TWI814538B - 在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器 - Google Patents

在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器 Download PDF

Info

Publication number
TWI814538B
TWI814538B TW111130668A TW111130668A TWI814538B TW I814538 B TWI814538 B TW I814538B TW 111130668 A TW111130668 A TW 111130668A TW 111130668 A TW111130668 A TW 111130668A TW I814538 B TWI814538 B TW I814538B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
value
axis
synchronous motor
stator
voltage value
Prior art date
Application number
TW111130668A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202318778A (zh
Inventor
桂聰 李
朱峰
Original Assignee
加拿大商芯凱電子科技國際控股有限合夥公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 加拿大商芯凱電子科技國際控股有限合夥公司 filed Critical 加拿大商芯凱電子科技國際控股有限合夥公司
Publication of TW202318778A publication Critical patent/TW202318778A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI814538B publication Critical patent/TWI814538B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0085—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed
    • H02P21/0089—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed using field weakening
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/141—Flux estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

一種控制同步馬達之運作的方法係被描述。該方法包含在定功率/定速馬達運作期間決定馬達之正交旋轉參考座標的定子電壓值（ v s 2 ）；比較經決定的定子電壓值（ v s 2 ）與閥值電壓（ v s 2 _max1 ），該閥值電壓（ v s 2 _max1 ）具有介於馬達之基本速度運作模式的最大定子電壓值（ v s 2 _max0 ）與馬達閉迴路控制器的最大定子電壓值（ v s 2 _max2 ）之間的值；如果經決定的定子電壓值（ v s 2 ）大於或等於閥值電壓之值（ v s 2 _max1 ），則控制馬達在弱磁操作模式下運行，直到在d軸上的電流分量值（ i d-Δi d ）達到最大負值（- i dmax ），或直到定子電壓值（ v s 2 ）小於閥值電壓之值（ v s 2 _max1 ）。

Description

在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器
本發明係關於一種在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器。該方法特別關於，但不限於在弱磁模式下操作具有用於同步運作之無感測器閉迴路控制系統的永磁同步馬達(permanent magnet synchronous motor，PMSM)。
多相(例如三相)馬達的最普遍類型為同步馬達與感應馬達。當三相電導體係放置於特定幾何位置時(彼此之間具有一特定角度)，則會產生電場。旋轉的磁場係於一特定速度旋轉，即同步轉速。若一永久磁鐵或電磁鐵係存在於此旋轉磁場中，則該磁鐵會磁性地鎖固於該旋轉磁場從而與該旋轉磁場以相同速度旋轉，其中當馬達的轉子的轉速與該旋轉磁場的轉速相同時構成同步馬達。
永磁馬達使用永久磁鐵於轉子中以提供恆定的磁通量，其具有正弦的反電動勢(back-EMF)訊號。當該定子中的該旋轉磁場的速度係為或接近同步速度時，該轉子係鎖定。該定子帶動連接至一控制器的繞組以產生該旋轉磁場，該控制器具有包括一電壓供應(通常為交流(AC)電壓供應)的一功率級。這樣的配置構成了PMSM。
PMSM係類似直流無刷(brushless direct current，BLDC)馬達。BLDC馬達可以被視為同步直流馬達，其使用具有包括經合適轉換的一直流電壓供應的一功率級的一控制器，以產生該定子旋轉磁場。因此，BLDC馬達使用與交流同步馬達，尤其是PMSM馬達，相同或類似的控制演算法。
在此之前，於同步馬達控制系統中，使用至少一個感測器(例如霍爾感測器)以於同步運轉期間偵測轉子的旋轉位置是很普遍的。然而，現今較為喜愛無感測器馬達控制系統。
這種無感測器馬達控制系統通常包括一轉子位置及轉速估計模組，於同步運轉期間，轉子位置及轉速可基於由旋轉轉子所引起的反電動勢被持續地估計。估計的轉子位置與轉速被用來於同步運轉期間更新及/或補償馬達控制訊號，從而提供無感測器閉迴路同步運轉馬達控制。
同步馬達的主要限制特徵之一是限制激勵控制。馬達的內部電動勢與馬達速度成比例上升。此種行為在所謂之恆定轉矩範圍中是期望的，因為它與通常在此運作模式期間中使用的恆定伏特/赫茲控制是一致的。然而，當速度持續上升時，會達到相關之頻率轉換器的電壓限制。然後，馬達被稱為進入弱磁操作。此時必需調整內部電壓以與隨著速度增加而增加之所施轉換器電壓相容。如此一來，馬達功率因子變得超前，並且由反相器換向的電流隨著速度之增加而繼續增加。然而，電壓受限於轉換器的額定值，且電流也受限於機器的額定值。為了達到電動載具應用的擴展定功率範圍以消除多個齒輪比的使用以及降低功率反相器伏安額定值，弱磁操作是最適用的解決方案之一。
由加拿大安大略省溫莎市溫莎大學電子與計算機工程系的Dongyun Lu和Narayan C.Kar所編著之題為「A Review of Flux-weakening Control in Permanent Magnet Synchronous Machines」的出版物公開了用於控制同步馬達之弱磁操作模式的多個演算法，其內容以引用的方式併入本文。此種弱磁的電子控制方法通常是基於定子電流分量：d與q軸電流之控制來抵銷轉子磁體所產生的定幅磁氣隙磁通(fixed-amplitude magnetic airgap flux)。一種這樣的演算法是前饋演算法，其中q軸電流指令是根據轉矩指令或d軸電流決定，而去磁d軸電流是從作為運作速度之函數的弱磁特性獲得。相反地，在反饋演算法中，量測了馬達電壓及/或速度並調整了去磁電流(電流的d軸分量)，以在增加速度時追蹤電壓限制。去磁電流向量可藉由追蹤電壓誤差或速度誤差來調整。在混合演算法中，每安培最大轉矩(maximum torque per ampere，MTPA)的預計算d軸電流指令是藉由優化目標來調整，而q軸電流指令是根據轉矩指令與d軸電流反饋來決定。此些方法都難以實施並且需要高處理能力。
因為以上問題以及其他問題，一種在弱磁操作下控制同步馬達之運作的改進方法係為所需要的。
本發明的一個目的為於某種程度上減緩或避免有關在弱磁操作模式下控制同步馬達之運作之已知方法的一或多個問題。
以上目的係以獨立請求項的技術特徵的結合所達成；附屬請求項則揭露本發明更多有益實施例。
本發明的另一個目的為提供一種在弱磁操作模式下控制具有用於同步運作之無感測器閉迴路控制系統之PMSM之操作的改進方法。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者可從以下描述中衍伸出本發明其他目的。因此，前述目的並非全面性描述，且僅用於說明本發明諸多目的中的一些。
於第一主要方面，本發明提供一種使用閉迴路控制器控制同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率或定速馬達運作期間，決定馬達之正交旋轉參考座標的定子電壓值(v s 2 )；比較經決定的定子電壓值(v s 2 )與正交旋轉參考座標中的閥值電壓(v s 2 _max1 )，閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於馬達之基本速度運作模式在正交旋轉參考座標上的最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與馬達閉迴路控制器之最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制馬達在弱磁操作模式下運行，直到在正交旋轉參考座標之d軸上的電流分量值(i d -△i d )達到最大負值(-i dmax )，或是直到定子電壓值(v s 2 )小於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )。
