CN111327243A - 旋转电机控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机的控制装置，包括：电流命令单元、电压转换装置、电流转换装置、信号解调装置、误差补偿单元、加法装置及位置估测装置。电流命令单元提供d轴电流命令及q轴电流命令。电流转换装置将旋转电机电流转换为同步参考坐标电流。信号解调装置计算出同步参考坐标电流的高频电流变化量。误差补偿单元输出对应于d轴电流命令及q轴电流命令的第一校正值。加法装置将同步参考坐标电流的高频电流变化量及第一校正值进行相加以产生第二校正值。位置估测装置依据第二校正值调整相位估测值给电流转换装置及电压转换装置。

Description

旋转电机控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种旋转电机控制装置及其控制方法，特别涉及无转轴感测器旋转电机的控制装置及其控制方法。
背景技术
将无转轴位置感测器的驱动技术应用于永磁同步旋转电机(permanent-magneticsynchronous motor,PMSM)是近年旋转电机发展的重要趋势。由于移除了转轴位置感测器(shaft position sensor)与其连接线路，所以永磁同步旋转电机的制造成本及体积都大幅降低，并提升系统的可靠度。
目前的无转轴位置感测器的驱动技术，大致可分为反电动势法(backelectromotive force,EMF)或高频注入法(high frequency signal injection)。其中反电动势法是依据旋转电机的电压模型估测出旋转电机的转子位置与转轴速度，但是此方法仅适用于旋转电机以中高速度进行旋转。在另一方面，高频注入法可依据不同的需求将高频电压信号注入旋转电机的静止坐标轴或者旋转电机的同步坐标轴，而此方法较适用于旋转电机以零、低或中速度进行旋转。然而，以高频注入法来驱动旋转电机时，旋转电机中的转子的d轴及q轴会产生交叉耦合效应，d轴及q轴所产生的交叉耦合效应使得传统的旋转电机控制装置在估测旋转电机的旋转角度时产生明显的误差值，这样的估测误差将导致旋转电机进行低速运转时会发生震荡现象，并降低旋转电机的运转效率。为了降低上述的转子位置估测误差值，目前的旋转电机控制装置中都会设置误差补偿装置。然而，传统的误差补偿装置需要收集大量不同的信号及相关信息，包括：同步坐标轴的高频磁通电流、高频转矩电流、静止坐标轴的d轴电流、q轴电流及测量旋转角度值…等。除此之外，误差补偿装置还要再搭配运算控制器(如：PI控制器)以增加估测旋转电机位置的准确率。如此一来，明显增加系统及处理器的运算负荷，提高系统建置成本，并降低处理器或存储器的工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种旋转电机控制装置，其具有一误差补偿单元，可减少所需收集的信号信息，并简化处理器的运算流程。
一种用以控制一旋转电机的控制装置，包括：电流命令单元、电压转换装置、电流转换装置、信号解调装置、误差补偿单元、加法装置以及位置估测装置。电流命令单元提供d轴电流命令及q轴电流命令。电压转换装置耦接电流命令单元及旋转电机。电流转换装置将流经旋转电机的旋转电机电流转换为同步参考坐标电流。信号解调装置接收同步参考坐标电流，以计算出同步参考坐标电流的高频电流变化量。误差补偿单元依据d轴电流命令及q轴电流命令输出对应于d轴电流命令及q轴电流命令的第一校正值。加法装置将同步参考坐标电流的高频电流变化量及第一校正值进行相加以产生第二校正值。位置估测装置依据第二校正值调整估测值给电流转换装置及电压转换装置，进行坐标轴转换的运算。
一种旋转电机的控制方法，包括以下步骤：提供d轴电流命令及q轴电流命令。将流经旋转电机的旋转电机电流转换为同步参考坐标电流。计算出同步参考坐标电流的高频电流变化量。依据d轴电流命令及q轴电流命令输出对应于d轴电流命令及q轴电流命令的第一校正值。将同步参考坐标电流的高频电流变化量及第一校正值进行相加以产生第二校正值。以及依据第二校正值调整相位估测值进行坐标轴转换的运算。
附图说明
图1所示为根据现有技术的一实施例的旋转电机的控制装置的估测误差与d-q轴电流的关系图。
图2所示为根据本发明的一实施例的旋转电机的控制装置的架构图。
图3根据本发明的一实施例示出于测试模式时，旋转电机的控制装置的架构图。
图4所示为根据本发明的一实施例的旋转电机的控制方法的流程图。
图5根据本发明的一实施例示出于测试模式时，旋转电机的控制方法的流程图。
图6根据本发明的一实施例示出测试模式时，旋转电机的控制装置的实际操作方框图。
附图标记列表
100：控制装置
110：电流命令单元
115：速度控制单元
115a：速度控制器
120：高频信号产生器
130：控制器
132：电压转换装置
132a：同步/静止轴转换器
132b：静止/三相转换器
132c：变频器
134：电流转换装置
134a：静止/三相轴转换器
134b：静止/同步转换器
