TWI771099B

TWI771099B - 馬達控制器

Info

Publication number: TWI771099B
Application number: TW110125472A
Authority: TW
Inventors: 賴璟鋒
Original assignee: 致新科技股份有限公司
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2022-07-11
Also published as: TW202304124A

Abstract

一種馬達控制器具有一開關電路與一控制單元。該開關電路耦合至一馬達以驅動該馬達。該控制單元產生一控制信號以控制該開關電路。該馬達控制器係決定一非激磁時間。當該馬達處於一堵轉狀態時，該馬達控制器使得該非激磁時間為一可變值。該馬達控制器利用該非激磁時間以達到一堵轉保護之功能。該馬達控制器藉由偵測一轉子轉速或一轉子溫度以決定該馬達是否處於該堵轉狀態。此外，該馬達控制器更具有一驅動信號，其中該驅動信號具有該非激磁時間。

Description

馬達控制器

本發明係關於一種馬達控制器，特別是關於一種可應用於無感測器三相馬達之馬達控制器。

傳統上馬達之驅動方式可分為兩種。一種是藉由霍爾感測器以切換相位進而驅動馬達運轉。另一種則是無需霍爾感測器而驅動馬達運轉。由於霍爾感測器容易受外界環境之影響而造成感測準確度下降，且設置霍爾感測器會增加系統之體積與成本，因而無感測器之驅動方法便被提出以解決上述之問題。在無感測器之驅動方法下，馬達控制器會藉由偵測浮接相之反電動勢以切換相位，並進而驅動馬達。

第1圖係習知之驅動信號Vd之時序圖，其中驅動信號Vd具有一激磁時間與一非激磁時間。當馬達受一外力影響而造成馬達之轉子被堵轉於某一位置時，馬達之線圈會持續出力而使得溫度太高。此時，習知技術係採用固定之激磁時間與固定之非激磁時間以達到一堵轉保護之功能。當馬達操作於激磁時間時會造成溫度上升。相反地，當馬達操作於非激磁時間時會造成溫度下降。因此，馬達控制器會使得非激磁時間大於激磁時間以達到降低溫度之目的。然而，當馬達控制器無法於第一次成功啟動馬達時，馬達控制器需要等待一個非激磁時間後才會再啟動，因而造成啟動時間太長。因此，當馬達處於一堵轉狀態時，需要一種新技術可於一有限時間內增加重新啟動次數且提高一啟動成功率。

有鑑於前述問題，本發明之目的在於提供一種可於一有限時間內增加一重新啟動次數且提高一啟動成功率之馬達控制器。

依據本發明提供該馬達控制器。該馬達控制器係用以驅動一馬達。該馬達控制器具有一開關電路、一控制電路、一堵轉保護單元、一轉子偵測單元、一非激磁時間調變單元、一計數單元、一輸入電壓偵測單元、以及一溫度偵測單元。該開關電路耦合至該馬達，用以驅動該馬達。該控制單元產生一控制信號至該開關電路，用以控制該開關電路。該轉子偵測單元產生一第一偵測信號至該堵轉保護單元，用以通知該堵轉保護單元該馬達是否處於一堵轉狀態。舉例來說，該轉子偵測單元可藉由偵測一轉子轉速或一轉子溫度以決定該馬達是否處於該堵轉狀態。該堵轉保護單元耦合至該控制單元，用以產生一驅動信號至該控制單元，其中該驅動信號具有一激磁時間與一非激磁時間。當該馬達處於該堵轉狀態時，該馬達控制器可使得該激磁時間為一固定值且該非激磁時間為一可變值，用以達到一堵轉保護之功能。該非激磁時間調變單元產生一時序信號至該堵轉保護單元，用以表示該非激磁時間。舉例來說，該驅動信號可具有一第一激磁時間、一第一非激磁時間、一第二激磁時間、一第二非激磁時間、一第三激磁時間、以及一第三非激磁時間。該馬達控制器可使得該第一激磁時間等於該第二激磁時間且該第二激磁時間等於該第三激磁時間。該馬達控制器可使得該第二非激磁時間大於該第一非激磁時間且該第三非激磁時間大於該第二非激磁時間。藉由此控制機制，該馬達控制器可於該有限時間內增加該重新啟動次數且提高該啟動成功率。也就是說，該馬達控制器可解決一延遲啟動問題且提高一系統之效率。此外，該馬達控制器可使得該第二非激磁時間大於該第二激磁時間且該第三非激磁時間大於該第三激磁時間，用以降低溫度且達到該堵轉保護之功能。本發明至少可有3種以上之實施例如下：