於第二主要方面，本發明提供了一種使用閉迴路控制器控制同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率馬達運作期間，決定馬達之正交旋轉參考座標的定子電壓值(v s 2 )；比較經決定的定子電壓值(v s 2 )與正交旋轉參考座標中的閥值電壓(v s 2 _max1 )，閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於馬達之基本速度運作模式在正交旋轉參考座標上的最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與馬達閉迴路控制器之最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制馬達在弱磁操作模式下運行，直到在正交旋轉參考座標之d軸上的電流分量(Target _ i d )之值達到d軸上之電流分量的最大負值(-i dmax )，或者，如果經決 定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )並且如果定子電流的目標值(Target _ i s )減去在q軸上的電流分量之值(i q 2 )是小於在d軸上之電流分量的最大值(i dmax )，則藉由基於定子電流的目標值(Target _ i s )減去在q軸上的電流分量之值(i q 2 )來降低在d軸上之電流分量(Target _ i d )之值以控制馬達在弱磁操作模式下運行。
在第三主要方面，本發明提供了一種使用閉迴路控制器控制同步馬達之運作的方法，該方法包含：在馬達的弱磁操作模式之期間，藉由參考馬達速度值(Fw _ speed)從查找表中選擇d軸上之定子電流分量(Target _ i d )的目標值來控制在正交旋轉參考座標之d軸上的定子電流分量(Target _ i d )之值，其中查找表之值是藉由量測用於複數馬達電壓供應值之馬達速度及d軸上之定子電流分量的相應值來獲得。
在第四主要方面，本發明提供了一種用於馬達的閉迴路控制器，該控制器包含儲存機器可讀取指令的非暫態電腦可讀取媒體及處理器，其中，當機器可讀取指令由處理器執行時，機器可讀取指令配置控制器根據本發明之第一至第三主要方面的任一方法去啟動具有永磁轉子與定子繞組的同步馬達。
在第五主要方面，本發明提供一種包含根據本發明之第四主要方面之閉迴路控制器的同步馬達。
本發明內容並未必然揭露用以界定本發明的所有必要特徵；本發明可能為所揭露的特徵的次組合。
前述已廣泛地概述本發明的特徵以使讀者更好理解下述本發明的實施方式。本發明額外的特徵以及優勢會於後描述，並呈現本發明請求項的 主體。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應理解所揭露的概念以及特定實施例可作為修改或設計其他結構的基礎以實現與本發明相同的目的。
1-4:點
10:馬達
12:轉子
14:永久磁鐵
16:定子
18:定子繞組
100:控制器
110:功能方塊
120:處理器
130:記憶體
140:模組
150:模組
160:功率級/電橋(三相橋模組)
170:克拉克轉換模組
175:弱磁模組
180A-180B:PI控制器
182:反派克轉換模組
185:鏈路
186:輸入
192:模組
194:表
200:控制器
eq:反電動勢
FW_speed:馬達速度
ia-ib:三相定子電流
iα-iβ:變數
Id:定子電流分量
Iq:定子電流分量
IA-IC:感測電流
TARGET_Id:電流分量
Target_id:電流分量
Vd:定子電壓分量
Vq:定子電壓分量
Vq’:電壓分量值
Vα-Vβ:正交電壓值
Vs2_max2:最大定子電壓值
Vs2_max1:閥值電壓之值
Vs2_max0:最大定子電壓值
VBUS:閉迴路控制器匯流排電壓
ω:角速度
從以下僅結合所附圖式以範例方式所提供之較佳實施例的描述中，本發明的上述與進一步特徵將變得顯而易見，其中：[圖1]係說明了根據本發明之具有閉迴路控制器之同步馬達的方塊示意圖；[圖2]係根據本發明之閉迴路控制器之第一實施例的詳細方塊示意圖；[圖3]係根據本發明之閉迴路控制器之第二實施例的詳細方塊示意圖；[圖4]係根據本發明用於實現本發明之第一主要方面之方法的閉迴路控制器之第三實施例的詳細方塊示意圖；[圖5]繪示根據本發明之第一主要方面使用圖4之閉迴路控制器的同步馬達之運作；[圖6]也繪示根據本發明之第一主要方面使用圖4之閉迴路控制器的同步馬達之運作；[圖7]係根據本發明用於實現本發明之第二主要方面之方法的閉迴路控制器之第四實施例的詳細方塊示意圖；[圖8]繪示根據本發明之第二主要方面使用圖7之閉迴路控制器的同步馬達之運作；[圖9]也繪示根據本發明之第二主要方面使用圖7之閉迴路控制器的同步馬達之運作； [圖10]係根據本發明用於實現本發明之第三主要方面之方法的閉迴路控制器之第五實施例的詳細方塊示意圖；[圖11]係用於本發明之第三主要方面的查找表；[圖12]係顯示了可實施根據本發明閉迴路啟動方法之同步馬達的三角形接法與星形接法(或Y形接法)定子繞組的配置示意圖；[圖13]係用於圖12之同步馬達之根據本發明之閉迴路馬達控制系統之功率級的示意方塊圖；[圖14]係顯示了可實施根據本發明閉迴路啟動方法之同步馬達之定子繞組的六線配置示意圖；[圖15]係用於圖14之同步馬達之根據本發明之閉迴路馬達控制系統之功率級的示意方塊圖；[圖16]係顯示了可實施根據本發明閉迴路啟動方法之同步馬達之定子繞組的四線配置示意圖；以及[圖17]係用於圖16之同步馬達之根據本發明之閉迴路馬達控制系統之功率級的示意方塊圖。
以下描述僅係以範例說明較佳實施例，非用以限定發揮本發明功效之技術特徵之結合方式。
本說明書中提及「一實施例」時，代表與該實施例描述在一起的某一特定的特徵、結構、或特性被包括在本發明至少一個實施例。說明書中各處的「於一實施例」的用語並不一定都是影射同一實施例，也非與其他實施例互斥的分離或相異的實施例。此外，各特徵於說明書中被描述，其可能出現在 某些實施例，但未出現於其他實施例。相似的，各需求亦於說明書中被描述，其可能為某些實施例的需求，但非其他實施例的需求。
應了解，圖式中各元件可以不同的形式實現，如硬體、軟體、或其組合。該些元件可於一或多個適當程式化之通用設備，例如處理器、記憶體、以及I/O介面，以軟硬體組合的方式實現。
文中描述說明了本發明的原理。因此，應了解本發明所屬技術領域中具有通常知識者可擬出各種雖然未明確於本文中描述或顯示、但包括本發明之原理且落於本發明的精神與範圍內的規劃方式。
此外，本文中所有記載了本發明之原理、面向、以及實施例、也記載了其特定範例的陳述係用於涵蓋本發明的等效結構以及等效功能。另外，這些等效結構以及等效功能包括目前已知的等效結構以及等效功能、也包括未來發展出來的等效結構以及等效功能，即無論其架構，任何執行相同功能的元件。
因此，舉例來說，本發明所屬技術領域中具有通常知識者應了解所呈現的方塊圖僅代表概念性系統以及設備圖像化呈現，展示本發明的原理。
圖中所示各元件的功能可經由使用專屬硬體以及與適當軟體連結之可執行軟體之硬體所提供。當由一處理器提供時，該些功能可由單一專屬處理器提供、由單一共用處理器提供、或由多個單一處理器提供(其中幾個可為共用)。此外，明確的「處理器」或「控制器」用詞的使用不應僅被理解為可執行軟體之硬體，且可暗示性包括，但非限於，數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)硬體、用於儲存軟體的唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、隨機存取記憶體(random access memory，RAM)以及非揮發性儲存器。
於本文之請求項，任何表示為執行一特定功能的方法的元件係用於涵蓋任何的執行該功能方法，例如包括a)執行該功能的電路元件的組合或b)任何形式的軟體，因此包括韌體、微編碼之類，並與適當的用於執行該軟體的電路組合以執行該功能。以該些請求項所定義之本發明符合以下敘述：所記載的各方法所提供的功能係被以請求項請求的方式組合以及組裝。因此任何可以提供該些功能的方式都應該理解為請求項所顯示的方式的等效。
本發明的其中一個優點為可實現於現存的用於同步運轉的閉迴路控制器而，除了控制器的控制演算法的調整之外，不需要大幅修改。本發明之閉迴路控制演算法可由軟體、韌體、硬體、或其任意組合所實現。本發明之閉迴路控制演算法可實現於特殊應用積體電路或晶片。
圖1係顯示根據本發明一實施例之用於同步馬達10之改良閉迴路控制器100的示例性實施例。同步馬達10包括永磁轉子12以及定子16，永磁轉子12具有複數永久磁鐵14，定子16具有複數定子繞組18。雖然同步馬達10於圖中係以傳統的定子16圍繞轉子12的方式呈現，應理解本發明之概念亦可應用於轉子圍繞定子的同步馬達，例如定子設於轉子內的馬達。
於此實施例，閉迴路控制器100可包括用於執行各種功能的複數功能方塊110。舉例來說，閉迴路控制器100可包括適當修改或適當配置的已知向量基(vector-based)閉迴路控制器，例如直接轉矩控制(direct torque control，DTC)閉迴路控制器或磁場導向控制(field oriented control，FOC)，如Jorge Zambada於2007年著作為論文AN1078並由微晶片科技股份有限公司(Microchip Technology Inc.)出版之題為「PMSM馬達的無感測器磁場導向控制」(Sensorless Field Oriented Control of PMSM Motors)的出版物中所述，其內容以引用的方式併入本文，並且如本文之圖2所示但以符合本發明概念之描述的方式修改。
同步馬達的向量控制可歸納如下：
(i)量測三相定子電流。此些量測通常提供i a 與計算之i b .i c 的值，因為i a 、i b 與i c 具有以下關係：i a +i b +i c =0
(ii)轉換三相電流成兩軸系統。此轉換根據量測的i a 與i b 以及經計算的i c 值提供變數i α 及i β 。i α 及i β 為由定子視角所見的時變正交電流值，例如二維靜止正交參考座標系或座標系統。
(iii)使用控制迴圈之前次迭代計算所得的轉換角旋轉此二維座標系統以對齊轉子磁通量。此轉換係根據i α 及i β 提供I d 以及I q 變數。I d 以及I q 為轉換至旋轉座標系統(一種二維旋轉正交座標系或座標系統)之彼此正交之電流。為了穩態條件，I d 以及I q 為定值。
(iv)誤差訊號由I d 、I q 及其參考值所形成。
˙I d 參考值控制轉子磁化磁通量。
˙I q 參考值控制馬達扭矩輸出。
˙誤差訊號為PI控制器之輸入。
˙比例積分(proportional integral，PI)控制器的輸出提供V d 與V q ，其為即將被送往馬達的電壓向量。
