TW202103433A - Permanent magnet motor rotor position detecting device and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本案是關於永磁馬達控制領域,特別是一種永磁馬達轉子位置偵測裝置及其方法。This case is about the field of permanent magnet motor control, especially a permanent magnet motor rotor position detection device and method.
永磁馬達由於高性能及低成本的優點以廣泛運用在各個領域。永磁馬達包括轉子及定子,永磁馬達透過定子以產生磁場來吸引或排斥轉子,並藉由轉子的旋轉進一步產生馬達扭矩以達到輸出的功能。其中,為了準確控制永磁馬達以達到理想的輸出功率,需要量測轉子的位置。Permanent magnet motors are widely used in various fields due to their high performance and low cost. A permanent magnet motor includes a rotor and a stator. The permanent magnet motor generates a magnetic field through the stator to attract or repel the rotor, and the rotation of the rotor further generates motor torque to achieve the output function. Among them, in order to accurately control the permanent magnet motor to achieve the desired output power, it is necessary to measure the position of the rotor.
目前永磁馬達通常搭配編碼器(encoder)以準確量測轉子的位置,但是編碼器只能量測轉子的相對位置,因此對於量測轉子的絕對位置(即,停止狀態時的位置)仍然沒幫助。因此,為了量測轉子處於停止狀態時的位置,部分永磁馬達更搭配有感測器(sensor)以做量測,但是相對的提高了成本。反之,無感測器的永磁馬達雖然具有低成本的優勢,但是卻不易準確量測永磁馬達的轉子位置。並且無感測器的永磁馬達如果不能準確偵測到轉子位置,可能導致馬達的啟動扭矩減少或是在啟動時發生暫時性的反轉,並使得馬達本身或是馬達驅動的裝置受損。At present, permanent magnet motors are usually equipped with an encoder to accurately measure the position of the rotor, but the encoder can only measure the relative position of the rotor, so there is still no way to measure the absolute position of the rotor (that is, the position in the stopped state). help. Therefore, in order to measure the position of the rotor when it is in a stopped state, some permanent magnet motors are equipped with sensors for measurement, but the cost is relatively increased. On the contrary, although the permanent magnet motor without sensor has the advantage of low cost, it is not easy to accurately measure the rotor position of the permanent magnet motor. Moreover, if the permanent magnet motor without a sensor cannot accurately detect the rotor position, the starting torque of the motor may be reduced or the motor may reverse temporarily when starting, and the motor itself or the device driven by the motor may be damaged.
有鑑於此,本案提出一種永磁馬達轉子位置偵測裝置及其方法。In view of this, this case proposes a permanent magnet motor rotor position detection device and method.
一種永磁馬達轉子位置偵測方法,包括:第一電壓輸入步驟,輸入第一正向測試電壓至永磁馬達上,對應產生第一正向測試電流;第一反向電流輸入步驟,依據第一正向測試電流,產生第一反向測試電流至永磁馬達,紀錄第一電流零交越時間點;第二電壓輸入步驟,在第一電流零交越時間點後,輸入第二正向測試電壓至永磁馬達上,對應產生第二正向測試電流,其中第一正向測試電流對應的第一正相位與第二正向測試電流對應的第二正相位相差180度;第二反向電流輸入步驟,依據第二正向測試電流,產生第二反向測試電流至永磁馬達,紀錄第二電流零交越時間點,其中第一反向測試電流對應的第一負相位與第二反向測試電流對應的第二負相位相差180度;電流偵測步驟,偵測永磁馬達上的總電流以獲得多個總電流峰值;以及相位差獲得步驟,依據總電流峰值以獲得轉子位置相位差。A method for detecting the rotor position of a permanent magnet motor includes: a first voltage input step, inputting a first forward test voltage to the permanent magnet motor, and correspondingly generating a first forward test current; a first reverse current input step, according to the first A forward test current generates a first reverse test current to the permanent magnet motor, and records the zero-crossing time point of the first current; the second voltage input step, after the first current zero-crossing time point, input the second forward direction The test voltage is applied to the permanent magnet motor, and a second forward test current is generated correspondingly, wherein the first positive phase corresponding to the first forward test current and the second positive phase corresponding to the second forward test current are 180 degrees different from each other; the second reverse In the step of inputting current, a second reverse test current is generated to the permanent magnet motor according to the second forward test current, and the zero-crossing time point of the second current is recorded, wherein the first negative phase and the The second negative phase corresponding to the two reverse test currents differs by 180 degrees; the current detection step is to detect the total current on the permanent magnet motor to obtain multiple total current peaks; and the phase difference obtaining step is to obtain the rotor according to the total current peaks Position phase difference.
