CN108667360B - 无电流控制的马达系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种无电流控制的马达系统及其控制方法。马达系统包括：马达、驱动模块、马达控制模块。马达控制模块通过驱动模块控制马达转动，且马达控制模块包括：命令产生模块、命令转换模块及角度产生模块。命令产生模块依据位置信号产生转速信息至角度产生模块，且依据位置信号与转速命令产生电压命令至命令转换模块；角度产生模块依据位置信号与转速信息产生电气角度，且命令转换模块转换电压命令与电气角度为控制信号；马达控制模块通过控制信号调整马达的一输入电压的相位符合马达的一输入电流的相位。本公开提供的马达系统可达缩小马达系统硬件空间以及降低马达系统成本的技术效果。

Description

无电流控制的马达系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及马达控制技术领域，特别涉及一种应用于控制固定负载且无电流检测元件的马达系统及其控制方法。
背景技术
永磁同步马达(permanent magnet synchronous motor)可包括多个定子与一转子。定子例如可用导线实现，并设置于转子的周围。而永磁同步马达的控制大多通过一马达控制模块检测马达的输入电流来调整马达的输入电压，以控制马达的输入电压与输入电流同相位。
请参阅图1A与图1B为现有马达控制的电路方框示意图。永磁马达弦波驱动的马达控制模块内常使用现有控制方式大多为功率因数校正控制(Power Factor Correction；PFC)或磁场定向控制(Filed Oriented Control；FOC)的控制架构。该马达控制模块40A、40B通过一电流检测单元50A、50B检测马达60A、60B的马达输入电流Iin，并依据马达输入电流Iin与马达的位置信号Sl产生控制信号ScA、ScB，并输出至驱动模块20A、20B。此两种控制方式的目的为在不同马达60A、60B负载80A、80B时皆可反馈马达输入电流Iin来控制或移动马达60A、60B的马达输入电压Vin相位，进而达到马达输入电流Iin与马达内部反电动势的相位彼此接近或相同，以使马达60A、60B有最大转矩输出及最大效能输出。
然而，某些马达应用的产品需考虑一些因素，如马达控制模块成本或马达控制模块空间限制等，使硬件架构上无法加入电流检测单元，导致马达在相同的输入电压下无法发挥出最大能力。因此，如何设计出一种无电流控制的马达控制模块及其控制方法，以兼具较低成本与节省硬件空间的架构与马达控制模块发挥最大能量转移，乃为本公开发明人所欲行克服并加以解决的一大课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种无电流控制的马达系统，以克服现有技术的问题。因此，本发明马达系统包括马达、驱动模块及马达控制模块。驱动模块电性连接马达。马达控制模块分别电性连接马达及驱动模块，并通过驱动模块控制马达转动，其中马达控制模块包括：命令产生模块、命令转换模块及角度产生模块，命令产生模块接收马达的位置信号与转速命令。命令转换模块连接命令产生模块，并输出控制信号至驱动模块。角度产生模块分别连接命令产生模块与命令转换模块，且接收位置信号。其中，命令产生模块依据位置信号产生转速信息至角度产生模块，且依据位置信号与转速命令产生电压命令至命令转换模块；角度产生模块依据位置信号与转速信息产生电气角度，且命令转换模块转换电压命令与电气角度为控制信号；马达控制模块通过控制信号调整马达的一输入电压的相位符合马达的一输入电流的相位。
于一实施例中，角度产生模块还包括角度计算单元、角度位移单元及角度产生模块，其中角度计算单元接收位置信号。角度位移单元接收转速信息。其中，角度计算单元依据位置信号产生参考角度；角度位移单元通过角度位移图得到转速信息对应的角度位移量；角度产生模块合成参考角度与角度位移量为电气角度。
于一实施例中，角度产生模块还包括加法器，加法器连接角度计算单元、角度位移单元及命令转换模块，且加法器相加合成参考角度与角度位移量为电气角度。
