達(dá)控制系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器。
背景技術(shù)：
馬達(dá)是機電系統(tǒng)中主要的動力來源，廣泛地運用在各系統(tǒng)中。傳統(tǒng)碳刷馬達(dá)的優(yōu)點之一為控制容易，僅需改變電樞電壓即可改變其轉(zhuǎn)速，然而碳刷馬達(dá)的電樞位于轉(zhuǎn)子上，需使用換相片與定子的碳刷接觸，兩者之間因摩擦而容易產(chǎn)生火花，因此在某些場合并不適用。為改善碳刷馬達(dá)的缺點，永磁同步馬達(dá)(permanent magnet synchronous motor,PMSM)應(yīng)運而生。永磁同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，激磁線圈則繞在定子上，定子上的線圈依序激磁，以引導(dǎo)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，定子的線圈電壓需切換六次，從而稱為六步換相，其相較于碳刷馬達(dá)，具有安靜、效率高與可靠度高......等優(yōu)點。永磁同步馬達(dá)常運用120度方波無位置感測的技術(shù)來控制。一般無位置感測控制的技術(shù)是將三相反電動勢信號反饋至數(shù)字信號處理器，并憑借此相關(guān)位置檢出信息達(dá)成無位置感測控制。然而，無位置感測控制的技術(shù)若采用反饋三相反電動勢信號的作法，其最大的缺陷在于馬達(dá)磁場分布不均勻，此現(xiàn)象會導(dǎo)致方波電流控制上出現(xiàn)平衡度不佳，力矩紋波增大，而導(dǎo)致驅(qū)動效率下降的問題。是故，亟待業(yè)界找出此一問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容之一目的是在提供一種數(shù)字信號處理器，藉以解決采用反饋三相反驅(qū)動勢時，馬達(dá)磁場分布不均所導(dǎo)致方波電流控制上的平衡度不佳、力矩紋波增大，進(jìn)而造成驅(qū)動效率下降的問題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明內(nèi)容的一技術(shù)樣態(tài)是關(guān)于一種數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理器用以接收由馬達(dá)所反饋的單相反電動勢信號，并根據(jù)單相反電動勢信號控制變頻器而驅(qū)動馬達(dá)。數(shù)字信號處理器包含電氣角建立模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊以及脈沖寬度調(diào)制控制模塊。電氣角建立模塊用以接收單相反電動勢信號，建立相對應(yīng)單相反電動勢信號的磁場電氣角，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號。轉(zhuǎn)速控制模塊電性耦接于電氣角建立模塊，并根據(jù)磁場電氣角產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。脈沖寬度調(diào)制控制模塊用以接收轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號，以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號控制變頻器而驅(qū)動馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，轉(zhuǎn)速控制模塊包含速度估測器以及轉(zhuǎn)速控制器。速度估測器用以接收磁場電氣角，并根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速控制器用以比較馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，數(shù)字信號處理器更包含弱磁補償模塊。弱磁補償模塊根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生弱磁位移角，并提供該弱磁位移角予電氣角建立模塊，藉使電氣角建立模塊根據(jù)弱磁位移角調(diào)整所建立的磁場電氣角。根據(jù)本發(fā)明再一實施例，弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生0 = Co X a 其中0為弱磁位移角，Co為馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而a與P則為前述組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明又一實施例，數(shù)字信號處理器更包含初始控制模塊。初始控制模塊在馬達(dá)到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速前，由初始控制模塊輸出初始六步激磁換相信號予脈沖寬度調(diào)制控制模塊，使得脈沖寬度調(diào)制控制模塊產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號。為達(dá)上述目的，本發(fā)明內(nèi)容的一技術(shù)樣態(tài)是關(guān)于一種馬達(dá)控制系統(tǒng)，其包含反饋電路、數(shù)字信號處理器以及變頻器。反饋電路電性耦接于馬達(dá)，用以反饋該馬達(dá)的單相反電動勢信號。數(shù)字信號處理器包含電氣角建立模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊以及脈沖寬度調(diào)制控制模塊。