依據一些實施例,一種永磁馬達轉子位置偵測裝置,包括:電壓輸入單元、反向電流輸入單元、電流偵測單元、及處理器。處理器耦接於電壓輸入單元、反向電流輸入單元、及電流偵測單元。電壓輸入單元用於依據多個電流零交越時間點以一對一的方式輸入多個正向測試電壓至永磁馬達,並且對應產生多個正向測試電流。反向電流輸入單元用於依據正向測試電流以分別產生負向測試電流至永磁馬達。電流偵測單元偵測永磁馬達上的總電流以獲得多個總電流峰值及電流零交越點。處理器用於依據總電流峰值以獲得轉子位置相位差。According to some embodiments, a permanent magnet motor rotor position detection device includes: a voltage input unit, a reverse current input unit, a current detection unit, and a processor. The processor is coupled to the voltage input unit, the reverse current input unit, and the current detection unit. The voltage input unit is used to input multiple forward test voltages to the permanent magnet motor in a one-to-one manner according to multiple current zero-crossing time points, and correspondingly generate multiple forward test currents. The reverse current input unit is used to generate negative test currents to the permanent magnet motor according to the positive test current. The current detection unit detects the total current on the permanent magnet motor to obtain multiple total current peaks and current zero crossing points. The processor is used to obtain the rotor position phase difference based on the total current peak value.
綜上所述,本案中一些實施例的永磁馬達轉子位置偵測裝置及其方法能藉由輸入不同相位的正向測試電壓至永磁馬達,並且偵測總電流峰值以獲得轉子位置相位差。In summary, the permanent magnet motor rotor position detection device and method of some embodiments in this case can input the forward test voltage of different phases to the permanent magnet motor, and detect the peak value of the total current to obtain the rotor position phase difference. .
圖1及圖2繪示本案一些實施例之永磁馬達20的示意圖。請同時參照圖1及圖2,在一些實施例,永磁馬達20包括轉子30、定子40及控制裝置50。轉子30具有一對磁極,分別為N極32及S極34,以形成轉子磁場於永磁馬達20中。定子40包括線圈LU
、線圈LV
及線圈LW
,並且線圈LU
、線圈LV
及線圈LW
兩兩相差120度。線圈LU
耦接於U相位電壓VU
,線圈LV
耦接於V相位電壓VV
,線圈LW
耦接於W相位電壓VW
。控制裝置50用於控制U相位電壓VU
、V相位電壓VV
及W相位電壓Vw
,也就是能控制線圈LU
、線圈LV
及線圈LW
中的輸入電流。由於電生磁線圈LU
、線圈LV
及線圈LW
中的輸入電流能在永磁馬達20中形成定子磁場。而定子磁場能與轉子磁場能互相吸引或互相排斥,因此藉由控制U相位電壓VU
、V相位電壓VV
及W相位電壓Vw
就能控制轉子30旋轉。以下為便於說明,簡化「線圈LU
、線圈LV
及線圈LW
中的輸入電流」為某一相位的輸入電流,因此不同相位的輸入電流對應不同U相位電壓VU
、V相位電壓VV
及W相位電壓Vw
的組合。1 and 2 show schematic diagrams of
承上,永磁馬達20包括d方向Dd
及q方向Dq
,d方向Dd
為轉子30的水平方向,q方向Dq
為轉子30的垂直方向,d方向Dd
與q方向Dq
互相垂直。由於d方向Dq
對應的相位的輸入電流對轉子30形成的扭矩最小,q方向Dq
對應的相位的輸入電流對轉子30形成的扭矩最大,因此偵測永磁馬達20的q方向Dq
對應的相位與輸入電流的相位之間的相位差,即可使永磁馬達20以最大扭矩進行輸出。以下為便於說明,以「轉子位置相位差」簡稱永磁馬達20的q方向Dq
