永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法
【专利摘要】本发明提供一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其依据永磁同步马达的相数，于永磁同步马达的相对相绕组之间，重复施加具有脉宽调制的电压向量脉波列于永磁同步马达，直到相电流达到相同设定值时，再切离施加的电压向量；在所施加的电压向量切离后的设定放电时间，测量该等绕组的放电电流大小，或在所施加的电压向量切离后，测量该等绕组到达相同放电电流时的放电时间；以及，依据所测量的该等相绕组的该等放电电流大小，或依据所测量的该到达相同放电电流时的放电时间，判断该永磁同步马达的磁极初始位置。
【专利说明】永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，特别是涉及一种采用两相励磁方式，不需额外电压量测电路，可有效避免马达于启动时逆转的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，永磁同步马达由多相绕组与永久磁铁构成，依据其永久磁铁置于内转子或外转子而可分别称为内转式及外转式永磁同步马达；由于永久磁铁的初始位置为随机并且未知，因此，造成启动时可能使得转子反转，但是对于电动载具、风扇等的应用，并不允许永磁同步马达在磁极初始位置侦测时转动磁极及启动时反转。关于此项问题，目前相关【技术领域】人员，大多是借着于永磁同步马达加装霍尔传感器或编码器等加以解决，但会使得成本增加、结构复杂化且占用空间，而霍尔传感器或编码器都容易损坏，不仅维修成本高且无法达到侦测磁极初始位置的目的。
[0003]针对公开文献而言，例如一种磁极初始位置侦测方法，其施加固定电压于三相绕组上一段固定时间后切离，量测下降至设定电压的时间，比较时间大小可推测起始角度。或例如一种永磁马达起始磁极侦测方法，先依据马达参数决定一施加到定子的PWM脉宽，依序输出六种电压向量至定子，计算各个电压向量所产生的电流上升时间，比对上升时间以得到一初步转子位置，接着重复输出六种电压向量至定子并再计算转子位置。或例如一种永磁式无刷马达无传感器控制的转子磁极初始区间估测装置及其方法，该方法包括下列步骤:提供一无刷直流马达(BLDCM)，包括有一转子及一定子线圈，其中，该转子包含有N、S极；以120°的通电方式输入一低频低电压信号至该无刷直流马达，靠未导通相线圈的磁通型态，来估测该无刷直流马达的转子初始区间。
[0004]然而，现有用以侦测磁极初始位置的方式，其施加于马达绕组的电压次数至少都需要马达相数的两倍，施加次数多且耗时；而其施加的电压则是100%或固定占空比(Duty)的脉波，容易造成磁极在磁极初始位置侦测期间转动；而其需要三相以上的励磁，导致因非饱和相线圈主导放电电流而造成错误；此外，现有测量电压的方法分别是量测电压计算放电时间，或量测电流计算充电时间，或量测电压判断感应电势状态，都需要额外的电压量测电路。
[0005]据此，对于如何能有一种施加电压次数少、不会造成磁极于侦测期间转动、可改善励磁量测误差、不需额外电压量测电路，并且可有效避免马达于启动时逆转的磁极初始位置侦测方法，成为相关【技术领域】人员亟需解决的课题。
【发明内容】
[0006]于一实施例中，本发明提出一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其包含下列步骤:
[0007](a)依据该永磁同步马达的相数，于该永磁同步马达的相对相绕组之间，重复施加具有脉宽调制的电压向量脉波列于该永磁同步马达，直到相电流达到相同的一设定的放电电流时，再切离所施加的该电压向量；
[0008](b)在所施加的该电压向量切离后的一设定的放电时间，测量该等绕组的放电电流大小；以及
[0009](C)依据所测量的该等相绕组的该等放电电流大小，判断该永磁同步马达的磁极初始位置。
[0010]于另一实施例中，本发明更提出一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其包含下列步骤:
[0011](a)依据该永磁同步马达的相数，于该永磁同步马达的相对相绕组之间，重复施加具有脉宽调制的电压向量脉波列于该永磁同步马达，直到相电流达到相同的一设定的放电电流时，再切离所 施加的该电压向量；
[0012](b)在所施加的电压向量切离后，测量该等绕组到达相同放电电流时的放电时间；以及
[0013](C)依据所测量的该到达相同放电电流时的放电时间，判断该永磁同步马达的磁极初始位置。
[0014]于一实施例中，本发明又提出一种侦测磁极初始位置的控制流程，其包含有下列步骤:
[0015]首先设定一基准值为零；
[0016]判断该基准值是否等于所侦测的一永磁同步马达的相数；
[0017]若该基准值不等于该相数，则进行两相励磁及电流递减，并且记录一放电电流或一放电时间；将基准值累加1，并改变励磁相，而后重复判断该基准值是否等于该相数，直到该基准值等于该相数为止；以及
[0018]根据所记录的放电电流或放电时间，通过查表得到该永磁同步马达的磁极初始位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1至图3为本发明的绕组励磁方法的示意图；
[0020]图4为施加的电压向量脉波列的占空比与磁极初始位置侦测的一实施例示意图；
[0021]图5为施加的电压向量脉波列的占空比与磁极初始位置侦测另一实施例；
[0022]图6为本发明侦测磁极初始位置的控制流程实施例；
[0023]图7为图6两相励磁及电流递减步骤的控制流程实施例。
