CN115208262A - 马达控制装置及马达控制方法 - Google Patents

马达控制装置及马达控制方法 Download PDF

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CN115208262A CN202110377332.1A CN202110377332A CN115208262A CN 115208262 A CN115208262 A CN 115208262A CN 202110377332 A CN202110377332 A CN 202110377332A CN 115208262 A CN115208262 A CN 115208262A
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Abstract

本公开内容关于一种马达控制方法，包含下列步骤：接收频率命令及励磁电流设定值，以作为马达转速命令；运行磁通运算程序以产生磁通电压命令；产生同步坐标电压命令，且提供三相电流给马达；根据三相电流，计算同步坐标反馈电流，并进而计算三相电流的电流有效值；根据同步坐标电压命令及同步坐标反馈电流，计算虚功反馈值；根据频率命令及电流有效值，运行稳态运算程序以计算虚功命令；计算虚功命令及虚功反馈值之间的虚功误差值；以及叠加磁通电压命令及虚功误差值，调整同步坐标电压命令，并进而改变三相电流。本公开还涉及一种马达控制装置。

Description

马达控制装置及马达控制方法
技术领域
本公开内容关于一种马达控制装置及马达控制方法，用以驱动无感测器的马达运转。
背景技术
随着世界各国的能源政策改变，马达的运转效率的要求也日益增加。同步磁阻马达(Synchronous reluctance motor,SynRM)具有高运转效率、低制造成本、强健的机械结构、等关键优势，并且同步磁阻马达还兼具永磁马达及感应马达的优点。因此为了满足能源政策的需求，同步磁阻马达的研究也越来越受到重视。
目前针对同步磁阻马达的控制，大多需要搭配位置感测器或编码器(encoder)，以便于进行马达控制。然而，运用位置感测器或编码器，往往会明显地提高制造成本。另外，在微型化的马达产品中，有限的空间不容易容纳位置感测器或编码器。
此外，许多有关于无位置感测器的马达研究，需要通过估测器，例如：磁通估测器(flux observer)及位置与速度估测器(position and speed estimator)，进行演算法的运算来取得马达的位置、转速等信息。然而，估测器地运用需要大量的正确马达参数来建立马达模型，才能准确地计算出马达的位置、转速等信息。
发明内容
本公开内容涉及一种马达控制方法，用于无感测器的马达，包含下列步骤：接收频率命令及励磁电流设定值，以作为马达转速命令；根据马达转速命令，运行磁通运算程序来产生磁通电压命令；将磁通电压命令转换为同步坐标电压命令，并进而产生三相电流给马达；根据三相电流，计算同步坐标反馈电流，并进而计算三相电流的电流有效值；根据同步坐标电压命令及同步坐标反馈电流，计算虚功反馈值；根据频率命令及电流有效值，运行稳态运算程序以计算虚功命令；计算虚功命令及虚功反馈值之间的虚功误差值；以及叠加磁通电压命令及虚功误差值，调整同步坐标电压命令，并进而改变三相电流。
本公开内容还关于一种马达控制方法，用于无感测器的马达，包含下列步骤：接收频率命令及励磁电流设定值，以作为马达转速命令；根据马达转速命令，运行磁通运算程序来产生磁通电压命令；将磁通电压命令转换为同步坐标电压命令，并进而产生三相电流给无感测器的马达；根据三相电流，计算同步坐标反馈电流，并进而计算三相电流的电流有效值；根据同步坐标电压命令及同步坐标反馈电流，计算实功反馈值；根据实功反馈值及电流有效值，计算气隙功率变化量；以及根据气隙功率变化量，调整同步坐标电压命令，并进而改变三相电流给无感测器的马达。
本公开内容还关于一种马达控制装置，用于无感测器的马达。马达控制装置包含磁通运算单元、驱动运算单元、反馈运算单元及补偿运算单元。磁通运算单元用以接收频率命令及励磁电流设定值，以计算磁通电压命令。驱动运算单元用以将磁通电压命令转换为同步坐标电压命令，并进而产生三相电流给马达。反馈运算单元用以根据三相电流，计算同步坐标反馈电流及取得三相电流的电流有效值。反馈运算单元根据同步坐标电压命令及同步坐标反馈电流，计算虚功反馈值。补偿运算单元用以根据频率命令及电流有效值，计算虚功命令。补偿运算单元用以计算虚功命令及虚功反馈值之间的虚功误差值。驱动运算单元还用以叠加磁通电压命令及虚功误差值，以调整同步坐标电压命令，并进而改变三相电流。
