TWI724571B - 馬達停轉保護控制方法 - Google Patents

Abstract

一種馬達停轉保護系統，用以解決習知馬達停轉導致轉動結構及驅動迴路損壞的問題。係包含：一電源；一驅動電路，該驅動電路電性連接該電源；一馬達，該馬達電性連接該驅動電路；一第一感測模組，該第一感測模組設於該電源；一第二感測模組，該第二感測模組設於該馬達；及一處理單元，該處理單元分別耦合連接該驅動電路、該第一感測模組及該第二感測模組，該處理單元由該第一感測模組及該第二感測模組產生一偵測結果，並依據該偵測結果控制該驅動電路調整該馬達運轉。本發明另揭示一種馬達停轉保護控制方法。

Description

馬達停轉保護控制方法

本發明係關於一種用於馬達的防護方法，尤其是一種避免反作用力及脈衝突波造成破壞的馬達停轉保護控制方法。

一般馬達係藉由停止供應驅動力達到停轉的效果，惟，馬達在運轉過程中瞬間失去動力，會產生反作用力衝擊馬達的轉動組件，甚至損壞馬達驅動的扇葉結構，另外，由於停轉使馬達的驅動迴路瞬間截止電流，會產生暫態的突波(Surge)脈衝於馬達的電路系統中，而突波的波幅是正常波幅的數十數百倍，遠高於一般電子元件所能承受的電壓，係導致馬達的線圈繞組及驅動迴路遭突波衝擊而損壞。

尤其是用於驅動大風量低轉速(High Volume Low Speed,HVLS)吊扇的馬達，由於扇葉的體積及轉動慣量大，而需要馬達提供更多的驅動力，並使用更大的驅動電流，相對的，馬達停轉所產生的反作用力衝擊及脈衝破壞會導致更嚴重的破壞。

習知的馬達裝置係藉由提升轉動結構的強度，及在迴路中安裝保護元件，如：保險絲、放電器或濾波器等額外裝置，係導致產品的製造成本增加，還可能因為增加馬達的結構重量及迴路複雜度，導致消耗部分的驅動力而降低馬達運轉效率。

有鑑於此，習知的馬達停轉保護系統及方法確實仍有加以改善 之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種馬達停轉保護控制方法，無需安裝額外的強化結構或保護元件，係可以降低製造成本及提升運轉效率。

本發明的次一目的是提供一種馬達停轉保護控制方法，係可以提升馬達運轉結構及驅動迴路的可靠性及使用壽命。

本發明的又一目的是提供一種馬達停轉保護控制方法，係可以準確判斷馬達系統是否正常運轉，並自動停轉及重啟。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明的馬達停轉保護控制方法，係具有一馬達停轉保護系統，包含：一電源；一驅動電路，該驅動電路電性連接該電源，該驅動電路產生一控制信號；一馬達，該馬達電性連接該驅動電路，該馬達依據該控制信號運轉；一第一感測模組，該第一感測模組設於該電源，該第一感測模組測量產生一第一回授信號；一第二感測模組，該第二感測模組設於該馬達，該第二感測模組測量產生一第二回授信號；及一處理單元，該處理單元分別耦合連接該驅動電路、該第一感測模組及該第二感測模組，該處理單元由該第一回授信號及該第二回授信號產生一偵測結果，該處理單元依據該偵測結果控制該驅動電路調整該控制信號，該馬達停轉保護控制方法，包含：一運轉階段，由該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉，並判斷該第一回授 信號及該第二回授信號是否異常，若判斷結果為否，則維持該運轉階段；一降速階段，若判斷結果為發生異常，則該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率，續判斷該馬達之轉速是否低於一安全轉速，若判斷結果為否，則重複該降速階段；及一停止階段，若該馬達之轉速低於該安全轉速，則該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率，續判斷該第一回授信號及該第二回授信號是否異常，若判斷結果為是，則維持該停止階段，若判斷結果為否，則重新啟動該馬達運轉，回到該運轉階段。