于一实施例中，命令产生模块包括转速计算单元及误差放大单元，其中转速计算单元接收马达的位置信号。误差放大单元连接转速计算单元与命令转换模块。且转速计算单元转换位置信号为转速信息；误差放大单元放大转速信息与转速命令的差值为电压命令。
于一实施例中，命令转换模块包括相位转换单元及脉宽调制单元，其中相位转换单元接收电压命令与电气角度。脉宽调制单元连接相位转换单元与驱动模块。且相位转换单元依据电气角度调整电压命令为相位命令，以及脉宽调制单元转换相位命令为控制信号。
为了解决上述问题，本发明提供一种无电流控制的马达系统，以克服现有技术的问题。因此，本发明马达系统包括马达、驱动模块及马达控制模块。驱动模块电性连接马达。马达控制模块电性连接马达及驱动模块，并通过驱动模块控制马达转动，其中马达控制模块包括命令产生模块、命令转换模块、角度产生模块及功率检测单元，命令产生模块接收马达的位置信号与转速命令。命令转换模块连接命令产生模块，并输出控制信号至驱动模块。角度产生模块连接命令产生模块与命令转换模块，且接收位置信号。功率检测单元检测驱动模块的功率信号至角度产生模块。其中，命令产生模块依据位置信号产生转速信息至角度产生模块，且命令产生模块依据位置信号与转速命令产生电压命令至命令转换模块；角度产生模块依据位置信号、转速信息及功率信号产生电气角度，且命令转换模块转换电压命令与电气角度为控制信号；马达控制模块通过控制信号调整马达的一输入电压的相位符合马达的一输入电流的相位。
于一实施例中，角度产生模块包括角度计算单元、角度位移单元及误差补偿模块，角度计算单元接收位置信号。角度位移单元接收转速信息。误差补偿模块接收转速信息与功率信号。其中角度计算单元依据位置信号产生参考角度；角度位移单元通过角度位移图得到转速信息对应的角度位移量；误差补偿模块接收功率信号与转速信息，且输出角度补偿量；角度产生模块合成参考角度、角度位移量及角度补偿量为电气角度。
于一实施例中，角度产生模块还包括加法器，加法器连接角度计算单元、角度位移单元、误差补偿模块及命令转换模块，且加法器相加合成参考角度、角度位移量及角度补偿量为电气角度。
于一实施例中，误差补偿模块包括稳态单元、功率计算单元及角度补偿单元，稳态单元接收转速信息。功率计算单元接收功率信号。角度补偿单元连接稳态单元与功率计算单元。其中，稳态单元通过转速功率曲线图得到转速信息对应的稳态功率量；功率计算单元转换功率信号为瞬时功率量，且误差补偿模块依据稳态功率量与瞬时功率量的误差得到功率误差量；角度补偿单元通过功率位移图得到功率误差量对应的角度补偿量。
于一实施例中，误差补偿模块还包括减法器，减法器连接稳态单元、功率计算单元及角度补偿单元，且减法器提供瞬时功率量与稳态功率量相减的差值为功率误差量。
于一实施例中，命令产生模块包括转速计算单元及误差放大单元，转速计算单元接收位置信号。误差放大单元连接转速计算单元与命令转换模块之间。其中转速计算单元转换位置信号为转速信息；误差放大单元放大转速信息与转速命令的差值为电压命令。
于一实施例中，命令转换模块包括相位转换单元及脉宽调制单元，相位转换单元接收电压命令与电气角度。脉宽调制单元连接相位转换单元与驱动模块之间。其中相位转换单元依据电气角度调整电压命令为相位命令，且脉宽调制单元转换相位命令为控制信号。
为了解决上述问题，本发明提供一种无电流控制的马达系统的控制方法，以克服现有技术的问题。因此，本发明马达系统包括马达、驱动模块及马达控制模块，且马达控制模块电性连接马达及驱动模块，并通过驱动模块控制马达转动，其中控制方法包括：(a)马达控制模块检测马达的一位置信号，并输出一控制信号控制驱动模块。(b)当输入一转速命令且马达控制模块检测位置信号变动时，马达控制模块依据对应的一电气角度调整控制信号。(c)马达控制模块通过控制信号调整马达的一输入电压的相位符合马达的一输入电流的相位。
于第一实施例中，其中步骤(b)还包括：(b1)马达控制模块依据转速命令与位置信号的误差输出一电压命令，且依据电气角度调整电压命令为控制信号。
于第一实施例中，其中步骤(b1)还包括：(b2)马达控制模块依据位置信号产生一参考角度，并通过一角度位移图得到位置信号对应的一角度位移量，且合成参考角度与角度位移量为电气角度。
于第二实施例中，其中步骤(a)还包括：(a1)马达控制模块还检测驱动模块的一功率信号。