[0024]附图标记
[0025]100:侦测磁极初始位置的控制流程110-160:步骤
[0026]200:两相励磁及电流递减步骤的控制流程210-250:步骤
[0027]iD、il:放电电流tD、tl:放电时间
[0028]U-U:相绕组V-V:相绕组
[0029]W-W:相绕组+VDC:直流电源正端
【具体实施方式】[0030]以下将以三相永磁同步马达为例，说明达成本发明的具体技术手段。但本发明的方法并不限定于三相永磁同步马达，本发明可实施于相数多于三相的永磁同步马达。
[0031]请参阅下表1所示对一三相永磁同步马达的磁极初始位置定义表:
[0032]
【权利要求】
1.一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，包含下列步骤: (a)依据该永磁同步马达的相数，于该永磁同步马达的相对相绕组之间，重复施加具有脉宽调制的电压向量脉波列于该永磁同步马达，直到相电流达到相同的一设定的放电电流时，再切离所施加的该电压向量； (b )在所施加的该电压向量切离后的一设定的放电时间，测量该等绕组的放电电流大小；以及 (C)依据所测量的该等相绕组的该等放电电流大小，判断该永磁同步马达的磁极初始位置。
2.根据权利要求1所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，步骤(a)还包含有: 于第一次所施加的电压向量脉波列的脉波导通占空比内，该永磁同步马达其中的一相绕组连接至一直流电源正端，另一相绕组连接至一直流电源负端，其它相绕组则浮接； 于第二次所施加 的电压向量脉波列的脉波导通占空比内，将原本连接至该直流电源负端的该相绕组连接至该直流电源正端，并将原本浮接的相绕组其中之一连接至该直流电源负端，其它相绕组则浮接；以及 依据该永磁同步马达的相数，重复施加具有脉宽调制的电压向量的脉波列于该永磁同步马达的该等绕组。
3.根据权利要求2所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，步骤(a)还包含有: 该施加的电压向量脉波列的占空比，能使该等绕组的电流上升，但该永磁同步马达不会产生转动。
4.根据权利要求2所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，步骤(b)还包含有: 该测量该等绕组放电电流大小的方法，测定连接至该直流电源正端的绕组对每一脉波列结束后的该设定的放电时间，其电流下降的幅度，并比较各电流下降幅度。
5.一种永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，包含下列步骤: (a)依据该永磁同步马达的相数，于该永磁同步马达的相对相绕组之间，重复施加具有脉宽调制的电压向量脉波列于该永磁同步马达，直到相电流达到相同的一设定的放电电流时，再切离所施加的该电压向量； (b)在所施加的电压向量切离后，测量该等绕组到达相同放电电流时的放电时间；以及 (C)依据所测量的该到达相同放电电流时的放电时间，判断该永磁同步马达的磁极初始位置。
6.根据权利要求5所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，步骤(a)还包含有: 于第一次所施加的电压向量脉波列的脉波导通占空比内，该永磁同步马达其中的一相绕组连接至一直流电源正端，另一相绕组连接至一直流电源负端，其它相绕组则浮接； 于第二次所施加的电压向量脉波列的脉波导通占空比内，将原本连接至该直流电源负端的该相绕组连接至该直流电源正端，并将原本浮接的相绕组其中的一连接至该直流电源负端，其它相绕组则浮接；以及依据该永磁同步马达的相数，重复施加具有脉宽调制的电压向量的脉波列于该永磁同步马达的该等绕组。
7.根据权利要求6所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，步骤(a)还包含有: 该施加的电压向量脉波列的占空比，能使该等绕组的电流上升，但该永磁同步马达不会产生转动。
8.根据权利要求6所述的永磁同步马达的磁极初始位置侦测方法，其特征在于，该测量该等绕组到达相同放电电流时的放电时间的方法，测定连接至该直流电源正端的绕组对每一脉波列结束后，其电流下降至一固定参考位准的时间，并比较各放电时间。
9.一种侦测磁极初始位置的控制流程，其特征在于，包含有下列步骤: 首先设定一基准值为零； 判断该基准值是否等于所侦测的一永磁同步马达的相数； 若该基准值不等于该相数，则进行两相励磁及电流递减，并且记录一放电电流或一放电时间；将基准值累加1，并改变励磁相，而后重复判断该基准值是否等于该相数，直到该基准值等于该相数为止；以及 根据所记录的放电电流或放电时间，通过查表得到该永磁同步马达的磁极初始位置。
10.根据权利要求9所述的侦测磁极初始位置的控制流程，其特征在于，该两相励磁及电流递减的控制流程还包含有下列步骤: 判断相电流是否达到一设定值； 若相电流未达到设定值，则将送电相通过开关采用脉宽调变方式导通，而受电相则通过开关采用全周期导通； 而后改变脉宽调变占空比，再重复判断相电流是否达到该设定值，直到相电流达到该设定值为止；以及 若判断相电流达到该设定值，则将该送电相及该受电相关闭，并且记录该放电电流或该放电时间。
【文档编号】H02P6/18GK103840726SQ201210584106
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】黄中隽, 黄亮桥, 赖炎生 申请人:财团法人工业技术研究院