CN104467567A - 多相马达控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多相马达控制方法，用于控制多相马达的换相操作，其中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多相马达中一转子相对于一定子的旋转，多相马达控制方法包含：感测至少一接点上的电流讯号的相位，例如侦测其零交叉点；给定该电流讯号的一参考相位；以及比较感测的电流讯号相位与该参考相位的相位差，并根据比较结果控制定子换相频率的加速或减速，最终使感测的电流讯号的相位与该电流讯号的参考相位同相或相近，以此来间接调整转子在一给定驱动电压下所能达到的恰当或最佳的转速。此外，本发明亦提供使用此法的一种多相马达控制装置。

Description

多相马达控制方法与装置

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 widthmodulation,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。

在其中一种实施型态中，该根据比较结果控制该转子的转速的步骤包含：当感测的电流讯号相位落后期望的目标电流讯号的相位，提高该驱动电压讯号的换相频率以提高该转子的转速；或当感测的电流讯号相位领先期望的目标电流讯号的相位，降低该多个驱动电压讯号的换相频率以降低该转子的转速。

在其中一种实施型态中，该多相马达控制方法又包含：启动该多相马达，并于确定转子开始转动后，切换至前述感测至少一接点上的驱动电压讯号与电流讯号的步骤。

在其中一种实施型态中，该多相马达控制方法又包含：启动该多相马达，并感测转子的速度，当速度到达一预定速度后，改切换至前述感测至少一接点上的驱动电压讯号与电流讯号的步骤。

在其中一种实施型态中，该多相马达控制方法又包含：比较该感测的电流讯号相位与期望的目标电流讯号的相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该感测的电流讯号的零交叉点趋近该期望的目标电流讯号的零交叉点，而其中该期望的目标电流讯号的相位的零交叉点大于一零交叉点参考值加上该马达的一内部常数值；又当该驱动电压讯号的换相频率持续下降至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

在其中一种实施型态中，该多相马达控制方法又包含：比较该感测的电流讯号相位与期望的目标电流讯号的相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该感测的电流讯号的零交叉点趋近该期望的目标电流讯号的零交叉点，而其中该期望的目标电流讯号的相位的零交叉点小于一零交叉点参考值加上该马达的一内部常数值；又当该驱动电压讯号的换相频率持续上升至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

就另一个观点，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该驱动电压讯号与一电流讯号；计算该电流讯号落后该驱动电压讯号的一相位差；比较该相位差与一预设交叉相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该驱动电压讯号与该电流讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中该预设交叉相位差大于该默认值；以及当该驱动电压讯号的换相频率持续下降至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

为达上述目的，就又一个观点，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该驱动电压讯号与一电流讯号；计算该电流讯号落后该驱动电压讯号的一相位差；比较该相位差与一预设交叉相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该驱动电压讯号与该电流讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中该预设交叉相位差小于该默认值；以及当该驱动电压讯号的换相频率持续上升至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

为达上述目的，就又再一个观点，本发明提供一种多相马达控制装置，所连接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，该多相马达控制装置包含：一零交叉点传感器，接收一电流讯号，并侦测该电流讯号对地的一零交叉点；一相位时间计算电路，根据侦测的电流讯号零交叉点与期望的目标电流讯号零交叉点，计算该两零交叉点的时间差而得出相位差，并根据该相位差产生一转速调整讯号；以及一驱动器，根据该转速调整讯号以控制调整该转子的转速。

为达上述目的，就又再一个观点，本发明提供一种多相马达控制装置，所连接的多相马达具有三个接点，分别耦接于三个驱动电压讯号以控制该多相马达中一转子的旋转，该多相马达控制装置包含：一差动相交叉点传感器，用以侦测两接点上对应的两相电流讯号的差动零交叉点；一相位时间计算电路，根据侦测的两相电流差动零交叉点与期望的目标电流讯号的两相电流差动零交叉点，计算该两交叉点的时间差而得出相位差，并根据该相位差产生一转速调整讯号；以及一驱动器，根据该转速调整讯号以控制调整该转子的转速。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1A、1B显示一现有技术的三相马达控制装置以及当中讯号关系的示意图；