對應的相位與輸入電流的相位之間的相位差。In summary, the
圖3為本案一些實施例之永磁馬達轉子位置偵測裝置10的示意圖。請參照圖3,在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10包括電壓輸入單元100、反向電流輸入單元200、電流偵測單元300、處理器400及儲存單元500。其中電壓輸入單元100、反向電流輸入單元200、電流偵測單元300及儲存單元500耦接於處理器400。在一些實施例中,電壓輸入單元100、反向電流輸入單元200、電流偵測單元300耦接於儲存單元500。FIG. 3 is a schematic diagram of the permanent magnet motor rotor
請同時參照圖2及圖3,在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10能內置於永磁馬達20中,以做為永磁馬達20的控制裝置50。反之,在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10能外接於永磁馬達20,並且控制永磁馬達20中的控制裝置50。2 and 3 at the same time, in some embodiments, the permanent magnet motor rotor
在一些實施例,電壓輸入單元100用於輸入正向測試電壓至永磁馬達20,或者也可以說,電壓輸入單元100用於輸入正向測試電流至永磁馬達20,因為當正向測試電壓施加在永磁馬達20時,即對應產生正向測試電流。需特別說明的是,正向測試電壓為突波電壓,當突波電壓施加在永磁馬達20之後,突波電壓對應產生的電流會隨時間震盪並逐漸衰減。因此,正向測試電流也會隨時間震盪並逐漸衰減。In some embodiments, the
在一些實施例,電壓輸入單元100用於依序輸入多個正向測試電壓至永磁馬達20,也就是電壓輸入單元100用於依序輸入多個正向測試電流至永磁馬達20。各個正向測試電流分別具有一個電流峰值,也就是正向測試電流的最大電流值。此外,各個正向測試電流分別對應一個正相位,也就對應正向測試電壓。依據一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10偵測出轉子位置相位差,需經由電壓輸入單元100輸入十二個不同相位對應的正向測試電流至永磁馬達20,依據正向測試電流輸入至永磁馬達20的順序,這十二個正相位依序為0度、180度、30度、210度、60度、240度、90度、270度、120度、300度、150度、及330度。In some embodiments, the
在一些實施例,反向電流輸入單元200用於輸入負向測試電壓至永磁馬達20,也就是輸入負向測試電流至永磁馬達20。電流偵測單元300用於偵測永磁馬達20中的總電流I,並且獲得各個正向測試電流對應的電流峰值。需特別說明的是,負向測試電壓為突波電壓。因此任一時間點的總電流I為永磁馬達20此時間點之前所接受的正向測試電壓或負向測試電壓對應產生的電流總合。In some embodiments, the reverse
在一些實施例,反向電流輸入單元200用於依據正向測試電流以產生負向測試電流。具體而言,反向電流輸入單元200產生的負向測試電流與正向測試電流為一對一的關係。換句話說,每當電壓輸入單元100輸入正向測試電壓至永磁馬達20時,反向電流輸入單元200偵測到正向測試電壓,才對應輸入負向測試電壓至永磁馬達20。其中,負向測試電壓施加在永磁馬達20的時間與正向測試電壓施加在永磁馬達20的時間相同,也就是負向測試電流用於抵消對應的正向測試電流,使總電流I震盪衰減所需的時間縮短。由於總電流I震盪衰減時間縮短,因此轉子30不會因為正向測試電流而轉動造成轉子位置相位差的量測誤差。依據一些實施例,正向測試電壓停止輸入之後,負向測試電壓在第一工作時間之間後才開始輸入。依據一些實施例,正向測試電壓為41伏特(V)並持續3/8000秒的突波電壓,負向測試電壓為-41伏特(V)並持續3/8000秒的突波電壓,第一工作時間為3/8000秒,也就是正向測試電壓停止輸入與負向測試電壓開始輸入之間的時間差為3/8000秒。In some embodiments, the reverse
在一些實施例,電流偵測單元300用於獲得電流零交越點。電壓輸入單元100用於依據電流零交越時間點以一對一的方式輸入正向測試電壓至永磁馬達20。具體而言,電流零交越時間點為總電流I交越過「零」電流值為的時間點,特別是負向測試電壓施加在永磁馬達20結束之後,總電流I第一次交越「零」電流值的時間點。因此每一個正向測試電壓及其對應的負向測試電壓會產生一個電流零交越時間點,而此電流零交越時間點就是電壓輸入單元100輸入下一個正向測試電壓至永磁馬達20的時間點。所以,藉由電壓輸入單元100控制輸入正向測試電壓的時間,當前一個正向測試電壓產生的總電流I震盪衰減至可忽略時,電壓輸入單元100才輸入下一個正向測試電壓,使每一次正向測試電流之間不會互相干擾以減少轉子位置相位差的量測誤差。依據一些實施例,負向測試電壓停止輸入的時間點早於電流零交越時間點,負向測試電壓停止輸入的時間點與電流零交越時間點之間相差第二工作時間T2。依據一些實施例,由於正向測試電流之間幾乎為反向,並且相位差為180度或150度,即使總電流I仍然有前一個正向測試電壓造成的震盪,也會被下一個輸入的正向測試電壓所蓋過而忽略。需特別說明的是,在測試開始時,因為總電流I的起始值為零,電壓輸入單元100輸入的第一個正向測試電壓不需依據電流零交越時間即輸入至永磁馬達20。依據一些實施例,第一個正向測試電壓的正相位為0度。In some embodiments, the