134c：低通滤波器
140：信号解调装置
140a：高通滤波器
140b：高频信号解调器
145：加法装置
150：编码装置
160：减法装置
170：位置估测装置
180：误差控制器
182、184、195：开关
190：误差补偿单元
200：旋转电机
400：控制方法
410～470：步骤
500：控制方法
510～590：步骤
Id：d轴电流命令
Iq：q轴电流命令
Vd：d轴电压
Vq：q轴电压
Va、Vb、Vc：三相电压
Ia、Ib、Ic：三相电流
C1：第一校正值
C2：第二校正值
R1：修正值
id：磁通电流
idh：高频磁通电流
iq：转矩电流
idh：高频转矩电流
Δi、Δidh、Δidh：电流变化量
id1：同步坐标上的磁通电流
iq1：同步坐标上的转矩电流
θα：相位估测值
θr：相位测量值
Δθ：相位误差
ω1、ω2、ω3：转速命令
具体实施方式
参考附图来描述本发明，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等效的元件。附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明本发明。本发明的几个形态如下描述，并参考示例应用作为说明。应该理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面了解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，本发明可以被实行即便在没有一个或多个具体细节的情况下或没有利用其他方法来实施本发明。在其他情况下，未详细示出现有的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受所示的行为或事件的顺序所限制，因为一些行为可能以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有说明的行为或事件都需要根据本发明的方法来实施。
以下说明是本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明的一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求所界定者为准。
图1所示为根据现有技术的一实施例的旋转电机的控制装置的估测误差与d-q轴电流的关系图。于图1中，纵轴为旋转电机的控制装置估测的位置估测误差值，横轴为q轴的电流(iq)大小。旋转电机的转子具有d轴额定电流及q轴额定电流，其中实验条件d轴电流量级可于最大额定电流的0％-100％间调整，q轴电流量级可于最大额定电流的0％-100％间调整，纵轴上的位置误差单位为角度。于此实施例中，由图1可知，当d轴电流维持一定值时，如图所示在d轴电流(id)分别介于0％-100％的六段不同曲线上，不论q轴电流为逆向电流或顺向电流，当q轴电流值偏差越大时，旋转电机的控制装置所产生的位置估测误差就越大。例如，在d轴电流维持在额定电流100％的情况下，位置误差随着q轴电流值增加而提高。其中位置误差是由d轴电流及q轴电流产生的交叉耦合效应(cross-coupling effect)造成直流偏置电流(DC offset current)，其中直流偏置电流可直接或间接影响旋转电机的控制装置评估旋转电机的旋转角度的精准度。
为了解决上述的问题，本发明提供一种旋转电机的控制装置以提升估测旋转电机的旋转角度的准确率，并且本发明所提供的控制装置能够以更简化的运行方式，提高估测旋转角度的准确率。以下将详述本发明的工作原理及流程。
图2所示为根据本发明的一实施例的旋转电机200的控制装置100的架构图。在本发明中，用于旋转电机200的控制装置100包括：电流命令单元110、控制器130、电流转换装置134、电压转换装置132、信号解调装置140、误差补偿单元190、加法装置145、位置估测装置170、编码装置150、减法装置160、误差控制器180以及多个开关182、184、195。在旋转电机200正常运行时，开关182、184断开且开关195导通。因此在旋转电机200正常运行时，误差控制器180所输出的信号不会提供给加法装置145及误差补偿单元190。
在本发明中，电压转换装置132偶接电流命令单元110及旋转电机200。首先，控制装置100中的电流命令单元110用以提供d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq。控制器130同时接收高频信号产生器120产生并输入的一高频信号、前述d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq，并对应输出在同步参考坐标上的d轴电压Vd及q轴电压Vq。接着，再通过电压转换装置132将d轴电压Vd及q轴电压Vq转换成静止参考坐标上的三相电压Va、Vb、Vc给旋转电机200以控制旋转电机200进行旋转。