(v)以v α 、v β 、i α 以及i β 為輸入，估計新的轉換角。此新的角引導FOC演算法以於特定位置放置下一個電壓向量。
(vi)使用所述新的角將PI控制器的V d 以及V q 輸出值旋轉回靜止座標系。此計算提供下一組正交電壓值v α 以及v β 。
(vii)將v α 以及v β 數值轉換回三相數值v a 、v b 以及v c 。此三相電壓值用以計算產生所需電壓向量的新的PWM工作週期。此完整轉換、PI迭代、反轉換、以及產生PWM的過程係示意性地至少繪示於圖2。
閉迴路控制器100可以，例如，邏輯電路及/或存於記憶體且用於處理器120執行的可執行程式碼/機器可讀取指令所實現以實現本文所描述的功能。舉例來說，可執行程式碼/機器可讀取指令可儲存於一或多個適於儲存一個或更多指令組(例如應用軟體、韌體、作業系統、小型應用程式(applet)、及/或此類指令組)、資料(例如組態參數、運轉參數及/或門檻值、收集所得的資料、經處理的資料、及/或此類資料)等的記憶體130(例如，隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、快閃記憶體、磁記憶體、光學記憶體之類)。一或多個記憶體130可包括可操作的相對於一或多個處理器120使用的處理器可讀記憶體以執行閉迴路控制器100的碼段及/或應用此行為所產出的資料以實現於此描述的閉迴路控制器100的功能。此外，或可為替代方案的是，閉迴路控制器100可包含一或多個特殊目的控制器(例如，特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array，FPGA)、圖形處理單元(graphics processing unit，GPU)及/或此類經配置以實現於此描述之閉迴路控制器100之功能的控制器)。
就一個大的方面而言，本發明包含使用圖1與圖2所示之閉迴路控制器100，例如使用如圖2所示經修改的閉迴路(FOC)控制器200，以實施以弱 磁操作模式操作同步馬達10的方法。如上所述，閉迴路控制器100/200可包含任何已知且合適的用於同步運作的閉迴路控制器供同步運轉且可包括如文件AN1078，「PMSM馬達的無感測器磁場導向控制」所描述或標題為「無感測器PMSM磁場導向控制」(Sensorless PMSM Field-Oriented Control)的出版物所描述的FOC控制器200，且FOC控制器200經合適的調整或再配置以實施根據本發明之操作馬達10的方法。
在一些實施例中，模組140可包含圖2之改進的FOC控制器200的轉子位置與轉速估計模組140，並且根據本發明的弱磁訊號可包含模組140的輸入。
在一些實施例中，模組140可包含如由Wei Xu等人於2019年六月在中國電工技術學會電機與系統學報(CES Transcations on Electrical Machines and Systems)之第3卷第2期題為「用於PMSM的無感測器控制且具有自適應諧波消除以及相位補償的改良的轉子磁通量觀察器」(improved Rotor Flux Observer for Sensorless Control of PMSM With Adaptive Harmonic Elimination and Phase Compensation)之出版物的第1-3頁所述之一類型的轉子磁通觀察模組150，其內容以引用的方式併入本文。
圖3顯示了本發明之改進的FOC控制器200的另一實施例。相同的數字用於表示與圖2中所用之相同部分。
本發明因此還試圖藉由以下所述的若干新穎的弱磁方法之一來補充用於操作同步馬達，特別是PMSM的已知的閉迴路方法。
以下描述了同步馬達，例如PMSM以及在常規化單位中並建立在d-q轉子參考座標中之所有變數的數學模型。在轉子參考座標中的定子電壓式子如下所示：
Figure 111130668-A0305-02-0015-1
其中：v d 與v q ：常規化的d與q軸終端電壓；i d 與i q ：常規化的d與q軸電樞電流；R s ：常規化的定子電阻；L d 與L q ：常規化的d與q軸定子電感；ω：單位電動角速度；λ：永磁磁鏈；p：微分算子。
對於馬達驅動器，最大電流與電壓需限制在系統限制之內。考量馬達額定值與反相器額定值二者，它們可以表示如下：
Figure 111130668-A0305-02-0015-4
以及
Figure 111130668-A0305-02-0015-3
 其中，i s max與v s max分別是馬達10的常規化之最大電流以及相等於馬達系統之最大直流鏈電壓的常規化之定子電壓。電壓與電流限制分別影響馬達驅動系統，即FOC控制器200的額定最大速度轉矩能力以及最大轉矩產生能力。例如，對於電動汽車傳動系統等應用，馬達驅動器期望透過弱磁手段擁有寬的定功率操作區域。
在使用FOC控制器200之馬達10的基本向量控制中，定子d軸電流(i d )為零，即「Target_i d =0」。定子q軸電流(i q )透過以下式子來定義馬達轉矩：轉矩=ki q (4)其中，k為馬達10的磁通鏈常數。
馬達10的運作受根據上方式子(2)與(3)之電壓(v s max)與電流(i s max)的約束。在馬達10的基本向量控制操作中，馬達10以基本速度模式運行，其中Target_i d =0直到達到最大電壓(v s max)及/或最大電流(i s max)。
在Target_i d <0的弱磁模式下驅動馬達10是可能的，從而以比基本速度模式更快的速度來旋轉馬達10。本發明的弱磁方法允許馬達10的定功率控制具有與基本速度運作相同的輸入功率，但具有顯著較高的旋轉，其提供了更高的馬達驅動效率。使用本發明的弱磁方法為在定功率運作下之馬達10的操作提供了擴展的速度範圍。
弱磁使用了定子電流分量去抵消由轉子永久磁鐵14所產生的定幅磁氣隙磁通，從而允許馬達10比基本速度模式旋轉得更快。
沿d與q軸的簡化馬達式子如下：e q =v q -i q r-ωLi d (5)以及v d =i d r-ωLi q (6)
其中，e q 為馬達10的反電動勢；r為馬達電阻；L為馬達電感；以及ω為馬達角速度。
在v q 2 +v d 2 =v s max 2 的點上，馬達10的角速度(ω)與馬達10的反電動勢(e q )在i d =0的基本速度模式達到它們各自的最大值。
為了實施根據本發明的弱磁，有必要應用來自式(5)的條件i d <0，使得馬達10的反電動勢(e q )增加。此意味著馬達10的角速度(ω)可增加，此確實是這樣。此等效於d軸上之定子電流分量(i d )抵消了由轉子永久磁鐵14所產生的定幅磁氣隙磁通，從而允許馬達10比在相同輸入功率，即在定功率運作之下的基本速度模式旋轉得更快。
現在參閱圖4，其提供了用於實施本發明之第一主要方面之方法的根據本發明之閉迴路控制器100/200之第三實施例的詳細方塊示意圖。圖4的閉迴路控制器100/200大體上相同於圖2與圖3的閉迴路控制器100/200。因此，相同的標號用於表示與圖2及圖3所用之相同部分。
圖4之閉迴路控制器100/200與圖2及圖3的區別在於其顯示了***在d軸與q軸之比例積分(PI)控制器180A,B與反派克轉換模組182之間的弱磁模組175以及自target i d 輸入186至弱磁模組175的鏈路185。然而，應理解的是，根據本發明之第一主要方面的方法可以由圖2-4之任何閉迴路控制器100/200來實施，因為該方法不需要對閉迴路控制器100/200進行物理電路改變，但可以透過對由閉迴路控制器100/200所實施的演算法進行適當的軟體變更來實現。圖4因而是可對用於實施本發明之第一主要方面之方法之閉迴路控制器100/200之各種實施例進行的一些軟體變更的視覺表示。
以下對本發明之第一主要方面之實施的描述僅以示例的方式談論真空吸塵器同步馬達(vacuum cleaner synchronous motor)10，但將理解的是， 所述方法可應用於負載可能受到變化的任何同步馬達，特別是其負載可能因外力而發生改變，例如風扇馬達的風或真空吸塵器的阻塞等。
圖5示出了真空吸塵器同步馬達10的運作階段：階段1表示正常真空吸塵器運作；階段2表示真空吸塵器吸力之阻塞；階段3表示在弱磁模式下之真空吸塵器馬達之運作；及階段4表示真空吸塵器之運作回到如階段1之正常運作。在圖5中，v s 2 _max2包含馬達閉迴路控制器100/200的最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，v s 2 _max0包含馬達10之基本速度運作模式在正交旋轉參考座標上的最大定子電壓值，並且v s 2 _max1包含預定的、選擇的或計算的閥值。
假設真空吸塵器馬達10初始運作正常，即在圖5的階段1。
當如圖5中之每一階段2發生真空吸塵器的阻塞時，馬達負載下降，且馬達速度(ω)與馬達反電動勢(e q )增加。馬達反電動勢(e q )的增加導致q軸上的定子電流分量(i q )減少。在具有定功率控制之馬達的基本速度運作模式中，用於閉迴路控制器100/200之q軸上之定子電流分量(i q )的PI控制器180A致使q軸上的定子電壓分量(v q )增加，而此反過來致使定子電壓(vs)根據以下變化：v s 2
Figure 111130668-A0305-02-0018-18
v s 2 _max2。在阻塞狀態下，真空吸塵器馬達的定子電壓(v s )升高至並可能超過馬達閉迴路控制器100/200的最大定子電壓(v s 2 _max2 )。
當v s 2 =v s 2 _max2時，馬達閉迴路控制器100/200可用以鎖定v s 2 =v s 2 _max2的值。在v s 2 >v s 2 _max1的這一時刻，馬達閉迴路控制器100/200用以在弱磁操作模式下操作馬達10。較佳地，馬達閉迴路控制器100/200實施馬達10的弱磁操作模式，使得它調整以減少d軸上之定子電流分量值(i d )。在正常運作期間中，當d軸上的定子電流分量值(i d )為零時，馬達閉迴路控制器100/200較佳地藉由 使d軸上的定子電流分量(i d )更加或愈來愈負來實施馬達10的弱磁操作模式，從而使得：Target_i d =Target_i d -△i d (7)