在一些實施例,處理器400用於依據總電流峰值以獲得轉子位置相位差。具體而言,處理器400從電壓輸入單元100獲得各個正向測試電流對應的相位,並且處理器400從電流偵測單元300獲得各個正向測試電流對應的總電流峰值。由於各個總電流峰值與其對應的正向測試電流的相位具有餘弦函數(Cosine)關係,因此藉由兩個以上不同相位的正向測試電流及對應的總電流峰值,處理器400即可運算獲得轉子位置相位差。並且隨著偵測的相位越多並且越平均,處理器400獲得的轉子位置相位差越準確。依據一些實施例,處理器400用於控制電壓輸入單元100輸入永磁馬達20的正向測試電流的正相位,也就是處理器400本身就有各個正向測試電流對應的正相位的資訊。In some embodiments, the
在一些實施例,處理器400依據總電流峰值及正相位,以相位差公式獲得轉子位置相位差,相位差公式為:
其中,θ為轉子位置相位差,x為正相位,y為總電流峰值。In some embodiments, the
依據一些實施例,正向測試電流為相位為0度時,總電流峰值為b。正向測試電流為相位為90度時,總電流峰值為a。依據相位差公式,獲得轉子位置相位差。 According to some embodiments, when the phase of the forward test current is 0 degrees, the peak value of the total current is b. When the phase of the forward test current is 90 degrees, the peak value of the total current is a. According to the phase difference formula, obtain the rotor position phase difference .
在一些實施例,儲存單元500用於儲存相位與峰值電流關係表。並且處理器400依據總電流峰值、正相位、及該相位與峰值電流關係表,以K-近鄰演算法(K-nearest neighbor)查表獲得轉子位置相位差。In some embodiments, the
在一些實施例,處理器400以比例控制(P控制)收斂永磁馬達20中的總電流I,以減少總電流I震盪衰減的時間,並進一步減少各個正向測試電壓對下一個正向測試電壓的影響。在一些實施例,處理器400以比例-積分-微分控制(PID控制)收斂永磁馬達20中的總電流I,以減少總電流I震盪衰減的時間。In some embodiments, the
在一些實施例,電壓輸入單元100、反向電流輸入單元200、電流偵測單元300、處理器400能各自以單一電路來實現、或整合在同一電路。在一些實施例,電壓輸入單元100、反向電流輸入單元200、電流偵測單元300、處理器400能整合為一單晶片微控制器(microcontroller),但本案不以此為限。In some embodiments, the
圖4繪示本案一些實施例之永磁馬達轉子位置偵測方式的示意圖。請同時參閱圖3及圖4。在一些實施例,多攝影機監控追蹤方式包括以下步驟:第一電壓輸入步驟(步驟S100);第一反向電流輸入步驟(步驟S150);第二電壓輸入步驟(步驟S200);第二反向電流輸入步驟(步驟S250);電流偵測步驟(步驟S300);及相位差獲得步驟(步驟S400)。FIG. 4 shows a schematic diagram of a rotor position detection method of a permanent magnet motor according to some embodiments of the present application. Please refer to Figure 3 and Figure 4 at the same time. In some embodiments, the multi-camera monitoring and tracking method includes the following steps: a first voltage input step (step S100); a first reverse current input step (step S150); a second voltage input step (step S200); Current input step (step S250); current detection step (step S300); and phase difference obtaining step (step S400).