本發明的馬達停轉保護控制方法，係具有一馬達停轉保護系統，包含：一電源；一驅動電路，該驅動電路電性連接該電源，該驅動電路產生一控制信號；一馬達，該馬達電性連接該驅動電路，該馬達依據該控制信號運轉；一第一感測模組，該第一感測模組設於該電源，該第一感測模組測量產生一第一回授信號；一第二感測模組，該第二感測模組設於該馬達，該第二感測模組測量產生一第二回授信號；及一處理單元，該處理單元分別耦合連接該驅動電路、該第一感測模組及該第二感測模組，該處理單元由該第一回授信號及該第二回授信號產生一偵測結果，該處理單元依據該偵測結果控制該驅動電路調整該控制信號，該馬達停轉保護控制方法，包含：一運轉階段，由該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉，並判斷該第一回授信號、該第二回授信號及該第三回授信號是否異常，若判斷結果為否，則維持該運轉階段；一降速階段，若判斷結果為發生異常，則該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率，續判斷該馬達之轉速是否低於一安全轉速，若判斷結果為否，則重複該降速階段；及一停止階段，若該馬達之轉速低於該安全轉速，則該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率，續判斷該第一回授信號、該第二回授信號及該第三回授信號是否異常，若判斷結果為是，則維持該停止階段，若判斷結果為否，則重新啟動該馬達運轉， 回到該運轉階段。

據此，本發明的馬達停轉保護控制方法，藉由監測該電源及該馬達的工作狀況，能夠判斷馬達運轉是否異常，並透過降轉速的方式逐步停轉該馬達，待異常狀況排除後再重啟馬達運轉，係可以避免馬達在運轉過程中的突發狀況或瞬間停止，所導致馬達運轉結構或驅動迴路受損，且無需安裝額外的保護元件，係具有延長使用壽命、降低製造成本及提升運轉效率等功效。再且，係可以增加處理單元分析的數據資料，係具有提升偵測結果之準確性的功效。

其中，該第一回授信號包含供電壓值、供電流值或電源溫度。如此，係具有監測該電源供電狀況的功效。

其中，該第二回授信號包含馬達電壓值、馬達電流值、馬達轉速或馬達溫度。如此，係具有監測該馬達運轉狀態的功效。

其中，該第三回授信號包含驅動電流值、驅動電壓值或驅動電路溫度。如此，係具有監測該驅動電路調整控制信號過程的功效。

其中，該處理單元係微控制器或特殊應用積體電路。如此，係可以整合輸入輸出介面及運算處理功能，係具有減少元件數量及占用空間的功效。

其中，該驅動電路及該處理單元係特殊應用積體電路。如此，係具有整合控制功能並節省安裝空間的功效。

其中，當該處理單元產生該偵測結果係驅動正常時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉。如此，係具有維持或重啟馬達正常運轉的功效。

其中，當該處理單元產生該偵測結果係判斷異常時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率。如此，係可以在 馬達無法正常運轉時降低馬達轉速，係具有避免馬達結構或迴路受損的功效。

其中，該偵測結果為包含過電壓、過電流、低電壓、過溫、過功率、微電子故障、堵轉、失步及欠相的至少一個，該偵測結果係判斷異常。如此，係具有判斷馬達無法正常運轉的功效。

其中，當該處理單元產生該偵測結果係低於安全轉速時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率。如此，係可以在衝擊較低的狀態停轉馬達，係具有減少馬達結構及迴路受損的功效。

1:電源

2:驅動電路

3:馬達

4:第一感測模組

5:第二感測模組

6:處理單元

7:第三感測模組

C:控制信號

F1:第一回授信號

F2:第二回授信號

F3:第三回授信號

S1:運轉階段

S2:降速階段

S3:停止階段

〔第1圖〕本發明一較佳實施例的系統方塊圖。

〔第2圖〕本發明一較佳實施例的方法流程圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖所示，其係本發明馬達停轉保護系統的較佳實施例，係包含一電源1、一驅動電路2、一馬達3、一第一感測模組4、一第二感測模組5及一處理單元6，該驅動電路2分別電性連接該電源1及該馬達3，該第一感測模組4設於該電源1，該第二感測模組5設於該馬達3，該處理單元6分別耦合連接該驅動電路2、該第一感測模組4及該第二感測模組5。

該電源1係供電予該驅動電路2，再由該驅動電路2產生一控制信號C，並使該馬達3依據該控制信號C運轉，如此，藉由調整該控制信號C的電壓或占空比的大小，係可以切換該馬達3的轉速，而上述電壓或占 空比隨時間的遞增或遞減，則可以使該馬達3加速啟動或降速停轉。

該第一感測模組4可以具有電壓感測器、電流感測器或感溫元件等裝置，用於測量該電源1的供電壓值、供電流值或電源溫度等工作數據，並將上述所有數據匯整為一第一回授信號F1。

