CN107733175A - 马达操作系统以及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种马达操作系统，包括一参数设定模块以及一控制电路。参数设定模块通过使用者接口产生对应于第一运转阶段的第一参数设定，以及判断第一运行状态是否符合第一阈值设定。控制电路耦接至马达，接收对应于第一运转阶段的第一参数设定，以及根据对应于第一参数设定的第一驱动信号驱动马达，并输出对应于第一驱动信号的第一运行状态。当第一运行状态不符合第一阈值设定时，产生修改后第一参数设定。当第一运行状态符合第一阈值设定时，将第一参数设定设定为第一最佳化参数设定。本公开提供的马达操作系统可以提高马达的运转效率。

Description

马达操作系统以及其方法

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体涉及一种分别设定对应于马达的各个运转阶段的参数设定以及于马达的各个运转阶段套用不同参数设定的马达操作系统以及马达操作方法。

背景技术

现今自动化科技中，马达技术扮演着举足轻重的角色。每台马达具有不同的电机参数设定并应用于不同的场合。而于现有技术中，使用者可通过调整外部的电阻以及电容以完成不同的运行状态，例如通过调整电阻以及电容以产生不同的启动时间、锁相时间(lock-on time)、或者死区时间(dead-time)等。然而，由于马达具有不同的运转阶段，因此于马达运行期间仅通过对应于电阻以及电容的一组马达参数设定来控制马达的运转将无法有效地发挥马达的效能。因此，如何提高马达各个阶段的运转效率为目前所需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种马达操作系统，包括一参数设定模块以及一控制电路。参数设定模块通过一使用者接口产生对应于一第一运转阶段的一第一参数设定，以及判断对应于第一参数设定的一第一运行状态是否符合一第一阈值设定。控制电路耦接至参数设定模块以及一马达，包括一暂存器、一控制器、一驱动器、一监测器以及一存储器。暂存器接收对应于第一运转阶段的第一参数设定。控制器自暂存器读取第一参数设定，并根据第一参数设定产生一第一驱动信号。驱动器根据第一驱动信号驱动马达。监测器监测马达对应于第一驱动信号的第一运行状态，并输出第一运行状态。存储器储存一第一最佳化参数设定。当第一运行状态不符合第一阈值设定时，参数设定模块通过使用者接口产生一修改后第一参数设定。当第一运行状态符合第一阈值设定时，参数设定模块将第一参数设定设定为第一最佳化参数设定。

本发明另一实施例提供一种马达操作方法，步骤包括：通过一参数设定模块的一使用者接口产生对应于一第一运转阶段的一第一参数设定；通过一控制电路的一暂存器接收第一参数设定；通过控制电路的一控制器自暂存器读取第一参数设定，并根据第一参数设定产生一第一驱动信号；通过控制电路的一驱动器根据第一驱动信号驱动马达；通过控制电路的一监测器监测马达对应于第一驱动信号的一第一运行状态，并输出第一运行状态；以及通过参数设定模块判断第一运行状态是否符合一第一阈值设定。当第一运行状态不符合第一阈值设定时，通过参数设定模块的使用者接口产生一修改后第一参数设定。以及，当第一运行状态符合第一阈值设定时，通过参数设定模块将第一参数设定设定为一第一最佳化参数设定，并将第一最佳化参数设定储存至控制电路的一存储器。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例所述的马达操作系统的示意图；

图2显示根据本发明一实施例所述的马达各阶段的参数设定的流程图；

图3显示根据本发明另一实施例所述的马达操作方法的流程图。

附图标记说明：

100～马达操作系统

110～参数设定模块

120～控制电路

121～暂存器

122～控制器

123～驱动器

124～监测器

125～存储器

126～总线

130～马达

S201～S207、S301～S303～步骤流程

具体实施方式

有关本发明的系统以及方法适用的其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关马达操作系统以及马达操作方法的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。

图1是显示根据本发明一实施例所述的马达操作系统的示意图。如图1所示马达操作系统100包括参数设定模块110、控制电路120、以及马达130。参数设定模块110可为台式电脑、笔记本电脑或者平板电脑等可通过处理器执行程序的电子装置，通过一总线126与控制电路120耦接，并通过一使用者接口执行对应于马达130的参数设定。其中，总线126可为集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,I2C)或者串行外设接口(Serial PeripheralInterface Bus,SPI)等，但不以此为限。控制电路120耦接于参数设定模块110以及马达130之间，可包括暂存器121、控制器122、驱动器123、监测器124、存储器125、以及总线126。暂存器121通过总线126自参数设定模块110接收参数设定。控制器122自暂存器121载入参数设定，并根据参数设定执行逻辑运算以产生驱动信号。驱动器123根据驱动信号驱动马达。监测器124监测马达的各种状态，并根据状态输出运行状态。存储器125储存多个最佳化参数设定。

