CN116772778A - 马达检测方法与马达检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种马达检测方法，包括下列步骤。提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动第一角度。检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度。依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第二角度。检测并取得马达装置于第二静止位置的第二反馈角度。依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。本申请还涉及一种马达检测装置。
Description
技术领域
本发明关于一种检测方法及检测装置，特别涉及一种用于检测磁极偏移角的马达检测方法与马达检测装置。
背景技术
同步电机的位置感测器，会因为相序定义或制造厂商的不同，使反馈位置与实际转子位置有一固定角度偏差，一般称为磁极偏移角，故变频器通常会具备磁极偏移角的学习功能。通过设定正确的磁极偏移角，进行反馈角度修正，使用正确的转子角度进行驱动，以提高电机驱动系统的控制性能。
另一方面，磁铁辅助型同步磁阻电动机(permanent magnet assistedsynchronous reluctance motor,PMaSynRM)，主要在同步电动机的转子结构上，以导磁材料为主，永磁材料为辅。然而，磁铁辅助型同步磁阻电动机的转矩特性不适用传统的磁极偏移角学习方法，而无法得到正确的磁极偏移角。因此，如何有效地检测并得到磁极偏移角是当前重要的课题。
发明内容
本发明提供一种马达检测方法与马达检测装置，借此有效地检测并得到正确的磁极偏移角，以降低自学习时间且提高学习精度。
本发明提供一种马达检测方法，用于检测马达装置。上述马达检测方法包括下列步骤。提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动第一角度。检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度。依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第二角度。检测并取得马达装置于第二静止位置的第二反馈角度。依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。
本发明提供一种马达检测装置，用于检测马达装置。上述马达检测装置包括控制器与编码器。控制器提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动第一角度以及驱动马达装置转动第二角度。编码器检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度以及马达装置于第二静止位置的第二反馈角度。控制器依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。
本发明所公开的马达检测方法与马达检测装置，通过提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动第一角度，检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度，且依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第二角度，检测并取得马达装置于第二静止位置的第二反馈角度，并依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。如此一来，可以有效地检测并得到正确的磁极偏移角，以降低自学习时间且提高学习精度，并可并利用上述磁极偏移角进行校正，以提高马达装置的驱动性能及变频器的容错能力。
附图说明
图1为依据本发明的一实施例的马达检测装置的示意图。
图2为依据本发明的一实施例的马达装置的转矩与反馈角度的波形图。
图3为依据本发明的一实施例的马达检测装置的运行时序图。
图4为依据本发明的一实施例的马达检测方法的流程图。
图5为依据本发明的另一实施例的马达检测方法的流程图。
附图标记说明：
100：马达检测装置