該第二感測模組5可以具有電壓感測器、電流感測器、霍爾元件或感溫元件等裝置，用於測量該馬達3的馬達電壓值、馬達電流值、馬達轉速或馬達溫度等工作數據，並將上述所有數據匯整為一第二回授信號F2。

該處理單元6可以是微控制器(Micro Control Unit,MCU)或特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)，該處理單元6分析運算該第一回授信號F1及該第二回授信號F2所包含的數據資料，並產生一偵測結果，該處理單元6依據該偵測結果控制該驅動電路2調整該控制信號C。另外，該處理單元6也可以整合該驅動電路2為同一組特殊應用積體電路。

又，本發明的馬達停轉保護系統還可以具有一第三感測模組7耦合連接該處理單元6，該第三感測模組7可以具有電壓感測器、電流感測器或感溫元件等裝置，用於測量該驅動電路2的驅動電流值、驅動電壓值或驅動電路溫度等工作數據，並將上述所有數據匯整為一第三回授信號F3，如此，該處理單元6可以依據該第一回授信號F1、該第二回授信號F2及第三回授信號F3的數據資料產生該偵測結果。

據由前述結構，該馬達3係由該驅動電路2的該控制信號C驅動運轉，而該電源1之供電狀況係影響該控制信號C及該馬達3的運轉狀況，因此，藉由該第一感測模組4監測該電源1的供電情形、該第二感測模組5監測該馬達3的運轉狀況，及該第三感測模組7監測該驅動電路2的該控制信號C的調整變化，並由該處理單元6分析判斷上述情況而產生該偵測 結果。

當該偵測結果顯示該電源1、該驅動電路2及該馬達3皆正常運作時，該處理單元6控制該驅動電路2調整該控制信號C，並驅動該馬達3維持運轉。

當該偵測結果顯示該電源1、該驅動電路2及該馬達3發生過電壓、過電流、低電壓、過溫、過功率、微電子故障、堵轉、失步及欠相等狀況的至少一個，該偵測結果係判斷異常，由該處理單元6控制該驅動電路2調整該控制信號C，以減少對該馬達3輸出功率，降低該馬達3之轉速。又，減少輸出功率的方法可以是線性遞減、指數遞減、查表法或其他輸出趨勢為漸減的流程，本發明不以此為限。

當該偵測結果顯示該馬達3之轉速低於一安全轉速時，該處理單元6控制該驅動電路2調整該控制信號C，以停止對該馬達3輸出功率，使該馬達3停止運轉。

請參照第2圖所示，其係本發明馬達停轉保護控制方法的較佳實施例之流程圖，係包含一運轉階段S1、一降速階段S2及一停止階段S3。

該運轉階段S1係由該驅動電路2調整該控制信號C，使該馬達3依據該控制信號C運轉，並由該第一感測模組4測量該電源1而得到該第一回授信號F1，及由該第二感測模組5測量該馬達3而得到該第二回授信號F2，判斷該第一回授信號F1及該第二回授信號F2是否異常，若判斷結果為否，則維持該運轉階段S1。

若判斷結果為發生異常，則進入該降速階段S2，係由該驅動電路2調整該控制信號C減少對該馬達3輸出功率，續判斷該馬達3之轉速是否低於一安全轉速，若判斷結果為否，則重複該降速階段S2。

若判斷該馬達3之轉速低於該安全轉速，則進入該停止階段 S3，係由該驅動電路2調整該控制信號C停止對該馬達3輸出功率，續判斷該第一回授信號F1及該第二回授信號F2是否異常，若判斷結果為是，則維持該停止階段S3，若判斷結果為否，則重新啟動該馬達3運轉，回到該運轉階段S1。

另外，還可以由該第三感測模組7測量該驅動電路2而得到該第三回授信號F3，當判斷該第一回授信號F1及該第二回授信號F2是否異常時，亦判斷該第三回授信號F3。

綜上所述，本發明的馬達停轉保護控制方法，藉由監測該電源、該驅動電路及該馬達的工作狀況，能夠判斷馬達運轉是否異常，還可以在電力系統不穩定的環境中，即時發現供電異常，並透過降轉速的方式逐步停轉該馬達，待異常狀況排除後再重啟馬達運轉，係可以避免馬達在運轉過程中的突發狀況或瞬間停止，所導致馬達運轉結構或驅動迴路受損，尤其是用於避免大型吊扇馬達所造成的停轉損壞，且無需安裝額外的保護元件在馬達上，係具有延長使用壽命、降低製造成本及提升運轉效率等功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:電源