本公开内容主要提出无位置感测器的同步磁阻马达的驱动技术。本公开内容仅使用基本的马达参数，并且不需考虑非线性参数，并且搭配改善效率与稳定性的补偿方式。因此，本公开内容具备高效率与稳定性佳的操作性能，且相较于现有方式具有低马达参数量及较简易的计算方式等优点。
附图说明
图1A为根据本公开内容的部分实施例的马达控制装置的示意图。
图1B为根据本公开内容的部分实施例的磁通运算单元的示意图。
图1C为根据本公开内容的部分实施例的稳态补偿回路的示意图。
图1D为根据本公开内容的部分实施例的低速补偿回路的示意图。
图1E为根据本公开内容的部分实施例的稳定度运算单元的示意图。
图2A及图2B为根据本公开内容的部分实施例的马达控制方法的流程图。
图3为根据本公开内容的部分实施例的磁通运算程序的流程图。
图4为根据本公开内容的部分实施例的稳态运算程序的流程图。
附图标记说明：
100：马达控制装置
110：磁通运算单元
110a：预定磁通曲线
110b磁通运算程序
120：补偿运算单元
121：稳态补偿回路
121a：虚功控制器
121b：误差控制器
122：低速补偿回路
122a：误差控制器
123：低通滤波器
130：稳定度运算单元
130a：稳定度控制器
130b：高通滤波器
130c：误差控制器
140：驱动运算单元
141：第一坐标转换回路
142：第二坐标转换回路
143：调制回路
150：反馈运算单元
151：第三坐标转换回路
152：电流运算回路
153：功率运算回路
160：电流感测装置
200：马达
ωe：频率命令
Va：同步坐标电压命令
Vvf：磁通电压命令
Vs：驱动电压信号
Vγ：交轴电压命令
Vδ：直轴电压命令
Vabc：三相电压信号
Vtor：励磁误差值
Vcom：虚功误差值
ia：同步坐标反馈电流
Iabc：三相电流
Io：励磁电流设定值
iγ：交轴反馈电流
iδ：直轴反馈电流
ierr：误差值
Is：电流有效值
Pin：实功反馈值
Qin：虚功反馈值
Qref：虚功命令
Θh：电压补偿角度
Θe：驱动角度
PAG：气隙功率值
ΔPAG：气隙功率变化量
300：马达控制方法
S201-S211：步骤
S301-S304：步骤
500：稳态运算程序
S501-S503：步骤
1/S：运算子
【生物材料寄存】
国内寄存信息(请依寄存机构、日期、号码顺序注记)
无
国外寄存信息(请依寄存国家、机构、日期、号码顺序注记)
无
具体实施方式
以下将以附图公开本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出的。特别注意的是，以下所称的无感测器的马达通常是指无位置感测器(例如：编码器)的马达。
以下请同时参阅图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图2A及图2B，来说明以下各个实施例。如图1A所示，马达控制装置100包含磁通运算单元110、补偿运算单元120、稳定度运算单元130、驱动运算单元140、反馈运算单元150及电流感测装置160。马达控制装置100用于驱动无感测器的马达200。其中马达200可以是同步磁阻马达，但本发明不限于此。
如图2A及图2B所示，本发明提出一种马达控制方法300，且马达控制方法300适用于无感测器的马达200。其中马达控制方法300包含步骤S201～S211，且马达控制方法300由马达控制装置100(如图1A所示)来执行。
如图1A、图1B及图2A所示，于步骤S201中，马达控制装置100的磁通运算单元110接收频率命令ωe及励磁电流设定值Io，以作为马达转速命令。在部分的实施例中，如图1B所示，磁通运算单元110包含预定磁通曲线110a及磁通运算程序110b。其中，预定磁通曲线110a是依据励磁电流设定值Io及频率命令ωe的比例(例如：Io/ωe)所取得的曲线，用以记录马达200的特性。通过预定磁通曲线110a，磁通运算单元110可以仅接收频率命令ωe而取得励磁电流设定值Io，或仅接收励磁电流设定值Io而取得频率命令ωe。或者，在没有设置预定磁通曲线110a的情况下，磁通运算单元110同时接收励磁电流设定值Io及频率命令ωe。此外，频率命令ωe可通过1/S运算子，产生驱动角度Θe。其中1/S运算子是本领域的技术人员常用的拉普拉斯转换(Laplace Transform)或傅里叶转换(Fourier transform)，由于本领域人士能理解其意义及运算方式，且本公开内容不限于此，故在此不再赘述。