图2显示根据本发明的三相马达控制方法一实施例；

图3A、3B、3C、3D显示根据本发明的三相马达控制方法一实施例中各种讯号关系的示意图；

图3E说明侦测一相电流的零交叉点与相对相电流的差动零交叉点的不同实施方式；

图4A、4B、4C、4D显示根据本发明的三相马达控制方法另一实施例中各种讯号关系的示意图；

图5A、5B，其中显示本发明的三相马达控制方法如何判断转子死锁的一实施例；

图6A、6B，其中显示本发明的三相马达控制方法如何判断转子死锁的另一实施例；

图7显示本发明的三相马达控制装置一实施例的示意图；

图8显示本发明的三相马达控制装置另一实施例的示意图。

图中符号说明

10、20       三相马达控制装置

11           零交叉点传感器

12、22       时间计算电路

13、23       相位比较器

14、24       驱动器

21           相交叉点传感器

Bu、Bv、Bw   感应电动势

Ft1、Ft2        临界值

Iu、Iv、Iw、Ir  电流讯号

Ilock           死锁电流讯号

L               线路等效电感

Pz              零交叉点

R               线路等效电阻

S1、S2、S3      步骤

Vc              中性点

Vdp1、Vdp2      预设交叉相位差

Vu、Vv、Vw      接点、或该接点处的驱动电压讯号

V               驱动电压讯号

△t1、△t2、△t3、△t4  时间差

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。

以下以三相马达为例说明本发明，但本发明可应用至任意多相的马达，而不限于三相马达。

参照图2，其中显示根据一观点，本发明提供一种三相马达控制方法，用于控制三相马达的换相操作，其中三相马达具有三个接点(Vu、Vv、Vw，图1)，分别耦接于三个驱动电压讯号Vu、Vv、Vw以控制三相马达中一转子的旋转，三相马达控制方法包含：感测至少一接点上的电流讯号的零交叉点(S1)；比较侦测到的电流讯号的零交叉点与一零交叉点参考值的时间差(S2)；以及根据比较结果判断侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间的相位差，并对应地控制转子的转速(S3)。其中，所谓“电流讯号的零交叉点”可为对地的绝对零交叉点或是与其它讯号的相对(或称差动)零交叉点。

图3A、3B、3C、3D显示本发明一实施例中讯号关系的示意图，其中Vu、Vv、Vw为分别三相马达上三接点的驱动电压讯号，而Iu、Iv、Iw为分别对应的电流讯号。

图3A显示转子为静止状态时(例如启动瞬间转子处于静止状态或转子死锁)，驱动电压讯号与电流讯号间的关系。由于线路等效电感(L)以及等效电阻(R)的影响（参阅图1，线路指各接点Vu、Vv、Vw至中性点(对△-连接方式的马达而言为等效中性点)Vc的线路），电流讯号Iu、Iv、Iw会分别落后驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的一延迟时间值，此延迟时间值在静止状态时接近而大致等于L/R，可通过计算或感测电路操作而得到，其中时间差的感测例如可根据同一接点上的驱动电压讯号对地零交叉点与电流讯号对地零交叉点互相比对而得。L/R可视为一内部常数，当转子为静止状态时，延迟时间值大致等于此内部常数，但当转子开始转动而具有转速时，延迟时间值会随速度而改变。参照图3A，前述的步骤S1可感测任何一接点的对应的电流讯号（Iu、Iv、Iw之一）的对地零交叉点的时间，而步骤S2便可计算侦测到的电流讯号Iu、Iv、Iw零交叉点的时间与一零交叉点参考值的时间差，在图3A的情况，此零交叉点参考值为驱动电压讯号对地的零交叉点。当比较结果得到两者（电流讯号零交叉点与零交叉点参考值）的差值等于一默认值时（此默认值例如可设为前述内部常数L/R，亦可为其它值，容后说明），根据比较结果可以得知侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间没有相位差（本例中转子为静止状态），而对应地控制转子的转速(步骤S3)。此外，当转子为静止状态时，亦可能为死锁(locked)的情况，其相关的判断于后详细说明。