電氣角建立模塊用以接收單相反電動勢信號，建立相對應(yīng)單相反電動勢信號的磁場電氣角，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號。轉(zhuǎn)速控制模塊電性耦接于電氣角建立模塊，并根據(jù)磁場電氣角產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。脈沖寬度調(diào)制控制模塊用以接收轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號，以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號。變頻器電性耦接于馬達(dá)與數(shù)字信號處理器，用以接收脈沖寬度調(diào)制控制信號而驅(qū)動馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，轉(zhuǎn)速控制模塊包含速度估測器以及轉(zhuǎn)速控制器。速度估測器用以接收磁場電氣角，并根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速控制器用以比較馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，數(shù)字信號處理器更包含弱磁補償模塊。弱磁補償模塊根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生弱磁位移角，并提供弱磁位移角予電氣角建立模塊，藉使電氣角建立模塊根據(jù)弱磁位移角調(diào)整所建立的磁場電氣角。根據(jù)本發(fā)明再一實施例，弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生0 = Co X a其中0為弱磁位移角，Co為馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而a與0則為前述組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明又一實施例，六個軸向的加速度為沿X軸、Y軸與Z軸方向的加速度和以X軸、Y軸與Z軸為軸心而轉(zhuǎn)動的角加速度。根據(jù)本發(fā)明另再一實施例，反饋電路包含三個反饋電阻以及比較單元。前述些反饋電阻皆包含第一端與第二端，前述些反饋電阻的第一端分別電性耦接于馬達(dá)的三相繞阻，而前述些反饋電阻的第二端皆電性耦接于中性點。比較單元電性耦接于前述些反饋電阻的其中一者的第一端以及中性點，用以接收單相反電動勢信號以及中性點電位信號，經(jīng)由比較單元對單相反電動勢信號與中性點電位信號進(jìn)行比較后，輸出檢出信號。電氣角建立模塊用以接收檢出信號，建立相對應(yīng)檢出信號的磁場電氣角，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號。根據(jù)本發(fā)明另又一實施例，數(shù)字信號處理器更包含初始控制模塊。初始控制模塊在馬達(dá)到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速前，由初始控制模塊輸出初始六步激磁換相信號予脈沖寬度調(diào)制控制模塊，使得脈沖寬度調(diào)制控制模塊產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明內(nèi)容的一技術(shù)樣態(tài)是關(guān)于一種馬達(dá)控制方法。馬達(dá)控制方法包含以下步驟反饋單相反電動勢信號；建立相對應(yīng)單相反電動勢的磁場電氣角；對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號；根據(jù)磁場電氣角產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號；以及根據(jù)轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號而驅(qū)動馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，根據(jù)磁場電 氣角產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號的步驟包含以下步驟根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值；以及根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，馬達(dá)控制方法更包含根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生弱磁位移角；以及根據(jù)弱磁位移角調(diào)整磁場電氣角。根據(jù)本發(fā)明再一實施例，弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生0 = to X a + 旦，其中0為弱磁位移角，Co為馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而a與P則為前述組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明實施例通過提供一種數(shù)字信號處理器，其可接收由馬達(dá)所反饋的單相反驅(qū)動勢，以解決采用反饋三相反驅(qū)動勢時，馬達(dá)磁場分布不均所導(dǎo)致的問題，進(jìn)而提升馬達(dá)的驅(qū)動效率。此外，在反饋電路的配置上，亦可以節(jié)省兩相反饋，從而降低生產(chǎn)成本。另一方面，本發(fā)明實施例的數(shù)字信號處理器更包含弱磁補償模塊，其根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)，用以自動調(diào)整磁場電氣角，以達(dá)到適應(yīng)性控制。如此一來，可以大幅提升方波無位置感測的自由度，而在不同馬達(dá)轉(zhuǎn)速與負(fù)載下，皆可使馬達(dá)效率達(dá)到