110：控制器
111：位置检测单元
112：控制单元
113：电流控制器
114：调变单元
115：电流感测器
116：三相转二相转换器
120：编码器
150：马达装置
151：变频器
152：马达
153：转换器
ia，ib，ic：三相电流
ia，ib，ic：感测电流
S11，S12，S13，S14，S21，S22，S23，S24，S25，S26：曲线
T0，T1，T2，T3，T4：期间
P1：第一静止位置
P2：第二静止位置
θP1：第一反馈角度
θP2：第二反馈角度
S 402～S422，S502：步骤
具体实施方式
在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件或组件。
图1为依据本发明的一实施例的马达检测装置的示意图。本实施例的马达检测装置100用于检测马达装置150，其中马达装置150可以包括变频器(inverter)151与马达152。变频器151可以依据激磁电流命令输出激磁电流，以驱动马达152，使马达152进行运转。在本实施例中，激磁电流可以为三相电流ia、ib、ic。
在一些实施例中，马达152例如为磁铁辅助型同步磁阻电动机(permanent magnetassisted synchronous reluctance motor，PMaSynRM)，但本发明实施例不限于此。进一步来说，马达装置150还可以包括转换器153。转换器153耦接变频器151，提供整流电压给变频器151。另外，转换器153例如为全桥式(full bridge)整流器，但本发明实施例不限于此。
请参考图1，马达检测装置100可以包括控制器110与编码器120。
控制器110耦接马达装置150的变频器151。控制器110可以提供激磁电流命令至马达装置150的变频器151，使变频器151依据激磁电流命令输出激磁电流，以驱动马达装置150(例如马达152)转动第一角度以及驱动马达装置150(例如马达152)转动第二角度。
在本实施例中，第一角度可以与第二角度相反。在一些实施例中，第一角度的角度范围例如为+45度至+135度，且第二角度的范围例如为-45度至-135度，但本发明实施例不限于此。进一步来说，第一角度例如为+90度，第二角度例如为-90度。
编码器120耦接控制器110。编码器120可以检测马达装置150(例如马达152)的旋转位置，并取得对应的旋转角度。进一步来说，当马达装置150(例如马达152)转动第一角度时，编码器120可以检测并取得马达装置(例如马达152)于第一静止位置的第一反馈角度。当马达装置150(例如马达152)转动第二角度时，编码器120可以检测并取得马达装置150(例如马达152)于第二静止位置的第二反馈角度。在本实施例中，编码器120例如为位置感测器。
接着，编码器120可以将第一反馈角度与第二反馈角度提供给控制器110，则控制器110可以依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置150(例如马达152)的磁极偏移角。如此一来，马达检测装置100可以在一次的学习程序内有效地取得马达装置150(例如马达152)的磁极偏移角，以降低自学习时间且提高学习精度。
在本实施例中，上述磁极偏移角的计算可以表示为式(1)：
其中，θMag(Cal)为磁极偏移角，θP1为第一反馈角度，θP2为第二反馈角度。
在本实施例中，由于马达装置150(例如马达152)的转矩特性，使得马达装置150(例如马达152)进行直流激磁时会有位置偏移现象，因此当控制器110确认出第二反馈角度大于第一反馈角度时，控制器110会将磁极偏移角加上第三角度，以产生校正磁极偏移角。在本实施例中，第三角度例如为180度。另外，上述校正磁极偏移角的计算可以表示为式(2)：
其中，为校正磁极偏移角。
图2为依据本发明的一实施例的马达装置的转矩与反馈角度的波形图。在图2中，曲线S11表示马达装置150(例如马达152)的零转矩，曲线S12表示马达装置150(例如马达152)的电磁转矩(magnet torque)，曲线S13表示马达装置150(例如马达152)的磁阻转矩(reluctance torque)，曲线S14表示马达装置150(例如马达152)的总转矩。