一、該馬達控制器使得該非激磁時間隨著一次數而變化。當該馬達處於該堵轉狀態時，該馬達控制器可使得第1次之該非激磁時間為一較小值而第2次之該非激磁時間為一較大值。也就是說，當該次數愈大時，該非激磁時間愈大。該計數單元可產生一計數信號至該非激磁時間調變單元，用以表示該次數。該非激磁時間調變單元可根據該計數信號以調變該非激磁時間。當該馬達控制器成功地啟動該馬達後，該計數單元可被重置以重新計算該次數。舉例來說，第1次之該非激磁時間可為5秒而第N次之該非激磁時間可為10秒，其中N為一大於1之正整數。

二、該馬達控制器使得該非激磁時間隨著一輸入電壓而變化，其中該輸入電壓可為一電源電壓。該輸入電壓偵測單元可產生一第二偵測信號至該非激磁時間調變單元，用以表示該輸入電壓。該非激磁時間調變單元可根據該第二偵測信號以調變該非激磁時間。當該輸入電壓愈大時，該非激磁時間愈大。舉例來說，當該輸入電壓為一第一電壓時，該非激磁時間可為5秒。當該輸入電壓為一第二電壓時，該非激磁時間可為10秒，其中該第二電壓大於該第一電壓。

三、該馬達控制器使得該非激磁時間隨著一溫度而變化。該溫度偵測單元可產生一第三偵測信號至該非激磁時間調變單元，用以表示該溫度。該非激磁時間調變單元可根據該第三偵測信號以調變該非激磁時間。當該溫度愈大時，該非激磁時間愈大。舉例來說，當該溫度為25℃時，該非激磁時間可為5秒。當該溫度為80℃時，該非激磁時間可為10秒。

10:馬達控制器

M:馬達

100:開關電路

110:控制單元

120:堵轉保護單元

130:轉子偵測單元

140:非激磁時間調變單元

150:計數單元

160:輸入電壓偵測單元

170:溫度偵測單元

Vc:控制信號

Vd:驅動信號

Vt:時序信號

Vde1:第一偵測信號

Vde2:第二偵測信號

Vde3:第三偵測信號

Vco:計數信號

N:次數

V1:第一電壓

V2:第二電壓

第1圖係習知之驅動信號之時序圖。

第2圖係本發明一實施例之馬達控制器之示意圖。

第3圖係本發明一實施例之驅動信號之時序圖。

第4圖係本發明第一實施例之非激磁時間與次數之關係圖。

第5圖係本發明第二實施例之非激磁時間與輸入電壓之關係圖。

第6圖係本發明第三實施例之非激磁時間與溫度之關係圖。

下文中之說明將使本發明之目的、特徵、與優點更明顯。茲將參考圖式詳細說明依據本發明之較佳實施例。

第2圖係本發明一實施例之馬達控制器10之示意圖，其中馬達控制器10係用以驅動一馬達M。馬達控制器10具有一開關電路100、一控制電路110、一堵轉保護單元120、一轉子偵測單元130、一非激磁時間調變單元140、一計數單元150、一輸入電壓偵測單元160、以及一溫度偵測單元170。開關電路100耦合至馬達M，用以驅動馬達M。馬達M具有一轉子且馬達M可為一三相馬達。當馬達M為三相馬達時，開關電路100可具有三個半橋(Half Bridge)電路以驅動馬達M。控制單元110產生一控制信號Vc至開關電路100，用以控制開關電路100。轉子偵測單元130產生一第一偵測信號Vde1至堵轉保護單元120，用以通知堵轉保護單元120馬達M是否處於一堵轉狀態。舉例來說，轉子偵測單元130可藉由偵測轉子之轉速或轉子之溫度以決定馬達M是否處於堵轉狀態。堵轉保護單元120耦合至控制單元110，用以產生一驅動信號Vd至控制單元110，其中驅動信號Vd具有一激磁時間與一非激磁時間。當馬達M處於堵轉狀態時，馬達控制器10可使得激磁時間為一固定值且非激磁時間為一可變值，用以達到一堵轉保護之功能。非激磁時間調變單元140產生一時序信號Vt至堵轉保護單元120，用以表示非激磁時間。第3圖係本發明一實施例之驅動信號Vd之時序圖。舉例來說，驅動信號Vd可具有一第一激磁時間、一第一非激磁時間、一第二激磁時間、一第二非激磁時間、一第三激磁時間、以及一第三非激磁時間。馬達控制器10可使得第一激磁時間等於第二激磁時間且第二激磁時間等於第三激磁時間。馬達控制器10可使得第二非激磁時間大於第一非激磁時間且第三非激磁時間大於第二非激磁時間。藉由此控制機制，馬達控制器10可於一有限時間內增加重新啟動次數且提高一啟動成功率。也就是說，馬達控制器10可解決一延遲啟動問題且提高系統之效率。此外，馬達控制器10可使得第二非激磁時間大於第二激磁時間且第三非激磁時間大於第三激磁時間，用以降低溫度且達到堵轉保護之功能。本發明至少可有3種以上之實施例如下：