2:驅動電路

3:馬達

4:第一感測模組

5:第二感測模組

6:處理單元

7:第三感測模組

C:控制信號

F1:第一回授信號

F2:第二回授信號

F3:第三回授信號

Claims (11)

1. 一種馬達停轉保護控制方法，係具有一馬達停轉保護系統，包含：一電源；一驅動電路，該驅動電路電性連接該電源，該驅動電路產生一控制信號；一馬達，該馬達電性連接該驅動電路，該馬達依據該控制信號運轉；一第一感測模組，該第一感測模組設於該電源，該第一感測模組測量產生一第一回授信號；一第二感測模組，該第二感測模組設於該馬達，該第二感測模組測量產生一第二回授信號；及一處理單元，該處理單元分別耦合連接該驅動電路、該第一感測模組及該第二感測模組，該處理單元由該第一回授信號及該第二回授信號產生一偵測結果，該處理單元依據該偵測結果控制該驅動電路調整該控制信號，該馬達停轉保護控制方法，包含：一運轉階段，由該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉，並判斷該第一回授信號及該第二回授信號是否異常，若判斷結果為否，則維持該運轉階段；一降速階段，若判斷結果為發生異常，則該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率，續判斷該馬達之轉速是否低於一安全轉速，若判斷結果為否，則重複該降速階段；及一停止階段，若該馬達之轉速低於該安全轉速，則該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率，續判斷該第一回授信號及該第二回授信號是否異常，若判斷結果為是，則維持該停止階段，若判斷結果為否，則重新啟動該馬達運轉，回到該運轉階段。
2. 一種馬達停轉保護控制方法，係具有一馬達停轉保護系統，包含：一電源；一驅動電路，該驅動電路電性連接該電源，該驅動電路產生一控制信號；一馬達，該馬達電性連接該驅動電路，該馬達依據該控制信號運轉；一第一感測模組，該第一感測模組設於該電源，該第一感測模組測量產生一第一回授信號；一第二感測模組，該第二感測模組設於該馬達，該第 二感測模組測量產生一第二回授信號；一第三感測模組，該第三感測模組設於該驅動電路，該第三感測模組測量產生一第三回授信號；及一處理單元，該處理單元分別耦合連接該驅動電路、該第一感測模組及該第二感測模組，該處理單元由該第一回授信號及該第二回授信號產生一偵測結果，該處理單元依據該偵測結果控制該驅動電路調整該控制信號，該處理單元由該第三回授信號調整該偵測結果，該馬達停轉保護控制方法，包含：一運轉階段，由該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉，並判斷該第一回授信號、該第二回授信號及該第三回授信號是否異常，若判斷結果為否，則維持該運轉階段；一降速階段，若判斷結果為發生異常，則該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率，續判斷該馬達之轉速是否低於一安全轉速，若判斷結果為否，則重複該降速階段；及一停止階段，若該馬達之轉速低於該安全轉速，則該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率，續判斷該第一回授信號、該第二回授信號及該第三回授信號是否異常，若判斷結果為是，則維持該停止階段，若判斷結果為否，則重新啟動該馬達運轉，回到該運轉階段。
3. 如請求項1之馬達停轉保護控制方法，其中，該第一回授信號包含供電壓值、供電流值或電源溫度。
4. 如請求項1之馬達停轉保護控制方法，其中，該第二回授信號包含馬達電壓值、馬達電流值、馬達轉速或馬達溫度。
5. 如請求項2之馬達停轉保護控制方法，其中，該第三回授信號包含驅動電流值、驅動電壓值或驅動電路溫度。
6. 如請求項1或2之馬達停轉保護控制方法，其中，該處理單元係微控制器或特殊應用積體電路。
7. 如請求項1或2之馬達停轉保護控制方法，其中，該驅動電路及該處理單元係特殊應用積體電路。
8. 如請求項1或2之馬達停轉保護控制方法，其中，當該處理單元產生該偵測結果係驅動正常時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號驅動該馬達運轉。
9. 如請求項1或2之馬達停轉保護控制方法，其中，當該處理單元產生該偵測結果係判斷異常時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號減少對該馬達輸出功率。
10. 如請求項9之馬達停轉保護控制方法，其中，當該處理單元產生該偵測結果係低於安全轉速時，該處理單元控制該驅動電路調整該控制信號停止對該馬達輸出功率。
11. 如請求項9之馬達停轉保護控制方法，其中，該偵測結果為包含過電壓、過電流、低電壓、過溫、過功率、微電子故障、堵轉、失步及欠相的至少一個，該偵測結果係判斷異常。

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