于此实施例中，本发明的电压转换装置132可包含同步/静止轴转换器(Synchronous/stationary axis converter)、静止/三相轴转换器(Stationary/three-phase axis converter)及变频器(inverter)…等，但本发明并不限于此。在本发明的一些实施例中，旋转电机200为三相永磁同步电机(three-phase permanent magnetsynchronous motor,three-phase PMSM)，并且此类电机的控制通常是建立在同步参考坐标系统上，所以前述电压转换装置132若使用同步/静止轴转换器则可将控制器130输出的d轴电压Vd及q轴电压Vq转换成静止参考坐标上的d轴电压及q轴电压。再经由静止/三相轴转换器将静止参考坐标上的d轴电压及q轴电压转换成三相电压Va、Vb、Vc。在此实施例中，电压转换装置132亦可包含变频器以调整三相电压Va、Vb、Vc的振幅及频率给旋转电机200。由于本领域的通常知识者可理解电压转换装置132中的同步/静止轴转换器、静止/三相轴转换器及变频器的工作原理，故本公开文件并不赘述，亦未将其示出于图2中，先予叙明。
在本发明中，电流转换装置134获取流经旋转电机200的旋转电机电流Ia、Ib、Ic，并将流经旋转电机200的旋转电机电流Ia、Ib、Ic转换为同步参考坐标电流，其中旋转电机电流Ia、Ib、Ic于该同步参考坐标电流在d轴及q轴的分量又可分别定义为磁通电流id及转矩电流iq。亦即，通过坐标轴转换可将三相的旋转电机电流Ia、Ib、Ic转换为同步参考坐标电流，而同步参考坐标电流又可解析为磁通电流id及转矩电流iq。其中旋转电机电流Ia、Ib、Ic为旋转电机200的定子电流，并且磁通电流id及转矩电流iq为同步参考坐标系统的电流。由于不同参考坐标系统的因素，所以电流转换装置134可包含三相/静止轴转换器及静止/同步轴转换器，将静止参考坐标上的旋转电机电流Ia、Ib、Ic转换为同步参考坐标上的磁通电流id及转矩电流iq。磁通电流id及转矩电流iq经信号解调装置140中的高通滤波器(图未示出)处理后分别可得高频磁通电流idh及高频转矩电流idh。由于本领域的通常知识者可理解电流转换装置134中的三相/静止轴转换器及静止/同步轴转换器的工作原理，故本公开文件并未示出在图2中。特别注意的是，在本发明中，高频磁通电流idh为流经旋转电机200的转子的d轴电流中的部分电流信号，高频转矩电流idh为流经旋转电机200的转子的q轴电流中的部分电流信号。在旋转电机的向量控制概念中，控制d轴电流或电压可调整旋转电机200的定子磁通，而控制q轴电流或电压可调整旋转电机200的输出转矩。
于此实施例中，信号解调装置140接收电流转换装置134输出的转矩电流iq与磁通电流id，并通过一马达数学模型或一高频电流方程式计算，并经一高通滤波器转换出一高频转矩电流idh与一高频磁通电流idh，其中高频电流方程式如下所示：
Figure BDA0001904668550000071
Figure BDA0001904668550000072
其中idh为该高频转矩电流，idh为高频磁通电流，p为一微分运算子，Ldq为一交叉耦合电感值，Δθ为实际转子位置与估测转子位置的角度差值，Ld为一d轴电感值，Lq为一q轴电感值，其中Ld及Lq为测量值。此外，交叉耦合电感值Ldq为降低旋转电机200的控制装置100评估旋转电机的旋转角度的准确度最主要的因素，并且交叉耦合电感值Ldq与高频转矩电流idh成正比，也就是说高频转矩电流idh越大，交叉耦合电感值Ldq增加。以下将详述，控制装置100减少交叉耦合电感值Ldq所造成的影响的工作方法。
在此实施例中，控制装置100中的信号解调装置140耦接于电流转换装置134且包含高通滤波器(图未示出)，并接收电流转换装置134计算出的转矩电流iq与磁通电流id，其中信号解调装置140还包含以下信号解调方程式以计算出高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及高频磁通电流idh的电流变化量Δidh：
Figure BDA0001904668550000081
Figure BDA0001904668550000082
其中vh为高频信号的电压，并且vh可为正值或负值。也就是说，在此实施例中，高频信号可为一方波信号，但本发明不限于此。特别注意的是，高频转矩电流idh的电流变化量Δidh与高频磁通电流idh的电流变化量Δidh中可发现交叉耦合电感值Ldq可被视为造成估测位置误差的直流偏置成分，本发明的主要技术即在于消除交叉耦合电感值Ldq对于高频转矩电流idh的电流变化量Δidh、高频磁通电流idh的电流变化量Δidh与旋转电机200的控制装置100所造成的影响。
此外，信号解调装置140输出的电流变化量Δi即为前述同步参考坐标电流的高频电流变化量，其中通过高频转矩电流idh的电流变化量Δidh、高频磁通电流idh的电流变化量Δidh或两者的组合可表示出同步参考坐标电流的高频电流变化量Δi。以下为了简单说明各个实施例，仅以电流变化量Δi代表说明高频转矩电流idh的电流变化量Δidh、高频磁通电流idh的电流变化量Δidh或两者的组合，但本发明不限于此。
