[发明专利]三相电动机的转子位置检测装置与检测方法

说明书

本公开提供一种三相电动机的转子位置检测装置与检测方法，其量测不同电压向量下的感应电压，并据此计算不同感应电压之间的一感应电压关系。接着再根据一转子位置表找出与感应电压关系相符的转子位置。据此，本公开实施例所提供的三相电动机的转子位置检测装置与检测方法可以在停止状态下准确地检测到转子位置，以避免三相电动机不正确操作而毁损。

技术领域

本公开涉及一种检测装置与检测方法，具体而言，涉及一种三相电动机的转子位置检测装置与检测方法。

背景技术

现有技术的三相电动机包括转子(rotor)与定子(stator)，要准确地控制电动机扭矩(motor torque)需要绝对转子位置信息。现有技术的检测方法通常使用霍尔传感器(hall sensor)来感测转子位置信息。然而，霍尔传感器会增加电动机的整体尺寸与成本，并且降低系统的稳定性。目前已有很多方法可以在无传感器下完成转子位置的检测。

如图1A、图1B与图2，其说明现有技术的转子位置的检测原理。如图1A所示，若在绕组定子10加上电流i而产生的感应磁场方向，与转子20的磁场方向相反，磁饱和效应会减弱，造成绕组定子10的电感上升。如图1B所示，若在绕组定子10加上电流i而产生的感应磁场方向，与转子20的磁场方向相同，磁饱和效应会增强，造成绕组定子10的电感下降。图2显示绕组定子10的电感与转子20的电气角的关系图。如图2所示，若绕组定子10与转子20为反向磁场，绕组定子10的电感会略为上升。若绕组定子10与转子20为顺向磁场，绕组定子10的电感会略为下降。藉此，现有技术的三相电动机可利用上述绕组定子10与转子20之间的特性来得到转子位置。

然而，现有技术的无传感器的检测方法并无法在停止(standstill)状态下准确地检测到转子位置，这可能导致电动机的启动扭矩减少以及在启动时发生暂时的反转，这些情况在某些应用上是不允许的，例如硬盘。因此，若可以在停止状态下准确地检测到转子位置，将可避免三相电动机不正确操作而毁损。

发明内容

本公开于一实施方式中提供一种三相电动机的转子位置检测装置，用以于一停止状态下检测一三相电动机的一转子位置。三相电动机的一绕组定子由3个线圈组成，且每一个线圈具有一相位端。转子位置检测装置包括一全桥电路、一逻辑电路、一选择器与一处理器。全桥电路电连接每一个相位端。逻辑电路电连接全桥电路，且依序输出6个不同电压向量至全桥电路，以控制全桥电路依序感应3个线圈中的其中二个。6个电压向量具有一顺序关系且关联全桥电路的一相位切换以提供三相电动机的运转。选择器电连接每一个相位端与逻辑电路，且依序根据6个电压向量获取未感应的线圈的相位端的电压，以对应产生6个感应电压。而处理器电连接选择器，接收6个感应电压，且储存有一转子位置表。转子位置表具有6个不同电气位置区间。6个电气位置区间组成一电气周期。每一个电气位置区间对应到6个电压向量。6个电压向量分别具有一默认电压值，且6个默认电压值之间具有一默认电压关系。处理器计算6个感应电压之间的一感应电压关系。处理器查找转子位置表中与感应电压关系相符的默认电压关系，并将默认电压关系对应的电气位置区间作为转子位置。

优选地，选择器为一多任务器。多任务器接收每一个线圈的相位端的电压，且根据接收的电压向量获取未感应的线圈的相位端的电压。

优选地，3个线圈分别为一第一线圈、一第二线圈与一第三线圈。全桥电路包括一第一桥臂、一第二桥臂与一第三桥臂。第一桥臂具有一第一开关与一第二开关。第一开关的一端接收输入电压，第一开关的另一端电连接第二开关的一端与第一线圈的相位端，且第二开关的另一端接地。第二桥臂具有一第三开关与一第四开关。第三开关的一端接收输入电压，第三开关的另一端电连接第四开关的一端与第二线圈的相位端，且第四开关的另一端接地。第三桥臂具有一第五开关与一第六开关。第五开关的一端接收输入电压，第五开关的另一端电连接第六开关的一端与第三线圈的相位端，且第六开关的另一端接地。