参照图3B，显示当转子为转动状态且低于驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的负载能力所可驱动的最高速时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。其中，转子转动时受磁场感应作用产生感应电动势(back electromotive force)Bu、Bv、Bw，而当转子转动低于可驱动的最高速时，感应电动势Bu、Bv、Bw的相位会领先驱动电压讯号Vu、Vv、Vw。为便利了解，以下仅以其中一相的驱动电压讯号Vu、感应电动势Bu、电流讯号Iu来说明，而其它相的情形亦同（请参阅图中的空心圆）。比较驱动电压讯号Vu与感应电动势Bu的零交叉点，可看出感应电动势Bu的相位领先△t1，且感应电动势Bu与驱动电压讯号Vu的交越处会落后驱动电压讯号Vu的零交叉点，此落后值为△t2；此时电流讯号Iu的对地零交叉点与驱动电压讯号Vu的对地零交叉点相较，其延迟时间值为(L/R+△t2)。也就是说，当延迟时间值大于内部常数L/R时，表示马达的转速还未到可驱动的最高速，而可以继续加速。对照前述的方法步骤，在图3B的情况，前述的步骤S1可感测任何一接点的电流讯号（Iu、Iv、Iw之一）的对地零交叉点的时间，而步骤S2便可计算电流讯号Iu、Iv、Iw零交叉点的时间与零交叉点参考值（驱动电压讯号对地的零交叉点）的时间差，在图3B的情况，此时间差为(L/R+△t2)，而默认值为L/R，因此侦测到的时间差高于默认值，根据比较结果可以得知侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间具有相位差+△t2，表示马达的转速还未到可驱动的最高速，而对应地控制转子的转速(步骤S3)。举例而言，可提高驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的换相频率以加速转子的转速。

参照图3C，显示当转子为转动状态且高于驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的负载能力所可驱动的最高速时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。其中，当转子转动高于可驱动的最高速时，感应电动势Bu、Bv、Bw的相位会落后驱动电压讯号Vu、Vv、Vw。为便利了解，以下同样仅以其中一相的驱动电压讯号Vu、感应电动势Bu、电流讯号Iu来说明，而其它相的情形亦同（请参阅图中的空心圆）。比较驱动电压讯号Vu与感应电动势Bu的零交叉点，可看出感应电动势Bu的相位落后△t3，且感应电动势Bu与驱动电压讯号Vu的交越处会领先驱动电压讯号Vu的零交叉点，此领先值为△t4；此时电流讯号Iu的对地零交叉点与驱动电压讯号Vu的对地零交叉点相较，其延迟时间值为(L/R-△t4)。也就是说，当延迟时间值小于内部常数L/R时，表示马达的转速已超过可驱动的最高速，而应当减速。对照前述的方法步骤，在图3C的情况，前述的步骤S1可感测电流讯号（Iu、Iv、Iw之一）的对地零交叉点的时间，而步骤S2便可计算电流讯号Iu、Iv、Iw零交叉点的时间与零交叉点参考值（驱动电压讯号对地的零交叉点）的时间差，在图3C的情况，此时间差为(L/R-△t4)，而默认值为L/R，因此侦测到的时间差低于默认值，根据比较结果可以得知侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间具有相位差-△t4，表示马达的转速已超过可驱动的最高速，而对应地控制转子的转速(步骤S3)。举例而言，可降低驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的换相频率以降低转子的转速。

参照图3D，显示当转子为转动状态且驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与各相的感应电动势Bu、Bv、Bw同相位时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与感应电动势Bu、Bv、Bw及电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。其中，当转子转动高于此状态时，感应电动势Bu、Bv、Bw的相位会落后驱动电压讯号Vu、Vv、Vw。为便利了解，以下同样仅以其中一相的驱动电压讯号Vu、感应电动势Bu、电流讯号Iu来说明，而其它相的情形亦同（请参阅图中的空心圆）。比较驱动电压讯号Vu与感应电动势Bu的零交叉点，可看出两者无相位差，且此时电流讯号Iu的对地零交叉点与驱动电压讯号Vu的对地零交叉点相较，其延迟时间值恰为(L/R)。也就是说，当延迟时间值等于内部常数L/R时，应当维持。对照前述的方法步骤，在图3D的情况，前述的步骤S1可感测电流讯号（Iu、Iv、Iw之一）的对地零交叉点的时间，而步骤S2便可计算电流讯号Iu、Iv、Iw零交叉点的时间与零交叉点参考值（驱动电压讯号对地的零交叉点）的时间差，在图3D的情况，此相位差为L/R，而默认值为L/R，因此根据比较结果可以得知马达运转时的零交叉点的时间即为预设的电流讯号的零交叉点的时间，此时可维持驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的换相频率以维持转子的转速。