在此实施例中，误差补偿单元190耦接于电流命令单元110，并通过电流命令单元110接收d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq。误差补偿单元190依据d轴电流命令Id及q轴电流命令以输出第一校正值C1。在此例中，误差补偿单元190中至少设置有一表格，误差补偿单元190依据d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq检索该表格，并搜索表格中对应于d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq的第一校正值C1以输出给加法装置145。以下表1为设置于误差补偿单元190中的表格的部分第一校正值C1，其中每个第一校正值C1对应的d轴电流命令及q轴电流命令皆不尽相同。例如，如表1中所示，C1(Id1,Iq1)表示该第一校正值C1对应于d轴电流命令为Id1及q轴电流命令为Iq1；C1(Id2,Id 2)表示该第一校正值C1对应于d轴电流命令为Id2及q轴电流命令为Iq2，依此类推。其中本发明并不限于此：
Figure BDA0001904668550000091
表1
在此实施例中，加法装置145耦接误差补偿单元190、信号解调装置140及位置估测装置170。加法装置145用以将电流变化量Δi及第一校正值C1进行相加以产生第二校正值C2，并将第二校正值C2输出至位置估测装置170。最后，位置估测装置170依据第二校正值C2调整相位估测值θα给电流转换装置134与电压转换装置132，以调整计算转矩电流iq及磁通电流id的大小，其中相位估测值θα为估测转子的位置。电流转换装置134依据相位估测值θα进行坐标转换得到转矩电流iq及磁通电流id之后，可将已调整的转矩电流iq及磁通电流id传送给控制器130以改变d轴电压Vd及q轴电压Vq的大小，并将前述信号传给电压转换装置132，进行坐标轴转换的运算以间接调整三相电压Va、Vb、Vc的大小。如此一来，可以调整旋转电机200的旋转角度，并有效地降低旋转电机200进行低速旋转时所引起的震荡现象，并提升旋转电机200的运转效率。
综上所述，通过误差补偿单元190以查表方式输出对应d轴与q轴电流命令的第一校正值C1，再将查表的该第一校正值C1与电流变化量Δi相加以产生第二校正值C2，位置估测装置170即可依据相加产生的该第二校正值C2运算，可有效提高相位估测值θα的精准度。以下将详述建立误差补偿单元190中的表格的程序。
图3根据本发明的一实施例示出于测试模式时，旋转电机200的控制装置100的架构图。于此实施例中，建立误差补偿单元190中的表格之前，通常操作人员须对旋转电机200进行一测试模式(test mode)。也就是说，以下建立表格的程序是在旋转电机200进行测试模式的情况下所完成。
在此实施例中，控制装置100中的开关182、184导通，并且开关195断开。其中编码装置180用以测量旋转电机200的旋转角度以输出实际测量的相位测量值θr，其中实际测量的相位测量值θr被视为实际转子位置。编码装置180可为一编码器(encoder)，但本发明并不限于此。于此同时，位置估测装置170仍持续输出相位估测值θα给电流转换装置134及减法装置160。
在一些实施例中，减法装置160耦接于编码装置180、位置估测装置170及误差控制器180。当旋转电机200进行测试模式时，减法装置160将相位估测值θα与实际测量的相位测量值θr进行相减以产生相位误差Δθ给误差控制器180。承上所述，减法装置160输出的相位误差Δθ为实际转子位置与估测转子位置的差值。
于旋转电机200进行测试模式时，因为开关182、184导通，所以误差控制器180可依据该相位误差Δθ持续产生修正值R1给加法装置145。特别注意的是，于测试模式中，误差补偿单元190与加法装置145之间的开关195被断开，所以加法装置145无法接收误差补偿单元190输出的第一校正值C1。当相位误差Δθ落于目标误差范围内时，误差控制器180将修正值R1指定作为第一校正值C1，并将指定作为第一校正值C1的该修正值R1及其当时所对应的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq存储于该误差补偿单元190。
