TWI713298B - 電機控制系統及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種電機控制系統，適用於馬達，包括電壓偵測器、功率模組、電流偵測器以及控制器。電壓偵測器偵測匯流排電壓而產生電壓偵測信號。功率模組根據匯流排電壓以及脈衝寬度調變信號，分別產生第一相電流、第二相電流以及第三相電流，用以驅動馬達。電流偵測器用以偵測第一相電流、第二相電流以及第三相電流中之至少二者，而產生電流偵測信號。當馬達操作於穩態，且馬達堵轉時，控制器根據電壓偵測信號以及電流偵測信號，計算馬達直流偏位誤差。

Description

電機控制系統及其控制方法

本發明係有關於一種電機控制系統及其控制方法，特別係有關於一種用以計算直流偏位誤差之電機控制系統及其控制方法。

在電機控制的應用中，期望將轉矩精確度維持在嚴格的區間內，例如+/-5%。然而，轉矩往往不是直接測量而得的，而是透過量測三相電流以及估計的電機參數所產生的預測值。因此，具有精確的電流測量和估計的電機參數有利於維持嚴格的轉矩要求。

此外，由於量測電流與實際電流之間具有一個直流偏位誤差，為了預測精確的實際電流，有必要針對直流偏位誤差進行估算。

有鑑於此，一種電機控制系統，適用於一馬達，包括一電壓偵測器、一功率模組、一電流偵測器以及一控制器。上述電壓偵測器偵測一匯流排電壓而產生一電壓偵測信號。上述功率模組根據上述匯流排電壓以及一脈衝寬度調變信號，分別產生一第一相電流、一第二相電流以及一第三相電流，其中上述第一相電流、上述第二相電流以及上述第三相電流用以驅動上述馬達。上述電流偵測器用以偵測上述第一相電流、上述第二相電流以及上述第三相電流中之至少二者，而產生一電流偵測信號。上述控制器根據上述電流偵測信號判斷上述馬達是否操作於一穩態，當確認上述馬達操作於上述穩態，此時判斷上述馬達之一轉速是否為零，當確認上述轉速係為零時，上述馬達係處於一堵轉狀態，此時上述控制器根據上述電壓偵測器偵測產生之上述電壓偵測信號以及上述電流偵測器偵測產生之上述電流偵測信號，計算上述馬達之一直流偏位誤差。

根據本發明之一實施例，上述控制器根據上述電流偵測信號，產生一第一軸電流以及一第二軸電流，並且根據上述電壓偵測信號、上述第一軸電流以及上述第二軸電流，分別產生一第一軸電壓以及一第二軸電壓。

根據本發明之一實施例，上述電機控制系統更包括一電源整流電路以及一脈衝寬度調變控制器。上述電源整流電路將一供應電壓轉換成上述匯流排電壓，其中上述供應電壓係選自一三相交流電壓、一單相交流電壓以及一直流電壓中之任一者。上述脈衝寬度調變控制器根據上述第一軸電壓以及上述第二軸電壓產生上述脈衝寬度調變信號。

根據本發明之一實施例，上述控制器將上述第二軸電壓設為零，且進行兩次電流控制以分別產生一第一軸第一電壓以及一第一軸第二電壓至上述脈衝寬度調變控制器，使得上述馬達對應上述第一軸第一電壓而產生一第一軸第一量測電流，對應上述第一軸第二電壓而產生一第一軸第二量測電流，其中上述控制器更根據一電壓差以及一電流差，計算一定子電阻，其中上述電壓差係為上述第一軸第一電壓以及上述第一軸第二電壓之差，上述電流差係為上述第一軸第一量測電流以及上述第一軸第二量測電流之差，其中上述控制器更利用上述定子電阻、上述第一軸第一電壓、上述第一軸第二電壓、上述第一軸第一量測電流以及上述第一軸第二量測電流，計算上述第一軸之一直流偏位誤差。根據本發明之一實施例，上述控制器將上述第一軸電壓設為零，且重複上述類似操作以計算上述第二軸之一直流偏位誤差。根據本發明之一實施例，上述第一軸之上述直流偏位誤差與上述第二軸之上述直流偏位誤差用以計算上述馬達之上述直流偏位誤差。