第一電壓輸入步驟(步驟S100)包括:輸入第一正向測試電壓至永磁馬達20上,對應產生第一正向測試電流。具體而言,當永磁馬達轉子位置偵測裝置10開始偵測轉子30的轉子位置相位差,電壓輸入單元100輸入第一正向測試電壓至永磁馬達20,也就是,電壓輸入單元100輸入第一正向測試電流至永磁馬達20。The first voltage input step (step S100) includes: inputting a first forward test voltage to the
第一反向電流輸入步驟(步驟S150)包括:依據第一正向測試電流,產生第一反向測試電流至永磁馬達20,紀錄第一電流零交越時間點。具體而言,當反向電流輸入單元200偵測電壓輸入單元100輸出第一正向測試電壓,反向電流輸入單元200產生對應第一正向測試電壓的第一反向測試電壓至永磁馬達20,也就是反向電流輸入單元200產生第一反向測試電流至永磁馬達20。依據一些實施例,電壓輸入單元100發出正向測試電壓時,也會發送對應的測試訊號至反向電流輸入單元200,以驅動反向電流輸入單元200輸出對應正向測試電壓的負向測試電壓。The first reverse current input step (step S150) includes: generating a first reverse test current to the
第二電壓輸入步驟(步驟S200)包括:在第一電流零交越時間點後,輸入第二正向測試電壓至永磁馬達20上,對應產生第二正向測試電流,其中第二正向測試電流對應的第二正相位與第一正向測試電流對應的第一正相位相差180度。具體而言,由於第一正向測試電壓及第一負向測試電壓的作用,電流偵測單元300獲得的總電流I會震盪衰減至零,當第一負向測試電壓輸入結束之後,總電流I第一次交越「零」電流值的時間點為第一電流零交越時間點。當電流偵測單元300偵測到第一電流零交越時間點,電壓輸入單元100響應以輸入第一正向測試電壓至永磁馬達20。依據一些實施例,第一正相位為0度,第二正相位為180度。依據一些實施例,當電流偵測單元300偵測到零交越時間點,電流偵測單元300能發送驅動訊號至電壓輸入單元100,以驅動電壓輸入單元100輸入對應零交越時間點的正向測試電壓至永磁馬達20。The second voltage input step (step S200) includes: after the first current zero-crossing time point, input a second forward test voltage to the
第二反向電流輸入步驟(步驟S250)包括:依據第二正向測試電流,產生第二反向測試電流至永磁馬達20,紀錄第二電流零交越時間點,其中第二反向測試電流對應的第二負相位與該第一反向測試電流對應的第一負相位相差180度。具體而言,當反向電流輸入單元200偵測電壓輸入單元100輸出第二正向測試電壓,反向電流輸入單元200產生對應第二正向測試電壓的第二反向測試電壓至永磁馬達20,也就是反向電流輸入單元200產生第二反向測試電流至永磁馬達20。The second reverse current input step (step S250) includes: generating a second reverse test current to the
電流偵測步驟(步驟S300)包括:偵測永磁馬達20上的總電流I以獲得多個總電流峰值。具體而言,電流偵測單元300偵測永磁馬達20的總電流I,並依據各個正向測試電壓(例如,第一正向測試電壓及第二正向測試電壓)獲得對應的總電流峰值。The current detection step (step S300) includes: detecting the total current I on the
相位差獲得步驟(步驟S400)包括:依據總電流峰值以獲得轉子位置相位差。具體而言,依據電流偵測單元300偵測到的總電流峰值,以及處理器400控制電壓輸入單元100輸入永磁馬達20的正向測試電流的正相位,處理器400可運算獲得轉子位置相位差。其中處理器400能依據相位差公式或K-近鄰演算法查表以轉子位置相位差,如前所述。The phase difference obtaining step (step S400) includes: obtaining the rotor position phase difference according to the total current peak value. Specifically, according to the total current peak value detected by the current detecting
在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測方式更包括第三電壓輸入步驟、第三反向電流輸入步驟、第四電壓輸入步驟、及第四反向電流輸入步驟。並且第三電壓輸入步驟、第三反向電流輸入步驟、第四電壓輸入步驟、及第四反向電流輸入步驟執行的時間點在第二反向電流輸入步驟(步驟S250)與電流偵測步驟(步驟S300)之間。In some embodiments, the permanent magnet motor rotor position detection method further includes a third voltage input step, a third reverse current input step, a fourth voltage input step, and a fourth reverse current input step. And the third voltage input step, the third reverse current input step, the fourth voltage input step, and the fourth reverse current input step are performed at the second reverse current input step (step S250) and the current detection step. (Step S300) between.