在其他一些实施例中，误差控制器180会检测相位误差Δθ的值。一般情况下，如果误差控制器180检测相位误差Δθ不等于零，则误差控制器180输出修正值R1给加法装置145。加法装置145将修正值R1与电流变化量Δi相加以产生第二校正值C2给位置估测装置170。估测装置170再依据第二校正值C2调整相位估测值θα给减法装置160，使得减法装置160输出的相位误差Δθ被调整。当误差控制器180检测相位误差Δθ落于目标误差范围内时(例如，误差范围2％～4％、或等于零时)，误差控制器180将此时的修正值R1作为第一校正值C1，并将修正值R1存储于误差补偿单元190。此时，误差补偿单元190将修正值R1记录为第一校正值，并且同时记录所对应的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq。另外，当误差控制器180检测相位误差Δθ落于目标误差范围外时，则重复先前的程序寻找另一个相位误差Δθ并再次判断。
当电流命令单元110每次提供不同的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq时，信号解调装置140输出的电流变化量Δidh会被直接或间接地改变，使得减法装置160输出的相位误差Δθ也会被影响而改变。误差控制器180将不断地调整修正值R1，直到误差控制器180检测到相位误差Δθ落入目标范围内(例如，误差范围2％～4％、或等于零)时，误差控制器180停止调整该修正值R1并将该修正值R1存储于误差补偿单元190。误差补偿单元190按照每个d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq所对应的修正值R1进行存储并指定该修正值R1为当前电流命令对应的第一校正值C1以建立表格。如此一来，表格具有多个多个第一校正值C1，并且每个第一校正值C1所对应的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq皆不尽相同。
图4所示为根据本发明的一实施例的旋转电机200的控制方法400的流程图。以下请同时参照图2及图4以说明旋转电机200的控制方法400的流程。控制方法400由步骤410开始进行。在步骤410中，当电流命令单元110开始输出d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq时，误差补偿单元190开始接收d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq，并进入步骤420。于此同时，控制器130及电压转换装置132依据电流命令单元110产生的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq输出三相电压Va、Vb、Vc以驱动旋转电机200。
在步骤420中，误差补偿单元190依据d轴电流命令id及q轴电流命令iq输出对应于d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq的第一校正值C1。其中，误差补偿单元190包含一表格，如上述表1所示。误差补偿单元190将搜索表格中对应于当前d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq的第一校正值C1。
在步骤430中，当旋转电机200开始进行旋转时，电流转换装置134获取流经旋转电机200的旋转电机电流Ia、Ib、Ic，并计算出转矩电流iq及磁通电流id，并进入步骤440。
在步骤440中，信号解调装置140接收转矩电流iq，并依据一马达数学模型或一高频电流方程式计算出高频转矩电流idh及高频磁通电流idh。其中该高频电流方程式或该马达数学模型相同于以上所述，故不再赘述。控制装置100中的信号解调装置140还依据电流转换装置134输出的转矩电流iq及/或磁通电流id，计算出高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh。其中高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及高频磁通电流idh的电流变化量Δidh计算的信号解调方程式相同于以上所述，故不再赘述。
完成步骤420及440之后，控制装置100开始执行步骤450。控制装置100中的加法装置145将高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh及第一校正值C1进行相加以产生第二校正值C2，并进入步骤460。
在步骤460中，控制装置100中的位置估测装置170依据第二校正值C1调整相位估测值θα，并将已调整的相位估测值θα输出至电流转换装置134，并进入步骤470。
在步骤470中，电流转换装置134依据已调整的相位估测值θα进行坐标转换得到转矩电流iq及磁通电流id，并将转矩电流iq及磁通电流id传送至控制器130。控制器130可依据已调整的转矩电流iq及磁通电流id改变d轴电压Vd及q轴电压Vq的大小，并将前述信号传给电压转换装置132，进行坐标轴转换的运算以间接调整三相电压Va、Vb、Vc的大小。如此一来，控制装置100可以调整旋转电机200的旋转角度，并有效地降低旋转电机200进行低速旋转时所引起的震荡现象。
