TWI612766B - 馬達控制系統 - Google Patents
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Abstract
一種馬達控制系統，適用馬達裝置，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任一開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
Description
本發明是有關於一種控制器，特別是指一種馬達控制系統。
三相馬達控制，當用在工業用的控制上，一般而言，馬達的控制是利用三相波形的控制功率元件的導通，藉以控制馬達的動作。
三相馬達控制電路基本架構包含控制器、功率級如圖1。其中功率級有6個功率元件，控制器藉由控制6個功率元件的導通狀態來控制三相馬達的三相電壓。功率元件：IGBT、MOSFET或BJT，其中，要控制馬達的剎車，就必須適當的控制功率元件的導通，然而當馬達剎車時，其功率元件，就有可能流過的電流過大，而造成損壞，所以為了防止流過功率元件的電流過大，而導致功率元件損壞，一般而言，都會加入電流感測器來偵測電流，控制器透過電流感測器獲取電流資訊來決定如何調整6個功率元件的導通狀態以達到降低流過功率元件的電流的目的。然而，一般的馬達控制系統中的電流感測器的接法有很多種，一般而言所採用的電流感測器都需要利用到三個電流感測器，然而，採用三個電流感測器，都必須要浪費三個電流感測器的成本，這對於無刷馬達控制系統而言，其成本大為提高。
請參考圖2，馬達控制系統架構圖，當該第一開關P1、該第三開關P3、該第五開關P5切換為不導通，而該第二開關P2、該第四開關P4、該第六開關P6為導通。這時，路徑IA、IB、IC形成迴路，電流流過馬達，而使馬達剎車。
故如何降低無刷馬達控制系統的成本，這變成很多廠商要努力的方向。
因此，本發明之目的，即在提供一種馬達控制系統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接，包含：一電流感測器，與該第一電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該電流感測器之另一端電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該第二電壓源電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端；其中，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任一開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
此外，本發明之另一目的，一種馬達控制系
統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接包含：一電流感測器，與該第一電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該電流感測器之另一端電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該第二電壓源電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端；其中，當該控制器操作於一停止模式時，該第一開關模組中任二開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
此外，本發明之再一目的，一種馬達控制系統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接，包含：一電流感測器，與該第二電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該第一電壓源電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一
端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該電流感測器之另一端電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端；其中，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任一開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
