永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法
【專利摘要】本發明提供一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其依據永磁同步馬達的相數，于永磁同步馬達的相對相繞組之間，重復施加具有脈寬調制的電壓向量脈波列于永磁同步馬達，直到相電流達到相同設定值時，再切離施加的電壓向量；在所施加的電壓向量切離后的設定放電時間，測量該等繞組的放電電流大小，或在所施加的電壓向量切離后，測量該等繞組到達相同放電電流時的放電時間；以及，依據所測量的該等相繞組的該等放電電流大小，或依據所測量的該到達相同放電電流時的放電時間，判斷該永磁同步馬達的磁極初始位置。
【專利說明】永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，特別是涉及一種采用兩相勵磁方式，不需額外電壓量測電路，可有效避免馬達于啟動時逆轉的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法。
【背景技術】
[0002]一般而言，永磁同步馬達由多相繞組與永久磁鐵構成，依據其永久磁鐵置于內轉子或外轉子而可分別稱為內轉式及外轉式永磁同步馬達；由于永久磁鐵的初始位置為隨機并且未知，因此，造成啟動時可能使得轉子反轉，但是對于電動載具、風扇等的應用，并不允許永磁同步馬達在磁極初始位置偵測時轉動磁極及啟動時反轉。關于此項問題，目前相關【技術領域】人員，大多是借著于永磁同步馬達加裝霍爾傳感器或編碼器等加以解決，但會使得成本增加、結構復雜化且占用空間，而霍爾傳感器或編碼器都容易損壞，不僅維修成本高且無法達到偵測磁極初始位置的目的。
[0003]針對公開文獻而言，例如一種磁極初始位置偵測方法，其施加固定電壓于三相繞組上一段固定時間后切離，量測下降至設定電壓的時間，比較時間大小可推測起始角度。或例如一種永磁馬達起始磁極偵測方法，先依據馬達參數決定一施加到定子的PWM脈寬，依序輸出六種電壓向量至定子，計算各個電壓向量所產生的電流上升時間，比對上升時間以得到一初步轉子位置，接著重復輸出六種電壓向量至定子并再計算轉子位置。或例如一種永磁式無刷馬達無傳感器控制的轉子磁極初始區間估測裝置及其方法，該方法包括下列步驟:提供一無刷直流馬達(BLDCM)，包括有一轉子及一定子線圈，其中，該轉子包含有N、S極；以120°的通電方式輸入一低頻低電壓信號至該無刷直流馬達，靠未導通相線圈的磁通型態，來估測該無刷直流馬達的轉子初始區間。
[0004]然而，現有用以偵測磁極初始位置的方式，其施加于馬達繞組的電壓次數至少都需要馬達相數的兩倍，施加次數多且耗時；而其施加的電壓則是100%或固定占空比(Duty)的脈波，容易造成磁極在磁極初始位置偵測期間轉動；而其需要三相以上的勵磁，導致因非飽和相線圈主導放電電流而造成錯誤；此外，現有測量電壓的方法分別是量測電壓計算放電時間，或量測電流計算充電時間，或量測電壓判斷感應電勢狀態，都需要額外的電壓量測電路。
[0005]據此，對于如何能有一種施加電壓次數少、不會造成磁極于偵測期間轉動、可改善勵磁量測誤差、不需額外電壓量測電路，并且可有效避免馬達于啟動時逆轉的磁極初始位置偵測方法，成為相關【技術領域】人員亟需解決的課題。
【發明內容】
[0006]于一實施例中，本發明提出一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其包含下列步驟:
[0007](a)依據該永磁同步馬達的相數，于該永磁同步馬達的相對相繞組之間，重復施加具有脈寬調制的電壓向量脈波列于該永磁同步馬達，直到相電流達到相同的一設定的放電電流時，再切離所施加的該電壓向量；
[0008](b)在所施加的該電壓向量切離后的一設定的放電時間，測量該等繞組的放電電流大小；以及
[0009](C)依據所測量的該等相繞組的該等放電電流大小，判斷該永磁同步馬達的磁極初始位置。
[0010]于另一實施例中，本發明更提出一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其包含下列步驟:
[0011](a)依據該永磁同步馬達的相數，于該永磁同步馬達的相對相繞組之間，重復施加具有脈寬調制的電壓向量脈波列于該永磁同步馬達，直到相電流達到相同的一設定的放電電流時，再切離所 施加的該電壓向量；
[0012](b)在所施加的電壓向量切離后，測量該等繞組到達相同放電電流時的放電時間；以及
[0013](C)依據所測量的該到達相同放電電流時的放電時間，判斷該永磁同步馬達的磁極初始位置。
[0014]于一實施例中，本發明又提出一種偵測磁極初始位置的控制流程，其包含有下列步驟:
[0015]首先設定一基準值為零；
[0016]判斷該基準值是否等于所偵測的一永磁同步馬達的相數；
[0017]若該基準值不等于該相數，則進行兩相勵磁及電流遞減，并且記錄一放電電流或一放電時間；將基準值累加1，并改變勵磁相，而后重復判斷該基準值是否等于該相數，直到該基準值等于該相數為止；以及
[0018]根據所記錄的放電電流或放電時間，通過查表得到該永磁同步馬達的磁極初始位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1至圖3為本發明的繞組勵磁方法的示意圖；
[0020]圖4為施加的電壓向量脈波列的占空比與磁極初始位置偵測的一實施例示意圖；
[0021]圖5為施加的電壓向量脈波列的占空比與磁極初始位置偵測另一實施例；
[0022]圖6為本發明偵測磁極初始位置的控制流程實施例；
[0023]圖7為圖6兩相勵磁及電流遞減步驟的控制流程實施例。