根据本发明一实施例，当马达操作系统100运行于一参数设定模式下时，使用者可针对马达每个运行阶段分别进行不同的参数设定。举例来说，一般而言马达运行基本上可分为三个阶段：启动阶段(start-up stage)、运转阶段(operation stage)、以及停止阶段(stop stage)。其中，上述三个阶段可通过一既定时间内马达的转速状况来区分，例如当一马达于连续数秒内其转速皆为上升状态但仍未超过一既定门限值(例如2500rpm)时，则判断马达位于启动阶段；而当马达于连续数秒内其转速皆位于既定门限值前后一既定范围内时，则判断该马达已进入稳定运转阶段；以及，当马达于连续数秒内其转速逐渐降低时，则判断马达进入停止阶段。值得注意的是，前述有关马达运行的各个阶段仅为示范实施例，实际上使用者可根据需求定义更多对应于马达运行不同状况的各种阶段，本发明并不以此为限。

于设定参数前，使用者可先于参数设定模块110中建立一查找表，用以储存使用者自定义的马达位于各个阶段中较佳的运行状态。举例来说，当马达于启动阶段时，较佳状态为其浪涌电流(surge current)低于一既定值或者位于一既定范围内(例如使浪涌电流的大小不超过运转电流的20～30％)，其中浪涌电流的大小与马达的功率有关。根据本发明一实施例，对24V/30W的马达而言，当运转电流为1.2A时，浪涌电流的大小最大可超过运转电流的一倍(即2.4A)，而较佳状态为将浪涌电流控制为不超过1.44A～1.56A。而当马达位于运转阶段时，较佳状态为使马达的转速变化介于一既定范围内且使其换流(commutation)的声音小于一既定分贝或者比原先的换流声音低一既定分贝(例如将马达的换流声音调整为比调整前的换流声音小10～20分贝)。以及，当马达进入停止阶段时，较佳状态为使马达停止运转的时间小于一既定值等，例如使马达停止运转的时间降低为调整前的20～30％。值得注意的是，前述的较佳状态的定义仅为本发明的示范实施例，但不以此为限。接着，使用者于参数设定模块110的使用者接口中输入对应于待测阶段的参数设定，例如工作周期(duty cycle)、霍尔效应感测器的相对位置以及相角补偿、马达线圈的电流以及马达位于不同转速下的相角差、反向电动势、相电流、转子转速以及相电感的相对关系、马达启动停止的平滑系数、过电流、过电压以及过温保护临界点、起转以及堵转保护临界点与反应时间、顺逆风启动反应行为等。于输入参数设定后，参数设定模块110将参数设定通过总线126储存于暂存器121中。控制器122自暂存器121载入参数设定，以及根据参数设定执行逻辑运算以产生驱动信号，并将驱动信号输出至驱动器123。驱动器123接着根据接收到的驱动信号驱动马达130。于驱动马达130后，监测器124开始监测马达130的各种参数，例如前述的转速、浪涌电流、转数变化、换流的声音等，并将上述参数回传至参数设定模块110。参数设定模块110将回传的参数与使用者自定义的马达的最佳运行状态作比较，以判断是否符合使用者的需求。若回传的参数符合马达的最佳运行状态，则参数设定模块110将对应的回传参数设定为对应于待测阶段的最佳参数，并将该组最佳参数设定储存至存储器124中。反之，若回传的参数未符合马达的最佳运行状态，则使用者可通过使用者接口重新调整参数设定，使得参数设定模块110、控制电路120、以及马达130不断地重复上述的流程，直到回传的参数符合马达的最佳运行状态为止。

于完成前述的参数设定后，使用者即可对马达的另一阶段执行参数设定的动作。而另一阶段的参数设定的流程如前所述，在此即不加以叙述以精简说明。值得注意的是，除了各个阶段外，马达操作系统100亦可针对不同类型的马达进行各个阶段的参数设定，并不以本发明的实施例为限。