根据图4所述的控制方法400，本发明中的控制装置100通过误差补偿单元190以查表方式输出的第一校正值C1，再将第一校正值C1与电流变化量Δi(高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh)相加以产生第二校正值C2，位置估测装置170可依据第二校正值C2运算，可有效提高相位估测值θα的精准度。因此建立误差补偿单元190中的表格为本发明的部分主要技术特征，以下将详述建立误差补偿单元190中的表格的控制方法的流程。
图5根据本发明的一实施例示出于测试模式时，旋转电机200的控制方法500的流程图。以下请同时参照图3及图5以说明旋转电机200的控制方法500的流程。图5中的控制方法500的流程主要用于建立误差补偿单元190中的表格。建立误差补偿单元190中的表格之前，操作人员需要对旋转电机200进行一测试模式。因此以下所述的方法步骤为在旋转电机200的测试模式时由控制装置100所执行。
控制方法500由步骤510开始进行，此时电机应为静止状态，或以适当方式阻截马达使非运转。当电流命令单元110开始输出d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq时，控制器130及电压转换装置132依据电流命令单元110产生的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq输出三相电压Va、Vb、Vc以驱动旋转电机200。在步骤510中，电流转换装置134获取流经旋转电机200的旋转电机电流Ia、Ib、Ic，进行坐标转换后得到转矩电流iq及磁通电流id，并进入步骤520。
在步骤520中，控制装置100中的信号解调装置140依据电流转换装置134输出的转矩电流iq及/或磁通电流id、高频电流方程式及信号解调方程式，计算出高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh给加法装置145。其中高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及高频磁通电流idh的电流变化量Δidh计算的方程式相同于以上所述，故不再赘述。于此同时，加法装置145虽然仅接收到电流变化量Δi(高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh)，但仍会执行步骤540：将误差控制器180的修正值R1与高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh进行相加以产生第二校正值C2，并进入步骤550。特别注意的是，在控制装置100第一次执行步骤540时，误差控制器180的修正值R1输出为零。因此，此时加法装置145第一次所输出的第二校正值C2为依据高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh。
在步骤550中，位置估测装置170依据第二校正值C2输出相位估测值θα给减法装置160，并进入步骤560。
当旋转电机200依据三相电压Va、Vb、Vc进行控制时，控制装置110亦执行步骤530：控制装置100中的编码装置150测量旋转电机200的旋转角度，并输出所测量到的相位测量值θr给减法装置160，并进入步骤560。
在步骤560中，减法装置160接收到步骤550及步骤530分别获取的相位估测值θα及相位测量值θr，并计算出相位估测值θα及相位测量值θr之间的相位误差Δθ。完成计算相位误差Δθ之后，控制装置100开始执行步骤570。
在步骤570中，误差控制器180检测相位误差Δθ是否落入目标范围内。也就是说，当误差控制器180检测相位误差Δθ落入目标范围内时，控制装置100则执行步骤590：误差控制器180控制误差补偿单元190存储修正值R1并指定该修正值R1为第一校正值C1，并且同时记录该第一校正值C1当前所对应的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq。反之，当误差控制器180检测相位误差Δθ未落入目标范围时，控制装置100则执行步骤580：依据相位误差Δθ输出修正值R1。
特别注意的是，由于先前步骤540中，加法装置145在最初的阶段中所接收到的修正值R1为零，以至于当控制装置100第一次执行步骤570时，误差控制器180所接收的相位误差Δθ可能不会落入目标范围。因此控制装置100将由步骤570进入步骤580。误差控制器180输出修正值R1之后，控制装置100执行步骤540。
当控制装置100再次执行步骤540时，加法装置145将对误差控制器180输出的修正值R1与高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh进行相加，并调整第二校正值C2给位置估测装置170。控制装置将继续执行步骤550。