其中，△i d 包含d軸上之定子電流分量值(i d )的目標減量。馬達10的弱磁操作模式伴隨Target_i d 變得更負而持續著。隨著Target_i d 變得更負，d軸上的定子電壓分量(v d )調整以使d軸上的定子電流分量(i d )更負。閉迴路控制器100/200的PI控制器180A,B致使馬達10反電動勢(e q )與馬達速度(ω)增加。隨著馬達速度(ω)增加，此會導致馬達轉矩與q軸上的定子電流分量(i q )也增加。因此，馬達10之控制是基於對d軸與q軸上之定子電壓分量值(v d ,v q )之一者或兩者的調整。
在馬達10之定功率控制下，定子電流分量(i d ,i q )上的增加意味著定子電壓分量(v d ,v q )將減少以保持功率恆定，因為功率=v q *i q +v d *i d 。此表明了定子電壓(v s 2 )將隨著Target_i d 與定子電流分量(i d )變得更負而下降。
當定子電壓(v s 2 )變得小於閥值(v s 2 _max1)，即v s 2 <v s 2 _max1 時，Target_i d 與定子電流分量(i d )停止變化。在此情況下，馬達10在弱磁模式下運行。
當真空吸塵器阻塞情況部分解除或消失時，馬達負載增加並且馬達速度(ω)下降。對於相同的Target_i d ，d軸上的定子電壓分量(v d )也隨著馬達速度(ω)降低而降低。因此，即使定子電流分量(i d )與定子電壓分量(v q )兩者都在增加，定子電壓(v s 2 )可能會降低至低於馬達10之基本速度運作模式在正交旋轉參考座標上的最大定子電壓(v s 2 _max0)。在此情況下，本發明之第一主要方面的方法包含停止弱磁操作模式以及控制馬達10之運作以致使d軸上 的電流分量值(i d +△i d )增加，直到它達到馬達之基本速度運作模式之d軸上的電流分量值(i d )，而使得馬達10返回到如圖5之每一階段4的基本速度運作模式。在此情況下，d軸上的電流分量(i d +△i d )根據以下增加：Target_i d =Target_i d +△i d (8)
圖6還示出了使用圖4之閉迴路控制器100/200之根據本發明之第一主要方面的同步馬達10的運作。
以下對本發明之第一主要方面之實施的示例之描述也僅以示例的方式提到真空吸塵器同步馬達10的運作。在此情況下，馬達10正在定速模式下運行。
參閱圖5與圖6兩者，在圖6中的點「1」，馬達10正在其基本速度模式中運作，其中定子電壓(v s 2 )小於閥值(v s 2 _max1)，即v s 2 <v s 2 _max1(圖5)。當馬達10負載增加時，q軸上的定子電流分量(i q )必需增加以維持定速，並且反過來，q軸上的定子電壓分量(v q )也增加，從而導致定子電壓(v s 2 )增加到閥值(v s 2 _max1)以上，即v s 2 >v s 2 _max1。在此刻，閉迴路控制器100/200對馬達10之運作的控制變成如圖6中點「2」所指示的弱磁操作模式。d軸與q軸上的兩個定子電流分量(i d ,i q )使得馬達10的速度增加回至其原始基本速度，同時定子電壓(v s 2 )再次低於閥值(v s 2 _max1)，即v s 2 <v s 2 _max1，伴隨著馬達10之運作移動至圖6中的點「3」，同時根據以下關係，d軸與q軸上的定子電流分量(i d ,i q )之乘積保持小於最大定子電流(i s_max 2 )：i d 2 +i q 2 <i s_max 2 (9)
當馬達10的負載增加時，q軸上的定子電流分量(i q )必需進一步增加以進一步維持相同的常數，使得定子電壓(v s 2 )增加到閥值(v s 2 _max1)以 上，即v s 2 >v s 2 _max1。在此情況下，d軸與q軸上的定子電流分量皆增加，從而馬達的速度維持在其恆定速度。在d軸與q軸上的定子電流分量(i d ,i q )之乘積根據以下關係而變得等於最大定子電流(i s 2 )之情況下，d軸上的定子電流分量(i d )停止增加：i d 2 +i q 2 =i s_ max 2 。當d軸與q軸上的定子電壓分量(v d ,v q )之乘積根據以下關係而變得等於馬達閉迴路控制器100/200之最大定子電壓(v s 2 _max2)時，q軸上的定子電流分量(i q )與q軸上的定子電壓分量(v q )也停止增加：v d 2 +v q 2 <v s 2 _max2 。馬達10的運作移動到圖6中的點「4」，點「4」表示了在馬達負載之水平下可獲得的最大馬達速度。當馬達10的負載再次下降至其基本速度模式水平時，定子電壓(v s 2 )變得低於馬達10之基本速度運作模式在正交旋轉參考座標上得最大定子電壓(v s 2 _max0)，即v s 2 <v s 2 _max0，並且d軸上的定子電流分量(i d )下降直至d軸上的定子電流分量(i d )再次變得等於零。在此刻，馬達10的運作返回至圖6中點「1」的基本速度運作模式，並且結束弱磁操作模式。
本發明的第一主要方面提供了一種控制使用圖2-4中任一個經適度修改之閉迴路控制器100/200的馬達10之運作的方法，其中，在定功率或定速度馬達運作期間，該方法包含決定馬達10之正交旋轉參考座標的定子電壓值(v s 2 )。將經決定的定子電壓值(v s 2 )與閥值電壓(v s 2 _max1 )進行比較。如果決定了定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則閉迴路控制器100/200用以控制馬達在弱磁操作模式下運行，直到d軸上的電流分量值(i d -△i d )達到最大負值(-i dmax )，或直到定子電壓值(v s 2 )小於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )。
以弱磁操作模式操作馬達10的步驟可包含使d軸上的電流分量值(i d -△i d )降低到低於馬達10之基本速度運作模式在d軸上的電流分量值(i d )， 直到在d軸上的電流分量值(i d -△i d )達到最大負值(-i dmax )，或直到定子電壓值(v s 2 )小於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )。
可選地，本發明之第一主要方面的方法可包含下步驟：如果經決定的定子電壓值(v s 2 )小於馬達10之基本速度運作模式的最大定子電壓值(v s 2 _max0 )，則停止弱磁操作模式，並控制馬達10之運作以使在d軸上的電流分量值(i d +△i d )增加，直到達到馬達10之基本速度運作模式在d軸上的電流分量值(i d )。
可選地，本發明之第一主要方面的方法可包含下步驟：如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於馬達閉迴路控制器100/200之最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制馬達10之運作以使正交旋轉參考座標之q軸上的電壓分量值(v q ’)具有由馬達閉迴路控制器100/200之最大定子電壓值(v s 2 _max2 )與正交旋轉參考座標之d軸上的電壓分量值(v d 2 )之間的差異所導出的一值。q軸上的電壓分量值(v q ’)是從以下決定：
Figure 111130668-A0305-02-0022-5
可選地，本發明之第一主要方面的方法可包含下步驟：如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於馬達閉迴路控制器100/200的最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該馬達10之運作以使在正交旋轉參考座標之該q軸上的電壓分量值(v q ’)具有等於馬達10之基本速度運作模式在q軸上的電壓分量值(v q )。
現在參閱圖7，其提供了用於實施本發明之第二主要方面之根據本發明之閉迴路控制器100/200之第四實施例的詳細方塊示意圖。圖7之閉迴路控制器100/200大體上相同於圖2-4的閉迴路控制器100/200。因此，相同的標號用於表示與圖2-4所用之相同部分。
圖7之閉迴路控制器100/200與圖2-4的區別在於，除了顯示出***在d軸與q軸之PI控制器180A,B與反派克轉換模組182之間的弱磁模組175，它還包含從派克轉換模組188到弱磁模組175的d軸與q軸電流輸入187A,B。然而，應當理解的是，根據本發明之第二主要方面的方法可透過以圖2-4與圖7之任何閉迴路控制器100/200來實施，因為該方法不需要對閉迴路控制器100/200進行物理電路改變，但可以透過對閉迴路控制器100/200的演算法進行適當的軟體變更來實現。圖7因而是可對用於實施本發明之第二主要方面之方法之閉迴路控制器100/200之各種實施例進行的一些軟體變更的視覺表示。
以下對本發明之第二主要方面之實施的描述也僅以示例的方式談論真空吸塵器同步馬達10，但將再次理解的是，所述方法可應用於在馬達10之運作期間其負載可能受到變化的任何同步馬達。
馬達10之功率由以下任一式子定義：功率=v q *i q +v d *i d 或 (11)
功率=e q *i q +i s 2 r (12)
其中r為定子16的電阻。
馬達10的驅動效率由以下式子定義：
Figure 111130668-A0305-02-0023-6
對於透過定子電流之馬達10的弱場域或弱磁操作模式，參數i s 2 r被定義成目標定子電流值(Target_i s 2 )，其中：
Figure 111130668-A0305-02-0023-19
其中，i s max 2 是定子電流的最大值。
在馬達10的定功率控制操作之下，由功率=e q *i q +i s 2 r定義的馬達功率也維持恆定。因此，馬達10的驅動效率在馬達10的弱磁操作模式期間也維持恆定。因此，較佳地將目標定子電流值(Target_i s 2 )設定或控制成盡可能低，以最大化馬達驅動效率。
在馬達10的弱磁操作期間，由定子電流分量(i d ,i q )定義的操作點被限制在由目標定子電流值(Target_i s 2 )所定義的圓圈內，如圖9所示。包含馬達10之反電動勢(e q )與q軸上之定子電流分量(i q )的這對數值(e q ,i q )由閉迴路控制器100/200 d軸與q軸PI控制器180A,B在定功率條件下所控制。此導致q軸上的定子電流分量(i q )在馬達10的弱磁操作模式期間自動定義了馬達10的反電動勢值(e q )與d軸上的定子電流分量(i d )。