此外，本發明之又一目的，一種馬達控制系統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接，包含：一電流感測器，與該第二電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該第一電壓源電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該電流感測器之另一端電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端；其中，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任二開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
於是，本發明之功效在於提供一種低成本的馬達驅動控制系統，只採用一個電流感測器，就可以控制馬達的剎車，使得馬達驅動控制系統的成本大幅降低。
〔本創作〕
10‧‧‧控制器
20‧‧‧第一開關模組
30‧‧‧第二開關模組
40‧‧‧電流感測器
P1‧‧‧第一開關
P2‧‧‧第二開關
P3‧‧‧第三開關
P4‧‧‧第四開關
P5‧‧‧第五開關
P6‧‧‧第六開關
50‧‧‧馬達裝置
圖1是習知三相馬達控制之系統示意圖；圖2是習知馬達控制剎車之示意圖；圖3是本發明驅動電流感測器設置之第一示意圖：圖4是本發明馬達電流控制之第一示意圖；圖5是本發明驅動電流感測器設置之第二示意圖：及圖6是本發明馬達電流控制之第二示意圖。
有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
請參考圖3，本發明一種馬達控制系統之第一較佳實施例，適用於與一第一電壓源VM、一第二電壓源GND及一具有一第一輸入端VA、一第二輸入端VB、一第三輸入端VC之馬達裝置50電連接，其包含：一電流感測器40、一第一開關模組20，及一第二開關模組30，其中，該第一開關模組10包括一第一開關P1、一第三開關P3，及一第五開關P5；該第二開關模組20包括一第二開關P2、一第四開關P4，及一第六開關P6。
其中，第一開關P1有三端、第二開關P2有三端、第三開關P3有三端、第四開關P4有三端、第四開關P4有三端、第五開關P5有三端與第六開關P6有三端。
一控制器10，具有六個控制端，分別為第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端、第五控制端、第六控制端。詳細連接如下：該控制器之第一控制端
連接第一開關之控制端，該控制器之第二控制端連接第二開關之控制端，該控制器之第三控制端連接第三開關之控制端，該控制器之第四控制端連接第四開關之控制端，該控制器之第五控制端連接第五開關之控制端，該控制器之第六控制端連接第六開關之控制端。
該電流感測器40之一端與該第一電壓源VM電連接，另一端與該第一開關P1、該第三開關P3、該第五開關P5之一端電連接，該第一開關P1之另一端與該第二開關P2之一端、該馬達裝置50之第一輸入端VA電連接，該第三開關P3之另一端與該第四開關P4、該馬達裝置50之第二輸入端VB電連接，該第五開關P5之另一端與該第六開關P6之一端、該馬達裝置50之第三輸入端VC電連接，該第二開關P2、該第四開關P4、該第六開關P6之另一端與該第二電壓源GND電連接。
其中，該控制器10連接電流感測器40，當該控制器10感測到電流感測器40的電流過大時，可將該第一開關模組20與該第二開關模組30中的開關不導通。
其中，當該控制器10操作於一停止模式時，該控制器10控制該第一開關模組20中任一開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組30之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置50停止。
該馬達控制系統於正常運轉時，其控制器10可操作於一第一停止模式、一第二停止模式、一第三停止模式、一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式，及一正常模式。其中，第一停止模式、一第二停止模式、一第三停止模式、一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式為剎車模式。
當控制器10操作於該第一停止模式時，該第
一開關P1、該第四開關P4、該第六開關P6切換為導通，而該第二開關P2、該第三開關P3、該第五開關P5為不導通。
於此，說明利用圖4在第一停止模式的電流廻路，此時，IB的電流迴路為電流流經第四開關P4、馬達裝置50之第二輸入端VB、並流經馬達裝置50之第三輸入端VC端，再經由第六開關P6。而電流感測器40的電流路徑IC為，由第二電壓源(GND)，此地端，流經第六開關P6，馬達裝置50之第三輸入端VC端，並由馬達裝置50之第一輸入端VA端流出，再經由第一開關P1，流經電流感測器40，到第一電壓源VM。
相同的，一第二停止模式、一第三停止模式、一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式的電流路徑，於此就不加以贅述。
當操作於該第二停止模式時，該第二開關P2、該第三開關P3、該第六開關P6切換為導通，而該第一開關P1、該第四開關P4、該第五開關P5為不導通。
當操作於該第三停止模式時，該第二開關P2、該第四開關P4、該第五開關P5切換為導通，而該第一開關P1、該第三開關P3、該第六開關P6為不導通。