如图1A、图1B及图2A所示，于步骤S202中，磁通运算单元110根据马达转速命令(包括励磁电流设定值Io及频率命令ωe)，运行磁通运算程序110b来产生磁通电压命令Vvf。请参阅图1A、图1B及图3，来说明磁通运算程序110b的操作原理。
磁通运算程序110b包括步骤S301～S304。于步骤S301中，磁通运算单元110根据马达转速命令，建立第一直轴方程式及第一交轴方程式。其中第一直轴方程式如方程式(1)所示，且第一交轴方程式如方程式(2)所示。
vd＝Rsid+Ldpid-ωγLqiq (1)
vq＝Rsiq+Lqpiq+ωγLdid (2)
其中，vd：马达定子的直轴电压、vq：马达定子的交轴电压、Rs：马达定子的电阻、Ld：马达的直轴自感、Lq：马达的交轴自感、id：马达定子的直轴电流、iq：马达定子的交轴电流、ωγ：马达转子的转速、p：微分项因子。特别注意的是，方程式(1)及方程式(2)即代表马达200的两轴电压方程式。方程式(1)及方程式(2)的Rs、Ld、Lq为马达的线性参数，且这些线性参数是预设于马达控制装置100(或磁通运算单元110)的程序。此外，id及iq是来自于励磁电流设定值Io，且ωγ来自于频率命令ωe。
于步骤S302中，磁通运算单元110分别去除第一直轴方程式及第一交轴方程式的微分项参数(如：Ldpid、Lqpiq)，以分别建立第二直轴方程式(如方程式(3)所示)及第二交轴方程式(如方程式(4)所示)。
vd＝Rsid-ωγLqiq (3)
vq＝Rsiq+ωγLdid (4)
去除第一直轴方程式及第一交轴方程式的微分项参数是为了假设马达200是维持稳态(即：马达200的转速维持不变)。因此，方程式(3)也视为直轴稳态方程式，且方程式(4)也视为交轴稳态方程式。此时，id也可以视为直轴电流稳态值，且iq也可以视为交轴电流稳态值。
于步骤S303中，磁通运算单元110分别设置第二直轴方程式及第二交轴方程式的交轴参数(如：iq)为零，以分别建立第三直轴方程式(如方程式(5)所示)及第三交轴方程式(如方程式(6)所示)。
vd＝Rsid (5)
vq＝ωγLdid (6)
设置第二直轴方程式及第二交轴方程式的交轴参数为零是为了假设马达200没有连接任何的负载(即：空载)。特别注意的是，为了提升对马达200的控制效率，在计算磁通电压命令Vvf时，需要假设马达200维持一理想状态，且该理想状态是马达200维持稳态且为空载。
于步骤S304中，磁通运算单元110根据第三直轴方程式及第三交轴方程式，计算磁通电压命令Vvf。其中，磁通电压命令Vvf的计算方式，如方程式(7)所示：
Figure BDA0003011409010000071
如图1A及图2A所示，于步骤S203中，驱动运算单元140接收磁通电压命令Vvf来作为驱动电压信号Vs，且驱动运算单元140包括：第一坐标转换回路141、第二坐标转换回路142及调制回路143。第一坐标转换回路141依据电压补偿角度Θh将磁通电压命令Vvf转换为同步坐标电压命令Va，并且第二坐标转换回路142依据驱动角度Θe及同步坐标电压命令Va产生三相电压Vabc，并且调制回路143切换三相电压Vabc而产生三相电流Iabc给马达200。电压补偿角度Θh的产生方式，于后面的段落介绍。其中，同步坐标电压命令Va包括：直轴电压命令Vδ及交轴电压命令Vγ。特别注意的是，当马达控制装置100第一次运行时，由于没有产生任何的反馈信号，所以磁通电压命令Vvf等于驱动电压信号Vs。此外，由于驱动运算单元140的操作原理属于本领域的惯用技术，故不再此赘述。接者，马达控制装置100还包括电流感测装置160，且电流感测装置160用来检测三相电流Iabc，并传送三相电流Iabc的测量值给反馈运算单元150。在其他一些实施例中，电流感测装置160检测三相电流Iabc中的任两相电流给反馈运算单元150。反馈运算单元150依据所接收的该任两相电流，计算未测量的第三相电流。
如图1A及图2A所示，于步骤S204中，反馈运算单元150的第三坐标转换回路151根据三相电流Iabc的测量值及驱动角度Θe，计算同步坐标反馈电流Ia，且同步坐标反馈电流ia包括直轴反馈电流iδ及交轴反馈电流iγ。接着，反馈运算单元150的电流运算回路152依据直轴反馈电流iδ及交轴反馈电流iγ，运行方程式(8)来计算三相电流Iabc的电流有效值Is。其中，方程式(8)如下所示：
Figure BDA0003011409010000081