于第二实施例中，其中步骤(b)还包括：(b1)马达控制模块依据转速命令与位置信号的误差输出一电压命令，且依据电气角度调整电压命令为控制信号。
于第二实施例中，其中步骤(b1)还包括：(b3)马达控制模块依据位置信号产生一参考角度，并通过一角度位移图得到位置信号对应的一角度位移量，且通过一转速功率曲线图得到位置信号对应的一稳态功率量。
于第二实施例中，其中步骤(b3)还包括：(b4)马达控制模块还依据稳态功率量与功率信号的误差得到一功率误差量，且通过一功率位移图得到功率误差量对应的一角度补偿量，且合成参考角度、角度位移量及角度补偿量为电气角度。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而说明书附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1A为现有马达功率因数校正控制的电路方框示意图；
图1B为现有马达磁场定向控制的电路方框示意图；
图2为本发明第一实施例马达系统的电路方框示意图；
图3为本发明第一实施例马达控制模块的电路方框示意图；
图4为本发明相位转换单元的电路方框示意图；
图5为本发明角度位移示意图；
图6为本发明第二实施例马达系统的电路方框示意图；
图7为本发明第二实施例马达控制模块的电路方框示意图；
图8为本发明转速功率曲线示意图；
图9为本发明功率位移示意图；
图10为本发明第一实施例马达控制模块控制方法的步骤流程图；及
图11为本发明第二实施例马达控制模块控制方法的步骤流程图。
附图标记说明：
【现有技术】
20A、20B…驱动模块
40A、40B…马达控制模块
50A、50B…电流检测单元
60A、60B…马达
80A、80B…负载
Vin…马达输入电压
Iin…马达输入电流
ScA、ScB…控制信号
Sl…位置信号
【本发明】
100、100’…马达系统
20…驱动模块
40、40’…马达控制模块
42…命令产生模块
422…转速计算单元
424…误差放大单元
44…命令转换模块
442…相位转换单元
444…脉宽调制单元
46、46’…角度产生模块
462…角度计算单元
464…角度位移单元
466…加法器
468…误差补偿模块
468A…稳态单元
468B…功率计算单元
468C…角度补偿单元
468D…减法器
48…功率检测单元
60…马达
62…位置检测单元
80…负载
Vs…输入源
Vin…马达输入电压
Iin…马达输入电流
Sl…位置信号
Sc、Sc’…控制信号
Sp…功率信号
Cs…转速命令
Cv…电压命令
Cp、Cp’…相位命令
CpA、CpB、CpC…相位信号
Rs…转速信息
Ar…参考角度
Ad…角度位移量
Ae、Ae’…电气角度
Av…角度补偿量
Ps…稳态功率量
Pi…瞬时功率量
Pa…功率误差量
S200～S600、S200’～S600’…步骤
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：
请参阅图2为本发明第一实施例马达系统的电路方框示意图。马达系统100包括驱动模块20、马达控制模块40及马达60。驱动模块20接收输入源Vs，并输出马达输入电压Vin，且马达60电性连接驱动模块20，并接收马达输入电压Vin。马达控制模块40分别电性连接驱动模块20与马达60，并检测马达60的位置信号Sl，且输出控制信号Sc控制驱动模块20。更具体而言，驱动模块20为三相驱动模块，且具有输入电容与并联输入电容的三组桥臂的结构。在本实施例中，马达60为三相马达。每个桥臂连接马达60的其中一个相序，且包含上桥开关串联下桥开关。马达60连接负载80，且负载80为机械惯性的负载(例如：风扇)。马达控制模块40通过安装于马达60上的位置检测单元62检测马达60转子的位置以输出位置信号Sl。马达控制模块40输出的控制信号Sc为6个脉波宽度调制信号，且分别控制三组桥臂中的上桥开关与下桥开关。
再参阅图2，马达控制模块40包括命令产生模块42、命令转换模块44及角度产生模块46。其中命令产生模块42与角度产生模块46连接该马达60的位置检测单元62，且接收位置信号Sl。命令转换模块44连接命令产生模块42，且输出控制信号Sc至驱动模块20。角度产生模块46连接命令产生模块42与命令转换模块44，且依据位置信号Sl对应位移马达输入电压Vin的相位。