图3A、3B、3C、3D中显示的实施例，当中驱动电压讯号可以为但不受限为正弦波驱动电压讯号，其它例如类正弦波驱动电压讯号、或脉宽调变讯号形式的驱动电压讯号如空间向量脉波宽度调变讯号(space vector pulse width modulation,SVPWM)等也可应用本发明的方法。

此外，图3A、3B、3C、3D中显示的实施例，在说明时默认值以L/R为例，亦即控制的目标是将电流讯号落后驱动电压讯号的相位差锁定在L/R。然实施时不受限于此，默认值可例如为一常数或依其它需求而定，例如当转子的旋转摩擦为须考虑的因素，默认值可于L/R外增加另一摩擦参数，或根据应用环境的需求而做其它调整。举例而言，在默认值等于内部常数L/R的情况下，转子将无多余的扭力去对抗外部突然而来的阻力，外来的阻力将会使转子的转速快速降低。为了让转子能对抗外部突来的阻力，可将所欲锁定的相位差，设定在比内部常数L/R稍大或稍小一些的位置，亦即默认值等于(L/R+K)，其中K为一个常数值。若K大于0，则此时转子的转速会比所能达到的最高转速低一点，但是运转时的稳定度会更好；若K小于0，则有机会进入弱磁控制区，此时转子的转速能达到最高转速，但是运转时的稳定度较差；当然K也可为0。

上述计算侦测的电流讯号零交叉点与零交叉点参考值的时间差(或相位差)(S2)的步骤有各种实施方式。例如，此步骤可包含：给定一相电流讯号对地的一零交叉点参考时间；侦测一相电流讯号对地的一零交叉点时间；以及比较两零交叉点以计算时间差。或是，此步骤可包含：给定两相电流讯号彼此间的差动零交叉点参考时间；侦测两相电流讯号彼此间的差动零交叉点时间；以及比较两零交叉点以计算时间差。（参阅图3E，黑圈间的相位差与空心圆的相位差是相等的。）两者步骤的差异点为前者为分别比较电流讯号对地的零交叉点，后者为比较两接点的电流讯号间的交叉点，其意义为前者是相对地作比较，后者是相对相作比较；所得结果为等效，但其使用方法以及相关电路皆有不相同处。

图4A、4B、4C、4D显示本发明另一实施例中讯号关系的示意图，与图3A、3B、3C、3D比较，其主要差异为图3A、3B、3C、3D是相对地(计算对地的零交叉点)作比较，图4A、4B、4C、4D是相对相(计算不同相间的差动零交叉点)作比较。

类似于图3A，图4A显示转子为静止状态时的讯号关系，且其中电流讯号Iu、Iv、Iw分别落后驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的一延迟时间值L/R。不同于图3A，图4A中的侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号的相位差计算方式为：根据两接点的电流讯号间的一差动零交叉点(例如Iu与Iv交越处的空心圆)以及一差动零交叉点参考值间的比较，以计算侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号的差动零交叉点的相位差，其中该差动零交叉点参考值例如为此两接点的驱动电压讯号间的另一交叉点(例如Vu与Vv交越处的空心圆)。当转子为静止时，此侦测到的电流讯号对驱动电压讯号的相位差或延迟时间值为L/R，与期望的目标电流讯号的差动零交叉点的延迟时间L/R相同。

类似于图3B，参照图4B显示当转子为转动状态且低于驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的负载能力所可驱动的最高速时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。量测两接点的电流讯号间的一差动零交叉点的时间（例如Iu与Iv的交叉点）并比较一差动零交叉点参考值[本例中为此两接点的驱动电压讯号间的另一交叉点（例如Vu与Vv的交叉点）]，根据此两交叉点的时间差，可得知侦测到的电流讯号对驱动电压讯号的相位差或延迟时间值为(L/R+△t2)，也就是侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间具有相位差+△t2。由于此相位差大于默认值L/R，因此表示马达的转速还未到可驱动的最高速，而可对应地控制增加转子的转速。