根據本發明之一實施例，其中上述馬達係為一Y接式馬達，且當上述馬達係操作於上述穩態時，上述第一軸電流以及上述第二軸電流之一時變量皆為零。

本發明更提出一種電機控制方法，適用於一馬達，包括步驟：根據一匯流排電壓以及一脈衝寬度調變信號，分別產生一第一相電流、一第二相電流以及一第三相電流，用以驅動上述馬達；偵測上述匯流排電壓而產生一電壓偵測信號；偵測上述第一相電流、上述第二相電流以及上述第三相電流中之至少二者，而產生一電流偵測信號；根據上述電流偵測信號，判斷上述馬達是否操作於一穩態；當上述馬達操作於上述穩態，判斷上述馬達之一轉速是否為零；以及當上述轉速為零時，上述馬達係處於一堵轉狀態，此時根據偵測產生之上述電壓偵測信號以及偵測產生之上述電流偵測信號，執行一計算方法。

根據本發明之一實施例，上述控制方法更包括步驟：根據上述電流偵測信號，分別產生一第一軸電流以及一第二軸電流；根據上述電壓偵測信號、上述第一軸電流以及上述第二軸電流，分別產生一第一軸電壓以及一第二軸電壓；以及根據上述第一軸電壓以及上述第二軸電壓產生上述脈衝寬度調變信號。

根據本發明之一實施例，上述控制方法更包括步驟：將一供應電壓轉換成上述匯流排電壓，其中上述供應電壓係選自一三相交流電壓、一單相交流電壓以及一直流電壓中之任一者。

根據本發明之一實施例，上述計算方法包括計算上述第一軸之一直流偏位誤差，包括步驟：將上述第二軸電壓設為零；進行電流控制以產生一第一軸第一電壓，使得上述馬達對應上述第一軸第一電壓而產生一第一軸第一量測電流；進行電流控制以產生一第一軸第二電壓，使得上述馬達對應上述第一軸第二電壓而產生一第一軸第二量測電流；根據一電壓差以及一電流差，估計一定子電阻，其中上述電壓差係為上述第一軸第一電壓以及上述第一軸第二電壓之差，上述電流差係為上述第一軸第一量測電流以及上述第一軸第二量測電流之差；以及利用上述定子電阻、上述第一軸第一電壓、上述第一軸第一量測電流、上述第一軸第二電壓以及上述第一軸第二量測電流，計算上述第一軸之上述直流偏位誤差。根據本發明之一實施例，上述計算方法更包括計算上述第二軸之一直流偏位誤差，包括步驟：將上述第一軸電壓設為零，且重複上述類似操作以計算上述第二軸之上述直流偏位誤差。根據本發明之一實施例，上述計算方法更包括以上述第一軸之上述直流偏位誤差與上述第二軸之上述直流偏位誤差，計算上述馬達之一直流偏位誤差。

根據本發明之一實施例，根據上述電流偵測信號判斷上述馬達是否係操作於上述穩態之步驟包括：判斷上述第一軸電流以及上述第二軸電流之一時變量是否皆為零；以及當上述第一軸電流以及上述第二軸電流之上述時變量皆為零時，判斷上述馬達係操作於上述穩態。

以下說明為本發明的實施例。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則，不應視為本發明之限制，本發明之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

值得注意的是，以下所揭露的內容可提供多個用以實踐本發明之不同特點的實施例或範例。以下所述之特殊的元件範例與安排僅用以簡單扼要地闡述本發明之精神，並非用以限定本發明之範圍。此外，以下說明書可能在多個範例中重複使用相同的元件符號或文字。然而，重複使用的目的僅為了提供簡化並清楚的說明，並非用以限定多個以下所討論之實施例以及/或配置之間的關係。此外，以下說明書所述之一個特徵連接至、耦接至以及/或形成於另一特徵之上等的描述，實際可包含多個不同的實施例，包括該等特徵直接接觸，或者包含其它額外的特徵形成於該等特徵之間等等，使得該等特徵並非直接接觸。

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電機控制系統之方塊圖。如第1圖所示，電機控制系統100用以驅動馬達10，其中電機控制系統100包括電源整流電路110、電容C、電壓偵測器120、功率模組130、電流偵測器140、脈衝寬度調變控制器150以及控制器160。

電源整流電路110用以將供應電壓V _S轉換成匯流排電壓V _BUS，並將匯流排電壓V _BUS施加於第一端點A以及第二端點B之間。電容C耦接於第一端點A以及第二端點B之間，用以穩定匯流排電壓V _BUS。根據本發明之一實施例，供應電壓V _S係為三相交流電壓。根據本發明之另一實施例，供應電壓V _S係為一單相交流電壓。根據本發明之另一實施例，供應電壓V _S係為一直流電壓。