由图2可以看出，当马达装置150(例如马达152)进行直流激磁时，马达装置150(例如马达152)的总转矩会受到电磁转矩与磁阻转矩的影响。另外，当马达装置150(例如马达152)进行直流激磁以转动第一角度后，马达装置150(例如马达152)的转子会例如停留于第一静止位置P1，并且编码器120可以检测并取得马达装置150(例如马达152)于第一静止位址P1的第一反馈角度θP1。当马达装置150(例如马达152)进行直流激磁以转动第二角度后，马达装置150(例如马达152)的转子例如会停留于第二静止位置P2，并且编码器120可以检测并取得马达装置150(例如马达152)于第二静止位置P2的第二反馈角度θP2。接着，控制器110便可利用式(1)对编码器120所取得的第一反馈角度θP1与第二反馈角度θP2进行运算，以计算马达装置150(例如马达152)的磁极偏移角。
图3为依据本发明的一实施例的马达检测装置的运行时序图。请参考图3，T0、T1、T2、T3、T4分别为不同的运行期间，曲线S21表示马达装置150(例如马达152)的编码器120的反馈角度，曲线S22表示马达装置150(例如马达)的实际转子角度，曲线S23表示马达装置150(例如马达152)的估测坐标轴的转子角度，曲线S24表示三相电流ia、ib、ic的第一相电流ia，曲线S25表示三相电流ia、ib、ic的第二相电流ib，曲线S26表示三相电流ia、ib、ic的第三相电流ic。
在期间T0，控制器110可以提供激磁电流命令至马达装置150的变频器151，则变频器151可以依据激磁电流命令输出激磁电流(例如三相电流ia、ib、ic)，以驱动马达装置150(例如马达152)，使马达装置150(例如马达152)的转子转动而停留在第一静止位置P1或者第二静止位置P2。接着，控制器110可以确认期间T0是否结束。当控制器110确认期间T0未结束时，则控制器110维持期间T0的运行。当控制器110确认期间T0结束时，则可以进入期间T1。
在期间T1，控制器110可以控制变频器151依据激磁电流命令输出激磁电流(例如三相电流ia、ib、ic)，以驱动马达装置150(例如马达152)，使马达装置150(例如马达152)的转子转动第一角度(例如+90度)。接着，控制器110可以确认期间T1是否结束。当控制器110确认期间T1未结束时，则控制器110维持期间T1的运行。当控制器110确认期间T1结束时，则可以进入期间T2。
在期间T2，马达装置150(例如马达152)的转子例如会停留于第一静止位置(例如第一静止位置P1)，则编码器120可以检测并取得马达装置150(例如马达152)于第一静止位置(例如第一静止位置P1)的第一反馈角度θP1。在本实施例中，第一反馈角度θP1例如为130.8度。由于马达装置150的初始角度未知，因此通过在期间T0对马达装置150(例如马达152)进行直流激磁，使马达装置150(例如马达152)的转子转动而停留在第一静止位置P1或者第二静止位置P2，可以确保马达装置150(例如马达152)的转子能在期间T2停留在对应第一反馈角度θP1的第一静止位置P1。接着，控制器110可以确认期间T2是否结束。当控制器110确认期间T2未结束时，则控制器110维持期间T2的运行。当控制器110确认期间T2结束时，则可以进入期间T3。
在期间T3，控制器110可以控制变频器151依据激磁电流命令输出激磁电流(例如三相电流ia、ib、ic)，以驱动马达装置150(例如马达152)，使马达装置150(例如马达152)的转子转动第二角度(例如-90度)。接着，控制器110可以确认期间T3是否结束。当控制器110确认期间T3未结束时，则控制器110维持期间T3的运行。当控制器110确认期间T3结束时，则可以进入期间T4。
在期间T4，马达装置150(例如马达152)的转子例如会停留于第二静止位置(例如第二静止位置P2)，则编码器120可以检测并取得马达装置150(例如马达152)于第二静止位置(例如静止位置P2)的第二反馈角度θP2。在本实施例中，第一反馈角度θP1例如为29.15度。接着，控制器110可以确认期间T4是否结束。当控制器110确认期间T4未结束时，则控制器110维持期间T4的运行。
当控制器110确认期间T3结束时，控制器110可以接收到编码器120所取得的第一反馈角度θP1与第二反馈角度θP2，且控制器110可以利用式(1)对第一反馈角度θP1与第二反馈角度θP2进行运算处理，以计算马达装置150(例如马达152)的磁极偏移角θMag(Cal)。在本实施例中，磁极偏移角θMag(Cal)例如约为80度。如此一来，马达检测装置100便可有效地计算出马达装置150(例如马达152)的磁极偏移角，并利用上述磁极偏移角进行校正，以提高马达装置150(例如马达152)的驱动性能及变频器151的容错能力。