根据本发明另一实施例，当马达操作系统100操作于一运行模式下时，控制器122可根据马达的运行状态自存储器125中载入先前储存的最佳参数设定。举例来说，当监测器124检测到马达开始运行(即转速从0rpm开始往上升)或者接收到一启动信号时，控制器122由存储器125载入对应于启动阶段的最佳参数设定。接着，当监测器124检测到既定期间内马达的转速皆位于既定门限值前后一既定范围内(例如转速介于2300rpm～2700rpm之间)时，控制器122判断马达已自启动阶段进入运转阶段，并自存储器125载入对应于运转阶段的最佳参数设定。以及，当监测器124检测到既定期间内马达的转速逐渐下降或者接收到一停止信号时，控制器122判断马达进入停止阶段，则自存储器125载入对应于停止阶段的最佳参数设定。

图2显示根据本发明一实施例所述的马达各阶段的参数设定的流程图。于步骤S201，使用者于参数设定模块110的使用者接口上输入对应于待测阶段的参数设定。于步骤S202，暂存器121通过总线126自参数设定模块110接收参数设定。于步骤S203，控制器122自暂存器121载入参数设定，并根据参数设定产生驱动信号。于步骤S204，驱动器123根据驱动信号驱动马达130。于步骤S205，于驱动马达130后，监测器124监测马达130对应于上述参数设定的运行状态，并将运行状态通过总线输出至参数设定模块110。于步骤S206，参数设定模块110判断运行状态是否符合查找表中的最佳运行状态。当运行状态符合最佳运行状态时，则进入步骤S207，参数设定模块110将该组参数设定设定为对应于待测阶段的最佳参数设定，并将该组最佳参数设定储存至存储器124中。反之，当运行状态不符合最佳运行状态时，则回到步骤S201，使用者于参数设定模块110的使用者接口上重新输入另一组参数设定，并重复上述的步骤直到马达的运行状态符合最佳运行状态为止。

图3显示根据本发明另一实施例所述的马达操作方法的流程图。首先，于步骤S301，监测器124每隔一既定时间监测马达目前的运行状态，并将运行状态输出回控制器122。于步骤S302，控制器122判断马达的运行状态是否改变。当马达的运行状态未改变时，则回到步骤S301，监测器124每隔一既定时间监测马达目前的运行状态。反之，当马达的运行状态改变时，则进入步骤S303，控制器122根据判断结果自存储器125载入对应于当前运行阶段的最佳参数设定。接着，回到步骤S301，监测器124持续每隔一既定时间监测马达目前的运行状态。

综上所述，根据本发明实施例所提出的马达操作系统以及马达操作方法，使用者可事先设定对应于马达各种阶段的最佳化参数设定，以于马达的运转阶段切换时，可实时地将套用对应于该运转阶段的最佳化参数设定，以提高马达的运转效率。

值得注意的是，前述的各种模块或者电路的功能可由硬件、软件、固件、或其任意组合所实现。若由软件所实现，该功能可被储存或以在一非暂态性(non-transitory)的电脑可读取媒体上的一或多个指令或者程序码进行传送。指令或程序码可为，例如二进制代码、中介格式指令(例如组合语言)、固件、或者原始程序码等。该指令或者程序码可通过一处理器进行存取以及执行，并可于一显示屏幕上通过一使用者接口显示执行后的结果。

以上叙述许多实施例的特征，使所属技术领域中技术人员能够清楚理解本说明书的形态。所属技术领域中技术人员能够理解其可利用本发明公开内容为基础以设计或变动其他制程及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。所属技术领域中技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的变动、替代与润饰。

Claims (10)

1.一种马达操作系统，其特征在于，包括：

一参数设定模块，通过一使用者接口产生对应于一第一运转阶段的一第一参数设定，以及判断对应于上述第一参数设定的一第一运行状态是否符合一第一阈值设定；

一控制电路，耦接至上述参数设定模块以及一马达，包括：

一暂存器，接收上述第一参数设定；

一控制器，自上述暂存器读取上述第一参数设定，并根据上述第一参数设定产生一第一驱动信号；

一驱动器，根据上述第一驱动信号驱动上述马达；

一监测器，监测上述马达对应于上述第一驱动信号的上述第一运行状态，并输出上述第一运行状态；以及

一存储器，储存一第一最佳化参数设定；

其中，当上述第一运行状态不符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块通过上述使用者接口产生一修改后第一参数设定；以及

其中，当上述第一运行状态符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块将上述第一参数设定设定为上述第一最佳化参数设定，并将上述第一最佳化参数设定储存至上述存储器。

