TWI828101B - 馬達控制系統及馬達控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種馬達控制系統及一種馬達控制方法。馬達控制方法包括：經由至少一條配線將馬達裝置的無刷直流（BLDC）馬達耦合至馬達控制器，其中馬達控制器經由所述至少一條配線向BLDC馬達提供電源；以及經由所述至少一條配線將馬達裝置的感測器耦合至馬達控制器，其中感測器產生感測資料，其中感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至馬達控制器。
Description
本揭露是有關於一種馬達控制系統及一種馬達控制方法。
為了管理馬達的活動，傳統馬達控制器可藉由馬達位置感測器（例如，霍爾感測器（Hall sensor））偵測馬達的轉子相對於馬達的定子的位置，其中馬達位置感測器需要由馬達控制器經由兩條配線提供電源。馬達可藉由向環境感測器要求來獲得感測資料（即溫度或振動），其中每一感測器必須線接（wire）至馬達控制器，以便將輸出訊號傳輸至馬達控制器。另外，馬達控制器需要三條配線來向馬達提供電源。據以，在馬達控制器與馬達之間使用大量配線。該些數目的配線可能佔用大量空間且使配線的佈局變得更加複雜。
因此，需要一種解決方案，以藉由簡單的配線（wiring）向馬達控制器提供馬達的感測資料。
本揭露是有關於一種馬達控制系統及一種馬達控制方法。本揭露可簡化對馬達的配線，同時使得馬達能夠反饋可能影響馬達效能的環境因素。
本揭露是有關於一種馬達控制系統，所述馬達控制系統包括馬達控制器及馬達裝置。所述馬達裝置包括無刷直流（brushless direct current，BLDC）馬達及感測器。所述BLDC馬達經由至少一條配線耦合至所述馬達控制器，其中所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述BLDC馬達提供電源。所述感測器經由所述至少一條配線耦合至所述馬達控制器，其中所述感測器產生感測資料，其中所述感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至所述馬達控制器。
在一個實施例中，所述電源是以第一頻率經由所述至少一條配線被傳輸，且所述感測資料是以第二頻率經由所述至少一條配線被傳輸，其中所述第二頻率不同於所述第一頻率。
在一個實施例中，所述BLDC馬達是無感測器馬達。
在一個實施例中，所述感測器包括以下中的至少一者：噪音感測器、溫度感測器及振動感測器。
在一個實施例中，所述BLDC馬達是三相BLDC馬達，其中所述至少一條配線包括三條配線。
在一個實施例中，所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述馬達裝置傳輸命令，其中所述馬達裝置根據所述命令將所述感測資料反饋至所述馬達控制器。
在一個實施例中，所述馬達裝置更包括編碼解碼器及調變電路。所述編碼解碼器耦合至所述感測器，其中所述編碼解碼器將所述感測資料自類比資料轉換成數位資料。所述調變電路耦合至所述編碼解碼器，其中所述調變電路使用所述第二頻率對所述感測資料進行調變。
在一個實施例中，所述馬達控制器包括變頻器及處理器。所述變頻器耦合至所述至少一條配線，其中所述變頻器向所述BLDC馬達提供所述電源。所述處理器耦合至所述變頻器，其中所述處理器將所述變頻器配置成提供所述電源來控制所述BLDC馬達。
在一個實施例中，所述馬達控制器更包括：調變電路，耦合至所述至少一條配線及所述處理器，其中所述調變電路對所述感測資料進行解調以獲得經解調感測資料且將所述經解調感測資料轉發至所述處理器，其中所述處理器根據所述經解調感測資料配置所述變頻器。
在一個實施例中，所述馬達控制器更包括位置偵測器，所述位置偵測器耦合至所述至少一條配線及所述處理器，其中所述位置偵測器經由所述至少一條配線獲得所述BLDC馬達的位置資訊且將所述位置資訊傳輸至所述處理器，其中所述處理器根據所述位置資訊配置所述變頻器。
本揭露是有關於一種馬達控制方法，所述馬達控制方法適用於包括馬達控制器及馬達裝置的馬達控制系統，其中所述馬達控制方法包括：經由至少一條配線將所述馬達裝置的無刷直流（BLDC）馬達耦合至所述馬達控制器，其中所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述BLDC馬達提供電源；以及經由所述至少一條配線將所述馬達裝置的感測器耦合至所述馬達控制器，其中所述感測器產生感測資料，其中所述感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至所述馬達控制器。
為了使上述內容更容易理解，以下將詳細闡述伴隨有圖式的若干實施例。
為了使本揭露更容易理解，以下闡述若干實施例作為本揭露的實施方式的實例。此外，在適當的情況下，在圖及實施例中，具有相同參考編號的元件/組件/步驟用於表示相同或相似的部件。
圖1示出根據本揭露實施例的馬達控制系統10的示意圖。馬達控制系統10可包括馬達控制器100及馬達裝置200。馬達控制器100可經由配線組300連接至馬達裝置200，其中配線組300可包括一或多條配線。在一個實施例中，配線組300可包括三條配線310。配線310可為能夠傳輸電子訊號的任何導體，例如銅配線或鋁配線。
