TWI763921B - 馬達控制異常偵測系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種馬達控制異常偵測系統及方法，控制器利用類比數位轉換器擷取實際控制訊號、驅動控制訊號及電流訊號，利用基準異常偵測方法偵測實際控制訊號控制異常時，斷開第一電力開關，偵測驅動控制訊號控制異常或偵測電流訊號異常時，斷開第二電力開關，以提升馬達運轉的安全性。

Description

馬達控制異常偵測系統及方法

本發明有關一種馬達，尤其關於馬達在控制轉動時，偵測各級控制訊號是否異常，以提供馬達安全轉動的系統及方法。

機器手臂具有靈活移動、精確定位及連續性作業的特性，已成為產品生產線上製造組裝的最佳利器。而機器手臂需要馬達提供動力，如何降低機器手臂馬達控制異常時，造成人員危害或機器手臂的損壞，以提升機器手臂的安全性，為業界主要研究的課題。

如圖8所示，先前技術機器手臂的馬達控制異常偵測系統10，利用控制器11計算出理想的脈衝頻寬調諧訊號(Pulse Width Modulation，簡稱PWM訊號)，再將PWM訊號的控制訊號輸出至閘極驅動器(Gate Driver)12，控制閘極驅動器12輸出驅動控制訊號，控制電力轉換器(Power Inverter)13中的功率電晶體(Mosfet)等元件輸出電流至馬達14，以控制馬達14平穩的運轉或停止。馬達控制異常偵測系統10另外設置電流感測器15，偵測馬達14的運轉電流，並回饋電流訊號給馬達控制異常偵測系統10，監控馬達14運轉電流是否過載或不足或異常，以確保馬達14的安全性。

然而，馬達的控制偵測系統僅設置電流感測器，作為偵測馬達運轉的安全性，並未對各級的控制訊號進行安全性的偵測，一旦各級的控制訊號，因為功率電晶體等元件的品質不良、組裝不良、焊接不良或線路短路，將會導致元件的可靠性降低，以致輸出的控制訊號受到干擾，產生馬達控制異常，而異常的控制訊號甚至引起馬達失控燒毀，造成人員的危害或機器手臂的損壞，嚴重影響馬達運轉的安全性。因此，馬達在控制訊號異常的偵測上，仍有問題亟待解決。

本發明的目的提供一種馬達控制異常偵測系統，藉由在各級控制訊號設置電力開關，當偵測馬達控制異常，由控制器即時斷開該控制訊號電力開關，停止控制馬達，以提升馬達運轉的安全性。

本發明另一目的在提供一種馬達控制異常偵測方法，利用基準異常偵測法偵測各級控制訊號，分析各級控制訊號的異常及雜訊程度，決定馬達控制的異常狀態，以確保馬達運轉的可靠性。

本發明再一目的在提供一種馬達控制異常偵測方法，在馬達初始開機啟動時，階段性檢查各級控制訊號的異常，即時維修馬達，再讓馬達進行運轉，以維持馬達控制的正確性。

為了達到前述發明的目的，本發明馬達控制異常偵測系統，由控制器利用預先設定的PWM訊號的參考控制訊號，形成PWM訊號的實際控制訊號，設類比數位轉換器擷取控制訊號，及設電力控制部控制第一電力開關與第二電力開關的斷開或導通電力，閘極驅動器接收實際控制訊號控制，產生PWM訊號的驅動控制訊號，且由第一電力開關的斷開或導通閘極驅 動器的運作電力，電力轉換器接收驅動控制訊號控制輸出電流至馬達，控制馬達運轉或停止，且由第二電力開關的斷開或導通電力轉換器的運作電力，電流感測器偵測馬達運轉的電流訊號，監控運轉的馬達電流。控制器利用類比數位轉換器擷取實際控制訊號、驅動控制訊號及電流訊號，偵測實際控制訊號控制異常時，斷開第一電力開關，偵測驅動控制訊號控制異常或偵測電流訊號異常時，斷開第二電力開關。