类似于图3C，图4C显示当转子为转动状态且高于驱动电压讯号Vu、Vv、Vw的负载能力所可驱动的最高速时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。量测两接点的电流讯号间的一差动零交叉点的时间（例如Iu与Iv的交叉点）并比较一差动零交叉点参考值[本例中为此两接点的驱动电压讯号间的另一交叉点（例如Vu与Vv的交叉点）]，根据此两交叉点的时间差，可得知侦测到的电流讯号对驱动电压讯号的相位差或延迟时间值为(L/R-△t4)，也就是侦测到的电流讯号与期望的目标电流讯号间具有相位差-△t4。由于此相位差小于默认值L/R，因此表示马达的转速已超过可驱动的最高速，而可对应地控制降低转子的转速。

类似于图3D，图4D显示当转子为转动状态且驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与各相的感应电动势Bu、Bv、Bw同相位时，驱动电压讯号Vu、Vv、Vw与Bu、Bv、Bw及电流讯号Iu、Iv、Iw间的关系。侦测两接点的电流讯号间的一差动零交叉点（例如Iu与Iv的交叉点）并比较一差动零交叉点参考值[本例中为此两接点的驱动电压讯号间的另一交叉点（例如Vu与Vv的交叉点）]，以计算电流讯号Iu、Iv、Iw与期望的目标电流讯号间的相位差；此期望的目标电流讯号的差动零交叉点为落后驱动电压讯号的差动零交叉点L/R，而侦测到的电流讯号的差动零交叉点也落后驱动电压讯号的差动零交叉点L/R，此两讯号相位差为零，因而可对应地控制维持转子的转速。

图4A、4B、4C、4D中显示的实施例，当中驱动电压讯号可但不受限为正弦波驱动电压讯号，其它例如类正弦波驱动电压讯号、或脉宽调变讯号形式的驱动电压讯号等也可应用本发明的方法。

此外，图4A、4B、4C、4D中显示的实施例，在说明时默认值是以L/R为例，然实施时不受限于此；如前所述，默认值可以等于(L/R+K)，其中K为一个常数值。若K大于0，则此时转子的转速会比所能达到的最高转速低一点，但是运转时的稳定度会更好；若K小于0，则有机会进入弱磁控制区，此时转子的转速能达到最高转速，但是运转时的稳定度较差；当然K也可为0。

在一种较佳实施型态中，马达启动时可先经过一个启动程序、再进入图2的步骤S1-S3。根据其中一种启动方式，三相马达控制方法又包含：启动三相马达，并感测转子的速度，到达一预定速度后，改切换至前述图2的步骤S1-S3继续控制转子的速度。上述第一种启动方式中，可使用任何方式感测转子的速度，例如可将其中一相浮接并侦测感应电动势的零交叉点等。根据另一种启动方式，三相马达控制方法又包含：启动三相马达，根据侦测到的相电流讯号的零交叉点，是否有持续的落后期望的目标电流讯号的零交叉点，并于确定转子开始转动后，切换至前述图2的步骤S1-S3继续控制转子的速度。上述第二种启动方式中，并不绝对必须感测转子的速度，例如可使用开回路的控制方式等，仅需确定转子开始转动即可。

当将默认值设定为等于内部常数L/R时，由于在转子死锁状态与受控运转状态时，电流讯号落后驱动电压讯号的相位差都会等于默认值L/R，因此需要另外的机制来判断转子是否在死锁状态。若默认值的设定并非等于内部常数L/R，则无此困扰。

参照图5A、5B，其中显示本发明的三相马达控制方法如何判断转子死锁的一实施例。根据本实施例，判断步骤可包含：比较电流讯号落后该驱动电压讯号的相位差与一预设交叉相位差Vdp1，并根据比较结果控制驱动电压讯号的换相频率，使该电流讯号与该驱动电压讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中预设交叉相位差Vdp1大于默认值L/R；又当驱动电压讯号的换相频率持续下降至一临界值Ft1，判断三相马达处于死锁状态。