馬達控制器100可包括處理器110、變頻器120、位置偵測器130及調變電路140。處理器110可耦合至變頻器120、位置偵測器130及調變電路140。變頻器120可耦合至位置偵測器130。變頻器120及/或調變電路140可耦合至配線組300。
馬達裝置200可包括無刷直流（BLDC）馬達210、電源轉換器220、調變電路230、編碼解碼器240及感測器250。電源轉換器220可耦合至調變電路230、編碼解碼器240及感測器250。調變電路230可耦合至編碼解碼器240。編碼解碼器240可耦合至感測器250。BLDC馬達210、電源轉換器220或調變電路230可耦合至配線組300。
處理器110是例如中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）或其他可程式化通用或專用微控制單元（Micro Control Unit，MCU）、微處理器、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、專用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、圖形處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）、算術邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU）、複雜可程式化邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device，CPLD）、現場可程式化閘陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）或其他類似裝置或上述裝置的組合。
變頻器120可經由配線組300連接至BLDC馬達210。處理器110可將變頻器120配置成向BLDC馬達210提供電源。在一個實施例中，BLDC馬達210可為三相BLDC馬達。變頻器120可經由所述三條配線310向BLDC馬達210提供三相交流（alternating current，AC）電源。BLDC馬達210可包括多組感應線圈，可將由變頻器120提供的AC電源轉換成驅動所需的對應磁場，使得BLDC馬達210可驅動轉子做功。
BLDC馬達210可為無感測器馬達（sensorless motor）。亦即，BLDC馬達210可不包括任何霍爾感測器。據以，與需要至少三條配線將馬達控制器連接至三個霍爾感測器的傳統感測馬達相比，在本揭露中，不要求用於將霍爾感測器連接至處理器110的配線。
電源轉換器220可耦合至BLDC馬達210或配線組300，以便自BLDC馬達210或配線組300取得電源。電源轉換器220可向調變電路230、編碼解碼器240或感測器250提供電源。
在藉由變頻器120接收到由處理器110提供的初始電流之後，BLDC馬達210可產生與BLDC馬達210的位置對應的電壓訊號（即，反電動勢（back electromotive force））。當BLDC馬達210的馬達繞組未被電源驅動時，位置偵測器130可藉由偵測BLDC馬達210藉由配線組300發送的電壓訊號來獲得BLDC馬達210的位置資訊，其中位置資訊可包括轉子相對於定子的位置。位置偵測器130可將BLDC馬達210的位置資訊傳輸至處理器110，使得處理器110可藉由根據位置資訊配置變頻器120來控制BLDC馬達210的操作。在一個實施例中，位置偵測器130可包括零相偵測器（zero-phase detector），且位置資訊可包括對BLDC馬達210的零相追蹤的結果。
在一個實施例中，處理器110可基於BLDC馬達210的環境因素來控制BLDC馬達210。具體而言，馬達裝置200可包括用於產生與BLDC馬達210相關聯的感測資料的感測器250。舉例而言，感測器250可包括噪音感測器、溫度感測器或振動感測器，但本揭露不限於此。由感測器250產生的感測資料可為類比資料。編碼解碼器240可將感測資料自類比資料轉換成數位資料。在一個實施例中，編碼解碼器240可進一步對感測資料進行編碼。
調變電路230可包括調變器或解調器。在編碼解碼器240將感測資料轉換成數位資料之後，調變電路230可使用載波頻率對感測資料進行調變，其中感測資料的載波頻率可不同於經由配線組300傳輸的電源的頻率。在對感測資料進行調變之後，調變電路230可經由配線組300將感測資料傳輸至調變電路140。由於感測資料的頻率不同於電源的頻率，因此感測資料的傳輸不會對電源訊號造成干擾。
調變電路140可包括調變器或解調器。調變電路140可對來自調變電路230的感測資料進行解調，以獲得經解調感測資料。調變電路140可將經解調感測資料轉發至處理器110。處理器110可因應於異常感測資料而輸出報告，或者處理器110可藉由根據經解調感測資料配置變頻器120來配置BLDC馬達210。
在一個實施例中，馬達裝置200可根據來自馬達控制器100的命令將感測資料反饋至馬達控制器100。具體而言，若需要感測資料，則處理器110可經由配線組300向馬達裝置200傳輸命令。調變電路230可因應於自配線組300接收到命令而反饋由感測器250產生的感測資料。