更进一步而言，命令产生模块42接收位置信号Sl与转速命令Cs，并依据位置信号Sl计算马达60的转速以输出转速信息Rs至角度产生模块46。且命令产生模块42放大转速信息Rs与转速命令Cs的误差后，输出电压命令Cv至命令转换模块44。角度产生模块46依据位置信号Sl与转速信息Rs对应产生位移马达输入电压Vin相位的电气角度Ae至命令转换模块44。命令转换模块44转换电压命令Cv与电气角度Ae以输出控制信号Sc至驱动模块20。俾当位置检测单元62检测到马达60的转速变动时，命令产生模块42调整电压命令Cv，进而调整马达60的马达输入电压Vin的相位以符合马达60的马达输入电流Iin的相位，最终达到PFC或FOC控制的技术效果。值得一提，于本实施例中，马达控制模块40可以控制芯片实现，或以包含命令产生模块42、命令转换模块44及角度产生模块46的实体电路实现。
请参阅图3为本发明第一实施例马达控制模块的电路方框示意图。附配合参阅图2，命令产生模块42包括转速计算单元422与误差放大单元424。转速计算单元422连接马达60的位置检测单元62，且误差放大单元424分别连接转速计算单元422与命令转换模块44。转速计算单元422接收位置信号Sl，且依据位置信号Sl计算该马达60的转速以输出转速信息Rs。误差放大单元424接收转速信息Rs与转速命令Cs后，放大转速信息Rs与转速命令Cs的误差为输出误差放大值，且输出误差放大值作为电压命令Cv。
再参阅图3，并配合参阅图2。角度产生模块46包括角度计算单元462、角度位移单元464及加法器466，角度计算单元462与角度位移单元464皆分别连接命令产生模块42与加法器466。角度计算单元462接收位置信号Sl，且计算位置信号Sl后，输出可作为马达60反电动势同步角度的参考角度Ar至加法器466。角度位移单元464包含角度位移图，其中角度位移图可为经由经验所建立的曲线角度位移图，然不以此为限制。角度位移单元464接收转速信息Rs，且通过角度位移图得到转速信息Rs所对应的角度位移量Ad，并输出该角度位移量Ad至加法器466。加法器466分别连接角度计算单元462、角度位移单元464及命令转换模块44，且用以接收参考角度Ar与角度位移量Ad，并相加合成参考角度Ar与角度位移量Ad以输出电气角度Ae。
如图3所示，并配合参阅图2。命令转换模块44包括相位转换单元442与脉宽调制单元444，且相位转换单元442连接脉宽调制单元444。相位转换单元442分别连接命令产生模块42与角度产生模块46，且分别接收其输出的电压命令Cv与电气角度Ae，并依据电气角度Ae调整并转换电压命令Cv为三个相互差120度相位的相位命令Cp。请参阅图4为本发明相位转换单元442的电路方框示意图。再配合参阅图2～3，其中相位转换单元442将电压命令Cv分成三个，且每个电压命令Cv位移相差120度，经加上电气角度Ae的相位后以输出相位命令Cp(包含彼此相位差120度的相位信号CpA、CpB、CpC)至脉宽调制单元444。脉宽调制单元444分别连接相位转换单元442与驱动模块20，且接收相位命令Cp，并转换相位命令Cp为三组脉波宽度调制的控制信号Sc至驱动模块20，以分别控制驱动模块20中的三组桥臂。
请参阅图5为本发明角度位移示意图。再配合参阅图2～3，当角度位移单元464接收到转速信息Rs时，角度位移单元464依据角度位移图找到转速信息Rs对应的角度位移量Ad(例如：转速1000对应到角度30度)。上述角度位移单元464还可包含存储单元(图未示)用以存储角度位移图。上述角度位移图为马达控制模块40尚未正式运行前的测试阶段中，记录马达60于各个不同转速时的角度位移量Ad，并依照各个不同转速时的角度位移量Ad绘制出角度位移图。更具体而言，马达控制模块40控制马达60驱动不同的负载(例如：不同风扇)时，会有不同的角度位移量Ad。因此须于测试阶段中，记录马达60驱动相同负载于各个不同转速时的角度位移量Ad。以当马达控制模块40于正式运行中，可依所检测到的马达60的转速找出对应的角度位移量Ad。值得一提，于本实施例中，存储单元(图未示)可位于角度位移单元464内，或位于角度位移单元464外且连接角度位移单元464。