圖8繪示使用定子電流作為控制參數來操作馬達10的四個階段，其包含了馬達10的弱磁操作模式。
在階段1中，啟動時的馬達10被控制在d軸上之定子電流分量(i d )等於零的基本速度模式下運行。在此情況下，馬達10的速度隨著q軸上之定子電流分量值(i q )的增加而增加。在馬達10的基本速度運作模式中，馬達轉矩小且馬達反電動勢(e q )小。此外，隨著q軸上的定子電流分量值(i q )的增加，馬達反電動勢值(e q )也增加。
在圖8的階段2中，馬達10仍處於d軸上之定子電流分量(i d )等於零的基本速度運作模式中，但隨著馬達10之速度隨著q軸上之定子電流分量值(i q )的增加而持續增加，使得定子電壓值(v s 2 )接近閥值(v s 2 _max1 )。在此階段中，馬達10具有大的轉矩以及小的反電動勢(e q )。
在階段3中，馬達10的負載由於，例如真空吸塵器的阻塞而改變。閉迴路控制器100/200實施其d軸上之定子電流分量(i d )被控制成小於零之馬達的弱磁操作模式，使得馬達速度隨著d軸上之定子電流分量值(i d )的增加而增加，其中d軸上之定子電流分量(i d )是根據以下關係來控制的：
Figure 111130668-A0305-02-0025-7
在階段4中，此示例之真空吸塵器被部分阻塞，馬達10持續在d軸上之定子電流分量(i d )被控制成小於零的弱磁操作模式下。馬達10的速度下降導致q軸上的定子電流分量值(i q )增加，其中d軸上的定子電流分量(i d )持續根據上述關係(15)被控制。當d軸上之定子電流分量值(i d )變成零時，結束弱磁操作模式，並且閉迴路控制器100/200將馬達10的控制返回至基本速度運作模式(階段1)。
再次參閱圖9，其僅以示例方式提供了使用圖7之閉迴路控制器100/200之根據本發明之第二主要方面的同步馬達10之運作的說明。在圖9的點「1」，真空吸塵器未阻塞且馬達10由閉迴路控制器100/200來控制，以在定子電壓值(v s 2 )小於閥值(v s 2 _max1 )的基本速度模式下運行。當真空吸塵器阻塞時，q軸上的定子電流分量值(i q )下降，且閉迴路控制器100/200實施如圖9中之點「2」所示的弱磁操作模式。定子電流分量(i d ,i q )兩者皆下降，直到i d 2 +i q 2 =Target_i s 2 且馬達10之運作移動至圖9中的點「3」。當真空吸塵器變得不那麼阻塞，例如半阻塞時，馬達10將會運作而使得i d 2 +i q 2 =Target_i s 2 。因此，d軸上的定子電流分量(i d )下降，q軸上的定子電流分量(i q )下降直到d軸上的定子電流分量(i d )再次等於零，並且馬達10運作移動至圖9中的點「4」並返回至基本速度運作模式。
根據本發明之第二主要方面的方法因而提供了一種使用適度改進的閉迴路控制器100/200來控制馬達10之運作的方法。在定功率馬達運作期間，閉迴路控制器100/200決定馬達10之正交旋轉參考座標的定子電壓值(v s 2 )。將經決定的定子電壓(v s 2 )與閥值電壓(v s 2 _max1 )進行比較。如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制馬達在弱磁操作模式下運行，直到d軸上的電流分量(Target _ i d )之值達到最大負值(-i dmax )。或者，如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )並且如果定子電流的目標值(Target _ i s )減去q軸上的電流分量之值(i q 2 )是小於d軸上之電流分量的最大值(i dmax )，則藉由基於定子電流之目標值(Target _ i s )減去q軸上的電流分量之值(i q 2 )來降低d軸上的電流分量(Target _ i d )之值以控制馬達10在弱磁操作模式下運行。在弱磁操作模式中，d軸上的電流分量(Target _ i d )之值可根據以下式子來降低：
Figure 111130668-A0305-02-0026-8
現在參閱圖10，其提供了用於實施本發明之第三主要方面之根據本發明之閉迴路控制器100/200之第五實施例的詳細方塊示意圖。圖10之閉迴路控制器100/200大體上相同於圖2-4及圖7的閉迴路控制器100/200。因此，相同的標號用於表示與圖2-4及圖7所用之相同部分。
圖10之閉迴路控制器100/200與圖2-4及圖7的區別在於，弱磁模組175連接到閉迴路控制器100/200的Target_i d 輸入186，並且接收來自位置與轉速估計模組140/150的預測速度(ω)以及控制器直流線電壓來作為輸入。另一個區別處在於，圖4與圖7中所見之放置在d軸與q軸PI控制器180A,B與反派克轉換模組182之間的弱磁模組175由q軸調整模組192中的定子電壓分量(v q )來替代。 然而，應當理解的是，根據本發明之第三主要方面的方法可透過以圖2-4與圖7之任何閉迴路控制器100/200來實施，因為該方法不需要對閉迴路控制器100/200進行物理電路改變，但可以透過對閉迴路控制器100/200的演算法進行適當的軟體變更來實現。圖10因而是可對用於實施本發明之第三主要方面之方法之閉迴路控制器100/200之各種實施例進行的一些變更的視覺表示。
對於已知何時以及如何實施弱磁操作模式的馬達10，將馬達速度(在本文中標示成「FW_speed」)對d軸上之目標定子電流分量(Target_i d )進行列表，並建構儲存在閉迴路控制器100/200之記憶體130中的弱磁(flux weakening，FW)查找表是可能的。FW查找表194之示例在圖11中示出。
對於在馬達速度之控制下的馬達10的弱磁操作模式，查找表194中的「FW_speed；Target_i d 」對是藉由在特定條件下對馬達運作的量測來獲得的，即馬達10的速度將在某馬達直流供應電壓除以閉迴路控制器匯流排電壓(於此標示成「V nominal 」)之下來進行量測。每當馬達直流供應電壓除以閉迴路控制器匯流排電壓(V BUS )偏離V nominal 時，就需要對查找表194的FW_speed索引(圖11中最左邊的行)來進行調整/補償。
在查找表與可能的線性逼近之前，FW_speed計算如下：
Figure 111130668-A0305-02-0027-9
以下對本發明之第二主要方面之實施的描述也僅以示例的方式談論真空吸塵器同步馬達10，但將再次理解的是，所述方法可應用於在馬達10之運作期間其負載可能受到變化的任何同步馬達。
參閱圖11的查找表194，對於在FW_speed(0)與FW_speed(end)之間的FW_speed，Target_i d 值將從表194選取，但也可由基於列在FW表194中各自之 FW_speed；Target_i d 對的線性逼近來計算。舉例而言，如果FW_speed是介於FW表194的FW_speed(n)與FW_speed(n-1)之間，Target_i d 可計算如下：
Figure 111130668-A0305-02-0028-10
對於小於FW_speed(0)的FW_speed(即，FW表194中的索引0)，則target i d 的值將設成零(Target_i d =0)。
對於大於FW_speed(end)的FW_speed(即，FW表194中的索引3)，target i d 的值在此實施例中將設成-0.165(Target_i d =-0.165)。
將理解的是，用於不同場景之Target_i d 的實際值將取決於FW表194中所量測的FW_speed；Target_i d 對。
根據本發明之第三部分的方法因而提供了一種使用適度改進的閉迴路控制器100/200來控制馬達10之運作的方法。在馬達10的弱磁操作模式之期間，藉由參考馬達速度值(Fw _ speed)從查找表194中選擇d軸上的定子電流分量(Target _ i d )之目標值及/或藉由一選定對之馬達速度值(Fw _ speed)和定子電流分量(Target _ i d )之值的線性逼近來控制d軸上的定子電流分量(Target _ i d )之值。
q軸調整模組192中的定子電壓分量(v q )是可選的。q軸調整模組192用以實施式子(2)。該方法包含決定定子電壓值(v s 2 )，以及如果經過決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閉迴路控制器100/200的最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制馬達之運作以使q軸上的電壓分量值(v q ’)具有由馬達閉迴路控制器100/200的最大定子電壓值(v s 2 _max2 )與d軸上的電壓分量值(v d 2 )之間的差異所導出的值。q軸上的電壓分量值(v q ’)可以從式子(10)決定。
該方法可包含，如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於馬達閉迴路控制器100/200的最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制馬達之運作以使在正交旋轉參考座標之q軸上的電壓分量值(v q ’)具有等於馬達之基本速度運作模式在q軸上的電壓分量值(v q )。
根據本發明之各種部分的閉迴路馬達操作方法可用於具有如圖12-17所示之各種定子繞組配置的同步馬達10中。
圖12是顯示了同步馬達10之傳統三角形接法或星形接法(或Y形接法)定子繞組的配置示意圖，而圖13提供了用於圖1之同步馬達10之閉迴路控制器100/200的三相功率級/電橋160的示意方塊圖。圖12中的閉迴路驅動器100/200的三相電橋模組160的二或多個輸出係具有二或多個於圖13中被標記為「IA」、「IB」及「IC」的感應電流，所述二或多個輸出被饋至閉迴路控制器100/200的克拉克轉換模組170來進行處理。通常，會選擇感應電流「IA」及「IB」供克拉克轉換模組170使用。
與圖12相比，圖14提供了顯示同步馬達10之定子繞組18之六線配置的示意圖，而圖15提供了用於具有此定子繞組配置之同步馬達10之閉迴路控制器100/200之三相功率級/電橋160的示意方塊圖。由於三個定子繞組18皆無共用接點，導致了六線定子繞組配置，其係不同於圖4的至少兩個定子繞組18之間具有至少一個共用接點的傳統三角接法或星形接法定子繞組配置。