最佳化。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下圖I是繪示依照本發(fā)明一實施方式的一種馬達(dá)控制系統(tǒng)的示意圖。圖2是繪示依照本發(fā)明一實施例的一種數(shù)字信號處理器的電路方塊圖。圖3是繪示依照本發(fā)明另一實施例的一種位置檢出信號、磁場電氣角以及六步激磁換相信號的對照示意圖。圖4是繪示依照本發(fā)明又一實施例的一種馬達(dá)轉(zhuǎn)速與角度示意圖。圖5是繪示依照本發(fā)明另一實施方式的一種馬達(dá)控制檢測電路圖。圖6是繪示依照本發(fā)明一實施方式的一種馬達(dá)控制方法的流程圖。主要元件符號說明100:馬達(dá)控制系統(tǒng)110:反饋電路222:速度估測器112:比較單元224:轉(zhuǎn)速控制器114:中性點230 :脈沖寬度調(diào)制控制模塊116 :反饋電阻的第一端232 :脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生器120 :數(shù)字信號處理器234 :脈沖寬度調(diào)制分配器130 :變頻器240 :弱磁補償模塊
140 :馬達(dá)250 :初始控制模塊200:數(shù)字信號處理器260:比較模塊210:電氣角建立模塊500:馬達(dá)控制檢測電路220 :轉(zhuǎn)速控制模塊610 680 :步驟
具體實施例方式下文舉實施例配合所附圖式作詳細(xì)說明，但所提供的實施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)運作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。其中圖式僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。圖I是依照本發(fā)明一實施方式繪示一種馬達(dá)控制系統(tǒng)(包含馬達(dá)140) 100的示意圖。馬達(dá)控制系統(tǒng)100包含反饋電路110、中性點114、數(shù)字信號處理器120以及變頻器130，在此，亦同時繪示馬達(dá)140，用以表示馬達(dá)控制系統(tǒng)100與馬達(dá)140之間的耦接關(guān)系，便于說明馬達(dá)控制系統(tǒng)100與馬達(dá)140之間的作動關(guān)系。如圖I所示,反饋電路110電性I禹接于馬達(dá)140,用以反饋馬達(dá)140的單相反電動勢信號。數(shù)字信號處理器120接收單相反電動勢信號，并根據(jù)單相反電動勢信號控制變頻器130驅(qū)動馬達(dá)140。本發(fā)明實施例通過反饋馬達(dá)140的單相反電動勢信號，經(jīng)過數(shù)字信號處理器120對馬達(dá)反饋的單相反電動勢信號進(jìn)行處理，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號以及六步激磁換相信號，從而控制變頻器130驅(qū)動馬達(dá)140。在馬達(dá)控制系統(tǒng)100中，由于數(shù)字信號處理器120是用來對單相反電動勢信號進(jìn)行處理，因此，以下將進(jìn)一步介紹數(shù)字信號處理器120，并詳述單相反電動勢信號在數(shù)字信號處理器120中所進(jìn)行的處理步驟。在此需先說明的是，在本發(fā)明實施例中所出現(xiàn)的馬達(dá)可為永磁同步馬達(dá)，是以本發(fā)明實施例可直接或間接接收永磁同步馬達(dá)所反饋的信號，并在對反饋的信號進(jìn)行處理后，來控制永磁同步馬達(dá)，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)知本發(fā)明實施例可用以控制不同類型的馬達(dá)系統(tǒng)。請參照圖2，其是依照本發(fā)明一實施例繪示一種數(shù)字信號處理器200的電路方塊圖。數(shù)字信號處理器200包含電氣角建立模塊210、轉(zhuǎn)速控制模塊220以及脈沖寬度調(diào)制控制模塊230。詳細(xì)而言，電氣角建立模塊210用以接收單相反電動勢信號，建立相對應(yīng)單相反電動勢信號的磁場電氣角，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號。轉(zhuǎn)速控制模塊220電性耦接于電氣角建立模塊210，并根據(jù)磁場電氣角產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。脈沖寬度調(diào)制控制模塊230用以接收轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號，以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號來控制變頻器130而驅(qū)動馬達(dá)140。