本發明的基準異常偵測方法，用以分析判斷馬達PWM訊號的各級控制訊號的控制異常，首先載入單位演算資料的複數筆資料，歸零資料指標、錯誤訊號計數、高準位訊號計數及低準位訊號計數，檢查一筆資料的輸入第一控制訊號值減去相對應產生的輸出第二控制訊號值的絕對值不小於預設第一訊號值誤差，則將第二控制訊號值列為不正常控制訊號，將錯誤訊號計數加次累計後，再跳到資料指標加次累計步驟，假如第一控制訊號值減去第二控制訊號值的絕對值小於預設第一訊號值誤差，則將該筆第二控制訊號值列為正常控制訊號，針對正常控制訊號，檢查第一控制訊號值減去第二控制訊號值的絕對值小於預設第二訊號值誤差，且第二控制訊號值需大於預設訊號值閥值，假如不符合前述兩條件，則第二控制訊號值屬於低準位訊號，加次累計低準位訊號計數，假如符合前述兩條件，則第二控制訊號值屬於高準位訊號，加次累計高準位訊號計數，將資料指標加次累計，並檢查是否完成比對單位演算資料，假如未完成比對單位演算資料，則繼續比對下一筆資料，假如已完成比對單位演算資料，則計算高準位的第二控制訊號的百分比與低準位的第二控制訊號的百分比，檢查錯誤訊號計數大於預設的異常次數閥值時，則回報控制訊號異常，再 結束基準異常偵測的方法，假如錯誤訊號計數B不大於異常次數閥值，則繼續下一步驟檢查，檢查高準位第一控制訊號百分比減去高準位第二控制訊號的絕對值小於訊號百分比誤差，且低準位第一控制訊號百分比減去低準位第二控制訊號的絕對值小於訊號百分比誤差，假如不符合前述兩條件，則判斷單位演算資料為不正常控制訊號，回報控制訊號異常，假如符合前述兩條件，則判斷單位演算資料為正常控制訊號，結束基準異常偵測的方法。

本發明的單位演算資料為類比數位轉換器轉換一個電壓訊號的時間可取得PWM訊號的筆數。檢查錯誤訊號計數根據單位演算資料的筆數依比例預先設定異常次數閥值。第一訊號值誤差、第二訊號值誤差及訊號值閥值，可依據高準位第一控制訊號值的比例加以設定。

本發明在馬達開機初始偵測控制器程序，首先控制器控制斷開第一電力開關及第二電力開關，輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號，儲存實際控制訊號，檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則運用基準異常偵測方法，比較分析參考控制訊號與實際控制訊號，檢查控制訊號異常，則回報實際控制訊號異常，再結束馬達開機初始偵測控制器程序，檢查控制訊號正常，則控制器正常。

本發明在馬達開機初始偵測閘極驅動器程序，首先控制器控制導通第一電力開關，輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號與驅動控制訊號，儲存實際控制訊號與驅動 控制訊號，檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則運用基準異常偵測方法，比較分析實際控制訊號與驅動控制訊號，檢查控制訊號異常，則回報實際控制訊號異常，再結束馬達開機初始偵測控制器程序檢查控制訊號正常，則閘極驅動器正常。

本發明在馬達開機初始偵測電力轉換器程序，首先控制器控制導通第二電力開關，輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號，再輸出驅動控制訊號至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流，控制器啟動類比數位轉換器擷取馬達電流，儲存馬達電流，檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則檢查馬達電流是否低於電流設定值，假如馬達電流不低於電流設定值，則回報馬達電流異常，並由控制器控制電力控制部斷開第一電力開關及第二電力開關，再結束馬達開機初始偵測電力轉換器程序，假如馬達電流低於電流設定值，則電力轉換器正常。

本發明在馬達運轉程序，由控制器控制導通第一電力開關及第二電力開關，輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號，再輸出驅動控制訊號至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號、驅動控制訊號及馬達電流，儲存實際控制訊號、驅動控制訊號及馬達電流，檢查未完成單位演算資料的參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，檢查完成單位演算資料的參考 控制訊號，則運用基準異常偵測方法比較分析參考控制訊號與實際控制訊號，及實際控制訊號與驅動控制訊號，檢查分析比較的控制訊號異常，則回報實際控制訊號與驅動控制訊號異常，並斷開第一電力開關及第二電力開關，停止控制馬達，檢查控制訊號正常，則再檢查馬達電流低於電流設定值，則繼續控制馬達進行運轉程序，檢查馬達電流不低於電流設定值，則回報馬達電流異常，並斷開第二電力開關，停止控制馬達。