如图1A及图2A所示，于步骤S205中，反馈运算单元150的功率运算回路153根据同步坐标电压命令Va(包括直轴电压命令Vδ及交轴电压命令Vγ)及同步坐标反馈电流ia(包括直轴反馈电流iδ及交轴反馈电流iγ)，计算虚功反馈值Qin。其中，功率运算回路153包括方程式(9)，且依据方程式(9)计算虚功反馈值Qin。其中方程式(9)，如下所示：
Qin＝1.5(Vγiδ-Vδiγ) (9)
如图1A及图2A所示，于步骤S206中，反馈运算单元150的功率运算回路153根据同步坐标电压命令Va(包括直轴电压命令Vδ及交轴电压命令Vγ)及同步坐标反馈电流ia(包括直轴反馈电流iδ及交轴反馈电流iγ)，计算实功反馈值Pin。其中，功率运算回路153包括方程式(10)，且依据方程式(10)计算实功反馈值Pin。其中方程式(10)，如下所示：
Pin＝1.5(Vδiδ+Vγiγ) (10)
如图1A、图1C及图2B所示，于步骤S207中，补偿运算单元120的稳态补偿回路121根据频率命令ωe及电流有效值Is，运行稳态运算程序以计算虚功命令Qref。其中，稳态补偿回路121包括虚功控制器121a及误差控制器121b，且虚功控制器121a用来执行稳态运算程序。请参阅图1C、图2A及图4，来说明稳态运算程序500的操作原理：
稳态运算程序500包含步骤S501～S503。于步骤S501中，虚功控制器121a依据频率命令ωe及电流有效值Is，建立直轴稳态方程式(如方程式(3)所示)及交轴稳态方程式(如方程式(4)所示)，以计算直轴电流稳态值id及交轴电流稳态值iq。
于步骤S502中，虚功控制器121a调整直轴电流稳态值id和交轴电流稳态值iq之间的差值落入误差内(理想情况：直轴电流稳态值id等于交轴电流稳态值iq)。
于步骤S503中，当虚功控制器121a判断差值落入误差内时，将直轴电流稳态值id和交轴电流稳态值iq代入直轴稳态方程式(方程式(3))及交轴稳态方程式(方程式(4))，以计算虚功命令Qref。其中计算虚功命令Qref的计算方式，如方程式(11)及方程式(12)所示：
Qref＝1.5((RSid+ωeLdid)id-(RSid-ωeLqiq)iq) (11)
经整理方程式(8)及方程式(11)，即可以得到方程式(12)：
Qref＝1.5ωeIs2(Ld+Lq) (12)
如图1A、图1C及图2B所示，于步骤S208中，补偿运算单元120的稳态补偿回路121计算虚功命令Qref及虚功反馈值Qin之间的误差值，且经由误差控制器121b将误差值作为虚功误差值Vcom输出给低通滤波器123以滤除噪声。在部分的实施例中，马达控制装置100直接叠加磁通电压命令Vvf及虚功误差值Vcom，以作为驱动电压信号Vs，并经由驱动运算单元140调整同步坐标电压命令Va(包括直轴电压命令Vδ及交轴电压命令Vγ)，并进而改变三相电流Iabc来驱动马达200。
如图1A、图1D及图2B所示，于步骤S209中，当补偿运算单元120的低速补偿回路122判断马达200的直轴反馈电流iδ小于预设的门限值时(代表马达200运转于低转速)，低速补偿回路122计算励磁电流设定值Io与同步坐标反馈电流ia的直轴反馈电流iδ之间的误差值ierr，并且经由误差控制器122a来产生励磁误差值Vtor。当马达200运转于低转速时，马达200的驱动效能会明显地降低。因此，通过低速补偿回路122计算出的励磁误差值Vtor，来作为补偿。可以有效地增加维持低转速的马达200的驱动效能。在部分的实施例中，励磁误差值Vtor及虚功误差值Vcom叠加后的信号，经由低通滤波器123来滤除噪声。其中，励磁误差值Vtor用以与磁通电压命令Vvf及虚功误差值Vcom叠加，以调整同步坐标电压命令Va。
如图1A、图1E及图2B所示，于步骤S210中，稳定度运算单元130的稳定度控制器130a根据实功反馈值Pin及电流有效值Is，计算气隙功率值PAG。气隙功率值(air-gappower,PAG)表示定子与转子之间的气隙传输到电动机的转子的功率。其中，稳定度控制器130a包含方程式(13)来计算气隙功率值PAG，方程式(13)如下所示：
PAG＝Pin-3Is2RS (13)
接着，稳定度运算单元130的高通滤波器130b再依据实时的气隙功率值PAG计算气隙功率变化量ΔPAG。气隙功率变化量ΔPAG代表马达200的震荡情况，或连接于马达200的负载(未图示)的震荡情况。接着，稳定度运算单元130的误差控制器130c依据气隙功率变化量ΔPAG产生电压补偿角度Θh。其中，电压补偿角度Θh的计算方式，如方程式(14)所示：