于制作上，數(shù)字信號處理器200可更包含比較模塊260，比較模塊260用以接收單相反電動勢信號以及如圖I所示的中性點114信號，然后比較模塊260對前述些信號進(jìn)行比較而得位置檢出信號Hu，此位置檢出信號Hu如圖3所示為一方波。圖3依照本發(fā)明另一實施例繪示一種位置檢出信號Hu、磁場電氣角以及六步激磁換相信號的對照示意圖。如圖2所不，電氣角建立模塊210接收位置檢出信號Hu,在此,磁場電氣角是電氣角建立模塊210依照位置檢出信號Hu的一個周期來建立。舉例而言，磁場電氣角的零度自位置檢出信號Hu的一個周期的初始處開始建立，至位置檢出信號Hu的同一個周期的結(jié)束處為磁場電氣角的三百六十度。此外，電氣角建立模塊210會對所建立的磁場電氣角進(jìn)行均分，而得如圖3所示的六步激磁換相信號。如圖2所示，轉(zhuǎn)速控制模塊220可包含速度估測器222以及轉(zhuǎn)速控制器224。速度估測器222用以接收磁場電氣角，并根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測該馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速控制器224用以比較馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。此外，脈沖寬度調(diào)制控制模塊230可包含脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生器232以及脈沖寬度調(diào)制分配器234。脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生器232用以接收轉(zhuǎn)速控制信號并與一載波進(jìn)行比較，來產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號。脈沖寬度調(diào)制分配器234接收脈沖寬度調(diào)制信號以及六步激磁換相信號，以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號來控制圖I中的變頻器130而驅(qū)動馬達(dá)140。所謂的六步激磁換相信號，其主要用以使脈沖寬度調(diào)制分配器234得知在何時進(jìn)行變頻器130內(nèi)的功率開關(guān)(如圖5中的開關(guān)Tl T6)的切換。舉例而言，馬達(dá)140的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60度就需要由脈沖寬度調(diào)制控制模塊230來控制變頻器130內(nèi)的功率開關(guān)，使馬達(dá)140的轉(zhuǎn)子可以持續(xù)旋轉(zhuǎn)，而六步激磁換相信號即用以決定變頻器130內(nèi)的功率開關(guān)的切換狀態(tài)。請參照圖2，數(shù)字信號處理器200更包含弱磁補償模塊240。弱磁補償模塊240根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)來產(chǎn)生弱磁位移角，并提供弱磁位移角予電氣角建立模塊210，藉使電氣角建立模塊210根據(jù)弱磁位移角調(diào)整所建立的磁場電氣角。因此，藉由弱磁補償模塊240的應(yīng)用，數(shù)字信號處理器200可自動調(diào)整磁場電氣角，以達(dá)到適應(yīng)性控制。如此一來，可以大幅提升方波無位置感測的自由度，而在不同馬達(dá)轉(zhuǎn)速與負(fù)載下，皆可使馬達(dá)效率達(dá)到最佳化。具體而言，弱磁位移角可由下列式子所產(chǎn)生0 = Co X a其中0為弱磁位移角，Co為馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而a與P則為前述組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。a與P如以下圖4的敘述中所示。圖4是依照本發(fā)明又一實施例繪示一種馬達(dá)轉(zhuǎn)速與角度示意圖。在此需先說明的是，前述組補償參數(shù)a與3是根據(jù)各個馬達(dá)來進(jìn)行制式化的設(shè)定所產(chǎn)生，亦即要采用本發(fā)明實施例來控制各個馬達(dá)前，都需要對前述馬達(dá)進(jìn)行以下的步驟來取得前述馬達(dá)的一組補償參數(shù)。首先，驅(qū)動馬達(dá)使其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定地加速至每分鐘500轉(zhuǎn)、1000轉(zhuǎn)、1500轉(zhuǎn)、2000轉(zhuǎn)、
2500轉(zhuǎn)、3000轉(zhuǎn)以至3400轉(zhuǎn)......等，并且配合外部的霍爾感測器(Hall sensor)來量
測于不同轉(zhuǎn)速負(fù)載下，所對應(yīng)的可達(dá)成最佳效率的補償角度。接著，找出圖4中直線的斜率，此斜率即為a。再來，將圖4中的直線向左延伸至零轉(zhuǎn)速，在零轉(zhuǎn)速處所對應(yīng)到的角度即為3。 請回頭參照圖2，本發(fā)明實施例的數(shù)字信號處理器200更包含初始控制模塊250。在馬達(dá)140到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速前，是由初始控制模塊250輸出六步激磁換相信號予脈沖寬度調(diào)制控制模塊230，使得脈沖寬度調(diào)制控制模塊230產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號。