電壓偵測器120耦接於第一端點A以及第二端點B之間，用以偵測匯流排電壓V _BUS而產生電壓偵測信號S _V。根據本發明之一實施例，控制器160具有一查找表，用以將電壓偵測信號S _V對應至匯流排電壓V _BUS之電壓值。功率模組130根據匯流排電壓V _BUS以及脈衝寬度調變信號S _PWM，分別產生第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c，其中第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c用以驅動馬達10。

電流偵測器140用以偵測第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c中之至少二者，而產生電流偵測信號S _I。根據本發明之一實施例，當馬達10係為Y接式馬達時，電流偵測器140可僅偵測第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c當中之其中二者，以降低系統建置成本。

根據本發明之一實施例，電流偵測器140可偵測第一相電流i _a以及第二相電流i _b，而產生電流偵測信號S _I。根據本發明之另一實施例，電流偵測器140可偵測第二相電流i _b以及第三相電流i _c，而產生電流偵測信號S _I。根據本發明之另一實施例，電流偵測器140可偵測第一相電流i _a以及第三相電流i _c，而產生電流偵測信號S _I。根據本發明之其他實施例，電流偵測器140亦可同時偵測第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c，而產生電流偵測信號S _I。為了簡化說明，以下將以電流偵測器140偵測第一相電流i _a以及第二相電流i _b，且對應電流偵測信號S _I包括第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm為例，進行說明解釋。

根據本發明之一實施例，由於電流偵測器140具有量測誤差，因此下文中將第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c視為用以驅動馬達10之實際電流，且將第一量測電流i _am、第二量測電流i _bm以及第三量測電流i _cm視為電流偵測器140所偵測到之電流。如第1圖所示之實施例中，電流偵測信號S _I係包括第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm。

脈衝寬度調變控制器150根據控制器160所產生之直軸電壓V _d以及交軸電壓V _q，產生脈衝寬度調變信號S _PWM。如第1圖所示，控制器160更包括第一控制單元161以及第二控制單元162。

第一控制單元161可將三相電流信號座標轉換為直軸電流信號及交軸電流信號。詳細來說，第一控制單元161根據電流偵測信號S _I以及馬達10旋轉之角度θ，將電流偵測器140所偵測到之第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm轉換成直軸量測電流i _dm以及交軸量測電流i _qm，詳細轉換過程將於下文中敘述。

第二控制單元162可依據第一控制單元161輸入之直軸電流信號及交軸電流信號，轉換為直軸電壓信號及交軸電壓信號。詳細來說，第二控制單元162根據直軸量測電流i _dm、交軸量測電流i _qm以及電壓偵測信號S _V，產生直軸電壓V _d以及交軸電壓V _q，並傳送至脈衝寬度調變控制器150，用以進一步控制功率模組130所輸出之第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c。

當電流平衡時，第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c之總和為零，且第一量測電流i _am、第二量測電流i _bm以及第三量測電流i _cm係如下列公式1所示，其中I _S係為直流電流，I _{a_err}以及I _{b_err}係為直流偏位誤差，θ係為馬達10之角度：

（公式1）

如第1圖所示，第一控制單元161根據電流偵測信號S _I分別利用公式2-1以及公式2-2，將第一量測電流i _am、第二量測電流i _bm以及第三量測電流i _cm轉換成第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm。接著，將公式1代入公式2-1以及公式2-2並分別將公式2-1以及公式2-2展開，得到公式2-3以及公式2-4。

（公式2-1）

（公式2-2）

（公式2-3）

（公式2-4）

根據本發明之一實施例，當控制器160判斷馬達10操作於穩態且馬達10之轉速為零時，控制器160根據電壓偵測信號S _V以及電流偵測信號S _I，計算驅控馬達10之一直流偏位誤差，其中該直流偏位誤差包括直流偏位誤差I _{a_err}以及I _{b_err}。根據本發明之一實施例，控制器160計算該電流偵測器140之一直流偏位誤差。根據本發明之一實施例，當控制器160判斷電流偵測器140所偵測到的第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm之電流時變量為零時，判斷馬達10係操作於穩態。前述時變量為零，係指第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm之電流數值在一特定量測時間內保持定值，不因時間變化而有電流數值的變化，確保馬達10操作於穩態。