参考图5A，其中预设交叉相位差Vdp1为大于默认值L/R。当转子为转动状态，电流讯号Ir与驱动电压讯号V间的时间差会随换相频率改变；但当转子为死锁状态，死锁电流讯号Ilock与驱动电压讯号V间的时间差不会随换相频率改变。因此，当转子为转动状态时，根据比较结果下降调整驱动电压讯号的换相频率，电流讯号Ir会逐渐逼近预设交叉相位差Vdp1，而驱动电压讯号的换相频率可到达一对应的平衡位置。但当转子为死锁状态时，下调驱动电压讯号的换相频率，死锁电流讯号Ilock不会逐渐逼近预设交叉相位差Vdp1，导致调整驱动电压讯号的换相频率不断下降。参考图5B，其中当换相频率持续下降至一临界值Ft1，可判断为转子死锁。

参照图6A、6B，其中显示本发明的三相马达控制方法如何判断转子死锁的另一实施例。根据本实施例，判断步骤可包含：比较电流讯号落后该驱动电压讯号的相位差与一预设交叉相位差Vdp2，并根据比较结果调整驱动电压讯号的换相频率，使该电流讯号与该驱动电压讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中预设交叉相位差Vdp2小于默认值L/R；又当驱动电压讯号的换相频率持续上升至一临界值Ft2，判断三相马达处于死锁状态。

参考图6A，其中预设交叉相位差Vdp2为小于默认值L/R。当转子为转动状态，电流讯号Ir与驱动电压讯号V间的时间差会随换相频率改变；但当转子为死锁状态，死锁电流讯号Ilock与驱动电压讯号V间的时间差不会随换相频率改变。因此，当转子为转动状态时，根据比较结果上调驱动电压讯号的换相频率，电流讯号Ir会逐渐逼近预设交叉相位差Vdp1，而驱动电压讯号的换相频率可到达一对应的平衡位置。当转子为死锁状态时，上调驱动电压讯号的换相频率，死锁电流讯号Ilock不会逐渐逼近预设交叉相位差Vdp2，导致调整驱动电压讯号的换相频率不断上升。参考图5B，其中当换相频率持续上升至一临界值Ft2，可判断为转子死锁。

参照图7，其中为本发明提供一种三相马达控制装置10的示意图，用于控制一三相马达M的换相操作，其中三相马达具有三个接点(未显示)，分别耦接于三个驱动电压讯号以控制三相马达中一转子(未显示)的旋转，三相马达控制装置10包含：一零交叉点传感器11，接收同一接点上一电流讯号，并侦测该电流讯号对地的一零交叉点；一相位时间计算电路12，根据侦测的电流讯号零交叉点与期望的目标电流讯号零交叉点，计算其间的时间差而得出相位差，并根据比较结果产生一转速调整讯号；以及一驱动器14，根据转速调整讯号以控制调整转子的转速。其中“同一接点”不限于固定接点，可视需要而调整感测的接点，仅需驱动电压讯号与电流讯号来自同一接点即可。

参照图8，其中为本发明提供一种三相马达控制装置20的示意图，用于控制一三相马达M的换相操作，其中三相马达M具有三个接点(未显示)，分别耦接于三个驱动电压讯号以控制三相马达中一转子(未显示)的旋转，三相马达控制装置20包含：一差动零交叉点传感器21，接收两接点上的电流讯号，并侦测两接点上两相电流讯号间一差动零交叉点；相位时间计算电路22，根据侦测的两相电流差动零交叉点与期望的目标电流讯号的两相电流差动零交叉点，计算其间的时间差而得出相位差，并根据比较结果产生一转速调整讯号；以及一驱动器24，根据转速调整讯号以控制调整转子的转速。其中“两接点”不限于固定的两接点，可视需要而调整感测的接点，仅需交叉的驱动电压讯号与交叉的电流讯号来自相同的两接点即可。

与现有技术相较，本发明在启动进入正常运转后，不需要将某一相完全浮接来侦测反电动势，因此电流的波形不会因浮接的因素而变形，优于现有技术。此外，本发明可辨识出“马达死锁”的情况，此点亦具有进步性。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效变化。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。例如，实施例图标直接连接的各电路或元件，其间可插置不影响主要功能的其它电路或元件。又例如，本发明的方法与装置显然可应用于任意多个相数的马达，而不限于三相马达。本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (16)