圖16提供了顯示出可實施根據本發明之閉迴路啟動方法之同步馬達10之二相定子繞組18的四線配置示意圖。圖17提供了將感測電流「IA」、「IB」饋入克拉克轉換模組170之閉迴路控制器100/200的功率級/電橋160的示意方塊圖。
所描述的是在弱磁模式下控制同步馬達的運作。一種這樣的方法包含，在定功率/速度馬達運作期間，決定馬達之正交旋轉參考座標的定子電壓值(v s 2 )。比較經決定的定子電壓值(v s 2 )與閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於馬達之基本速度運作模式的最大定子電壓(v s 2 _max0 )與馬達閉迴路控制器之最大定子電壓(v s 2 _max2 )之間的值。如果經決定的定子電壓值(v s 2 )大於或等於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制馬達在弱磁操作模式之下運行，直到d軸上的電流分量值(i d -△i d )達到最大負值(-i dmax )，或直到定子電壓值(v s 2 )小於閥值電壓之值(v s 2 _max1 )。
本發明還提供了一種用於馬達的閉迴路控制器，該控制器包含儲存機器可讀取指令的非暫態電腦可讀取媒體及處理器，其中，當機器可讀取指令由該處理器執行時，它們配置控制器根據本發明之第一至第三主要方面的任一方法去啟動具有永磁轉子與定子繞組的同步馬達。
本發明還提供了一種包含前述段落之閉迴路控制器的同步馬達。
以上所描述的裝置可至少部分以軟體形式實施。於本發明所屬技術領域中具有通常知識者會理解以上所描述的裝置可至少部分用通用電腦設備或定制(bespoke)設備實施。
於此，所描述的方法與裝置的各面向可被執行於任何包括通訊系統的裝置。此技術的程式面可被想成通常為可執行編碼及/或相關資料形式存在並可被執行於或內嵌於某種機器可讀取媒體的「產品」或「製成品」。「儲存」形式的媒體包括行動電台、電腦、處理器等的記憶體或相關模組的任一者或全部，例如各種半導體記憶體、磁帶機、磁碟機之類，其可於任何時間提供軟體程式儲存。軟體的整體或部分可能在某些時候經由網路或各種其他電信網路傳 輸。舉例來說，這樣的傳輸可使軟體從某一電腦被讀取至另一電腦或處理器。因此，另一些可攜帶軟體元件的媒體形式包括光波、電波、以及電磁波，例如用於橫跨區域設備之間的物理界面、經由有線以及光學地線網路以及藉由各種空中鏈路。能攜帶這類波的物理元件，例如有線或無線鏈結、光學鏈結之類，亦可被視為攜帶軟體的媒體。如於此使用的，除非限定於有形非暫態「儲存」媒體，電腦或機器「可讀取媒體」等用詞代表任何參與提供命令給處理器供執行的媒體。
雖然本發明已在圖式以及前述說明中詳細說明與描述，本發明應被視為其本質為說明性而非限制性。應理解示例性實施例係被展示以及描述，而並未以任何形式限制本發明的範圍。應理解任何於此描述的特徵可用於任何實施例。各說明性實施例並未排除其他實施例或文中未記載的實施例。因此，本發明亦提供包括一或多個上述示例性實施例的組合的實施例。於此記載的本發明的修改與變化可在不偏離本發明的精神與範圍的情況下達成，因此僅應施加如所附請求項所指示的此類限制。
於下文中且於前述發明描述可見的請求項，除了內容因描述性用語或必要暗示需另外解讀的狀況外，「包含」或者其變形，例如「包括」或「含有」的用語係以開放性的方式使用，即表明所陳述的特徵的存在，而非排除額外特徵於本發明各實施例的存在或加入。
應了解若任何先前技術的發表於此參照，這樣的參照並不構成承認該出版物構成本發明通常知識的一部分。
10:馬達
12:轉子
14:永久磁鐵
16:定子
18:定子繞組
100:控制器
110:功能方塊
120:處理器
130:記憶體
140:模組
150:模組
160:功率級/電橋(三相橋模組)
170:克拉克轉換模組

Claims (22)

  1. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率或定速馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之一預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，以使在該正交旋轉參考座標之一d軸上的一電流分量值(i d -△i d )降低到低於該同步馬達之該基本速度運作模式在該d軸上的該電流分量值(i d )，直到該電流分量值(i d -△i d )達到一最大負值(-i dmax )，或直到該定子電壓值(v s 2 )小於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )；以及其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )變得大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之一q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有由該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )與該正交旋轉參考座標之該d軸上的一電壓分量值(v d 2 )之間的差異所導出的一值。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該方法包含在決定該定子電壓值(v s 2 )時，決定在該d軸上與該q軸上的定子電壓分量值(v d 2 ,v q 2 )，其中v s 2 =v d 2 +v q 2 。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )變得小於該同步馬達之該基本速度運作模式的該最大定子電壓值(v s 2 _max0 )，則停止該弱磁操作模式，並控制該同步馬達之運作以使在該d軸上的一電流分量值(i d +△i d )增加，直到達到該同步馬達之該基本速度運作模式在該d軸上的該電流分量值(i d )。
  4. 如請求項1所述的方法，其中該q軸上的該電壓分量值(v q ’)係從以下決定：
    Figure 111130668-A0305-02-0035-11
  5. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之一預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，直到在該正交旋 轉參考座標之一d軸上的一電流分量(Target _ i d )之值達到該d軸上之該電流分量的一最大負值(-i dmax )，或者，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )並且如果一定子電流(Target _ i s )的一目標值減去在一q軸上的一電流分量之值(i q 2 )是小於在該d軸上之該電流分量的一最大值(i dmax )，則藉由基於該定子電流(Target _ i s )的該目標值減去在一q軸上的該電流分量之值(i q 2 )來降低在該d軸上之該電流分量(Target _ i d )之值以控制該同步馬達在該弱磁操作模式下運行；以及其中，該方法包含基於以下式子來決定該定子電流(Target _ i s )之值：
    Figure 111130668-A0305-02-0036-12
  6. 如請求項5所述的方法，其中，在該弱磁操作模式中，該d軸上之該電流分量(Target _ i d )之值係根據以下式子來降低：
    Figure 111130668-A0305-02-0036-13
  7. 如請求項5所述的方法，其中該方法包含在決定該定子電壓值(v s 2 )時，決定在該d軸上與該q軸上的定子電壓分量值(v d 2 ,v q 2 )，其中v s 2 =v d 2 +v q 2 。
  8. 如請求項5所述的方法，其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之該q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有由該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )與該正交旋轉參考座標之該d軸上的一電壓分量值(v d 2 )之間的差異所導出的一值。
  9. 如請求項8所述的方法，其中該q軸上的該電壓分量值(v q ’)係從以下決定：
    Figure 111130668-A0305-02-0037-14
  10. 如請求項5所述的方法，其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之該q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有等於該同步馬達之該基本速度運作模式在該q軸上的一電壓分量值(v q )。
  11. 一種使用一閉迴路控制器控制同步馬達之運作的方法，該方法包含：在該同步馬達的一弱磁操作模式之期間，藉由參考馬達速度值(Fw_speed)從一查找表中選擇一d軸上之一定子電流分量(Target _ i d )的一目標值來控制在一正交旋轉參考座標之該d軸上的該定子電流分量(Target _ i d )之值，其中該查找表之值係藉由量測用於複數馬達電壓供應值之馬達速度及該d軸上之該定子電流分量的相應值來獲得；其中，該方法包含一選定對之馬達速度值(Fw_speed)和定子電流分量(Target _ i d )之值的線性逼近。
  12. 如請求項11所述的方法，其中該方法包含決定該同步馬達之該正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )，以及如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之一q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有由該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )與該正交旋轉參考座標之該d軸上的一電壓分量值(v d 2 )之間的差異所導出的值。