根據本發明之另一實施例，當控制器160判斷直軸量測電流i _dm以及交軸量測電流i _qm之時變量為零時，控制器160判斷馬達10係操作於穩態。根據本發明之一實施例，當馬達10係為電梯之驅動馬達時，可利用電梯之機械剎車而使得馬達10進入一堵轉狀態，此時馬達轉速為零。

馬達10之直軸電壓V _d以及交軸電壓V _q之電壓方程式係如下列公式3所示，其中rs係為定子電阻：

（公式3）

當馬達10之轉速為零且操作於穩態時，公式3中的微分項以及角速度皆為零，因此公式3可簡化為下列公式4：

（公式4）

直軸量測電流i _dm以及交軸量測電流i _qm與實際流至馬達10之直軸實際電流i _d以及交軸實際電流i _q之關係分別如下列公式5-1以及公式5-2所示，其中直軸實際電流i _d以及交軸實際電流i _q係為馬達10之實際電流於座標上的投影量，Δi _dm係為直軸偏位誤差，Δi _qm係為交軸偏位誤差。將公式5-1之直軸偏位誤差Δi _dm以及交軸偏位誤差Δi _qm移至等號另一側，即可得公式5-2。

（公式5-1）

（公式5-2）

將公式5-2帶入公式4後，可得下列公式6：

（公式6）

根據本發明之一實施例，當控制器160計算直流偏位誤差時，首先將直軸電壓V _d以及交軸電壓V _q其中之一者設為零，以簡化變因及便於計算，接著再將直軸電壓V _d以及交軸電壓V _q之另一者設為零。為了簡化說明，以下將先針對控制器160將交軸電壓V _q設為零進行說明解釋，依據本發明之一實施例，需再將直軸電壓V _d設為零，並重複執行上述類似操作，先予敘明。

根據本發明之一實施例，當控制器160將交軸電壓V _q設為零時，控制器160根據電壓偵測信號S _V產生第一直軸電壓V _d1以及第二直軸電壓V _d2，使得脈衝寬度調變控制器150對應第一直軸電壓V _d1以及第二直軸電壓V _d2分別產生對應的脈衝寬度調變信號S _PWM，並且馬達10對應第一直軸電壓V _d1產生第一直軸量測電流i _dm1，對應第二直軸電壓V _d2產生第二直軸量測電流i _dm2。根據本發明之一實施例，第一直軸電壓V _d1之電壓值以及第二直軸電壓V _d2之電壓值係為不同。

控制器160將第一直軸電壓V _d1、第二直軸電壓V _d2、第一直軸量測電流i _dm1以及第二直軸量測電流i _dm2代入公式6且將交軸電壓V _q設為零，進行兩次電流控制以分別得到下列公式7-1以及公式7-2所示意的兩次電流的量測結果，其中V _d1、V _d2分別為兩次控制的直軸電壓V _d的第一電壓及第二電壓，其中i _dm1、i _dm2分別為量測兩次的直軸的第一量測電流及第二量測電流：

（公式7-1）

（公式7-2）

為了計算定子電阻rs，控制器160將公式7-1與公式7-2相減，而得下列公式8-1，其中V _d1-V _d2之值為一電壓差，其中i _d1-i _d2(=i _dm1-i _dm2)之值為一電流差。接著，再將公式8-1整理後得到下列公式8-2。如公式8-2所示，rs’係為定子電阻的估計值。

（公式8-1）

（公式8-2）

接著，控制器160更將公式8-2之rs’帶入公式7-1以及公式7-2，而得下列公式9：

（公式9）

根據公式9，可求得直軸偏位誤差Δi _dm係分別如下列公式10-1以及公式10-2所示：

（公式10-1）

（公式10-2）

根據本發明之一實施例，直軸偏位誤差Δi _dm可為公式10-1以及公式10-2其中之任一者。根據本發明之另一實施例，直軸偏位誤差Δi _dm可為公式10-1以及公式10-2之平均值。

同樣的，如同前述，控制器160反過來再將直軸電壓V _d設為零，並且根據電壓偵測信號S _V分別產生第一交軸電壓V _q1以及第二交軸電壓V _q2，同時電流偵測器140對應第一交軸電壓V _q1偵測到第一交軸量測電流i _qm1，對應第二交軸電壓V _q2偵測到第二交軸量測電流i _qm2。根據本發明之一實施例，第一交軸電壓V _q1之電壓值以及第二交軸電壓V _q2之電壓值係為不同。