在步骤550，位置估测装置170依据已调整的第二校正值C2改变相位估测值θα给减法装置160。步骤560中，减法装置160计算已调整的相位估测值θα与相位测量值θr之间的相位误差Δθ。来到步骤570，误差控制器180检测再次相位误差Δθ是否落入目标范围。如果相位误差Δθ落入目标范围，控制装置100执行步骤590：误差控制器180不改变修正值R1，并将其存储于误差补偿单元190。误差补偿单元190将该修正值R1重新指定并存储为第一校正值C1，并且同时记录该第一校正值C1当前所对应的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq。
承上所述，如果相位误差Δθ没有落入目标范围，控制装置100则执行步骤580：误差控制器180继续依据相位误差Δθ调整修正值R1给加法装置145。控制装置100将不断进行步骤540至580，直到在步骤570中误差控制器180检测到相位误差Δθ落入目标范围为止。
故令每次电流命令单元110改变d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq时，控制装置100就执行上述控制方法500的流程。如此一来，经过多个次改变电流命令单元110输出的d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq，误差补偿单元190即可建立表格。其中，操作人员可依据实际需求决定执行控制方法500的次数。执行的次数越多对应记录的电流命令越多，在旋转电机200正常运行时，控制装置100所评估旋转电机200的旋转角度将越精准，以至于更能有效解决旋转电机200低速运转时的震荡现象，与提升旋转电机200的运转效率。
图6根据本发明的一实施例示出测试模式时，旋转电机200的控制装置100的实际操作方框图。其中，图6中的速度控制单元115为前面所述的电流命令单元110的一实施例，但本发明不限于此。其中速度控制单元115可提供d轴电流命令Id，并且速度控制单元115中的速度控制器115a可提供q轴电流命令Iq，再通过控制器130及电压转换装置132产生三相电压Va、Vb、Vc给旋转电机200。其中，电压转换装置132包含同步/静止轴转换器132a、静止/三相转换器132b及变频器132c。旋转电机200依据三相电压Va、Vb、Vc进行旋转。其中电压转换装置132中的同步/静止轴转换器132a、静止/三相转换器132b及变频器132c为现有的技术，故不再本公开文件赘述。
在其他一实施例中，速度控制单元115还可包括一速度控制器115a。其中转速命令ω1可由处理器、微处理器或其他计算装置等，提供给速度控制单元115。由于本领域的通常知识者可理解处理器、微处理器或其他计算装置等装置提供转速命令ω1的技术，故未示出示出。位置估测装置170还可产生转速命令ω2给速度控制单元115。速度控制单元115可对转速命令ω1及转速命令ω2进行运算以产生转速命令ω3，其中转速命令ω3实质为前述转速命令间的一转速误差，以至于速度控制器115a根据转速命令ω3产生q轴电流命令Iq。
当旋转电机200依据三相电压Va、Vb、Vc进行旋转时，电流转换装置134接收流经旋转电机200的旋转电机电流Ia、Ib、Ic，并计算出转矩电流iq及磁通电流id。电流转换装置134包含静止/三相轴转换器134a、静止/同步转换器134b及低通滤波器134c。其中，通过电流转换装置134中的静止/三相轴转换器134a及静止/同步转换器134b可计算出同步坐标上的转矩电流iq1及同步坐标上的磁通电流id1。特别注意的是，在此实施例中，本发明仅是选择性地针对同步坐标上的转矩电流iq1进行运算以帮助提高位置评估的精准度，但本发明不限于此。其中静止/三相轴转换器134a及静止/同步转换器134b所构成的高频电流方程式如同以上所述，故不再赘述。
电流转换装置134完成计算同步坐标轴上的转矩电流iq1之后，信号解调装置140则依据转矩电流iq1计算出高频转矩电流idh与高频转矩电流idh的电流变化量Δidh。其中信号解调装置140包含高通滤波器140a及高频信号解调器140b。高通滤波器140a依据转矩电流iq计算出高频转矩电流idh。高频信号解调器140b具有信号解调方程式计算电流变化量Δidh，信号解调方程式如同以上所述，故不再赘述。旋转电机200进行测试模式时，由控制装置100所执行建立表格的方法已经详述于前，故不再此另加叙述。
综上所述，本发明利用误差补偿单元190接收d轴电流命令Id及q轴电流命令Iq以输出第一校正值C1，并且再计算出高频转矩电流idh的电流变化量Δidh及/或高频磁通电流idh的电流变化量Δidh，即可有效地提升位置估测装置170的相位估测值θα的精准度。相较于目前的技术，本发明大幅地减少处理器的运算量，并更有效提升旋转电机的控制装置的工作效率。此外，本发明亦可解决旋转电机进行低速运转时所产生的震荡现象，并提升旋转电机的运转效率。