1.一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，其特征在于，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。

2.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，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。

3.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，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。

4.如权利要求3所述的多相马达控制方法，其中，该期望的目标电流讯号的零交叉点时间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。

5.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，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。

6.如权利要求5所述的多相马达控制方法，其中，该两相期望的目标电流讯号的相位差动零交叉点时间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。

7.如权利要求4或6所述的多相马达控制方法，其中，该默认值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。

8.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，该根据比较结果控制该转子的转速的步骤包含：当感测的电流讯号相位落后期望的目标电流讯号的相位，提高该驱动电压讯号的换相频率以提高该转子的转速；或当感测的电流讯号相位领先期望的目标电流讯号的相位，降低该多个驱动电压讯号的换相频率以降低该转子的转速。

9.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，该多相马达控制方法又包含：启动该多相马达，并于确定转子开始转动后，切换至前述感测至少一接点上的驱动电压讯号与电流讯号的步骤。

10.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，该多相马达控制方法又包含：启动该多相马达，并感测转子的速度，当速度到达一预定速度后，改切换至前述感测至少一接点上的驱动电压讯号与电流讯号的步骤。

11.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，该多相马达控制方法又包含：比较该感测的电流讯号相位与期望的目标电流讯号的相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该感测的电流讯号的零交叉点趋近该期望的目标电流讯号的零交叉点，而其中该期望的目标电流讯号的相位的零交叉点大于一零交叉点参考值加上该马达的一内部常数值；又当该驱动电压讯号的换相频率持续下降至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

12.如权利要求1所述的多相马达控制方法，其中，该多相马达控制方法又包含：比较该感测的电流讯号相位与期望的目标电流讯号的相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该感测的电流讯号的零交叉点趋近该期望的目标电流讯号的零交叉点，而其中该期望的目标电流讯号的相位的零交叉点小于一零交叉点参考值加上该马达的一内部常数值；又当该驱动电压讯号的换相频率持续上升至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

13.一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，其特征在于，该多相马达控制方法包含：

感测至少一接点上的该驱动电压讯号与一电流讯号；

计算该电流讯号落后该驱动电压讯号的一相位差；

比较该相位差与一预设交叉相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该驱动电压讯号与该电流讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中该预设交叉相位差大于该默认值；以及

当该驱动电压讯号的换相频率持续下降至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

14.一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，其特征在于，该多相马达控制方法包含：

感测至少一接点上的该驱动电压讯号与一电流讯号；

计算该电流讯号落后该驱动电压讯号的一相位差；

比较该相位差与一预设交叉相位差，并根据比较结果调整该驱动电压讯号的换相频率，使该驱动电压讯号与该电流讯号间的相位差趋近该预设交叉相位差，而其中该预设交叉相位差小于该默认值；以及

当该驱动电压讯号的换相频率持续上升至一临界值，判断该多相马达处于死锁状态。

15.一种多相马达控制装置，所连接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，其特征在于，该多相马达控制装置包含：

一零交叉点传感器，接收一电流讯号，并侦测该电流讯号对地的一零交叉点；

一相位时间计算电路，根据侦测的电流讯号零交叉点与期望的目标电流讯号零交叉点，计算该两零交叉点的时间差而得出相位差，并根据该相位差产生一转速调整讯号；以及

一驱动器，根据该转速调整讯号以控制调整该转子的转速。

16.一种多相马达控制装置，所连接的多相马达具有三个接点，分别耦接于三个驱动电压讯号以控制该多相马达中一转子的旋转，其特征在于，该多相马达控制装置包含：

一差动相交叉点传感器，用以侦测两接点上对应的两相电流讯号的差动零交叉点；

一相位时间计算电路，根据侦测的两相电流差动零交叉点与期望的目标电流讯号的两相电流差动零交叉点，计算该两交叉点的时间差而得出相位差，并根据该相位差产生一转速调整讯号；以及

一驱动器，根据该转速调整讯号以控制调整该转子的转速。