接著，控制器160利用公式7-1至公式10-2所述之相同方式，計算交軸偏位誤差Δi _qm如下列公式11-1以及公式11-2所示：

（公式11-1）

（公式11-2）

根據本發明之一實施例，交軸偏位誤差Δi _qm可為公式11-1以及公式11-2其中之任一者。根據本發明之另一實施例，交軸偏位誤差Δi _qm可為公式11-1以及公式11-2之平均值。

回到公式2-3以及公式2-4，由於I _{a_err}以及I _{b_err}係為馬達之直流偏位誤差分別於A、B相的投影，因此直軸偏位誤差Δi _dm以及交軸偏位誤差Δi _qm與I _{a_err}以及I _{b_err}之關係係如下列公式12所示：

（公式12）

由於公式10-1以及公式10-2計算出直軸偏位誤差Δi _dm，公式11-1以及公式11-2計算出交軸偏位誤差Δi _qm，可將直軸偏位誤差Δi _dm以及交軸偏位誤差Δi _qm帶入下列公式13，計算馬達之直流偏位誤差I _{a_err}以及I _{b_err}：

（公式13）

第2A-2B圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制方法之流程圖。以下針對第2A-2B圖之流程圖之敘述，將搭配第1圖之方塊圖，以利詳細說明。

首先，利用第1圖之電源整流器110，將供應電壓V _S轉換成匯流排電壓V _BUS（步驟S201），其中匯流排電壓V _BUS施加於第一端點A以及第二端點B之間，電容C耦接於第一端點A以及第二端點B之間，用以穩定匯流排電壓V _BUS。根據本發明之一實施例，供應電壓V _S係為三相交流電壓。根據本發明之另一實施例，供應電壓V _S係為一單相交流電壓。根據本發明之另一實施例，供應電壓V _S係為一直流電壓。

利用電壓偵測器120，偵測匯流排電壓V _BUS，而產生電壓偵測信號S _V（步驟S202）。根據本發明之一實施例，控制器160具有一查找表，用以將電壓偵測信號S _V對應至匯流排電壓V _BUS。利用功率模組130，根據匯流排電壓V _BUS以及脈衝寬度調變信號S _PWM，分別產生第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c（步驟S203），用以驅動馬達10。

利用電流偵測器140，偵測第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c中之至少二者，而產生電流偵測信號SI（步驟S204）。根據本發明之許多實施例，當馬達10係為Y接式馬達時，電流偵測器140可偵測第一相電流i _a以及第二相電流i _b、第二相電流i _b以及第三相電流i _c或第一相電流i _a以及第三相電流i _c中之任一組合，而產生電流偵測信號S _I。根據本發明之其他實施例，電流偵測器140亦可同時偵測第一相電流i _a、第二相電流i _b以及第三相電流i _c，而產生電流偵測信號S _I。

接著，利用控制器160根據電流偵測信號S _I，產生第一軸電流以及第二軸電流（步驟S205）。根據本發明之一實施例，第一軸電流係為第1圖所示之直軸量測電流i _dm，第二軸電流係為交軸量測電流i _qm。根據本發明之另一實施例，第二軸電流係為第1圖所示之直軸量測電流i _dm，第一軸電流係為交軸量測電流i _qm。

並且，利用控制器160根據電壓偵測信號S _V、第一軸電流以及第二軸電流，分別產生第一軸電壓以及第二軸電壓（步驟S206）。根據本發明之一實施例，當第一軸電流係為直軸量測電流i _dm且第二軸電流係為交軸量測電流i _qm時，第一軸電壓係為直軸電壓V _d，第二軸電壓係為交軸電壓V _q。根據本發明之另一實施例，當第二軸電流係為直軸量測電流i _dm且第一軸電流係為交軸量測電流i _qm時，第二軸電壓係為直軸電壓V _d，第一軸電壓係為交軸電壓V _q。

接著，更利用控制器160根據第一軸電壓以及第二軸電壓，產生脈衝寬度調變信號S _PWM（步驟S207），用以控制馬達10之參數。

控制器160根據電流偵測信號S _I，判斷馬達10是否係操作於穩態（步驟S208）。根據本發明之一實施例，當第1圖之控制器160判斷電流偵測器140所偵測到的第一量測電流i _am以及第二量測電流i _bm之電流時變量為零時，代表馬達10係操作於穩態。根據本發明之另一實施例，當控制器160判斷直軸量測電流i _dm以及交軸量測電流i _qm（亦即，第一軸電流以及第二軸電流）之時變量為零時，代表馬達10係操作於穩態。根據本發明之許多實施例，控制器160判斷直軸量測電流i _dm以及交軸量測電流i _qm之電流數值在一特定量測時間內保持定值，不因時間變化而有電流數值的變化，故確認馬達10操作於穩態。