  13. 如請求項12所述的方法，其中該q軸上的該電壓分量值(v q ’)係從以下決定：
    Figure 111130668-A0305-02-0038-15
  14. 如請求項11所述的方法，其中該方法包含決定該同步馬達之該正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )，以及如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之一q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有等於該同步馬達之一基本速度運作模式在該q軸上的一電壓分量值(v q )。
  15. 如請求項11所述的方法，其中該方法包含在決定一定子電壓值(v s 2 )時，決定在該d軸上與一q軸上的定子電壓分量值(v d 2 ,v q 2 )，其中v s 2 =v d 2 +v q 2 。
  16. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率或定速馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之一預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，直到在該正交旋 轉參考座標之一d軸上的一電流分量值(i d -△i d )達到一最大負值(-i dmax )，或直到該定子電壓值(v s 2 )小於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )；以及其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )變得大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之一q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有等於該同步馬達之該基本速度運作模式在該q軸上的一電壓分量值(v q )。
  17. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率或定速馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之一預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，以使在該正交旋轉參考座標之一d軸上的一電流分量值(i d -△i d )降低到低於該同步馬達之該基本速度運作模式在該d軸上的該電流分量值(i d )，直到該電流分量值(i d -△i d )達到一最大負值(-i dmax )，或直到該定子電壓值(v s 2 )小於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )；以及其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )變得小於該同步馬達之該基本速度運作模式的該最大定子電壓值(v s 2 _max0 )，則停止該弱磁操作模式，並 控制該同步馬達之運作以使在該d軸上的一電流分量值(i d +△i d )增加，直到達到該同步馬達之該基本速度運作模式在該d軸上的該電流分量值(i d )。
  18. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間之一預定的、選擇的或計算的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，則控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，直到在該正交旋轉參考座標之一d軸上的一電流分量(Target _ i d )之值達到該d軸上之該電流分量的一最大負值(-i dmax )，或者，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )並且如果一定子電流(Target _ i s )的一目標值減去在一q軸上的一電流分量之值(i q 2 )是小於在該d軸上之該電流分量的一最大值(i dmax )，則藉由基於該定子電流(Target _ i s )的該目標值減去在一q軸上的該電流分量之值(i q 2 )來降低在該d軸上之該電流分量(Target _ i d )之值以控制該同步馬達在該弱磁操作模式下運行；以及其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )變得大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交 旋轉參考座標之該q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有等於該同步馬達之該基本速度運作模式在該q軸上的一電壓分量值(v q )。
  19. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在該同步馬達的一弱磁操作模式之期間，藉由參考馬達速度值(Fw_speed)從一查找表中選擇一d軸上之一定子電流分量(Target _ i d )的一目標值來控制在一正交旋轉參考座標之該d軸上的該定子電流分量(Target _ i d )之值，其中該查找表之值係藉由量測用於複數馬達電壓供應值之馬達速度及該d軸上之該定子電流分量的相應值來獲得；其中，該方法包含決定該同步馬達之該正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )，以及如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閉迴路控制器之該最大定子電壓值(v s 2 _max2 )，則控制該同步馬達之運作以使在該正交旋轉參考座標之一q軸上的一電壓分量值(v q ’)具有等於該同步馬達之一基本速度運作模式在該q軸上的一電壓分量值(v q )。
  20. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率或定速馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間的值； 其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，以使在該正交旋轉參考座標之一d軸上的一電流分量值(i d -△i d )以一目標量降低該正交旋轉參考座標之該d軸上的該電流分量值(i d -△i d )，該目標量小於該同步馬達之該基本速度運作模式在該d軸上的該電流分量值(i d )。
  21. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )並且如果一定子電流(Target _ i s )的一目標值減去在一q軸上的一電流分量之值(i q 2 )是小於在該d軸上之該電流分量的一最大值(i dmax )，藉由基於該定子電流(Target _ i s )的該目標值減去在一q軸上的該電流分量之值(i q 2 )來降低在該d軸上之該電流分量(Target _ i d )之值以控制該同步馬達在該弱磁操作模式下運行；以及其中，該方法包含基於以下式子來決定該定子電流(Target _ i s )之值：
    Figure 111130668-A0305-02-0042-16
  22. 一種使用一閉迴路控制器控制一同步馬達之運作的方法，該方法包含：在定功率馬達運作期間，決定該同步馬達之一正交旋轉參考座標的一定子電壓值(v s 2 )；以及比較經決定的該定子電壓值(v s 2 )與該正交旋轉參考座標中的一閥值電壓(v s 2 _max1 )，該閥值電壓(v s 2 _max1 )具有介於該同步馬達之一基本速度運作模式在該正交旋轉參考座標上的一最大定子電壓值(v s 2 _max0 )與該閉迴路控制器之一最大定子電壓值(v s 2 _max2 )之間的值；其中，如果經決定的該定子電壓值(v s 2 )大於或等於該閥值電壓之值(v s 2 _max1 )，控制該同步馬達在一弱磁操作模式下運行，直到在該正交旋轉參考座標之一d軸上的一電流分量(Target _ i d )之值達到該d軸上之該電流分量的一最大負值(-i dmax )，其中，該方法包含基於以下式子來決定該定子電流之值(Target _ i s )：
    Figure 111130668-A0305-02-0043-17
TW111130668A 2021-08-31 2022-08-15 在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器 TWI814538B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/462,885 US11677346B2 (en) 2021-08-31 2021-08-31 Method of operating a synchronous motor in a flux weakening mode and a controller therefor
US17/462,885 2021-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202318778A TW202318778A (zh) 2023-05-01
TWI814538B true TWI814538B (zh) 2023-09-01

Family

ID=85288882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111130668A TWI814538B (zh) 2021-08-31 2022-08-15 在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11677346B2 (zh)