2.如权利要求1所述的马达操作系统，其特征在于，上述控制电路还根据上述修改后第一参数设定产生一修改后第一运行状态，上述参数设定模块还判断对应于上述修改后第一参数设定的上述修改后第一运行状态是否符合上述第一阈值设定，当上述修改后第一运行状态不符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块通过上述使用者接口重新产生上述修改后第一参数设定，以及当上述修改后第一运行状态符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块将上述修改后第一参数设定设定为上述第一最佳化参数设定。

3.如权利要求2所述的马达操作系统，其特征在于，上述参数设定模块还通过上述使用者接口产生对应于一第二运转阶段的一第二参数设定，上述控制电路还根据上述第二参数设定产生一第二运行状态，以及上述参数设定模块还判断上述第二运行状态是否符合一第二阈值设定，当上述第二运行状态不符合上述第二阈值设定时，上述参数设定模块通过上述使用者接口重新产生一修改后第二参数设定，以及当上述第二运行状态符合上述第二阈值设定时，上述参数设定模块将上述第二参数设定设定为上述第二最佳化参数设定，并将上述第二参数设定设定储存至上述存储器。

4.如权利要求3所述的马达操作系统，其特征在于，上述控制器每隔一既定时间判断上述马达的一当前状态为上述第一运转阶段或者上述第二运转阶段，当上述当前状态为上述第一运转阶段时，根据上述第一最佳化参数设定产生上述第一驱动信号，以及当上述当前状态为上述第二运转阶段时，根据上述第二最佳化参数设定产生一第二驱动信号。

5.如权利要求1所述的马达操作系统，其特征在于，上述控制电路还包括一总线，以及上述参数设定模块通过上述总线与上述控制电路耦接。

6.一种马达操作方法，其特征在于，包括：

通过一参数设定模块的一使用者接口产生对应于一第一运转阶段的一第一参数设定；

通过一控制电路的一暂存器接收上述第一参数设定；

通过上述控制电路的一控制器自上述暂存器读取上述第一参数设定，并根据上述第一参数设定产生一第一驱动信号；

通过上述控制电路的一驱动器根据上述第一驱动信号驱动上述马达；

通过上述控制电路的一监测器监测上述马达对应于上述第一驱动信号的一第一运行状态，并输出上述第一运行状态；以及

通过上述参数设定模块判断上述第一运行状态是否符合一第一阈值设定；

其中，当上述第一运行状态不符合上述第一阈值设定时，通过上述参数设定模块的上述使用者接口产生一修改后第一参数设定；以及

其中，当上述第一运行状态符合上述第一阈值设定时，通过上述参数设定模块将上述第一参数设定设定为一第一最佳化参数设定，并将上述第一最佳化参数设定储存至上述控制电路的一存储器。

7.如权利要求6所述的马达操作方法，其特征在于，还包括：

通过上述控制电路根据上述修改后第一参数设定产生一修改后第一运行状态；以及

通过上述参数设定模块判断对应于上述修改后第一参数设定的上述修改后第一运行状态是否符合上述第一阈值设定；

其中，当上述修改后第一运行状态不符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块通过上述使用者接口重新产生上述修改后第一参数设定；以及

其中，当上述修改后第一运行状态符合上述第一阈值设定时，上述参数设定模块将上述修改后第一参数设定设定为上述第一最佳化参数设定。

8.如权利要求7所述的马达操作方法，其特征在于，还包括：

通过上述参数设定模块的上述使用者接口产生对应于一第二运转阶段的一第二参数设定；

通过上述控制电路根据上述第二参数设定产生一第二运行状态；以及

通过上述参数设定模块判断上述第二运行状态是否符合一第二阈值设定；

其中，当上述第二运行状态不符合上述第二阈值设定时，通过上述参数设定模块的上述使用者接口重新产生一修改后第二参数设定；以及

其中，当上述第二运行状态符合上述第二阈值设定时，通过上述参数设定模块将上述第二参数设定设定为上述第二最佳化参数设定，并将上述第二最佳化参数设定储存至上述控制电路的上述存储器。

9.如权利要求8所述的马达操作方法，其特征在于，还包括：

通过上述控制器每隔一既定时间判断上述马达的一当前状态为上述第一运转阶段或者上述第二运转阶段；

其中，当上述当前状态为上述第一运转阶段时，通过上述控制器根据上述第一最佳化参数设定产生上述第一驱动信号；以及

其中，当上述当前状态为上述第二运转阶段时，通过上述控制器根据上述第二最佳化参数设定产生一第二驱动信号。

10.如权利要求6所述的马达操作方法，其特征在于，上述参数设定模块通过一总线与上述控制电路耦接。