這是由于馬達(dá)140在到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速(例如每分鐘400轉(zhuǎn))前，其反饋尚未穩(wěn)定，是故在此狀態(tài)下，先行由初始控制模塊250來輸出六步激磁換相信號予脈沖寬度調(diào)制控制模塊230。在馬達(dá)到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速后，用以提供六步激磁換相信號的模塊，才從初始控制模塊250切換成電氣角建立模塊230。另一方面，圖I中馬達(dá)控制系統(tǒng)100的反饋電路110、變頻器130以及馬達(dá)140的間的詳細(xì)關(guān)系將于圖5的敘述中說明。請參照圖5，其是依照本發(fā)明另一實施方式繪示一種馬達(dá)控制檢測電路圖500。馬達(dá)控制檢測電路500包含反饋電路110以及變頻器130，在此，亦同時繪示馬達(dá)140，其作用如圖I的說明中所述。詳細(xì)而言，反饋電路110包含三個反饋電阻Ra、Rb與Re以及比較單元112。前述些反饋電阻皆包含第一端與第二端，前述些反饋電阻的第一端分別電性耦接于馬達(dá)140的三相繞阻，而前述些反饋電阻的第二端皆電性耦接于中性點114。比較單元112電性耦接于前述些反饋電阻的其中一者的第一端116以及中性點114，用以接收單相反電動勢信號以及中性點電位信號，經(jīng)由比較單元112對單相反電動勢信號與中性點電位信號進(jìn)行比較后，輸出位置檢出信號Hu。在本實施例中，電氣角建立模塊210用以接收位置檢出信號Hu，建立相對應(yīng)位置檢出信號Hu的磁場電氣角，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號。此外，變頻器130包含整流電路(如二極體Dl D4)、濾波電路(如電容Cd)以及六個功率開關(guān)Tl至T6。前述些功率開關(guān)用以接收脈沖寬度調(diào)制控制信號，以進(jìn)行功率開關(guān)之間的切換，從而在馬達(dá)的三相繞組之間提供不同的電壓。功率開關(guān)可為雙極性接面晶體管(bipolar junction transistor, BJT)、金氧半場效應(yīng)晶體管(metaloxidesemiconductor field effect transistor,M0FET)或絕緣柵極雙極性晶體管(insulationgate bipolar transistor, IGBT),然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可采用具有相同功能的電子元件以作為功率開關(guān)，且前述些功率開關(guān)的數(shù)目亦不以六個為限，只要所采用的功率開關(guān)的數(shù)目可以達(dá)成本發(fā)明的目的，亦屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，本發(fā)明提出一種馬達(dá)控制方法。如圖6所示，馬達(dá)控制方法包含以下步驟首先，反饋單相反電動勢信號(步驟610)，以建立相對應(yīng)單相反電動勢的磁場電氣角(步驟620)，并對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號(步驟630)。步驟610可配合圖I來說明，在操作時，單相反電動勢信號可通過反饋電路110來進(jìn)行本實施例的反饋步驟。請參照圖2，步驟620可通過電氣角建立模塊210來執(zhí)行。在本實施例中，數(shù)字信號處理器200可更包含比較模塊260，用以對單相反電動勢信號以及中性點信號進(jìn)行比較 而得到位置檢出信號Hu，電氣角建立模塊210依照位置檢出信號Hu的一個周期來建立磁場電氣角。在步驟630中，電氣角建立模塊210對磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生六步激磁換相信號，詳細(xì)的操作已于圖2的敘述中說明，在此不作贅述。接著，馬達(dá)控制方法包含以下步驟根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值(步驟640)，隨后，根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生弱磁位移角(步驟650)，再來，根據(jù)弱磁位移角調(diào)整磁場電氣角(步驟660)。
在步驟640中，可由如圖2所示的速度估測器222來根據(jù)磁場電氣角的角度與周期估測出馬達(dá)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速值。隨后，在步驟650中，可由弱磁補償模塊240根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)來產(chǎn)生弱磁位移角。在本實施例中的弱磁位移角可由下列式子所產(chǎn)生0 = Co X a其中0為弱磁位移角，Co為馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而a與P則為前述組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。a與P請參照圖4中的敘述。步驟660即根據(jù)上述弱磁位移角0來調(diào)整磁場電氣角，其可利用如圖2所述的電氣角建立模塊210以接收弱磁位移角0來調(diào)整磁場電氣角。由此可知，可通過提供弱磁位移角e予電氣角建立模塊210來達(dá)到適應(yīng)性控制，如此一來，可以大幅提升方波無位置感測的自由度，而在不同馬達(dá)轉(zhuǎn)速與負(fù)載下，皆可應(yīng)用本實施例來控制馬達(dá)，使得馬達(dá)效率達(dá)到最佳化。如圖6所示，馬達(dá)控制方法包含以下步驟根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號(步驟670)，然后，根據(jù)轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號而驅(qū)動馬達(dá)(步驟680)。如步驟670所述，其可使用圖2中的轉(zhuǎn)速控制器224來比較馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號。