當判斷馬達10係操作於穩態時，控制器160更判斷馬達10之轉速是否為零（步驟S209）。根據本發明之一實施例，當馬達10係為電梯之驅動馬達時，可利用電梯之機械剎車而使得馬達10進入一堵轉狀態，此時馬達轉速為零。根據本發明之許多實施例，當馬達10之轉速係為零時，代表馬達10之角度θ係為定值。

當馬達10操作於穩態且馬達10之轉速也為零時，控制器160根據電壓偵測信號S _V以及電流偵測信號S _I，執行計算方法（步驟S210），例如計算直流偏位誤差。當步驟S208以及步驟S209任一者判斷為否時，回到步驟S203。

第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之計算方法之流程圖。如第3圖所示之計算方法300係用以計算驅控馬達10之一直流偏位誤差，以下針對計算方法300之敘述，將搭配第1圖之方塊圖，以利詳細說明。

首先，將第二軸電壓設為零（步驟S301）。根據本發明之一實施例，第一軸電壓係為直軸電壓V _d，第二軸電壓係為交軸電壓V _q。根據本發明之另一實施例，第一軸電壓係為交軸電壓V _q，第二軸電壓係為直軸電壓V _d。

接著，進行第一次電流控制，控制器160產生第一軸第一電壓，並且對應產生第一軸第一量測電流（步驟S302）。根據本發明之一實施例，當第一軸第一電壓係為直軸電壓V _d1，第一軸第一量測電流係為直軸第一量測電流i _dm1。根據本發明之另一實施例，當第一軸第一電壓係為交軸電壓V _q1時，第一軸第一量測電流係為交軸第一量測電流i _qm1。

接著，控制器160更進行第二次電流控制，產生第一軸第二電壓，並且對應產生第一軸第二量測電流（步驟S303）。根據本發明之一實施例，當第一軸第二電壓係為直軸電壓V _d2，第一軸第二量測電流係為直軸第二量測電流i _dm2。根據本發明之另一實施例，當第一軸第二電壓係為交軸電壓V _q2時，第一軸第二量測電流係為直軸第二量測電流i _qm2。需說明的是，兩次電流控制的電壓不同，亦即第一軸第一電壓與第一軸第二電壓係為不同值。

接著，控制器160根據電壓差以及電流差，估計定子電阻（步驟S304）。根據本發明之一實施例，電壓差係為第一軸第一電壓以及第一軸第二電壓之差，電流差係為第一軸第一量測電流以及第一軸第二量測電流之差。根據本發明之一實施例，控制器160係利用公式8-2計算估計之定子電阻rs’。

接著，控制器160利用定子電阻、第一軸第一電壓、第一軸第一量測電流、第一軸第二電壓以及第一軸第二量測電流，計算第一軸電流之直流偏位誤差（步驟S305）。根據本發明之一實施例，當第一軸電壓係為直軸電壓V _d時，控制器160係利用公式10-1以及公式10-2計算直軸偏位誤差Δi _dm。根據本發明之一實施例，直軸偏位誤差Δi _dm可為公式10-1以及公式10-2之任一者。根據本發明之另一實施例，直軸偏位誤差Δi _dm可為公式10-1以及公式10-2之平均值。

重複類似上述步驟S301至S305的電流控制方法，亦即，此流程中控制器160係改將第一軸電壓設為零，且利用公式11-1以及公式11-2計算第二軸電流之直流偏位誤差（步驟S306）。根據本發明之一實施例，當第一軸電壓係為直軸電壓V _d時，第二軸電壓係為交軸電壓V _q，控制器160係利用公式11-1以及公式11-2計算交軸偏位誤差Δi _qm。根據本發明之一實施例，交軸偏位誤差Δi _qm可為公式11-1以及公式11-2之任一者。根據本發明之另一實施例，交軸偏位誤差Δi _qm可為公式11-1以及公式11-2之平均值。

詳細來說，根據本發明之其他實施例，當連續重複上述步驟S301至S306，以分別得到直軸偏位誤差Δi _dm以及交軸偏位誤差Δi _qm時，可再將直軸偏位誤差Δi _dm以及交軸偏位誤差Δi _qm帶入公式13，以求得馬達之直流偏位誤差I _{a_err}以及I _{b_err}（步驟S307）。

