[发明专利]具有追相模块的马达控制系统

说明书

本发明公开了一种具有追相模块的马达控制系统，包括：一微控制器；一永磁马达，耦合该微控制器；一高速追相模块，耦合该永磁马达，以控制该永磁马达；以及一脉冲波电源控制，耦合该永磁马达，以提供稳定控制；本发明的具有追相模块的马达控制系统可降低功率的损耗，稳定输出功率，并可高效能的控制马达的转速。

技术领域

本发明关于一种马达技术，特别是涉及一种具有追相模块的马达控制系统。

背景技术

马达主要是由转子、设置于转子内的磁铁磁极、定子、印刷电路板所组成，驱动器与感测器设置连结于印刷电路板之上。

当马达操作时，全桥电路中的线圈缠绕定子，驱动器输出控制信号以控制数个开关的开启与关闭。磁铁磁极具有数个磁极(例如，分别为N极、S极、N极与S极)并设置于转子内，依据电流流经线圈，定子所产生的电磁场推动转子，并由感测器以感应转子内磁铁磁极的变换而输出一感测信号至驱动器，以调整控制流经线圈的电流时间，使马达定子对转子产生固定方向的旋转磁场。

如图1所示，其显示马达的转动原理。当电流由绕组4号进入而从绕组1号流岀时，定子101所产生的电磁场会推动转子102，使转子(永久磁铁)102从绕组1号转到绕组2号。而当定子101的电流换相变成由绕组5号进入而从绕组2号流出时；同样地，定子101所产生的电磁场会推动转子102，使转子(永久磁铁)102从绕组2号转到绕组3号。由定子电流不断的换相，就能使转子(永久磁铁)102跟着旋转，带动整体马达的转动。

如图2所示，其显示一直流无刷马达的驱动原理。直流无刷马达的最基本的驱动方法为120˚导电方式(即六步驱动模式)。控制开关202例如为半导体开关组件，是由6个绝缘闸双极电晶体(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)与二极体所构成。二极体是连接于绝缘闸双极电晶体的集极-射极之间。利用控制开关202的6个绝缘闸双极电晶体(IGBT)开关(T1、T2、T3、T4、T5、T6)，而施加以单纯的开启与关闭(ON/OFF)控制信号。6个IGBT开关(T1、T2、T3、T4、T5、T6)分别并联6个二极体(D1、D2、D3、D4、D5、D6)。在6个开关之中，每一次只有2个开关导通，由6个开关的变化吸引转子到达6个定点，以让马达201旋转。例如，六步驱动模式之中，第一步为IGBT开关(T6、T1)开启，其他4个电晶体关闭；第二步为IGBT开关(T1、T2)开启，其他4个电晶体关闭；第三步为IGBT开关(T2、T3)开启，其他4个电晶体关闭；第四步为IGBT开关(T3、T4)开启，其他4个电晶体关闭；第五步为IGBT开关(T4、T5)开启，其他4个电晶体关闭；第六步为IGBT开关(T5、T6)开启，其他4个电晶体关闭。在每一步驱动之后，均会进行读取反电动势203，以及侦测转子的位置204，接下来才会通过控制器200来进行控制IGBT开关的切换的动作。

已知无刷马达装置之中，一控制器与马达之间彼此电性连接。马达内部的处理器能根据控制器的控速信号以驱动马达，进行特定速度的转动。而无刷直流马达的控制方法，大略包含三步骤：转子定位步骤，一开回路启动步骤，以及一闭回路运转控制步骤。

目前已知马达的顿转转矩(Cogging Torque)较大，在换极时(输入电流流经线圈的电流方向切换瞬间)会产生一短暂的休息时间(dead time)而造成流经线圈的电流振幅过大而产生过大峰值电流(Peak Current)。因此，容易造成马达中的电子组件损坏。若将马达应用于风扇，风扇会产生明显的马达频率倍频震动。若马达驱动电路之中有任意一个电子组件发生故障，将使得马达转子失去磁场感应力而停止旋转。

此外，无刷直流马达由于具有高效率的优势，因此，多数业者大多将其使用在电子产品上。尤其是作为电子产品中的散热风扇使用，由无刷直流马达的驱动以带动扇叶转动，进而进行电子产品的驱风散热。