虽然本发明以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域具有通常技术知识者，在不违背本发明构思和范围的情况下，可做些许变动与替代，因此本发明的保护范围当应视随后权利要求所界定者为准。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包含多个形式。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”或其他变化用法被用于详细描述和/或权利要求，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式具有相同意思。

Claims (18)

1.一种用以控制一旋转电机的控制装置，包括：
一电流命令单元，提供一d轴电流命令及一q轴电流命令；
一电压转换装置，耦接该电流命令单元及该旋转电机；
一电流转换装置，将流经该旋转电机的一旋转电机电流转换为一同步参考坐标电流；
一信号解调装置，接收该同步参考坐标电流，并计算出该同步参考坐标电流的一高频电流变化量；
一误差补偿单元，依据该d轴电流命令及该q轴电流命令输出对应于该d轴电流命令及该q轴电流命令的一第一校正值；
一加法装置，将该同步参考坐标电流的该高频电流变化量及该第一校正值进行相加以产生一第二校正值；以及
一位置估测装置，依据该第二校正值调整一相位估测值给该电流转换装置及该电压转换装置，进行坐标轴转换的运算。
2.如权利要求1所述的控制装置，还包括：
一减法装置，当该旋转电机进行一测试模式时，将该相位估测值与实际测量的一相位测量值进行相减以产生一相位误差。
3.如权利要求2所述的控制装置，还包括：
一误差控制器，于该测试模式时，持续接收该相位误差并依据该相位误差产生一修正值给该加法装置，当该相位误差落于一目标范围内时，将该相位误差所对应的该修正值作为该第一校正值，并将该修正值及其所对应的该d轴电流命令及该q轴电流命令存储于该误差补偿单元。
4.如权利要求3所述的控制装置，其中于该测试模式时，且每当该相位误差落于该目标范围内时，该误差补偿单元按照该d轴电流命令及该q轴电流命令所对应的该第一校正值进行存储以建立一表格。
5.如权利要求2所述的控制装置，还包括：一编码装置，用以测量该旋转电机的旋转角度以输出该相位测量值。
6.如权利要求1所述的控制装置，其中该同步参考坐标电流包括一转矩电流及一磁通电流。
7.如权利要求6所述的控制装置，其中计算出该同步参考坐标电流的该高频电流变化量包括计算出一高频转矩电流与该高频转矩电流的一电流变化量，以及计算出一高频磁通电流与该高频磁通电流的一电流变化量。
8.如权利要求7所述的控制装置，还包括：一高频信号产生器，用以产生并输入一高频信号，以计算出该高频转矩电流及该高频磁通电流。
9.如权利要求8所述的控制装置，还包括：一控制器，用以同时接收该高频信号、该d轴电流命令及该q轴电流命令，并对应输出在一同步参考坐标上的一d轴电压及一q轴电压。
10.如权利要求9所述的控制装置，还包括：一速度控制器，用以提供该q轴电流命令，再通过该控制器及该电压转换装置产生三相电压Va、Vb、Vc给该旋转电机。
11.一种旋转电机的控制方法，包括以下步骤：
提供一d轴电流命令及一q轴电流命令；
将流经该旋转电机的一旋转电机电流转换为一同步参考坐标电流；
计算出该同步参考坐标电流的一高频电流变化量；
依据该d轴电流命令及该q轴电流命令输出对应于该d轴电流命令及该q轴电流命令的一第一校正值；
将该同步参考坐标电流的该高频电流变化量及该第一校正值进行相加以产生一第二校正值；以及
依据该第二校正值调整一相位估测值，进行坐标轴转换的运算。
12.如权利要求11所述的控制方法，还包括以下步骤：
当该旋转电机进行一测试模式时，将该相位估测值与实际测量的一相位测量值进行相减以产生一相位误差。
13.如权利要求12所述的控制方法，还包括以下步骤：
于该测试模式时，依据该相位误差持续产生一修正值，并将该修正值与该同步参考坐标电流的该高频电流变化量进行相加以产生该第二校正值；以及
其中当该相位误差落于一目标范围内时，将该修正值作为该第一校正值，并将该修正值及其所对应的该d轴电流命令及该q轴电流命令存储于一误差补偿单元。
14.如权利要求13所述的控制方法，其中于该测试模式时，且每当该相位误差落于该目标范围内时，通过该误差补偿单元按照该d轴电流命令及该q轴电流命令所对应的该第一校正值进行存储以建立一表格。
15.如权利要求11所述的控制方法，其中该同步参考坐标电流包括一转矩电流及一磁通电流。
16.如权利要求15所述的控制方法，其中计算出该同步参考坐标电流的该高频电流变化量，包括以下步骤：计算出一高频转矩电流与该高频转矩电流的一电流变化量，以及计算出一高频磁通电流与该高频磁通电流的一电流变化量。
17.如权利要求16所述的控制方法，还包括以下步骤：输入一高频信号以计算出该高频转矩电流及该高频磁通电流。
18.如权利要求17所述的控制方法，还包括以下步骤：同时接收该高频信号、该d轴电流命令及该q轴电流命令，并对应输出在一同步参考坐标上的一d轴电压及一q轴电压。
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