请参阅图6为本发明第二实施例马达系统的电路方框示意图。再配合参阅图2～5，马达系统100’与第一实施例的马达系统100差异在于，马达控制模块40’还包括功率检测单元48。功率检测单元48连接输入源Vs及驱动模块20，且检测驱动模块20的功率信号Sp至马达控制模块40’中的角度产生模块46’。进一步而言，由于马达60突然加速时，会产生额外的加速度。且由于马达60于加速中的暂态时，会产生较大的功率(瞬时功率)而使得角度位移量Ad偏离如图5的曲线。因此，需检测功率信号Sp，且依照功率信号Sp补偿马达60于加速暂态中的角度位移，以得到更精准的电气角度Ae’。值得一提，于本实施例中的命令产生模块42与命令转换模块44的电路连接关系与电路技术效果皆与第一实施例相同，在此不再加以赘述。此外，于本实施例中，功率检测单元48连接驱动模块20的位置仅为示意性的范例，因此不以本实施例的连接位置为限。换言之，只要可检测马达系统100’的瞬时功率的连接位置，皆应包含在本实施例的实施方式当中。
请参阅图7为本发明第二实施例马达控制模块的电路方框示意图。附配合参阅图2～6，该马达控制模块40’与第一实施例的马达控制模块40差异在于，角度产生模块46’包括误差补偿模块468。误差补偿模块468连接命令产生模块42与加法器466，且接收转速信息Rs与功率信号Sp，并转换转速信息Rs与功率信号Sp为角度补偿量Av至加法器466。此外，误差补偿模块468包括稳态单元468A、功率计算单元468B、角度补偿单元468C及减法器468D。值得一提，于本实施例中的角度计算单元462与角度位移单元464的电路连接关系与电路技术效果皆与第一实施例相同，在此不再加以赘述。此外，本实施例如同第一实施例的该马达控制模块40，也可以控制芯片实现，或以实体电路实现。
再参阅图7，并配合参阅图2～6。稳态单元468A包含转速功率曲线图(如图8所示)，转速功率曲线图为当下转速的稳态时功率参考量的曲线图。稳态单元468A连接命令产生模块42与减法器468D，且接收转速信息Rs。稳态单元468A通过转速功率曲线图得到转速信息Rs所对应的稳态功率量Ps，并输出稳态功率量Ps至减法器468D。功率计算单元468B一端通过功率检测单元48连接驱动模块20，且功率计算单元468B的另一端连接减法器468D。其中功率计算单元468B接收功率信号Sp，并依据功率信号Sp计算马达系统100’的瞬时功率为瞬时功率量Pi，并输出瞬时功率量Pi至减法器468D。减法器468D连接稳态单元468A、功率计算单元468B及角度补偿单元468C，且减法器468D提供瞬时功率量Pi与稳态功率量Ps相减的差值为功率误差量Pa，并输出功率误差量Pa至角度补偿单元468C。角度补偿单元468C包含功率位移图(如图9所示)，功率位移图为当下转速的稳态功率与暂态功率差值的补偿角度曲线图。角度补偿单元468C连接减法器468D与加法器466，且接收功率误差量Pa。角度补偿单元468C通过功率位移图得到功率误差量Pa对应的角度补偿量Av，并输出角度补偿量Av至加法器466。加法器466接收参考角度Ar、角度位移量Ad及角度补偿量Av，并相加合成参考角度Ar、角度位移量Ad及角度补偿量Av为电气角度Ae’。再通过角度补偿量Av补偿马达60突然加速时所位移的角度，以得到更精准的电气角度Ae’。进而使得马达60突然加速时，输出更精准的控制信号Sc’以维持马达60的马达输入电压Vin的相位符合马达输入电流Iin的相位，进而达到PFC或FOC控制的技术效果。
请参阅图8为本发明转速功率曲线示意图。再配合参阅图6～7，当稳态单元468A接收到转速信息Rs时，稳态单元468A依据该转速功率曲线图找到转速信息Rs对应的稳态功率量Ps(例如：转速1000对应到功率500W)。稳态单元468A可包含存储单元(图未示)用以存储该转速功率曲线图。转速功率曲线图为马达控制模块40’尚未正式运行前的测试阶段中，记录马达60于各个不同转速时的稳态功率为稳态功率量Ps，并依照各个不同转速时的稳态功率量Ps绘制出转速功率曲线图。更具体而言，马达控制模块40’控制马达60驱动不同的负载(例如：不同风扇)时，会有不同的稳态功率量Ps。因此须于测试阶段中，记录马达60驱动相同负载于各个不同转速时的稳态功率量Ps。以当马达控制模块40’于正式运行中，可依所检测到的马达60的转速找出对应的稳态功率量Ps。值得一提，于本实施例中，存储单元(图未示)可于稳态单元468A内，或位于稳态单元468A外且连接稳态单元468A。