圖2示出根據本揭露實施例的馬達控制方法的流程圖，其中馬達控制方法可由如圖1中所示的馬達控制系統10實施。在步驟S201中，經由至少一條配線將馬達裝置的BLDC馬達耦合至馬達控制器，其中馬達控制器經由所述至少一條配線向BLDC馬達提供電源。在步驟S202中，經由所述至少一條配線將馬達裝置的感測器耦合至馬達控制器，其中感測器產生感測資料，其中感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至馬達控制器。
總體而言，本揭露的馬達控制系統使得馬達裝置能夠被提供電源，且藉由相同的配線將感測資料反饋至馬達控制器，因此不需要附加的配線。電源及反饋資料可藉由不同的頻率被傳輸，使得電源與反饋資料之間的干擾可被最小化。馬達裝置的反饋可由來自馬達控制器的命令觸發。馬達控制器可根據由馬達裝置反饋的資訊來配置馬達。
對於熟習此項技術者而言將顯而易見的是，在不背離本揭露的範圍或精神的條件下，可對所揭露的實施例進行各種修改及變化。鑒於前述內容，本揭露旨在涵蓋修改及變化，只要其落於以下申請專利範圍及其等效範圍的範圍內即可。
10:馬達控制系統
100:馬達控制器
110:處理器
120:變頻器
130:位置偵測器
140、230:調變電路
200:馬達裝置
210:無刷直流（BLDC）馬達
220:電源轉換器
240:編碼解碼器
250:感測器
300:配線組
310:配線
S201、S202:步驟
包括附圖以提供對本揭露的進一步理解，並且將附圖併入本說明書中且構成本說明書的一部分。圖式示出本揭露的示例性實施例，且與說明一起用於闡釋本揭露的原理。
圖1示出根據本揭露實施例的馬達控制系統的示意圖。
圖2示出根據本揭露實施例的馬達控制方法的流程圖。
S201、S202:步驟
Claims (10)
- 一種馬達控制系統，包括：馬達控制器；以及馬達裝置，包括：無刷直流(BLDC)馬達，經由至少一條配線耦合至所述馬達控制器，其中所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述無刷直流馬達提供電源；以及感測器，經由所述至少一條配線耦合至所述馬達控制器，其中所述感測器產生感測資料，其中所述感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至所述馬達控制器，其中所述電源是以第一頻率經由所述至少一條配線被傳輸，且所述感測資料是以第二頻率經由所述至少一條配線被傳輸，其中所述第二頻率不同於所述第一頻率。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述無刷直流馬達是無感測器馬達。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述感測器包括以下中的至少一者：噪音感測器、溫度感測器及振動感測器。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述無刷直流馬達是三相無刷直流馬達，其中所述至少一條配線包括三條配線。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述馬達裝置傳輸命令，其中所述 馬達裝置根據所述命令將所述感測資料反饋至所述馬達控制器。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述馬達裝置更包括：編碼解碼器，耦合至所述感測器，其中所述編碼解碼器將所述感測資料自類比資料轉換成數位資料；以及調變電路，耦合至所述編碼解碼器，其中所述調變電路使用所述第二頻率對所述感測資料進行調變。
- 如請求項1所述的馬達控制系統，其中所述馬達控制器包括：變頻器，耦合至所述至少一條配線，其中所述變頻器向所述無刷直流馬達提供所述電源；以及處理器，耦合至所述變頻器，其中所述處理器將所述變頻器配置成提供所述電源來控制所述無刷直流馬達。
- 如請求項7所述的馬達控制系統，其中所述馬達控制器更包括：調變電路，耦合至所述至少一條配線及所述處理器，其中所述調變電路對所述感測資料進行解調以獲得經解調感測資料且將所述經解調感測資料轉發至所述處理器，其中所述處理器根據所述經解調感測資料配置所述變頻器。
- 如請求項7所述的馬達控制系統，其中所述馬達控制器更包括：位置偵測器，耦合至所述至少一條配線及所述處理器，其中 所述位置偵測器經由所述至少一條配線獲得所述無刷直流馬達的位置資訊且將所述位置資訊傳輸至所述處理器，其中所述處理器根據所述位置資訊配置所述變頻器。
- 一種馬達控制方法，適用於包括馬達控制器及馬達裝置的馬達控制系統，其中所述馬達控制方法包括：經由至少一條配線將所述馬達裝置的無刷直流(BLDC)馬達耦合至所述馬達控制器，其中所述馬達控制器經由所述至少一條配線向所述無刷直流馬達提供電源；以及經由所述至少一條配線將所述馬達裝置的感測器耦合至所述馬達控制器，其中所述感測器產生感測資料，其中所述感測資料經由所述至少一條配線被傳輸至所述馬達控制器，其中所述電源是以第一頻率經由所述至少一條配線被傳輸，且所述感測資料是以第二頻率經由所述至少一條配線被傳輸，其中所述第二頻率不同於所述第一頻率。
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