TW (1) TWI814538B (zh)
WO (1) WO2023029791A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201130217A (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Univ Nat Taipei Technology Control system of three-phase AC induction motor driver and field-weakening control method thereof
US20130020971A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 GM Global Technology Operations LLC Temperature compensation for improved field weakening accuracy
JP5212697B2 (ja) * 2008-03-11 2013-06-19 本田技研工業株式会社 電動機の制御装置
US20140312812A1 (en) * 2011-12-09 2014-10-23 Panasonic Corporation Electric motor control device
US20160268950A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Motor driving apparatus
CN106788041B (zh) * 2017-01-18 2018-11-16 东南大学 一种定子永磁型记忆电机高效率和宽调速控制方法
CN208782747U (zh) * 2018-09-04 2019-04-23 珠海格力电器股份有限公司 一种永磁同步电机变磁通的控制***
CN107248830B (zh) * 2017-07-24 2019-04-30 东南大学 一种记忆电机磁化状态选择与弱磁控制协同控制方法
CN107086836B (zh) * 2017-05-10 2019-06-21 西北工业大学 一种改进的永磁同步电机弱磁调速方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8228016B2 (en) 2007-07-27 2012-07-24 GM Global Technology Operations LLC Gain adjustment to improve torque linearity in a field weakening region
CN102882457B (zh) 2012-10-10 2015-04-22 深圳市航盛电子股份有限公司 一种牵引电机控制装置及方法
CN105680748A (zh) 2016-03-17 2016-06-15 华南理工大学 一种永磁同步电机的变pi弱磁控制方法和驱动控制装置
US10128787B2 (en) 2016-12-14 2018-11-13 Infineon Technologies Americas Corp. Detection of rotor lock

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5212697B2 (ja) * 2008-03-11 2013-06-19 本田技研工業株式会社 電動機の制御装置
TW201130217A (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Univ Nat Taipei Technology Control system of three-phase AC induction motor driver and field-weakening control method thereof
US20130020971A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 GM Global Technology Operations LLC Temperature compensation for improved field weakening accuracy
US20140312812A1 (en) * 2011-12-09 2014-10-23 Panasonic Corporation Electric motor control device
US20160268950A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Motor driving apparatus
CN106788041B (zh) * 2017-01-18 2018-11-16 东南大学 一种定子永磁型记忆电机高效率和宽调速控制方法
CN107086836B (zh) * 2017-05-10 2019-06-21 西北工业大学 一种改进的永磁同步电机弱磁调速方法
CN107248830B (zh) * 2017-07-24 2019-04-30 东南大学 一种记忆电机磁化状态选择与弱磁控制协同控制方法
CN208782747U (zh) * 2018-09-04 2019-04-23 珠海格力电器股份有限公司 一种永磁同步电机变磁通的控制***

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023029791A1 (en) 2023-03-09
US20230223877A1 (en) 2023-07-13
US20230060458A1 (en) 2023-03-02
TW202318778A (zh) 2023-05-01
US11677346B2 (en) 2023-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4712638B2 (ja) 電動機の制御装置
US6407531B1 (en) Method and system for controlling a synchronous machine over full operating range
EP3002872B1 (en) Methods of estimating rotor magnet temperature and systems thereof
JP2002095300A (ja) 永久磁石同期電動機の制御方法
Kumar et al. Direct field oriented control of induction motor drive
Aissa et al. Vector control using series iron loss model of induction motors and power loss minimization
WO2020202655A1 (ja) 永久磁石同期機の駆動装置、永久磁石同期機のトルク補償方法、および電気車
Lee et al. MTPA control strategy based on signal injection for V/f scalar-controlled surface permanent magnet synchronous machine drives
JP5466478B2 (ja) モータ制御装置、及びモータ制御システム
JP2013078214A (ja) 永久磁石同期電動機の制御装置
JP4800154B2 (ja) 電動機の制御装置
JP2003219698A (ja) 同期機の制御装置
JP2006223089A (ja) 同期電動機のベクトル制御装置
JP4053511B2 (ja) 巻線界磁式同期機のベクトル制御装置
CN116582048B (zh) 一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法
Yousefi-Talouki et al. Sensorless direct flux vector control of synchronous reluctance motor drives in a wide speed range including standstill
Sergaki et al. Online search based fuzzy optimum efficiency operation in steady and transient states for DC and AC vector controlled motors
Tuovinen et al. Permanent-magnet flux adaptation for sensorless synchronous motor drives
TWI814538B (zh) 在弱磁模式下操作同步馬達的方法及其控制器
JP7449204B2 (ja) 電力変換装置
Fujii et al. Influence of parameter variations on operating characteristics of MTPF control for DTC-based PMSM drive system
JP4987032B2 (ja) ロータ角度推定装置
Fajkus et al. High speed range field oriented control for permanent magnet synchronous motor
EP4350973A1 (en) Stable and passive observer-based v/hz control for synchronous motors
Itoh et al. Maximum torque per ampere and maximum efficiency control methods based on V/f control for IPM synchronous motors