请参阅图9为本发明功率位移示意图。再配合参阅图6～8，当马达60瞬间加速时，马达60转速的加速度会产生瞬时功率。功率计算单元468B计算马达60瞬间加速时的瞬时功率量Pi，并通过减法器468D得到马达60的功率误差量Pa至角度补偿单元468C。角度补偿单元468C依据功率位移图找到功率误差量Pa对应的角度补偿量Av(例如：功率误差量100W对应到角度30度)。角度补偿量Av为依照马达60的稳态功率量Ps与瞬时功率量Pi的差值而使原电气角度Ae对应增加位移的角度补偿量Av为更精准的电气角度Ae’(例如：以图3的架构的电气角度为30度再加上角度补偿量计算需补偿30度)。角度补偿单元468C可包含存储单元(图未示)用以存储上述功率位移图。功率位移图为马达控制模块40’尚未正式运行前的测试阶段中，记录马达60于各个不同功率误差量Pa时的补偿角度为角度补偿量Av，并依照各个不同功率误差量Pa的角度补偿量Av绘制出上述功率位移图。更具体而言，马达控制模块40’控制马达60加速时，会有不同的功率误差量Pa。因此须于测试阶段中，记录马达60于不同的功率误差量Pa时的角度补偿量Av。以当马达控制模块40’于正式运行中，可依所检测到的马达60的功率误差量Pa找出对应的角度补偿量Av。值得一提，于本实施例中，存储单元(图未示)可于角度补偿单元468C内或位于角度补偿单元468C外，且连接角度补偿单元468C。
再参阅图2、6，于上述两实施例中，驱动模块20是以三组桥臂驱动三相马达60，但不以此为限。换言之，驱动模块20也可为驱动单相马达60的驱动模块。此外，于上述两实施例中，马达为永磁同步马达(Permanent-Magnet Synchronous Motor；PMSM)，但不以此为限。换言之，只要是可利用马达控制模块40、40’控制的马达60皆应包含在本实施例的范围当中。再者，于上述两实施例中，位置检测单元62为霍尔感应器(Hall sensor)，但不以此为限。换言之，只要能检测马达60转子位置的位置检测单元皆应包含在本实施例的范围当中。
请参阅图10为本发明第一实施例马达系统制方法的步骤流程图。再配合参阅图2～5，马达系统100包括：马达60、驱动模块20及马达控制模块40。驱动模块20电性连接马达60，且马达控制模块40电性连接马达60及驱动模块20，并通过驱动模块20控制马达60转动，控制方法包括：首先，检测马达60的位置信号，并输出控制信号Sc控制驱动模块(步骤S200)。马达控制模块40检测马达60的位置信号Sl，并依据位置信号Sl输出控制信号Sc至驱动模块20。驱动模块20接收输入源Vs与控制信号Sc，并输出马达输入电压Vin至马达60，以控制马达60转动。然后，当马达控制模块40检测位置信号变动时，依据对应的电气角度调整控制信号Sc(步骤S400)。当马达控制模块40接收到转速命令Cs且检测到位置信号Sl变动时，马达控制模块40依据位置信号Sl产生参考角度Ar。并通过如图5所示的角度位移图得到位置信号Sl对应的角度位移量Ad，且合成参考角度Ar与角度位移量Ad为该电气角度Ae。马达控制模块40依据转速命令Cs与位置信号Sl的误差输出电压命令Cv，且依据电气角度Ae调整电压命令Cv为控制信号Sc。最后，马达控制模块40通过控制信号Sc调整马达输入电压Vin的相位符合马达输入电流Iin的相位(步骤S600)。马达控制模块40通过电气角度Ae调整电压命令Cv为控制信号Sc，并输出控制信号Sc至驱动模块20。驱动模块20依据控制信号Sc调整输入至马达60的马达输入电压Vin的相位符合马达输入电流Iin的相位，以达到PFC或FOC控制的技术效果。