其中，當該控制器10操作於一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式時，該控制器10控制該第一開關模組20中任二開關切換為導通，且該第二開關模組30中與該第一開關模組20之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置50停止。
其中，當操作於該第四停止模式時，該第一開關P1、該第三開關P3、該第六開關P6切換為導通，而該第二開關P2、該第四開關P4、該第五開關P5為不導通。
當操作於該第五停止模式時，該第一開關P1、該第五開關P5、該第四開關P4切換為導通，而該第二開關P2、該第三開關P3、該第六開關P6為導通。
當操作於該第六停止模式時，該第二開關P2、該第三開關P3、該第五開關P5切換為導通，而該第一開關P1、該第四開關P4、該第六開關P6為不導通。
本發明是藉由控制上臂二個開關，下臂一個開關，或上臂一個開關，下臂二個開關來讓馬達形成迴路而使馬達停止作動，並只利用一個電流偵測器來偵測電流，實為本發明之目的。其中，本發明共有六個開關，且本發明的開關動作，係為無電連接的開關彼此為互斥。
本發明可利用不同的操作模式，控制第一開關模組20中的一開關導通，同時，將第二開關模組30中的開關二個導通，也使得馬達可以剎車且偵測到馬達的電流。相同的，亦可控制第一開關模組20中的二個開關導通，同時，將第二開關模組30中的開關一個導通，也使得馬達可以剎車且偵測到馬達的電流。
當該控制器10連接該電流感測器40，且偵測該電流感測器40的電流超過一預設值時而使該第一開關模組20與該第二開關模組30內的開關全部為不導通。
第二較佳實施例：
參閱圖5，本發明一種馬達控制系統之第二較佳實施例，適用於與一第一電壓源VM、一第二電壓源GND及一具有一第一輸入端VA、一第二輸入端VB、一第三輸入端VC之馬達裝置50電連接，其包含：一電流感測器40、一第一開關模組20，及一第二開關模組30，其中，該第一開關模組20包括一第一開關P1、一第三開關P3，及一第五開關P5；該第二開關模組30包括一第二開關P2、一第四開關P4，及一第六開關P6。
該電流感測器40之一端與該第二電壓源GND電連接，另一端與該第二開關P2、該第四開關P4、該第六開關P6之一端電連接，該第一開關P1之另一端與該第二開關P2之一端、該馬達裝置50之第一輸入端VA電連接，該第三開關P3之另一端與該第四開關P4、該馬達裝置50之第二輸入端VB電連接，該第五開關P5之另一端與該第六開關P6之一端、該馬達裝置50之第三輸入端VC電連接，該第一開關P1、該第三開關P3、該第五開關P5之另一端與該第一電壓源VM電連接。
該馬達控制系統10可操作於一第一停止模式、一第二停止模式、一第三停止模式、一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式，及一正常模式。
當操作於該第一停止模式時，該第一開關P1、該第四開關P4、該第六開關P6切換為導通，而該第二開關P2、該第三開關P3、該第五開關P5為不導通。
於此，於此，說明利用圖6說明第一停止模式電流的廻路，此時，IB的電流迴路為電流流經第四開關P4、馬達裝置50之第二輸入端VB、並流經馬達裝置50之第三輸入端VC端，再經由第六開關P6。而電流感測器40的電流路徑IC為，由第二電壓源(GND)，此地端，流經電流感測器40，第六開關P6，馬達裝置50之第三輸入端VC端，並由馬達裝置50之第一輸入端VA端流出，再經由第一開關P1，到第一電壓源VM。
相同的，利用圖6的一第二停止模式、一第三停止模式、一第四停止模式、一第五停止模式、一第六停止模式的電流路徑，於此就不加以贅述。
當操作於該第二停止模式時，該第二開關P2、該第三開關P3、該第六開關P6切換為導通，而該第一開關P1、該第四開關P4、該第五開關P5為不導通。
當操作於該第三停止模式時，該第二開關P2、該第四開關P4、該第五開關P5切換為導通，而該第一開關P1、該第三開關P3、該第六開關P6為不導通。
其中，當操作於該第四停止模式時，該第一開關P1、該第三開關P3、該第六開關P6切換為導通，而該第二開關P2、該第四開關P4、該第五開關P5為不導通。
當操作於該第五停止模式時，該第一開關P1、該第五開關P5、該第四開關P4切換為導通，而該第二開關P2、該第三開關P3、該第六開關P6為導通。
當操作於該第六停止模式時，該第二開關P2、該第三開關P3、該第五開關P5切換為導通，而該第一開關P1、該第四開關P4、該第六開關P6為不導通。
當該控制器10偵測該電流感測器40的電流超過一預設值時而使該第一開關模組20與該第二開關模組30內的開關全部為不導通。
當該控制器10控制該第一開關模組20與該第二開關模組30的開關採用脈波寬度調變波的技術以加強該馬達裝置50的剎車力，其為利用增加的一時間常數來加強或控制馬達的剎車力。