Θh＝-Kp·ΔPAG (14)
于方程式(14)中，电压补偿角度Θh可视为马达200的震荡情况，-Kp为一负比例常数，其中-Kp为与输出频率呈反比关系的比例常数。也就是说，电压补偿角度Θh代表马达200需产生反力矩来克服马达200的震荡情况的补偿量。因此，为了降低前述的马达200的震荡，稳定度运算单元130根据气隙功率变化量ΔPAG提供电压补偿角度Θh给驱动运算单元140，使得驱动运算单元140调整同步坐标电压命令Va，并进而改变三相电流Iabc，让马达200产生反力矩。
如图1A及图2B所示，于步骤S211中，当马达200运转于低转速时，马达控制装置100主要地叠加励磁误差值Vtor、磁通电压命令Vvf及虚功误差值Vcom，来作为驱动电压信号Vs，使得驱动运算单元140调整同步坐标电压命令Va，并进而改变三相电流Iabc。当马达200不是运转于低转速时，马达控制装置100主要地叠加磁通电压命令Vvf及虚功误差值Vcom，来作为驱动电压信号Vs，使得驱动运算单元140调整同步坐标电压命令Va，并进而改变三相电流Iabc。
在前述步骤S201～步骤S211中，是针对马达200的不同情况进行多种补偿，但本公开内容并不以此为限。在一实施例中，若马达200出现低速转矩的几率不高，则马达控制装置100可仅根据磁通电压命令Vvf及虚功误差值Vcom，调整同步坐标电压命令Va。相似地，根据不同的控制需求，马达控制装置100亦可仅根据气隙功率变化量ΔPAG，调整同步坐标电压命令Va，以改变三相电流Iabc。换言之，马达控制装置100可根据驱动状况，选择性地针对一种或多种情况(即，空载情况、有载情况、低速转矩情况或气隙功率变化量)来进行补偿。
本公开内容是通过步骤S201～步骤S203先驱动马达200，再通过步骤S204～步骤S206，根据反馈的三相电流Iabc计算出同步坐标反馈电流ia(直轴反馈电流iδ和交轴反馈电流iγ)、电流有效值Is、虚功反馈值Qin、实功反馈值等数据。最后，通过步骤S207～步骤S211产生虚功误差值Vcom、励磁误差值Vtor及气隙功率变化量(即：对应的电压补偿角度Θh)，以补偿马达200在不同情况下可能产生的误差。
本公开内容所提的“回路”及“控制器”可以是数字逻辑电路、硬件电路或其他程序语言，但本公开内容不限于此。
前述各实施例中的各项元件、方法步骤或技术特征，可相互结合，而不以本公开内容中的文字描述顺序或附图呈现顺序为限。

Claims (15)

1.一种马达控制方法，用于一无感测器的马达，包含：
接收一频率命令及一励磁电流设定值，以作为一马达转速命令；
根据该马达转速命令，运行一磁通运算程序来产生一磁通电压命令；
将该磁通电压命令转换为一同步坐标电压命令，并进而产生一三相电流给该马达；
根据该三相电流，计算一同步坐标反馈电流，并进而计算该三相电流的一电流有效值；
根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一虚功反馈值；
根据该频率命令及该电流有效值，运行一稳态运算程序以计算一虚功命令；
计算该虚功命令及该虚功反馈值之间的一虚功误差值；以及
叠加该磁通电压命令及该虚功误差值，调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流。
2.如权利要求1所述的马达控制方法，还包含：
根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一实功反馈值；
根据该实功反馈值及该电流有效值，计算一气隙功率变化量；以及
根据该气隙功率变化量，调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流。
3.如权利要求1所述的马达控制方法，还包含：
计算该励磁电流设定值与该同步坐标反馈电流的一直轴反馈电流之间的一误差值，以产生一励磁误差值，其中该励磁误差值用以与该磁通电压命令及该虚功误差值叠加，以调整该同步坐标电压命令。
4.如权利要求1所述的马达控制方法，其中该磁通运算程序包括：
根据该马达转速命令，建立一第一直轴方程式及一第一交轴方程式；
分别去除该第一直轴方程式及该第一交轴方程式的微分项参数，以分别建立一第二直轴方程式及一第二交轴方程式；
分别设置该第二直轴方程式及该第二交轴方程式的一交轴参数为零，以分别建立一第三直轴方程式及一第三交轴方程式；以及
根据该第三直轴方程式及该第三交轴方程式，计算该磁通电压命令。