第三電壓輸入步驟包括:輸入第三正向測試電壓至永磁馬達20上,對應產生第三正向測試電流。同理,在第二電流零交越時間點後,電壓輸入單元100輸入第三正向測試電壓至永磁馬達20。The third voltage input step includes: inputting a third forward test voltage to the
第三反向電流輸入步驟包括:依據第三正向測試電流,產生第三反向測試電流至永磁馬達20,紀錄第三電流零交越時間點。同理,當反向電流輸入單元200偵測電壓輸入單元100輸出第三正向測試電壓,反向電流輸入單元200產生對應第三正向測試電壓的第三反向測試電壓至永磁馬達20,也就是反向電流輸入單元200產生第三反向測試電流至永磁馬達20。The third reverse current input step includes: generating a third reverse test current to the
第四電壓輸入步驟包括:在第三電流零交越時間點後,輸入第四正向測試電壓至永磁馬達20上,對應產生第四正向測試電流,其中第四正向測試電流對應的第四正相位與第三正向測試電流對應的第三正相位相差180度。依據一些實施例,第三正相位為90度及第四正相位為270度。依據一些實施例,第三正相位為30度及第四正相位為210度。The fourth voltage input step includes: after the third current zero-crossing time point, input a fourth forward test voltage to the
第四反向電流輸入步驟包括:依據第四正向測試電流,產生第四反向測試電流至永磁馬達20,紀錄第四電流零交越時間點,其中第三反向測試電流對應的第三負相位與第四反向測試電流對應的第四負相位相差180度。The fourth reverse current input step includes: generating a fourth reverse test current to the
在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測方法分別對於永磁馬達20測試十二組正向測試電壓,也就是電壓輸入單元100輸入十二組不同的正相位的正向測試電流至永磁馬達20。其中,依據電壓輸入單元100輸入正向測試電流至永磁馬達20的順序,這十二組不同的正相位分別是0度、180度、30度、210度、60度、240度、90度、270度、120度、300度、150度、330度。並且每一組正向測試電壓對應一個電壓輸入步驟及一個反向電流輸入步驟。當十二組正向測試電壓都依序輸入至永磁馬達20之後,電流偵測單元300依據電流偵測步驟(步驟S300)偵測各個正向測試電壓對應的總電流峰值,處理器400依據相位差獲得步驟(步驟S400)獲得轉子位置相位差。依據一些實施例,0度、180度、30度、210度分別對應第一至第四的電壓輸入步驟及第一至第四的反向電流輸入步驟。60度、240度、90度、270度、120度、300度、150度、330度分別對應第五至第十二的電壓輸入步驟及第五至第十二的反向電流輸入步驟。In some embodiments, the permanent magnet motor rotor position detection method tests twelve sets of forward test voltages for the
圖5繪示本案一些實施例之電流零交越時間點的示意圖。在一些實施例,請參照圖5,X軸為時間T,Y軸為總電流I,當總電流I通過總電流峰值的時間點後,負向測試電壓開始施加在永磁馬達20以減少總電流I的震盪衰減時間。並且電流零交越時間點為負向測試電壓施加在永磁馬達20結束之後,總電流I第一次交越「零」電流值的時間點。負向測試電壓停止輸入的時間點與電流零交越時間點之間相差第二工作時間T2。FIG. 5 shows a schematic diagram of the current zero-crossing time points of some embodiments of the present case. In some embodiments, please refer to FIG. 5, the X axis is time T, and the Y axis is the total current I. After the total current I passes the time point of the total current peak, a negative test voltage is applied to the
圖6繪示本案一對照實施例之感測器的量測相位與轉子位置相位差的關係圖。圖7繪示本案一實施例之感測器的量測相位與轉子位置相位差的關係圖。其中,圖6及圖7的X軸為感測器的量測相位,Y軸為轉子位置相位差。請參照圖6,在一對照實施例中,永磁馬達20搭配有習知的感測器,並且未使用永磁馬達轉子位置偵測方法以偵測轉子位置相位差。請參照圖7,在一實施例中,永磁馬達20搭配有習知的感測器,並且使用永磁馬達轉子位置偵測方法以偵測與轉子位置相位差。從比較圖6及圖7可知,藉由永磁馬達轉子位置偵測方法偵測的轉子位置相位差與習知感測器的量測相位之間的關係接近理想的線性關係,因此圖7中的點幾乎收斂在線性關係的線(圖7中的虛線)上,也就是永磁馬達轉子位置偵測方法量測的轉子位置相位差具有較少的量測誤差。反之,未使用永磁馬達轉子位置偵測方法偵測的轉子位置相位差與習知感測器的量測相位之間的關係較發散,圖6中的點並未收斂在線性關係的線(圖6中的虛線)上,也就是轉子位置相位差量測的誤差較大。6 is a diagram showing the relationship between the measured phase of the sensor and the phase difference of the rotor position in a comparative embodiment of this case. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the measured phase of the sensor and the phase difference of the rotor position according to an embodiment of the present application. Among them, the X axis of Fig. 6 and Fig. 7 is the measurement phase of the sensor, and the Y axis is the rotor position phase difference. 6, in a comparative embodiment, the