再者，于步驟680中，轉(zhuǎn)速控制信號與六步激磁換相信號可由脈沖寬度調(diào)制控制模塊230接收，并經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制控制模塊230對前述些信號進(jìn)行處理后，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制控制信號，而此脈沖寬度調(diào)制控制信號可如圖I所示，用以控制變頻器130而驅(qū)動馬達(dá)140。由上述本發(fā)明實施方式可知，應(yīng)用本發(fā)明具有下列優(yōu)點。本發(fā)明實施例通過提供一種數(shù)字信號處理器，其可接收由馬達(dá)所反饋的單相反驅(qū)動勢，以解決采用反饋三相反驅(qū)動勢時，馬達(dá)磁場分布不均所導(dǎo)致的問題，進(jìn)而提升馬達(dá)的驅(qū)動效率。此外，在反饋電路的配置上，亦可以節(jié)省兩相反饋，從而降低生產(chǎn)成本。另一方面，本發(fā)明實施例的數(shù)字信號處理器更包含弱磁補償模塊，其根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)，用以自動調(diào)整磁場電氣角，以達(dá)到適應(yīng)性控制。如此一來，可以大幅提升方波無位置感測的自由度，而在不同馬達(dá)轉(zhuǎn)速與負(fù)載下，皆可使馬達(dá)效率達(dá)到
最佳化。雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號處理器，用以接收由一馬達(dá)所反饋的一單相反電動勢信號，并根據(jù)該單相反電動勢信號控制一變頻器而驅(qū)動該馬達(dá)，該數(shù)字信號處理器包含 一電氣角建立模塊，用以接收該單相反電動勢信號，建立相對應(yīng)該單相反電動勢信號的一磁場電氣角，并對該磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生一六步激磁換相信號； 一轉(zhuǎn)速控制模塊，電性耦接于該電氣角建立模塊，并根據(jù)該磁場電氣角產(chǎn)生一轉(zhuǎn)速控制信號；以及 一脈沖寬度調(diào)制控制模塊，用以接收該轉(zhuǎn)速控制信號與該六步激磁換相信號，以產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制控制信號控制該變頻器而驅(qū)動該馬達(dá)。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字信號處理器，其特征在于，該轉(zhuǎn)速控制模塊包含 一速度估測器，用以接收該磁場電氣角，并根據(jù)該磁場電氣角的一角度與一周期估測該馬達(dá)的一馬達(dá)轉(zhuǎn)速值；以及 一轉(zhuǎn)速控制器，用以比較該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)速控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字信號處理器，其特征在于，更包含 一弱磁補償模塊，其根據(jù)該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生一弱磁位移角，并提供該弱磁位移角予該電氣角建立模塊，藉使該電氣角建立模塊根據(jù)該弱磁位移角調(diào)整所建立的該磁場電氣角。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字信號處理器，其特征在于，該弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生Θ = ω X α + β 其中Θ為該弱磁位移角，ω為該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而α與β則為該組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字信號處理器，其特征在于，更包含 一初始控制模塊，在該馬達(dá)到達(dá)一預(yù)定轉(zhuǎn)速前，由該初始控制模塊輸出一初始六步激磁換相信號予該脈沖寬度調(diào)制控制模塊，使得該脈沖寬度調(diào)制控制模塊產(chǎn)生該脈沖寬度調(diào)制控制信號。
6.—種馬達(dá)控制系統(tǒng),包含 一反饋電路，電性耦接于一馬達(dá)，用以反饋該馬達(dá)的一單相反電動勢信號； 一數(shù)字信號處理器，其包含 一電氣角建立模塊，用以接收該單相反電動勢信號，建立相對應(yīng)該單相反電動勢信號的一磁場電氣角，并對該磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生一六步激磁換相信號； 一轉(zhuǎn)速控制模塊，電性耦接于該電氣角建立模塊，并根據(jù)該磁場電氣角產(chǎn)生一轉(zhuǎn)速控制信號；以及 一脈沖寬度調(diào)制控制模塊，用以接收該轉(zhuǎn)速控制信號與該六步激磁換相信號，以產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制控制信號；以及 一變頻器，電性耦接于該馬達(dá)與該數(shù)字信號處理器，用以接收該脈沖寬度調(diào)制控制信號而驅(qū)動該馬達(dá)。