利用PWM控制方式時，其第一停止模式時，第一開關P1、第二開關P2、第三開關P3、第四開關P4、第四開關P4、第五開關P5與第六開關P6的變化如下，P1=「PWM」、P3=「OFF」、P5=「OFF」，P2=「
」、P4=「ON」、P6=「ON」。
其它模式為P1=「OFF」、P3=「PWM」、P5=「OFF」、P2=「ON」、P4=「
」、P6=「ON」。P1=「OFF」、P3=「OFF」、P5=「PWM」、P2=「ON」、P4=「ON」、P6=「
」，所以於此不加以贅述。
其中，PWM的脈波寬度調變波與
脈波寬度
調變波為互斥，意即，PWM為導通時，
為不導通時，又或者，PWM為不導通，
為導通時。
本發明之目的在於提供一種低成本的馬達驅動控制系統，只採用一個電流感測器，就可以偵測到馬達的剎車時的電流，使得馬達的剎車電流過大時，亦可使得第一開關模組20，及一第二開關模組30中的開關全部不導通，而不會使得馬達的電流過大而燒毀開關，使得馬達驅動控制系統的成本大幅降低。
綜合上述，故可以達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10‧‧‧控制器
20‧‧‧第一開關模組
30‧‧‧第二開關模組
40‧‧‧電流感測器
50‧‧‧馬達裝置
Claims (4)
- 一種馬達控制系統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接，包含：一電流感測器，與該第一電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該電流感測器之另一端電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該第二電壓源電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端；其中，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任一開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
- 依據申請專利範圍第1項所述之馬達控制系統，其中，該停止模式包含一第一停止模式、一第二停止模式及一 第三停止模式，當操作於該第一停止模式時，該第一開關、該第四開關、該第六開關切換為導通，而該第二開關、該第三開關、該第五開關為不導通；當操作於該第二停止模式時，該第二開關、該第三開關、該第六開關切換為導通，而該第一開關、該第四開關、該第五開關為不導通；當操作於該第三停止模式時，該第二開關、該第四開關、該第五開關切換為導通，而該第一開關、該第三開關、該第六開關為不導通。
- 一種馬達控制系統，適用於與一第一電壓源、一第二電壓源及一具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端之馬達裝置電連接，包含：一電流感測器，與該第一電壓源電連接；一第一開關模組，包括一第一開關、一第三開關，及一第五開關，且該第一開關、第三開關，及第五開關開關之一端與該電流感測器之另一端電連接；一第二開關模組，包括一第二開關、一第四開關，及一第六開關，該第二開關之一端與該第一開關之另一端、該馬達裝置之第一輸入端電連接，該第四開關之一端與該第三開關之另一端、該馬達裝置之第二輸入端電連接，該第六開關之一端與該第五開關之另一端、該馬達裝置之第三輸入端電連接，且該第二開關、第四開關，及第六開關之另一端與該第二電壓源電連接；及一控制器，具有六個控制端，個別連接該第一開關、第三開關、第五開關、第二開關、第四開關與第六開關的控制端； 其中，當該控制器操作於一停止模式時，該控制器控制該第一開關模組中任二開關切換為導通，且該第二開關模組中與該第一開關模組之導通開關無電連接關係之開關，切換為導通，其餘開關則為不導通，而使得該馬達裝置停止。
- 依據申請專利範圍第3項所述之馬達控制系統，其中，該停止模式包含一第四停止模式、一第五停止模式及一第六停止模式，當操作於該第四停止模式時，該第一開關、該第三開關、該第六開關切換為導通，而該第二開關、該第四開關、該第五開關為不導通；當操作於該第五停止模式時，該第一開關、該第五開關、該第四開關切換為導通，而該第二開關、該第三開關、該第六開關為導通；當操作於該第六停止模式時，該第二開關、該第三開關、該第五開關切換為導通，而該第一開關、該第四開關、該第六開關為不導通。
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| TW105123306A TWI612766B (zh) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | 馬達控制系統 |
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2016
- 2016-07-22 TW TW105123306A patent/TWI612766B/zh active
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