请参阅图11为本发明第二实施例马达控制模块控制方法的步骤流程图。再配合参阅图2～10，第二实施例的步骤流程与图10的第一实施例的步骤流程差别在于：于步骤S200’后还包括，马达控制模块40’检测驱动模块的功率信号(步骤S220’)。马达控制模块40’还包括功率检测单元48。功率检测单元48检测驱动模块20的功率信号Sp至马达控制模块40’。马达控制模块40’通过如图8所示的转速功率曲线图得到位置信号Sl对应的稳态功率量Ps，且马达控制模块40’依据稳态功率量Ps与功率信号Sp的误差得到功率误差量Pa，且通过如图9所示的功率位移图得到功率误差量Pa对应的角度补偿量Av，且通过加法器466合成参考角度Ar、角度位移量Ad及角度补偿量Av为电气角度Ae’。马达控制模块40’依据转速命令Cs与位置信号Sl的误差输出电压命令Cv，且依据电气角度Ae’调整电压命令Cv为控制信号Sc’。值得一提，于本实施例中，步骤S200’、步骤S400’及步骤S600’的方法及技术效果与图10的第一实施例的步骤S200、步骤S400及步骤S600相同，在此不再加以赘述。
综上所述，本发明是具有以下的优点：
1、由于马达系统无须电流检测单元，因此可达缩小马达系统硬件空间以及降低马达系统成本的技术效果；
2、由于马达控制模块使用所建立的经验表在驱动过程中改变马达输入电压的相位，因此可达到磁场定向控制或功率因数校正控制的技术效果；
3、利用功率检测单元搭配误差补偿模块，以达到使马达控制模块可更精确的控制马达输入电压符合马达输入电流的相位的技术效果。
而，以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本公开的权利要求中。

Claims (15)

1.一种无电流控制的马达系统，包括：
一马达；
一驱动模块，电性连接该马达；及
一马达控制模块，电性连接该马达及该驱动模块，并通过该驱动模块控制该马达转动，其中该马达控制模块包括：
一命令产生模块，接收该马达的一位置信号与一转速命令；
一命令转换模块，连接该命令产生模块，并输出一控制信号至该驱动模块；及
一角度产生模块，连接该命令产生模块与该命令转换模块，且接收该位置信号；
其中，该命令产生模块依据该位置信号产生一转速信息并传送该转速信息至该角度产生模块，该命令产生模块依据该位置信号与该转速命令产生一电压命令并传送该电压命令至该命令转换模块；该角度产生模块依据该位置信号与该转速信息产生一电气角度，且该命令转换模块转换该电压命令与该电气角度为该控制信号；该马达控制模块通过该控制信号调整该马达的一输入电压的相位符合该马达的一输入电流的相位，其中该角度产生模块包括：
一角度计算单元，接收该位置信号；及
一角度位移单元，接收该转速信息；
其中，该角度计算单元依据该位置信号产生一参考角度；该角度位移单元通过一角度位移图得到该转速信息对应的一角度位移量；该角度产生模块合成该参考角度与该角度位移量为该电气角度。
2.如权利要求1所述的马达系统，其中该角度产生模块还包括一加法器，该加法器连接该角度计算单元、该角度位移单元及该命令转换模块，且该加法器相加合成该参考角度与该角度位移量为该电气角度。
3.如权利要求1所述的马达系统，其中该命令产生模块包括：
一转速计算单元，接收该马达的位置信号；及
一误差放大单元，连接该转速计算单元与该命令转换模块；
其中，该转速计算单元转换该位置信号为该转速信息；该误差放大单元放大该转速信息与该转速命令的差值为该电压命令。
4.如权利要求1所述的马达系统，其中该命令转换模块包括：
一相位转换单元，接收该电压命令与该电气角度；及
一脉宽调制单元，连接该相位转换单元与该驱动模块；
其中，该相位转换单元依据该电气角度调整该电压命令为一相位命令，且该脉宽调制单元转换该相位命令为该控制信号。
5.一种无电流控制的马达系统，包括：
一马达；
一驱动模块，电性连接该马达；及
一马达控制模块，电性连接该马达及该驱动模块，并通过该驱动模块控制该马达转动，其中该马达控制模块包括：
一命令产生模块，接收该马达的一位置信号与一转速命令；
一命令转换模块，连接该命令产生模块，并输出一控制信号至该驱动模块；
一角度产生模块，连接该命令产生模块与该命令转换模块，且接收该位置信号；及
一功率检测单元，检测该驱动模块的一功率信号至该角度产生模块；
其中，该命令产生模块依据该位置信号产生一转速信息至该角度产生模块，且该命令产生模块依据该位置信号与该转速命令产生一电压命令至该命令转换模块；该角度产生模块依据该位置信号、该转速信息及该功率信号产生一电气角度，且该命令转换模块转换该电压命令与该电气角度为该控制信号；该马达控制模块通过该控制信号调整该马达的一输入电压的相位符合该马达的一输入电流的相位，其中该角度产生模块包括：