20‧‧‧馬達控制異常偵測系統

21‧‧‧控制器

22‧‧‧閘極驅動器

23‧‧‧電力轉換器

24‧‧‧馬達

25‧‧‧電流感測器

26‧‧‧類比數位轉換器

27‧‧‧電力控制部

S1‧‧‧第一電力開關

S2‧‧‧第二電力開關

圖1 為本發明的馬達控制異常偵測系統的功能圖。

圖2 為本發明馬達控制訊號的示意圖。

圖3 為本發明基準異常偵測法的流程圖。

圖4 為本發明馬達開機初始偵測控制器的流程圖。

圖5 為本發明馬達開機初始偵測閘極驅動器的流程圖。

圖6 為本發明馬達開機初始偵測電流感測器的流程圖。

圖7 為本發明馬達運轉程序的流程圖。

圖8 為先前技術馬達控制偵測系統的功能圖。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉較佳實施例，並配合圖式加以說明如下。

請同時參閱圖1及圖2，圖1為本發明馬達控制異常偵測系統20，圖2為本發明馬達控制訊號的示意圖。圖1中，本發明的馬達控制異常偵測系統20，包含控制器21、閘極驅動器22、電力轉換器23、馬達24及電 流感測器25等。其中控制器21利用預先設定的PWM訊號的參考控制訊號Pr(參圖2)，經由控制器21的內部電路元件干擾，形成PWM訊號的實際控制訊號Pc(參圖2)輸出至閘極驅動器22，用以控制閘極驅動器22。控制器21同時利用類比數位轉換器(Analogy Digital Changer，簡稱ADC)26，擷取實際控制訊號Pc，以偵測實際控制訊號Pc是否控制異常。控制器21另外利用電力控制部27控制第一電力開關S1的斷開或導通，根據偵測實際控制訊號Pc是否控制異常，用以供給或切斷閘極驅動器22的運作電力，使閘極驅動器22運作或停止。

控制器21利用實際控制訊號Pc控制閘極驅動器22，實際控制訊號Pc經由其內部電路元件干擾後，產生PWM訊號的驅動控制訊號Pg，輸出至電力轉換器23，控制輸出電流至馬達24，以控制馬達24運轉或停止。控制器21同時利用類比數位轉換器26，擷取驅動控制訊號Pg，以偵測驅動控制訊號Pg是否控制異常。控制器21並利用電力控制部27控制第二電力開關S2的斷開或導通，根據偵測驅動控制訊號Pg是否控制異常，用以供給或切斷電力轉換器23的運作電力，使電力轉換器23運作或停止。馬達控制異常偵測系統20另外設置電流感測器25，偵測馬達運轉的電流訊號，控制器21利用類比數位轉換器26，擷取電流感測器25的電流訊號，以監控運轉的馬達電流I。根據偵測馬達電流I異常，由控制器21利用電力控制部27斷開第二電力開關S2。

因此，本發明的馬達控制異常偵測系統20，藉由在各級控制訊號設置電力開關，當偵測馬達24控制異常時，由控制器21即時斷開該控制訊號的電力開關，停止控制馬達24轉動，達到提升馬達24運轉的安全性 的發明目的。

本發明的馬達控制異常偵測系統20針對控制器21及閘極驅動器22等各級控制訊號產生器，因各級控制訊號經過各級控制訊號產生器的內部元件的干擾，導致各級控制訊號產生器前後的控制訊號，脫離理想的控制狀態而產生變異，因此本發明利用下述的基準異常偵測方法，分析各級控制訊號的變異及雜訊程度，判斷馬達是否控制異常，以即時採取保護策略。圖2中，本發明的基準異常偵測方法以控制器21的控制為例，假設控制器21的類比數位轉換器26轉換電壓訊號的轉換速度為A(訊號/微秒)，每一個訊號轉換需時1/A(微秒/訊號)，控制器21輸出PWM訊號頻率為B(脈衝/微秒)，每一個PWM訊號的週期為1/B(微秒/脈衝)，因此類比數位轉換器26轉換一個電壓訊號訊號的時間約可取得B/A=N筆PWM訊號，將N筆PWM訊號設為本發明基準異常偵測方法的單位演算資料U。