在一些实施例中，请继续参考图1，控制器110可以包括位置检测单元111、控制单元112、电流控制器113、调制单元114、电流感测器115与三相转二相转换器116，但本发明实施例不限于此。
位置检测单元111耦接编码器120，接收并输出编码器120所取得的马达装置150(例如马达152)的旋转角度，例如马达装置(例如马达152)于第一静止位置的第一反馈角度与马达装置150(例如马达152)于第二静止位置的第二反馈角度。
控制单元112耦接位置检测单元111，控制单元112可以接收第一反馈角度与第二反馈角度，并产生电流命令与估测坐标轴的转子角度。电流控制器113耦接控制单元112，接收控制单元112所产生的电流命令、估测坐标轴电流(例如δ轴电流iδ与γ轴电流iγ)，以产生估测坐标轴电压(例如δ轴电压vδ与γ轴电压vγ)。
调变单元114耦接电流控制器113，接收电流控制器113所产生的估测坐标轴电压(例如δ轴电压vδ与γ轴电压vγ)，并对估测坐标轴电压(例如δ轴电压vδ与γ轴电压vγ)进行二相转三相转换及脉宽调变，以产生激磁电流命令，并将激磁电流命令提供给变频器151。接着，变频器151可以依据调变单元114所产生的激磁电流命令输出激磁电流(三相电流ia、ib、ic)，以驱动马达152进行运转(例如马达152转动第一角度或是马达152转动第二角度)。
电流感测器115用以测量马达装置150的三相电流ia、ib、ic。进一步来说，电流感测器115耦接变频器151的输出端，并测量变频器151所输出的三相电流ia、ib、ic，以产生三相电流值ia、ib、ic对应的感测电流(例如i′a、i′b、i′c)。
在一些实施例中，电流感测器115用以测量变频器151所输出的三相电流ia、ib、ic的第一相电流(例如ia)及第二相电流(例如ib)，以产生三相电流值ia、ib、ic对应的感测电流(例如i′a、i′b)并且控制器110可以依据第一相电流(例如ia)对应的感测电流(例如i′a)及第二相电流(例如ib)对应的感测电流(例如ib)计算出三相电流值的第三相电流(例如ic)对应的感测电流(例如i′c)。在一些实施例中，电流感测器115可以包括霍尔感测器(Hallsensor)或电流感测电阻(current sensing resistor)，但本发明实施例不限于此。
三相转二相转换器116耦接电流感测器115、控制单元112与电流控制器113。三相转二相转换器116接收电流感测器115所产生的三相电流ia、ib、ic的感测电流(例如i′a、i′b、i′c)与控制单元112所产生的估测坐标轴的转子角度，并依据估测坐标轴的转子角度将三相电流ia、ib、ic的感测电流(例如i′a、i′b、i′c)转换成二相的估测坐标轴电流(例如δ轴电流iδ与γ轴电流iγ)，且将二相的估测坐标轴电流(例如δ轴电流iδ与γ轴电流iγ)输出至电流控制器113。
图4为依据本发明的一实施例的马达检测方法的流程图。本实施例的马达检测方法用于检测一马达装置。在步骤S402中，在第一期间，提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动而停留在第一静止位置或者第二静止位置。在步骤S404中，确认第一期间是否结束。当确认第一期间未结束时，回到步骤S402。当确认第一期间结束时，进入步骤S406，在第二期间，依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第一角度。在步骤S408中，确认第二期间是否结束。当确认第二期间未结束时，回到步骤S406。当确认第二期间结束时，进入步骤S410，在第三期间，检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度。