[0024]附圖標記
[0025]100:偵測磁極初始位置的控制流程110-160:步驟
[0026]200:兩相勵磁及電流遞減步驟的控制流程210-250:步驟
[0027]iD、il:放電電流tD、tl:放電時間
[0028]U-U:相繞組V-V:相繞組
[0029]W-W:相繞組+VDC:直流電源正端
【具體實施方式】[0030]以下將以三相永磁同步馬達為例，說明達成本發明的具體技術手段。但本發明的方法并不限定于三相永磁同步馬達，本發明可實施于相數多于三相的永磁同步馬達。
[0031]請參閱下表1所示對一三相永磁同步馬達的磁極初始位置定義表:
[0032]
【權利要求】
1.一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，包含下列步驟: (a)依據該永磁同步馬達的相數，于該永磁同步馬達的相對相繞組之間，重復施加具有脈寬調制的電壓向量脈波列于該永磁同步馬達，直到相電流達到相同的一設定的放電電流時，再切離所施加的該電壓向量； (b )在所施加的該電壓向量切離后的一設定的放電時間，測量該等繞組的放電電流大小；以及 (C)依據所測量的該等相繞組的該等放電電流大小，判斷該永磁同步馬達的磁極初始位置。
2.根據權利要求1所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，步驟(a)還包含有: 于第一次所施加的電壓向量脈波列的脈波導通占空比內，該永磁同步馬達其中的一相繞組連接至一直流電源正端，另一相繞組連接至一直流電源負端，其它相繞組則浮接； 于第二次所施加 的電壓向量脈波列的脈波導通占空比內，將原本連接至該直流電源負端的該相繞組連接至該直流電源正端，并將原本浮接的相繞組其中之一連接至該直流電源負端，其它相繞組則浮接；以及 依據該永磁同步馬達的相數，重復施加具有脈寬調制的電壓向量的脈波列于該永磁同步馬達的該等繞組。
3.根據權利要求2所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，步驟(a)還包含有: 該施加的電壓向量脈波列的占空比，能使該等繞組的電流上升，但該永磁同步馬達不會產生轉動。
4.根據權利要求2所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，步驟(b)還包含有: 該測量該等繞組放電電流大小的方法，測定連接至該直流電源正端的繞組對每一脈波列結束后的該設定的放電時間，其電流下降的幅度，并比較各電流下降幅度。
5.一種永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，包含下列步驟: (a)依據該永磁同步馬達的相數，于該永磁同步馬達的相對相繞組之間，重復施加具有脈寬調制的電壓向量脈波列于該永磁同步馬達，直到相電流達到相同的一設定的放電電流時，再切離所施加的該電壓向量； (b)在所施加的電壓向量切離后，測量該等繞組到達相同放電電流時的放電時間；以及 (C)依據所測量的該到達相同放電電流時的放電時間，判斷該永磁同步馬達的磁極初始位置。
6.根據權利要求5所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，步驟(a)還包含有: 于第一次所施加的電壓向量脈波列的脈波導通占空比內，該永磁同步馬達其中的一相繞組連接至一直流電源正端，另一相繞組連接至一直流電源負端，其它相繞組則浮接； 于第二次所施加的電壓向量脈波列的脈波導通占空比內，將原本連接至該直流電源負端的該相繞組連接至該直流電源正端，并將原本浮接的相繞組其中的一連接至該直流電源負端，其它相繞組則浮接；以及依據該永磁同步馬達的相數，重復施加具有脈寬調制的電壓向量的脈波列于該永磁同步馬達的該等繞組。
7.根據權利要求6所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，步驟(a)還包含有: 該施加的電壓向量脈波列的占空比，能使該等繞組的電流上升，但該永磁同步馬達不會產生轉動。
8.根據權利要求6所述的永磁同步馬達的磁極初始位置偵測方法，其特征在于，該測量該等繞組到達相同放電電流時的放電時間的方法，測定連接至該直流電源正端的繞組對每一脈波列結束后，其電流下降至一固定參考位準的時間，并比較各放電時間。
9.一種偵測磁極初始位置的控制流程，其特征在于，包含有下列步驟: 首先設定一基準值為零； 判斷該基準值是否等于所偵測的一永磁同步馬達的相數； 若該基準值不等于該相數，則進行兩相勵磁及電流遞減，并且記錄一放電電流或一放電時間；將基準值累加1，并改變勵磁相，而后重復判斷該基準值是否等于該相數，直到該基準值等于該相數為止；以及 根據所記錄的放電電流或放電時間，通過查表得到該永磁同步馬達的磁極初始位置。
10.根據權利要求9所述的偵測磁極初始位置的控制流程，其特征在于，該兩相勵磁及電流遞減的控制流程還包含有下列步驟: 判斷相電流是否達到一設定值； 若相電流未達到設定值，則將送電相通過開關采用脈寬調變方式導通，而受電相則通過開關采用全周期導通； 而后改變脈寬調變占空比，再重復判斷相電流是否達到該設定值，直到相電流達到該設定值為止；以及 若判斷相電流達到該設定值，則將該送電相及該受電相關閉，并且記錄該放電電流或該放電時間。
【文檔編號】H02P6/18GK103840726SQ201210584106
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年11月27日
【發明者】黃中雋, 黃亮橋, 賴炎生 申請人:財團法人工業技術研究院