一角度计算单元，接收该位置信号；
一角度位移单元，接收该转速信息；及
一误差补偿模块，接收该转速信息与该功率信号；
其中，该角度计算单元依据该位置信号产生一参考角度；该角度位移单元通过一角度位移图得到该转速信息对应的一角度位移量；该误差补偿模块根据该功率信号与该转速信息，输出一角度补偿量；该角度产生模块合成该参考角度、该角度位移量及该角度补偿量为该电气角度。
6.如权利要求5所述的马达系统，其中该角度产生模块还包括一加法器，该加法器连接该角度计算单元、该角度位移单元、该误差补偿模块及该命令转换模块，且该加法器相加合成该参考角度、该角度位移量及该角度补偿量为该电气角度。
7.如权利要求5所述的马达系统，其中该误差补偿模块包括：
一稳态单元，接收该转速信息；
一功率计算单元，接收该功率信号；及
一角度补偿单元，连接该稳态单元与该功率计算单元；
其中，该稳态单元通过一转速功率曲线图得到该转速信息对应的一稳态功率量；该功率计算单元转换该功率信号为一瞬时功率量，且该误差补偿模块依据该稳态功率量与该瞬时功率量的误差得到一功率误差量；该角度补偿单元通过一功率位移图得到该功率误差量对应的一角度补偿量。
8.如权利要求7所述的马达系统，其中该误差补偿模块还包括一减法器，该减法器连接该稳态单元、该功率计算单元及该角度补偿单元，且该减法器提供该瞬时功率量与该稳态功率量相减的差值为该功率误差量。
9.如权利要求5所述的马达系统，其中该命令产生模块包括：
一转速计算单元，接收该位置信号；及
一误差放大单元，连接该转速计算单元与该命令转换模块之间；
其中，该转速计算单元转换该位置信号为该转速信息；该误差放大单元放大该转速信息与该转速命令的差值为该电压命令。
10.如权利要求5所述的马达系统，其中该命令转换模块包括：
一相位转换单元，接收该电压命令与该电气角度；及
一脉宽调制单元，连接该相位转换单元与该驱动模块之间；
其中，该相位转换单元依据该电气角度调整该电压命令为一相位命令，且该脉宽调制单元转换该相位命令为该控制信号。
11.一种无电流控制的马达系统的控制方法，其中该马达系统包括一马达、一驱动模块及一马达控制模块，且该马达控制模块电性连接该马达及该驱动模块，并通过该驱动模块控制该马达转动，该控制方法包括：
(a)该马达控制模块检测该马达的一位置信号，并输出一控制信号控制该驱动模块；
(b)当输入一转速命令且该马达控制模块检测该位置信号变动时，该马达控制模块依据对应的一电气角度调整该控制信号；及
(c)该马达控制模块通过该控制信号调整该马达的一输入电压的相位符合该马达的一输入电流的相位，其中步骤(b)还包括：
(b1)该马达控制模块依据该转速命令与该位置信号所转换出的转速信息的差值输出一电压命令，且依据该电气角度调整该电压命令为该控制信号，其中步骤(b1)还包括：
(b2)该马达控制模块依据该位置信号产生一参考角度，并通过一角度位移图得到该位置信号对应的一角度位移量，且合成该参考角度与该角度位移量为该电气角度。
12.如权利要求11所述的马达系统的控制方法，其中步骤(a)还包括：
(a1)该马达控制模块还检测该驱动模块的一功率信号。
13.如权利要求12所述的马达系统的控制方法，其中步骤(b)还包括：
(b1)该马达控制模块依据该转速命令与该位置信号所转换出的转速信息的差值输出一电压命令，且依据该电气角度调整该电压命令为该控制信号。
14.如权利要求13所述的马达系统的控制方法，其中步骤(b1)还包括：
(b3)该马达控制模块依据该位置信号产生一参考角度，并通过一角度位移图得到该位置信号对应的一角度位移量，且通过一转速功率曲线图得到该位置信号对应的一稳态功率量。
15.如权利要求14所述的马达系统的控制方法，其中步骤(b3)还包括：
(b4)该马达控制模块还依据该稳态功率量与该功率信号的误差得到一功率误差量，且通过一功率位移图得到该功率误差量对应的一角度补偿量，且合成该参考角度、该角度位移量及该角度补偿量为该电气角度。
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