5.如权利要求4所述的马达控制方法，其中该稳态运算程序包括：
根据该频率命令及该电流有效值，建立一直轴稳态方程式及一交轴稳态方程式，以计算一直轴电流稳态值及一交轴电流稳态值；
调整该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值之间的一差值落入一误差内；以及
当该差值落入该误差内时，将该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值代入该直轴稳态方程式及该交轴稳态方程式，以计算该虚功命令。
6.一种马达控制方法，用于一无感测器的马达，包含：
接收一频率命令及一励磁电流设定值，以作为一马达转速命令；
根据该马达转速命令，运行一磁通运算程序来产生一磁通电压命令；
将该磁通电压命令转换为一同步坐标电压命令，并进而产生一三相电流给该无感测器的马达；
根据该三相电流，计算一同步坐标反馈电流，并进而计算该三相电流的一电流有效值；
根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一实功反馈值；
根据该实功反馈值及该电流有效值，计算一气隙功率变化量；以及
根据该气隙功率变化量，调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流给该无感测器的马达。
7.如权利要求6所述的马达控制方法，还包括：
根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一虚功反馈值；
根据该频率命令及该电流有效值，运行一稳态运算程序来计算一虚功命令；
计算该虚功命令及该虚功反馈值之间的一虚功误差值；
计算该励磁电流设定值与该同步坐标反馈电流的一直轴反馈电流之间的一误差值，以取得一励磁误差值；以及
叠加该磁通电压命令、该励磁误差值及该虚功误差值，以调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流给该无感测器的马达。
8.如权利要求7所述的马达控制方法，其中该磁通运算程序包括：
根据该马达转速命令，建立一第一直轴方程式及一第一交轴方程式；
分别去除该第一直轴方程式及该第一交轴方程式的微分项参数，以分别建立一第二直轴方程式及一第二交轴方程式；
分别设置该第二直轴方程式及该第二交轴方程式的一交轴参数为零，以分别建立一第三直轴方程式及一第三交轴方程式；以及
根据该第三直轴方程式及该第三交轴方程式，计算该磁通电压命令。
9.如权利要求8所述的马达控制方法，其中该稳态运算程序包括：
根据该频率命令及该电流有效值，建立一直轴稳态方程式及一交轴稳态方程式，以计算一直轴电流稳态值及一交轴电流稳态值；
调整该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值之间的一差值落入一误差内；以及
当判断该差值落入该误差内时，将该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值代入该直轴稳态方程式及该交轴稳态方程式，以计算该虚功命令。
10.一种马达控制装置，用于一无感测器的马达，包含：
一磁通运算单元，用以接收一频率命令及一励磁电流设定值，以计算一磁通电压命令；
一驱动运算单元，用以将该磁通电压命令转换为一同步坐标电压命令，并进而产生一三相电流给该马达；以及
一反馈运算单元，用以根据该三相电流，计算一同步坐标反馈电流及取得该三相电流的一电流有效值，其中该反馈运算单元根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一虚功反馈值；
一补偿运算单元，用以根据该频率命令及该电流有效值，计算一虚功命令；
其中该补偿运算单元用以计算该虚功命令及该虚功反馈值之间的一虚功误差值；
其中驱动运算单元还用以叠加该磁通电压命令及该虚功误差值，以调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流。
11.如权利要求10所述的马达控制装置，其中该补偿运算单元还用以计算该励磁电流设定值与该同步坐标反馈电流的一直轴反馈电流之间的一误差值，以取得一励磁误差值，以将该励磁误差值与该磁通电压命令及该虚功误差值叠加，以调整该同步坐标电压命令。
12.如权利要求10所述的马达控制装置，其中该反馈运算单元还用以根据该同步坐标电压命令及该同步坐标反馈电流，计算一实功反馈值。
13.如权利要求12所述的马达控制装置，还包括：