在步骤S412中，确认第三期间是否结束。当确认第三期间未结束时，回到步骤S410。当确认第三期间结束时，进入步骤S414，在第四期间，依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第二角度。在步骤S416中，确认第四期间是否结束。当确认第四期间未结束时，回到步骤S414。当确认第四期间结束时，进入步骤S418，在第五期间，检测并取得马达装置于第二静止位置的第二反馈角度。在步骤S420中，确认第五期间是否结束。当确认第五期间未结束时，回到步骤S418。当确认第五期间结束时，进入步骤S422，依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。
在一些实施例中，第一角度与第二角度相反。在一些实施例中，第一角度的角度范围例如为+45度至+135度，且第二角度的范围例如为-45度至-135度。进一步来说，第一角度例如为+90度，第二角度例如为-90度。在一些实施例中，当第二反馈角度大于第一反馈角度时，将磁极偏移角加上第三角度，以产生校正磁极偏移角。进一步来说，第三角度例如为180度。
图5为依据本发明的另一实施例的马达检测方法的流程图。在本实施例中，步骤S402～S422与图4的步骤S402～S422相同或相似，可参考图4的实施例的说明，故在此不再赘述。在步骤S502中，当第二反馈角度大于第一反馈角度时，将磁极偏移角加上第三角度，以产生校正磁极偏移角。在本实施例中，第三角度例如为180度。
值得注意的是，图4与图5的步骤的顺序仅用以作为说明的目的，不用于限制本发明实施例的步骤的顺序，且上述步骤的顺序可由使用者视其需求而改变。并且，在不脱离本发明的构思以及范围内，可增加额外的步骤或者使用更少的步骤。
综上所述，本发明所公开的马达检测方法与马达检测装置，通过提供激磁电流命令至马达装置，并驱动马达装置转动第一角度，检测并取得马达装置于第一静止位置的第一反馈角度，且依据激磁电流命令，驱动马达装置转动第二角度，检测并取得马达装置于第二静止位置的第二反馈角度，并依据第一反馈角度与第二反馈角度，计算马达装置的磁极偏移角。另外，本实施例进一步当第二反馈角度大于第一反馈角度时，将磁极偏移角加上第三角度，以产生校正磁极偏移角。如此一来，可以有效地检测并得到正确的磁极偏移角，以降低自学习时间且提高学习精度，并可并利用上述磁极偏移角进行校正，以提高马达装置的驱动性能及变频器的容错能力。
本发明虽以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (12)
1.一种马达检测方法，用于检测一马达装置，该马达检测方法包括：
提供一激磁电流命令至该马达装置，并驱动该马达装置转动一第一角度；
检测并取得该马达装置于一第一静止位置的一第一反馈角度；
依据该激磁电流命令，驱动该马达装置转动一第二角度；
检测并取得该马达装置于一第二静止位置的一第二反馈角度；以及
依据该第一反馈角度与该第二反馈角度，计算该马达装置的一磁极偏移角。
2.如权利要求1所述的马达检测方法，其中该第一角度与该第二角度相反。
3.如权利要求2所述的马达检测方法，其中该第一角度的角度范围为+45度至+135度，且该第二角度的范围为-45度至-135度。
4.如权利要求3所述的马达检测方法，其中该第一角度为+90度，该第二角度为-90度。
5.如权利要求1所述的马达检测方法，还包括：
当该第二反馈角度大于该第一反馈角度时，将该磁极偏移角加上一第三角度，以产生一校正磁极偏移角。
6.如权利要求5所述的马达检测方法，其中该第三角度为180度。
7.一种马达检测装置，用于检测一马达装置，该马达检测装置包括：
一控制器，提供一激磁电流命令至该马达装置，并驱动该马达装置转动一第一角度以及驱动该马达装置转动一第二角度；以及
一编码器，检测并取得该马达装置于一第一静止位置的一第一反馈角度以及该马达装置于一第二静止位置的一第二反馈角度；
其中，该控制器依据该第一反馈角度与该第二反馈角度，计算该马达装置的一磁极偏移角。
8.如权利要求7所述的马达检测装置，其中该第一角度与该第二角度相反。
9.如权利要求8所述的马达检测装置，其中该第一角度的角度范围为+45度至+135度，且该第二角度的范围为-45度至-135度。
10.如权利要求9所述的马达检测装置，其中该第一角度为+90度，该第二角度为-90度。
11.如权利要求7所述的马达检测装置，其中当该第二反馈角度大于该第一反馈角度时，该控制器更将该磁极偏移角加上一第三角度，以产生一校正磁极偏移角。
12.如权利要求11所述的马达检测装置，其中该第三角度为180度。
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