[发明专利]多相马达控制方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相马达控制方法，特别是一根据相位差以判断多相马达换相频率的方法，同时还涉及一种使用该方法的多相马达控制的装置。

背景技术

图1A显示一Y接线的三相无传感器永磁同步马达控制电路示意图，其操作方式可参考图1B。图1B水平坐标0°到360°代表马达定子的电气周期，而垂直坐标中Vu、Vv以及Vw则为图1A中接点Vu、Vv以及Vw的电压，即分别为三相马达上三接点上的驱动电压讯号，图1B中呈锯齿状的曲线Vc为图1A中Y接线中性点Vc的电压曲线。

以六步方波趋动为例，三相无传感器永磁同步马达的换相依据，为感测Vu、Vv以及Vw接点中的浮接相电压(floating phase voltage)，与中性点电压Vc之间的感应电动势(back electromotive force，BEMF)，当BEMF出现零交叉点(zero-crossing point，图式中标示符号Pz)时即准备换相切换。例如图1B中，0°到60°的阶段中，接点Vu通过中性点Vc对接点Vv供电，而接点Vw为浮接相(floating phase)。比较电压Vw与中性点的电压Vc，当零交叉点Pz被感测时再等30°以进行换相。之后，60°到120°的阶段中，接点Vu通过中性点Vc对接点Vw供电，而接点Vv为浮接相。比较电压Vv与电压Vc，当零交叉点Pz被感测时再等30°以进行换相，如此接续下去完成0°到360°的电气周期。当用脉波调变(pulse width modultion)进行转速控制，或用软切换(soft-switching)来修整相电流波型成类弦波的形式时，其换相的判断皆可利用浮接相进行BEMF零交叉点的感测而判断之，其中不同处仅为对零交叉点Pz的感测区间的大小不同。

马达的运转，其转矩来自于定子所产生的电磁场与转子的永磁磁场作用所产生的。要使马达在运转时无噪音，马达永磁的充磁需为正弦波的充磁磁场，每一相定子线圈所感应到的BEMF也为正弦波的波形，同时每一相的相电流也要为正弦波的波形，并尽量使相电流与BEMF同相位，以使马达运转在最佳效率。用浮接相进行BEMF零交叉点的操作方式，因需要轮流使每一相浮接，该相在浮接的期间其电流为零电流，因此相电流将无法为正弦波的波形，其结果为定子所产生的电磁场与转子的永磁磁场作用所产生的转矩会有瞬间的不平衡，因而会产生换相颤动噪音，虽然可利用类弦波的平滑讯号处理方式以降低浮接时间比例，进而降低换相噪音，但在安静的环境或对噪音要求较高的环境下，其所产生的噪音仍可能造成困扰。

美国专利号8,093,847、7,034,478、5,491,393中所公开的马达控制方法，对于换相噪音虽有不同的处理方式，但皆无法解决浮接接点所造成的换相噪音。

发明内容

本发明的目的自由克服现有技术的不足与缺陷，提出一种多相马达控制方法，以及使用此法的装置。

为达上述目的，就其中一个观点，本发明提供一种多相马达控制方法，所控制的多相马达具有多个接点，分别耦接于对应多个驱动电压讯号以控制该多相马达中一转子的旋转，该多相马达控制方法包含：感测至少一接点上的一电流讯号的相位；比较该感测的电流讯号相位与一期望的目标电流讯号的相位差；以及根据比较结果控制该转子的转速。

在其中一种实施型态中，该多个驱动电压讯号为正弦波驱动电压讯号，或空间向量脉波宽度调变讯号(space vector pulse width modulation,SVPWM)。

在其中一种实施型态中，比较该感测的电流讯号相位与一期望的目标电流讯号的相位差的步骤包含：侦测该感测电流讯号对地的一零交叉点时间；给定期望的目标电流讯号的零交叉点时间；以及根据该两零交叉点间的时间差，以计算该相位差。

上述实施型态中，该期望的目标电流讯号的零交叉点时间较佳宜为对应的驱动电压讯号对地的零交叉点时间加上一默认值。

在其中一种实施型态中，比较该感测的电流讯号相位与一期望的目标电流讯号的相位差的步骤包含：计算侦测两接点的该多个电流讯号间的一差动零交叉点时间；给定两接点对应的两相期望的目标电流讯号的相位差动零交叉点时间；以及根据该两交叉点间的时间差，以计算该相位差。

上述实施型态中，该两相期望的目标电流讯号的相位差动零交叉点时间较佳宜为对应的两相驱动电压讯号相位差动零交叉点时间加上一默认值。

上述实施型态中，该默认值可设为一内部常数值或该内部常数值与一正或负安全值之和，该内部常数值等于线路中的等效电感除以等效电阻。