7.如權(quán)利要求6所述的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，該轉(zhuǎn)速控制模塊包含 一速度估測器，用以接收該磁場電氣角，并根據(jù)該磁場電氣角的一角度與一周期估測該馬達(dá)的一馬達(dá)轉(zhuǎn)速值；以及 一轉(zhuǎn)速控制器，用以比較該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一轉(zhuǎn)速命令值以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)速控制信號。
8.如權(quán)利要求7所述的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)字信號處理器更包含 一弱磁補償模塊，其根據(jù)該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生一弱磁位移角，并提供該弱磁位移角予該電氣角建立模塊，藉使該電氣角建立模塊根據(jù)該弱磁位移角調(diào)整所建立的該磁場電氣角。
9.如權(quán)利要求8所述的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，該弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生 Θ = ω X α + β， 其中Θ為該弱磁位移角，ω為該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而α與β則為該組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。
10.如權(quán)利要求6所述的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，該反饋電路包含 三個反饋電阻，該些反饋電阻皆包含一第一端與一第二端，該些反饋電阻的該第一端分別電性耦接于該馬達(dá)的三相繞阻，而該些反饋電阻的該第二端皆電性耦接于一中性點；以及 一比較單元，電性耦接于該些反饋電阻的其中一者的該第一端以及該中性點，用以接收該單相反電動勢信號以及一中性點電位信號，經(jīng)由該比較單元對該單相反電動勢信號與該中性點電位信號進(jìn)行比較后，輸出一檢出信號； 其中該電氣角建立模塊用以接收該檢出信號，建立相對應(yīng)該檢出信號的一磁場電氣角，并對該磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生一六步激磁換相信號。
11.如權(quán)利要求6所述的馬達(dá)控制系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)字信號處理器更包含 一初始控制模塊，在該馬達(dá)到達(dá)一預(yù)定轉(zhuǎn)速前，由該初始控制模塊輸出一初始六步激磁換相信號予該脈沖寬度調(diào)制控制模塊，使得該脈沖寬度調(diào)制控制模塊產(chǎn)生該脈沖寬度調(diào)制控制信號。
12.一種馬達(dá)控制方法，包含下列步驟 反饋一單相反電動勢信號； 建立相對應(yīng)該單相反電動勢的一磁場電氣角； 對該磁場電氣角進(jìn)行處理以產(chǎn)生一六步激磁換相信號； 根據(jù)該磁場電氣角產(chǎn)生一轉(zhuǎn)速控制信號； 根據(jù)該轉(zhuǎn)速控制信號與該六步激磁換相信號產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制控制信號而驅(qū)動一馬達(dá)。
13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，根據(jù)該磁場電氣角產(chǎn)生該轉(zhuǎn)速控制信號的步驟包含下列步驟 根據(jù)該磁場電氣角的一角度與一周期估測該馬達(dá)的一馬達(dá)轉(zhuǎn)速值；以及 根據(jù)該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一轉(zhuǎn)速命令值產(chǎn)生該轉(zhuǎn)速控制信號。
14.如權(quán)利要求13所述的控制方法，其特征在于，包含下列步驟 根據(jù)該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)產(chǎn)生一弱磁位移角；以及 根據(jù)該弱磁位移角調(diào)整該磁場電氣角。
15.如權(quán)利要求14所述的控制方法，其特征在于，該弱磁位移角由下列式子所產(chǎn)生θ = ω X α + β， 其中Θ為該弱磁位移角，ω為該馬達(dá)轉(zhuǎn)速值，而α與β則為該組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)。
全文摘要
一種數(shù)字信號處理器，其用以接收由馬達(dá)所反饋的單相反電動勢信號，并根據(jù)單相反電動勢信號來控制變頻器而驅(qū)動馬達(dá)。數(shù)字信號處理器包含電氣角建立模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊以及脈沖寬度調(diào)制控制模塊。此外，數(shù)字信號處理器更包含弱磁補償模塊，其根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速與一組預(yù)設(shè)的補償參數(shù)，用以自動調(diào)整磁場電氣角，以達(dá)到適應(yīng)性控制。再者，一種馬達(dá)控制系統(tǒng)與方法亦在此揭露。
文檔編號H02P6/06GK102638207SQ20111003942
公開日2012年8月15日 申請日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者張榮澤, 李正中, 杜彰憲, 林彥亨 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司