本發明在此提出直流偏位誤差之計算方法，使得電機控制系統100可直接估計直流偏位誤差，而使得馬達的控制更加精準與可靠。

以上所述為實施例的概述特徵。所屬技術領域中具有通常知識者應可以輕而易舉地利用本發明為基礎設計或調整以實行相同的目的和/或達成此處介紹的實施例的相同優點。所屬技術領域中具有通常知識者也應了解相同的配置不應背離本創作的精神與範圍，在不背離本創作的精神與範圍下他們可做出各種改變、取代和交替。說明性的方法僅表示示範性的步驟，但這些步驟並不一定要以所表示的順序執行。可另外加入、取代、改變順序和/或消除步驟以視情況而作調整，並與所揭露的實施例精神和範圍一致。

10:馬達 100:電機控制系統 110:電源整流電路 120:電壓偵測器 130:功率模組 140:電流偵測器 150:脈衝寬度調變控制器 160:控制器 161:第一控制單元 162:第二控制單元 V_BUS:匯流排電壓 A:第一端點 B:第二端點 C:電容 V_S:供應電壓 S_V:電壓偵測信號 S_PWM:脈衝寬度調變信號 S_I:電流偵測信號 i_a:第一相電流 i_b:第二相電流 i_c:第三相電流 i_am:第一量測電流 i_bm:第二量測電流 i_cm:第三量測電流 V_d:直軸電壓 V_q:交軸電壓 θ:角度 S201～S210:步驟流程 300:計算方法 S301～S307:步驟流程

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電機控制系統之方塊圖； 第2A-2B圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制方法之流程圖；以及 第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之計算方法之流程圖。

10:馬達

100:電機控制系統

110:電源整流電路

120:電壓偵測器

130:功率模組

140:電流偵測器

150:脈衝寬度調變控制器

160:控制器

161:第一控制單元

162:第二控制單元

V_BUS:匯流排電壓

A:第一端點

B:第二端點

C:電容

V_S:供應電壓

S_V:電壓偵測信號

S_PWM:脈衝寬度調變信號

i_a:第一相電流

i_b:第二相電流

i_c:第三相電流

S_I:電流偵測信號

i_am:第一量測電流

i_bm:第二量測電流

i_cm:第三量測電流

V_d:直軸電壓

V_q:交軸電壓

θ:角度

Claims (14)