由於控制器21的參考控制訊號Pr為預設，因此參考控制訊號Pr中的單位演算資料U的N筆PWM訊號、每一筆參考訊號值Prn、高準位參考訊號值Pr_H、低準位參考訊號值Pr_L、高準位參考訊號的百分比Pr_H%及低準位參考訊號的百分比Pr_L%均為已知。當控制器21利用參考控制訊號Pr產生實際控制訊號Pc時，控制器21利用類比數位轉換器26，擷取實際控制訊號Pc，將擷取的每一筆參考控制訊號值Prn與相對應產生的每一筆實際控制訊號值Pcn進行比對分析。首先預先設定第一訊號值誤差X1，在參考控制訊號值Prn減去實際控制訊號值Pcn的絕對值小於第一訊號值誤差X1，即｜Prn-Pcn｜<X1，表示訊號值的變異在可接受誤差範圍內，將該筆實際控制訊號值Pcn列為正常控制訊號，否則列為不正常控制訊號，並設置錯誤訊號 計數B加以依次累計。

接著針對列為正常的控制訊號，預先設定第二訊號值誤差X2，在參考訊控制號值Prn減去實際控制訊號值Pcn的絕對值小於第二訊號值誤差X2，即｜Prn-Pcn｜<X2，且另預先設定訊號值閥值X3，實際控制訊號值Pcn需大於訊號值閥值X3，即Pcn>X3，進行過濾篩選高低準位的實際控制訊號值Pcn。對於符合前述兩條件的實際控制訊號值Pcn，列屬於高準位訊號，並設置高準位訊號計數H加以依次累計。對於不符合前述兩條件的實際控制訊號值Pcn，列屬於低準位訊號，並設置低準位訊號計數L加以依次累計。其中第一訊號值誤差X1、第二訊號值誤差X2及訊號值閥值X3，舉例可依據高準位參考控制訊號值Pr_H的比例加以設定。

當控制器21完成分析比對單位演算資料U後，將前述高準位訊號計數H除以高準位訊號計數H加低準位訊號計數L的總和，即Pc_H%=H/(H+L)*100%，計算高準位的實際控制訊號Pc_H的百分比，低準位的實際控制訊號Pc_L的百分比就可由已計算的高準位的實際控制訊號Pc_H%獲得，即Pc_L%=1-Pc_H%。

接著控制器21檢查錯誤訊號計數B，根據已知的單位演算資料U的N筆PWM訊號，依適當比例預先設定異常次數閥值C1，假如錯誤訊號計數B大於預設的異常次數閥值C1，表示實際控制訊號Pc異常過多，控制器21處理訊號有問題，必須回報控制訊號異常。假如錯誤訊號計數B不大於預設的異常次數閥值C1，表示實際控制訊號Pc異常次數在可接受範圍內，控制器21仍可維持正常控制。再根據已知高準位參考訊號的百分比Pr_H%及低準位參考訊號的百分比Pr_L%，依適當比例預先設定訊號百分比誤差 C2，假如高準位參考訊號百分比Pr_H%與高準位實際控制訊號Pc_H%相減的絕對值小於訊號百分比誤差C2，即｜Pr_H%-Pc_H%｜<C2，及低準位參考訊號百分比Pr_L%與低準位實際控制訊號Pc_L%相減的絕對值小於訊號百分比誤差C2，即｜Pr_L%-Pc_L%｜<C2，表示訊號的高低準位比例的變異在可接受誤差範圍內，屬於正常控制訊號，假如不符合前述兩條件，表示訊號的高低準位比例的變異過大，屬於不正常控制訊號，控制器21處理訊號有問題，必須回報控制訊號異常，以完成本發明的基準異常偵測方法。

