转子角度估测方法与流程

本发明涉及一种控制方法，具体而言，涉及一种转子角度估测方法。

背景技术：

磁场导向控制(Field-Oriented Control，FOC)是现今马达控制的主流技术，而磁场导向控制需搭配高分辨率的转子角度传感器(Encoder)或无传感器估测技术(Sensorless)才能有较佳的弦波输出特性。

无传感器估测技术虽然成本较低，但是，由于缺乏传感器，因此刚开始启动时可能会反转，而且启动扭力低，并不适合用于车辆马达驱动的控制。转子角度传感器虽然可以改善上述无传感器估测技术的缺点，但是高分辨率(约1024至2048种状态编码)的转子角度传感器成本较高。

因此，近来本领域技术人员多改用较便宜的霍尔传感器，如此虽然可以降低成本。但是，霍尔传感器仅有如图1所示的6种状态编码，也就是说，霍尔传感器的分辨率远不及转子角度传感器的分辨率，使得磁场导向控制的输出电流大概如图2所示地呈U型锯齿状，造成马达在运转时产生震动与噪音。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种用以提升霍尔传感器的分辨率以减少震动与噪音的转子角度估测方法

本发明转子角度估测方法包含下列步骤：步骤(a)利用霍尔传感器检测转子的电气角度，并在所述霍尔传感器转态时，产生霍尔转态信号。

步骤(b)是利用控制器接收所述霍尔传感器所产生的所述霍尔转态信号，并由两个霍尔转态信号之间的时间差来计算出所述转子的角速度。

步骤(c)利用所述控制器计算出变化角度，所述变化角度是所述控制器预设的取样时间与所述转子的角速度的乘积。步骤(d)利用所述控制器 来以所述霍尔传感器所检测的所述转子的电气角度累加所述变化角度来产生预估角度。

步骤(e)利用所述控制器比较在产生所述霍尔转态信号时所述转子的电气角度与所述预估角度的差值，并以产生所述霍尔转态信号时所述转子的电气角度为基准，将所述预估角度修正至与产生所述霍尔转态信号时所述转子的电气角度相同的校正角度。

步骤(f)是以所述校正角度所产生的相位电流来控制所述转子。

本发明的有益效果在于：利用所述控制器计算出所述转子的角速度，配合以低分辨率的霍尔传感器所测得的所述转子的电气角度为基准，将所述预估角度在霍尔传感器转态时修正成校正角度，不仅能提升霍尔传感器的分辨率，同时也能提升估测角度的精确度，以减少转子运转时的震动与噪音。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将在参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是示意图，说明现有霍尔传感器的六种编码状态；

图2是示意图，说明利用现有霍尔传感器的磁场导向控制输出的相位电流；

图3是流程图，说明本发明转子角度估测方法的实施例；

图4是示意图，说明本实施例步骤(d)的预估角度与霍尔传感器的电气角度的差异；

图5是示意图，说明本实施中的预估角度与校正角度的差异；

图6是比较图，说明本实施中校正角度的分辨率与霍尔传感器的分辨率的差异；以及

图7是示意图，说明本实施中以该校正角度所产生的相位电流。

具体实施方式

参考图3，本发明转子角度估测方法的实施例包含以下步骤：步骤21利用霍尔传感器检测转子的电气角度，并在该霍尔传感器转态时，产生霍 尔转态信号。

在本实施例中，该霍尔转态信号是单相霍尔转态信号，实际应用上，该霍尔转态信号也可以是三相霍尔转态信号。

步骤22是利用控制器接收该霍尔传感器所产生的霍尔转态信号，并由两个霍尔转态信号之间的时间差来计算出该转子的角速度。在本实施例中，该控制器是微处理器(Microcontroller Unit，MCU)，实际应用上也可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)。

在此要特别说明的是，该控制器是以单相霍尔转态信号来计算角速度，当然，该控制器也可以以三相霍尔转态信号来计算角速度。

步骤23是利用该控制器计算出变化角度，该变化角度是该控制器预设的取样时间与该转子的角速度的乘积。

参考图3、图4，步骤24是利用该控制器来以该霍尔传感器所检测的该转子的电气角度累加该变化角度来产生预估角度。由图4可知，该预估角度的变化比该霍尔传感器转态时的变化更为精细。

参考图3、图4、图5，步骤25是利用该控制器来比较在产生该霍尔转态信号时该转子的电气角度与对应该转子的电气角度的该预估角度的差值，即图4中120°与180°位置处的该电气角度与该预估角度间的差值，并以在产生该霍尔转态信号时该转子的电气角度为基准，将图4中假想线圈绕部分所示的预估角度修正至如图5中假想线圈绕部分所示的与在产生该霍尔转态信号时该转子的电气角度相同的校正角度，提升了所估测的该校正角度的精确度。在此要说明的是，图4、图5中的60°、120°、180°及240°是该霍尔传感器转态时的电气角度。

由于霍尔传感器所感测的电气角度是该转子实际的电气角度，因此，利用霍尔传感器产生霍尔转态信号的电气角度来校正该预估角度能对该预估角度与该转子的电气角度的轻微误差进行修正，从而获得如图6所示的比霍尔传感器更佳的分辨率与精确度。在此要说明的是，图5中的该校正角度除了以该霍尔传感器产生霍尔转态信号的电气角度来进行校正的位置(即图4、图5中120°与180°位置)外，其余部分与图4中该预估角度相同。

参考图3、图6、图7，步骤26是以该校正角度所产生的弦波相位电流 来控制该转子转动。由于该校正角度的分辨率比霍尔传感器的分辨率更好，因此，以该校正角度能产生如图7所示的大概呈弦波的相位电流。相较于现有霍尔传感器呈U型锯齿状的相位电流，大概呈弦波的相位电流不仅能使该转子的转动更为平顺，还能减少转动时的震动与噪音。

综上所述，本发明转子角度估测方法利用该控制器计算出该转子的角速度与变化角度，配合以在该霍尔传感器转态时的电气角度为基准将该预估角度修正成校正角度，以提升霍尔传感器的分辨率和精确度，以减少转子运转时的震动与噪音，所以确实能达到本发明的目的。

以上所述的实施例仅是本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明实施的范围，即，根据本发明的权利要求以及说明书内容所做出的简单的等效变化与修改都包含在本发明专利的范围之内。