圖8繪示本案一對照實施例之總電流I的示意圖。圖9繪示本案一實施例之總電流I的示意圖。請參照圖8及圖9X軸為時間T,Y軸為總電流I。比較圖8及圖9,永磁馬達轉子位置偵測方法量測轉子位置相位差的過程中,總電流I的震盪衰減的時間較短。相對的,未使用永磁馬達轉子位置偵測方法,總電流I的震盪衰減的時間較長。因此,永磁馬達轉子位置偵測方法能減少轉子30因總電流I而造成轉動的可能性,並減少轉子位置相位差的量測誤差。依據一對照實施例,未使用永磁馬達轉子位置偵測方法,總電流I的震盪收斂至適合下一個正向測試電壓輸入的時間長度為100/8000秒。依據一實施例,使用永磁馬達轉子位置偵測方法,總電流I的震盪收斂至適合下一個正向測試電壓輸入的時間長度為18/8000秒。FIG. 8 is a schematic diagram of the total current I of a comparative example of this case. FIG. 9 is a schematic diagram of the total current I of an embodiment of the present case. Please refer to Fig. 8 and Fig. 9 X axis is time T, Y axis is total current I. Comparing FIG. 8 and FIG. 9, in the process of measuring the phase difference of the rotor position by the permanent magnet motor rotor position detection method, the oscillation decay time of the total current I is shorter. In contrast, the permanent magnet motor rotor position detection method is not used, and the oscillation decay time of the total current I is longer. Therefore, the permanent magnet motor rotor position detection method can reduce the possibility of the
請續參照圖2及圖3,如前所述,在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10能內置於永磁馬達20中,以做為永磁馬達20的控制裝置50,因此永磁馬達20不需額外搭配感測器即可達到偵測轉子位置(即,轉子位置相位差)的功能。在一些實施例,永磁馬達轉子位置偵測裝置10能外接於永磁馬達20,藉由永磁馬達轉子位置偵測裝置10控制永磁馬達20中的控制裝置50,以達到偵測轉子位置的功能。2 and 3, as mentioned above, in some embodiments, the permanent magnet motor rotor
綜上所述,本案中一些實施例的永磁馬達轉子位置偵測裝置及其方法能藉由輸入不同相位的正向測試電壓至永磁馬達,並且偵測總電流峰值以獲得轉子位置相位差。在一些實施例,當永磁馬達轉子位置偵測裝置輸入正向測試電流至永磁馬達,能即時輸入對應的反向測試電流至永磁馬達。因此能使總電流的震盪收斂時間減少,同時轉子不會因為正向測試電壓而轉動,因此減少轉子位置相位差的量測誤差。In summary, the permanent magnet motor rotor position detection device and method of some embodiments in this case can input the forward test voltage of different phases to the permanent magnet motor, and detect the peak value of the total current to obtain the rotor position phase difference. . In some embodiments, when the permanent magnet motor rotor position detection device inputs a forward test current to the permanent magnet motor, the corresponding reverse test current can be input to the permanent magnet motor in real time. Therefore, the oscillation convergence time of the total current can be reduced, and the rotor will not rotate due to the positive test voltage, thus reducing the measurement error of the rotor position phase difference.