如圖3所示，為本發明基準異常偵測方法的流程圖。本發明利用基準異常偵測方法偵測控制訊號異常的詳細步驟說明如下：步驟P1，開始進行基準異常偵測方法；步驟P2，載入單位演算資料的N筆資料，並歸零資料指標n、歸零錯誤訊號計數B、高準位訊號計數H及低準位訊號計數L；步驟P3，比對分析第n筆資料的參考控制訊號值Prn與相對應產生的實際控制訊號值Pcn；步驟P4，假如參考控制訊號值Prn減去實際控制訊號值Pcn的絕對值小於預設第一訊號值誤差X1，即｜Prn-Pcn｜<X1，則將實際控制訊號值Pcn列為正常控制訊號，並進入步驟P6，否則參考控制訊號值Prn減去實際控制訊號值Pcn的絕對值不小於預設第一訊號值誤差X1則將實際控制訊號值Pcn列為不正常控制訊號，並進入步驟P5，將錯誤訊號計數B累計加1次後，再到步驟P9。

在步驟P6，比較參考控制訊號值Prn減去實際控制訊號值Pcn的絕對值小於預設第二訊號值誤差X2，即｜Prn-Pcn｜<X2，且實際控制訊號值Pcn需大於預設訊號值閥值X3，即Pcn>X3，假如不符合前述兩條件，則實際控制訊號值Pcn屬於低準位訊號，並進入步驟P7累計低準位訊號計數 L加1次，再至步驟P9，假如符合前述兩條件，則實際控制訊號值Pcn屬於高準位訊號，並進入步驟P8，累計高準位訊號計數L加1次，再至步驟P9，將資料指標n累計加1，準備進行比對下一筆資料；步驟P10，檢查資料指標n是否等於N筆資料？已完成比對單位演算資料，假如未完成比對單位演算資料，則回到步驟P3，繼續比對下一筆資料，假如已完成比對單位演算資料，則至步驟P11，計算高準位的實際控制訊號Pc_H的百分比與低準位的實際控制訊號Pc_L的百分比。

接著在步驟P12，檢查錯誤訊號計數B是否大於預設的異常次數閥值C1？假如錯誤訊號計數B大於異常次數閥值C1，則至步驟P13，回報控制訊號異常，再至步驟P16，假如錯誤訊號計數B不大於異常次數閥值C1，則至步驟P14，再檢查高準位參考控制訊號百分比Pr_H%與高準位實際控制訊號Pc_H%相減的絕對值小於訊號百分比誤差C2，即｜Pr_H%-Pc_H%｜<C2，及低準位參考控制訊號百分比Pr_L%與低準位實際控制訊號Pc_L%相減的絕對值小於訊號百分比誤差C2，即｜Pr_L%-Pc_L%｜<C2，假如不符合前述兩條件，則至步驟P13，回報控制訊號異常，再至步驟P16，假如符合前述兩條件，則至步驟P15，判斷為正常控制訊號；最後在步驟P16，結束本發明的基準異常偵測方法。

前述本發明的基準異常偵測方法雖然舉例以控制器前後輸出入的參考控制訊號Pr與實際控制訊號Pc作為分析比較的對象，但只要將輸入的參考控制訊號Pr設為基準異常偵測方法的第一控制訊號，輸出的實際控制訊號Pc設為基準異常偵測方法的第二控制訊號，基準異常偵測方法亦可套用在閘極驅動器，相對應將輸入閘極驅動器的實際控制訊號Pc代入基準 異常偵測方法的第一控制訊號，將閘極驅動器輸出的驅動控制訊號Pg代入基準異常偵測方法的第二控制訊號，亦可同理適用於分析比較閘極驅動器前後輸出入的實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg，判斷閘極驅動器的控制訊號是否異常。

因此，本發明的馬達控制的偵測方法，就可利用基準異常偵測方法偵測各級控制訊號產生器，分析各級控制訊號產生器的控制訊號異常及雜訊程度，判斷馬達控制是否控制異常，即時回報停止馬達，達到確保馬達運轉的可靠性的發明目的。