一稳定度运算单元，用以根据该实功反馈值及该电流有效值，计算一气隙功率变化量；其中驱动运算单元还根据该气隙功率变化量，调整该同步坐标电压命令，并进而改变该三相电流。
14.如权利要求10所述的马达控制装置，其中该磁通运算单元还用以：
根据该频率命令及该励磁电流设定值，建立一第一直轴方程式及一第一交轴方程式；
分别去除该第一直轴方程式及该第一交轴方程式的微分项参数，以分别建立一第二直轴方程式及一第二交轴方程式；
分别设置该第二直轴方程式及该第二交轴方程式的一交轴参数为零，以分别建立一第三直轴方程式及一第三交轴方程式；以及
根据该第三直轴方程式及该第三交轴方程式，计算该磁通电压命令。
15.如权利要求10所述的马达控制装置，其中该补偿运算单元还用以：
根据该频率命令及该电流有效值，建立一直轴稳态方程式及一交轴稳态方程式，以计算一直轴电流稳态值及一交轴电流稳态值；
调整该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值之间的一差值落入一误差内；以及
当判断该差值落入该误差内时，将该直轴电流稳态值和该交轴电流稳态值代入该直轴稳态方程式及该交轴稳态方程式，以计算该虚功命令。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03169289A (ja) 1989-11-24 1991-07-22 Fanuc Ltd 可変リラクタンス型モータの駆動制御方法
US5350989A (en) 1993-05-13 1994-09-27 Hughes Aircraft Company Torque oscillation compensation utilizing battery current sensing
JP2003079200A (ja) * 2001-09-04 2003-03-14 Hitachi Ltd 電動機駆動システム
JP4370754B2 (ja) 2002-04-02 2009-11-25 株式会社安川電機 交流電動機のセンサレス制御装置および制御方法
TWI315602B (en) 2006-04-07 2009-10-01 Ming Tsan Lin A current controlled inverter switching method for three phase ac permanent magnet synchronous motors and synchronous reluctance motors
US9287812B2 (en) 2013-06-29 2016-03-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for stability control of open loop motor drive operation
US9490738B2 (en) 2013-01-16 2016-11-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Sensorless motor drive vector control
CN104467597B (zh) 2013-09-16 2018-08-14 伊顿公司 一种抑制感应电动机电流振荡的v/f控制方法
JP6017057B2 (ja) 2013-10-22 2016-10-26 三菱電機株式会社 モータ制御装置
CN105811849B (zh) 2016-05-06 2018-03-16 桂林电子科技大学 一种电流非线性补偿的开关磁阻电机转矩控制方法与系统
TWI654827B (zh) 2016-09-05 2019-03-21 日商東芝股份有限公司 換流器控制裝置及馬達驅動系統
CN110431741B (zh) 2017-03-27 2023-07-04 三菱电机株式会社 旋转电机的控制装置
JP6847268B2 (ja) 2018-01-12 2021-03-24 三菱電機株式会社 回転機の制御装置
CN112335169B (zh) 2018-06-21 2022-04-12 三菱电机株式会社 同步旋转机的控制装置及机器学习装置
JP2021005922A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 株式会社日立産機システム 電力変換装置

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