一、馬達控制器10使得非激磁時間隨著一次數而變化。當馬達M處於堵轉狀態時，馬達控制器10可使得第1次之非激磁時間為一較小值而第2次之非激磁時間為一較大值。也就是說，當次數愈大時，非激磁時間愈大。計數單元150可產生一計數信號Vco至非激磁時間調變單元140，用以表示次數。非激磁時間調變單元140可根據計數信號Vco以調變非激磁時間。當馬達控制器10成功地啟動馬達M後，計數單元150可被重置以重新計算次數。第4圖係本發明第一實施例之非激磁時間與次數之關係圖。舉例來說，第1次之非激磁時間可為5秒而第N次之非激磁時間可為10秒，其中N為一大於1之正整數。如第4圖所示，非激磁時間可和次數成一正比關係。藉由逐漸地增加非激磁時間，馬達控制器10可於一有限時間內增加重新啟動次數且達到一堵轉保護之功能。

二、馬達控制器10使得非激磁時間隨著一輸入電壓而變化，其中輸入電壓可為一電源電壓。輸入電壓偵測單元160可產生一第二偵測信號Vde2至非激磁時間調變單元140，用以表示輸入電壓。非激磁時間調變單元140可根據第二偵測信號Vde2以調變非激磁時間。當輸入電壓愈大時，非激磁時間愈大。第5圖係本發明第二實施例之非激磁時間與輸入電壓之關係圖。舉例來說，當輸入電壓為一第一電壓V1時，非激磁時間可為5秒。當輸入電壓為一第二電壓V2時，非激磁時間可為10秒，其中第二電壓V2大於第一電壓V1。如第5圖所示，非激磁時間可和輸入電壓成一正比關係。因此，當輸入電壓為一低電壓時，馬達控制器10可於一有限時間內增加重新啟動次數且達到一堵轉保護之功能。

三、馬達控制器10使得非激磁時間隨著一溫度而變化。溫度偵測單元170可產生一第三偵測信號Vde3至非激磁時間調變單元140，用以表示溫度。非激磁時間調變單元140可根據第三偵測信號Vde3以調變非激磁時間。當溫度愈大時，非激磁時間愈大。第6圖係本發明第三實施例之非激磁時間與溫度之關係圖。舉例來說，當溫度為25℃時，非激磁時間可為5秒。當溫度為80℃時，非激磁時間可為10秒。如第6圖所示，非激磁時間可和溫度成一正比關係。因此，當溫度很低時，馬達控制器10可於一有限時間內增加重新啟動次數且達到一堵轉保護之功能。

具體而言，設計者可根據實際需求實現3種實施例、3種實施例其中之二、或3種實施例其中之一。根據本發明一實施例，馬達控制器10可應用於一無感測器馬達。馬達控制器10用以決定一激磁時間與一非激磁時間。當馬達M處於堵轉狀態時，馬達控制器10可使得非激磁時間為一可變值。馬達控制器10利用非激磁時間以達到一堵轉保護之功能。

雖然本發明業已藉由較佳實施例作為例示加以說明，應瞭解者為：本發明不限於此被揭露的實施例。相反地，本發明意欲涵蓋對於熟習此項技藝之人士而言係明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利範圍應根據最廣的詮釋，以包含所有此類修改與相似配置。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。