請同時參閱圖4、圖5及圖6，圖4為本發明馬達開機初始偵測控制器的流程圖，圖5為本發明馬達開機初始偵測閘極驅動器的流程圖，圖6為本發明馬達開機初始偵測電流感測器的流程圖。本發明的基準異常偵測方法可應用在馬達開機初始偵測程序，圖4中，在步驟R1，開始進行馬達開機初始偵測控制器程序；步驟R2，由控制器控制電力控制部斷開第一電力開關S1及第二電力開關S2；步驟R3，輸入預設參考控制訊號Pr至控制器產生實際控制訊號Pc；步驟R4，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號Pc；步驟R5，儲存實際控制訊號Pc；在步驟R6，檢查是否完成輸入參考控制訊號Pr？假如未完成輸入參考控制訊號Pr，則回至步驟R3，繼續輸入預設參考控制訊號Pr，假如完成輸入參考控制訊號Pr，則至步驟R7，運用基準異常偵測方法比較分析參考控制訊號Pr與實際控制訊號Pc；步驟R8，檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號是否正常？假如控制訊號異常，則至步驟R9，回報實際控制訊號Pc異常，再進入步驟R10，結束馬達開機初始偵測控制器程序，對控制器進行檢修，假如控制訊號正常，則控制器正常， 再至步驟R11，準備進入下一偵測程序。

圖5中，本發明馬達開機初始偵測進入下一偵測程序，即偵測閘極驅動器，在步驟T1，開始進行馬達開機初始偵測閘極驅動器程序；步驟T2，由控制器控制電力控制部導通第一電力開關S1；步驟T3，輸入預設參考控制訊號Pr至控制器產生實際控制訊號Pc，輸出實際控制訊號Pc至閘極驅動器產生驅動控制訊號Pg；步驟T4，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg；步驟T5，儲存實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg；在步驟T6，檢查是否完成參考控制訊號Pr？假如未完成參考控制訊號Pr，則回至步驟T3，繼續輸入預設參考控制訊號Pr，假如完成參考控制訊號Pr，則至步驟T7，運用偵基準異常偵測方法比較分析實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg；步驟T8，檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號是否正常？假如控制訊號異常，則至步驟T9，回報驅動控制訊號Pg異常，再進入步驟T10，結束馬達開機初始偵測閘極驅動器程序，對控制器進行檢修，假如控制訊號正常，則閘極驅動器正常，再至步驟T11，準備進入下一偵測程序。

圖6中，本發明馬達開機初始偵測進入下一偵測程序，即偵測電力轉換器，在步驟V1，開始進行馬達開機初始偵測電力轉換器程序；步驟V2，由控制器控制電力控制部導通第二電力開關S2；步驟V3，輸入預設參考控制訊號Pr至控制器產生實際控制訊號Pc，輸出實際控制訊號Pc至閘極驅動器產生驅動控制訊號Pg，再輸出驅動控制訊號Pg至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流I；步驟V4，控制器啟動類比數位轉換器擷取馬達電流I；步驟V5，儲存馬達電流I；在步驟V6，檢 查是否完成參考控制訊號Pr？假如未完成參考控制訊號Pr，則回至步驟V3，繼續輸入預設參考控制訊號Pr，假如完成參考控制訊號Pr，則至步驟V7，檢查馬達電流I是否低於電流設定值？假如馬達電流I不低於電流設定值，則至步驟V8，回報馬達電流I異常，再進入步驟V9，由控制器控制電力控制部斷開第一電力開關S1及第二電力開關S2，接著進入步驟V10，結束馬達開機初始偵測電力轉換器程序，對電力轉換器進行檢修，假如馬達電流I低於電流設定值，則至步驟V11，準備進入馬達運轉程序。

如圖7所示，為本發明馬達運轉程序的流程圖。馬達開機時，經過本發明馬達開機初始偵測程序，確認各級控制訊號無異常發生，就可安全進行馬達的運轉，但在馬達運轉一段時間後，元件難免逐漸劣化，對控制訊號產生干擾，造成馬達控制異常，本發明的馬達控制異常的偵測方法，亦可用於監控馬達控制的異常運轉，詳細步驟說明如下：在步驟X1，開始進行馬達的運轉程序，由控制器控制電力控制部導通第一電力開關S1及第二電力開關S2；步驟X2，輸入預設參考控制訊號Pr至控制器產生實際控制訊號Pc，輸出實際控制訊號Pc至閘極驅動器產生驅動控制訊號Pg，再輸出驅動控制訊號Pg至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流I；步驟X3，控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號Pc、驅動控制訊號Pg及馬達電流I；步驟X4，儲存實際控制訊號Pc、驅動控制訊號Pg及馬達電流I；在步驟X5，檢查是否完成單位演算資料的參考控制訊號Pr？假如未完成單位演算資料的參考控制訊號Pr，則回至步驟X2，繼續輸入預設參考控制訊號Pr，假如完成單位演算資料的參考控制訊號Pr，則至步驟X6，運用基準異常偵測方法比較分析參考控制訊號Pr與實際控制訊號 Pc，及實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg；步驟X7，檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號是否正常？假如控制訊號異常，則至步驟X8，回報實際控制訊號Pc與驅動控制訊號Pg異常，並斷開第一電力開關S1及第二電力開關S2，再進入步驟X11，停止控制馬達，假如控制訊號正常，則至步驟X9，檢查馬達電流I是否低於電流設定值？假如馬達電流I低於電流設定值，則回至步驟X2，繼續控制馬達進行運轉程序，假如馬達電流I不低於電流設定值，則至步驟X10，回報馬達電流I異常，並斷開第二電力開關S2，接著進入步驟X11，停止控制馬達。