1. 一種電機控制系統，適用於一馬達，包括： 一電壓偵測器，偵測一匯流排電壓而產生一電壓偵測信號； 一功率模組，根據該匯流排電壓以及一脈衝寬度調變信號，分別產生一第一相電流、一第二相電流以及一第三相電流，其中該第一相電流、該第二相電流以及該第三相電流用以驅動該馬達； 一電流偵測器，用以偵測該第一相電流、該第二相電流以及該第三相電流中之至少二者，而產生一電流偵測信號；以及 一控制器，根據該電流偵測信號判斷該馬達是否操作於一穩態，當該馬達操作於該穩態，判斷該馬達之一轉速是否為零，以及當該轉速係為零時，該馬達係處於一堵轉狀態，此時該控制器根據該電壓偵測器偵測產生之該電壓偵測信號以及該電流偵測器偵測產生之該電流偵測信號，計算該馬達之一直流偏位誤差。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電機控制系統，其中該控制器根據該電流偵測信號產生一第一軸電流以及一第二軸電流，並且根據該電壓偵測信號、該第一軸電流以及該第二軸電流分別產生一第一軸電壓以及一第二軸電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電機控制系統，更包括： 一電源整流電路，將一供應電壓轉換成該匯流排電壓，其中該供應電壓係選自一三相交流電壓、一單相交流電壓以及一直流電壓中之任一者；以及 一脈衝寬度調變控制器，根據該第一軸電壓以及該第二軸電壓產生該脈衝寬度調變信號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電機控制系統，其中該控制器將該第二軸電壓設為零，且進行兩次電流控制以分別產生一第一軸第一電壓以及一第一軸第二電壓至該脈衝寬度調變控制器，使得該馬達對應該第一軸第一電壓而產生一第一軸第一量測電流，以及對應該第一軸第二電壓而產生一第一軸第二量測電流，其中該控制器更根據一電壓差以及一電流差，計算一定子電阻，其中該電壓差係為該第一軸第一電壓以及該第一軸第二電壓之差，該電流差係為該第一軸第一量測電流以及該第一軸第二量測電流之差，其中該控制器更利用該定子電阻、該第一軸第一電壓、該第一軸第二電壓、該第一軸第一量測電流以及該第一軸第二量測電流，計算該第一軸之一直流偏位誤差。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電機控制系統，其中該控制器將該第一軸電壓設為零，且進行兩次電流控制以分別產生一第二軸第一電壓以及一第二軸第二電壓至該脈衝寬度調變控制器，使得該馬達對應該第二軸第一電壓而產生一第二軸第一量測電流，以及對應該第二軸第二電壓而產生一第二軸第二量測電流，其中該控制器更利用該定子電阻、該第二軸第一電壓、該第二軸第二電壓、該第二軸第一量測電流以及該第二軸第二量測電流，計算該第二軸之一直流偏位誤差。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電機控制系統，其中該第一軸之該直流偏位誤差與該第二軸之該直流偏位誤差用以計算該馬達之該直流偏位誤差。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電機控制系統，其中該馬達係為一Y接式馬達，且當該馬達操作於該穩態時，該第一軸電流之一時變量以及該第二軸電流之一時變量皆為零。
8. 一種電機之控制方法，適用於一馬達，包括以下步驟： 根據一匯流排電壓以及一脈衝寬度調變信號，分別產生一第一相電流、一第二相電流以及一第三相電流，用以驅動該馬達； 偵測該匯流排電壓而產生一電壓偵測信號； 偵測該第一相電流、該第二相電流以及該第三相電流中之至少二者，而產生一電流偵測信號； 根據該電流偵測信號，判斷該馬達是否操作於一穩態； 當該馬達操作於該穩態，判斷該馬達之一轉速是否為零；以及 當該轉速為零時，該馬達係處於一堵轉狀態，此時根據偵測產生之該電壓偵測信號以及偵測產生之該電流偵測信號，執行一計算方法。
9. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，更包括以下步驟： 根據該電流偵測信號，分別產生一第一軸電流以及一第二軸電流； 根據該電壓偵測信號、該第一軸電流以及該第二軸電流，分別產生一第一軸電壓以及一第二軸電壓；以及 根據該第一軸電壓以及該第二軸電壓產生該脈衝寬度調變信號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，更包括步驟： 將一供應電壓轉換成該匯流排電壓，其中該供應電壓係選自一三相交流電壓、一單相交流電壓以及一直流電壓中之任一者。
11. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，其中該計算方法包括計算該第一軸之一直流偏位誤差，包括以下步驟： 將該第二軸電壓設為零； 進行電流控制以產生一第一軸第一電壓，使得該馬達對應該第一軸第一電壓而產生一第一軸第一量測電流； 進行電流控制以產生一第一軸第二電壓，使得該馬達對應該第一軸第二電壓而產生一第一軸第二量測電流； 根據一電壓差以及一電流差，估計一定子電阻，其中該電壓差係為該第一軸第一電壓以及該第一軸第二電壓之差，該電流差係為該第一軸第一量測電流以及該第一軸第二量測電流之差；以及 利用該定子電阻、該第一軸第一電壓、該第一軸第一量測電流、該第一軸第二電壓以及該第一軸第二量測電流，計算該第一軸之該直流偏位誤差。
12. 如申請專利範圍第11項所述之控制方法，其中該計算方法更包括計算該第二軸之一直流偏位誤差，包括以下步驟： 將該第一軸電壓設為零； 進行電流控制以產生一第二軸第一電壓，使得該馬達對應該第二軸第一電壓而產生一第二軸第一量測電流； 進行電流控制以產生一第二軸第二電壓，使得該馬達對應該第二軸第二電壓而產生一第二軸第二量測電流；以及 利用該定子電阻、該第二軸第一電壓、該第二軸第一量測電流、該第二軸第二電壓以及該第二軸第二量測電流，計算該第二軸之該直流偏位誤差。
13. 如申請專利範圍第12項所述之控制方法，其中該計算方法更包括步驟： 以該第一軸之該直流偏位誤差與該第二軸之該直流偏位誤差，計算該馬達之一直流偏位誤差。
14. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，其中根據該電流偵測信號判斷該馬達是否係操作於該穩態之步驟包括： 判斷該第一軸電流之一時變量以及該第二軸電流之一時變量是否皆為零；以及 當該第一軸電流之該時變量以及該第二軸電流之該時變量皆為零時，判斷該馬達係操作於該穩態。

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