10:永磁馬達轉子位置偵測裝置 100:電壓輸入單元200:反向電流輸入單元 300:電流偵測單元400:處理器 500:儲存單元20:永磁馬達 30:轉子32:N極 34:S極40:定子 50:控制裝置Ddd:方向 Dq:q方向LU:線圈 LV:線圈LW:線圈 VU:U相位電壓VV:V相位電壓 VW:W相位電壓I:總電流 T:時間T2:第二工作時間 S100-S400:步驟10: Permanent magnet motor rotor position detection device 100: Voltage input unit 200: Reverse current input unit 300: Current detection unit 400: Processor 500: Storage unit 20: Permanent magnet motor 30: Rotor 32: N pole 34: S pole 40: stator 50: control device D d : direction D q : q direction L U : coil L V : coil L W : coil V U : U phase voltage V V : V phase voltage V W : W phase voltage I : Total current T: Time T2: Second working time S100-S400: Steps
圖1繪示本案一些實施例之永磁馬達的示意圖。 圖2繪示本案一些實施例之永磁馬達的示意圖。 圖3繪示本案一些實施例之永磁馬達轉子位置偵測裝置的示意圖。 圖4繪示本案一些實施例之永磁馬達轉子位置偵測方式的示意圖。 圖5繪示本案一些實施例之電流零交越時間點的示意圖。 圖6繪示本案一對照實施例之感測器的量測相位與轉子位置相位差的關係圖。 圖7繪示本案一實施例之感測器的量測相位與轉子位置相位差的關係圖。 圖8繪示本案一對照實施例之總電流的示意圖。 圖9繪示本案一實施例之總電流的示意圖。Fig. 1 shows a schematic diagram of a permanent magnet motor according to some embodiments of the present application. Fig. 2 shows a schematic diagram of a permanent magnet motor in some embodiments of the present application. FIG. 3 shows a schematic diagram of a permanent magnet motor rotor position detection device according to some embodiments of the present application. FIG. 4 shows a schematic diagram of a rotor position detection method of a permanent magnet motor according to some embodiments of the present application. FIG. 5 shows a schematic diagram of the current zero-crossing time points of some embodiments of the present case. 6 is a diagram showing the relationship between the measured phase of the sensor and the phase difference of the rotor position in a comparative embodiment of this case. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the measured phase of the sensor and the phase difference of the rotor position according to an embodiment of the present application. FIG. 8 is a schematic diagram of the total current of a comparative example of this case. Fig. 9 shows a schematic diagram of the total current in an embodiment of the present case.
10:永磁馬達轉子位置偵測裝置 10: Permanent magnet motor rotor position detection device
20:永磁馬達 20: Permanent magnet motor
100:電壓輸入單元 100: Voltage input unit
200:反向電流輸入單元 200: Reverse current input unit
300:電流偵測單元 300: Current detection unit
400:處理器 400: processor
500:儲存單元 500: storage unit
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