因此本發明的馬達控制的偵測方法，就可應用在馬達初始開機啟動或運轉時，藉由階段性檢查各級控制訊號產生器的控制訊號及馬達電流的異常，即時停止馬達進行維修，再讓馬達進行運轉，達到維持馬達控制的正確性的發明目的。

以上所述者，僅為用以方便說明本發明之較佳實施例，本發明之範圍不限於該等較佳實施例，凡依本發明所做的任何變更，於不脫離本發明之精神下，皆屬本發明申請專利之範圍。

20‧‧‧馬達控制異常偵測系統

21‧‧‧控制器

22‧‧‧閘極驅動器

23‧‧‧電力轉換器

24‧‧‧馬達

25‧‧‧電流感測器

26‧‧‧類比數位轉換器

27‧‧‧電力控制部

S1‧‧‧第一電力開關

S2‧‧‧第二電力開關

Claims (9)

1. 一種馬達控制異常偵測系統，包含：控制器，利用預先設定的PWM訊號的參考控制訊號，形成PWM訊號的實際控制訊號，設類比數位轉換器，擷取控制訊號，及設電力控制部控制第一電力開關與第二電力開關的斷開或導通電力；閘極驅動器，接收實際控制訊號控制，產生PWM訊號的驅動控制訊號，且由第一電力開關的斷開或導通閘極驅動器的運作電力；電力轉換器，接收驅動控制訊號控制輸出電流至馬達，控制馬達運轉或停止，且由第二電力開關的斷開或導通電力轉換器的運作電力；電流感測器，偵測馬達運轉的電流訊號，監控運轉的馬達電流；其中，控制器利用類比數位轉換器擷取實際控制訊號、驅動控制訊號及電流訊號，偵測實際控制訊號控制異常時，斷開第一電力開關，偵測驅動控制訊號控制異常時，斷開第二電力開關，偵測電流訊號異常時，斷開第二電力開關。
2. 一種馬達控制異常偵測方法，利用基準異常偵測方法分析判斷馬達PWM訊號的各級控制訊號的控制異常的步驟包含：載入單位演算資料的複數筆資料，歸零資料指標、錯誤訊號計數、高準位訊號計數及低準位訊號計數；檢查一筆資料的輸入第一控制訊號值減去相對應產生的輸出第二控制訊號值的絕對值不小於預設第一訊號值誤差，則將第二控制訊號值列為不正常控制訊號，將錯誤訊號計數加次累計後，再跳到資料指標加次累計步驟，假如第一控制訊號值減去第二控制訊號值的絕對值小於預設第一訊號值誤 差，則將該筆第二控制訊號值列為正常控制訊號；針對正常控制訊號，檢查第一控制訊號值減去第二控制訊號值的絕對值小於預設第二訊號值誤差，且第二控制訊號值需大於預設訊號值閥值，假如不符合前述兩條件，則第二控制訊號值屬於低準位訊號，加次累計低準位訊號計數，假如符合前述兩條件，則第二控制訊號值屬於高準位訊號，加次累計高準位訊號計數；將資料指標加次累計，並檢查是否完成比對單位演算資料，假如未完成比對單位演算資料，則繼續比對下一筆資料，假如已完成比對單位演算資料，則計算高準位的第二控制訊號的百分比與低準位的第二控制訊號的百分比；檢查錯誤訊號計數大於預設的異常次數閥值時，則回報控制訊號異常，再結束基準異常偵測的方法，假如錯誤訊號計數B不大於異常次數閥值，則繼續下一步驟檢查；檢查高準位第一控制訊號百分比減去高準位第二控制訊號的絕對值小於訊號百分比誤差，且低準位第一控制訊號百分比減去低準位第二控制訊號的絕對值小於訊號百分比誤差，假如不符合前述兩條件，則判斷單位演算資料為不正常控制訊號，回報控制訊號異常，假如符合前述兩條件，則判斷單位演算資料為正常控制訊號，結束基準異常偵測的方法。
3. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該單位演算資料為類比數位轉換器轉換一個電壓訊號的時間可取得PWM訊號的筆數。
4. 如申請專利範圍第3項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該檢查錯誤訊號計數，根據單位演算資料的筆數依比例預先設定異常次數閥值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該第一訊號值誤差、第二訊號值誤差及訊號值閥值，依據高準位第一控制訊號值的比例加以設定。
6. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該基準異常偵測方法應用在馬達開機初始偵測控制器程序的步驟包含：控制器控制斷開第一電力開關及第二電力開關；輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號；控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號；儲存實際控制訊號；檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則運用基準異常偵測方法，將參考控制訊號設為第一控制訊號，實際控制訊號設為第二控制訊號，比較分析參考控制訊號與實際控制訊號；檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號異常，則回報實際控制訊號異常，再結束馬達開機初始偵測控制器程序，假如基準異常偵測方法分析比較的控制訊號正常，則控制器正常。
7. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該基準異常偵測方法應用在馬達開機初始偵測閘極驅動器程序的步驟包含：控制器控制導通第一電力開關；輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號；控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號與驅動控制訊號； 儲存實際控制訊號與驅動控制訊號；檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則運用基準異常偵測方法，將實際控制訊號設為第一控制訊號，驅動控制訊號設為第二控制訊號，比較分析實際控制訊號與驅動控制訊號；檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號異常，則回報實際控制訊號異常，再結束馬達開機初始偵測控制器程序，假如基準異常偵測方法分析比較的控制訊號正常，則閘極驅動器正常。
8. 如申請專利範圍第7項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該馬達開機初始偵測電力轉換器程序的步驟包含：控制器控制導通第二電力開關；輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號，再輸出驅動控制訊號至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流；控制器啟動類比數位轉換器擷取馬達電流；儲存馬達電流；檢查未完成輸入參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，假如完成輸入參考控制訊號，則檢查馬達電流是否低於電流設定值；假如馬達電流不低於電流設定值，則回報馬達電流異常，並由控制器控制電力控制部斷開第一電力開關及第二電力開關，再結束馬達開機初始偵測電力轉換器程序，假如馬達電流低於電流設定值，則電力轉換器正常。
9. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制異常偵測方法，其中該基準異常偵 測方法應用在馬達運轉程序的步驟包含：由控制器控制導通第一電力開關及第二電力開關；輸入預設參考控制訊號至控制器產生實際控制訊號，輸出實際控制訊號至閘極驅動器產生驅動控制訊號，再輸出驅動控制訊號至電力轉換器，供給電流轉動馬達，利用電流感測器偵測馬達電流；控制器啟動類比數位轉換器擷取實際控制訊號、驅動控制訊號及馬達電流；儲存實際控制訊號、驅動控制訊號及馬達電流；檢查未完成單位演算資料的參考控制訊號，則繼續輸入預設參考控制訊號，檢查完成單位演算資料的參考控制訊號，則運用基準異常偵測方法比較分析參考控制訊號與實際控制訊號，及實際控制訊號與驅動控制訊號；檢查基準異常偵測方法分析比較的控制訊號異常，則回報實際控制訊號與驅動控制訊號異常，並斷開第一電力開關及第二電力開關，停止控制馬達，檢查控制訊號正常，則再檢查馬達電流是否低於電流設定值；假如馬達電流低於電流設定值，則繼續控制馬達進行運轉程序，假如馬達電流不低於電流設定值，則回報馬達電流異常，並斷開第二電力開關，停止控制馬達。

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