马达减速方法及其适用的马达驱动系统技术方案

本申请关于一种马达减速的控制方法，应用于马达驱动系统，马达驱动系统用以输出具有电压值、频率值及电流值的驱动信号而控制马达操作，控制方法包含下列步骤：(a)在马达开始减速时依据减速时间设定值控制电压值及频率值的下降速率；(b)比较电流值及设定电流基准，借此输出电压补偿量来调整电压值上升，使电流值朝设定电流基准提升，且输出频率补偿量控制频率值，使电压值提升至足以让电流值上升至等于设定电流基准并维持；以及(c)当频率补偿量及电压补偿量无法使电流值维持于设定电流基准时，电压补偿量递减至零，使马达的转速下降至设定速度。

【技术实现步骤摘要】

本申请关于一种马达减速方法，尤指一种可减少马达的转速降至设定速度(包含停止)时所花费的时间的马达减速方法及其适用的马达驱动系统。
技术介绍
请参阅图1，其为现有技术的马达驱动系统的电路结构示意图。如图1所示，现有技术的马达驱动系统1与一交流电源2以及一马达3电连接，用以接收交流电源2所提供的输入电压，并将输入电压进行转换，以输出包含输出电压、输出电流以及输出频率的一驱动信号控制马达3操作，其中马达驱动系统1包含马达驱动器4及刹车装置5，马达驱动器4用以接收交流电源2所提供的输入电压，并将输入电压进行转换，以输出驱动信号控制马达3操作，且马达驱动器4利用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的技术改变马达驱动器4内所包含的一换流器所输出的驱动信号的输出电压的振幅及输出频率，以控制马达3的转速。当提高输出频率时可以加速马达3的转速，此时交流电源2所提供的输入电压将透过马达驱动器4转换并传到马达3，以提供马达3加速所需的动能，当降低输出频率时可以降低马达3转速，此时马达3的动能会如同发电机的方式转换成电能，并回馈至马达驱动器4或转换成热能而消耗掉。刹车装置5则用以协助马达3进行减速过程的能量转换，亦即于马达3减速时消化马达3回馈至马达驱动器4的电能。刹车装置5可以是一刹车电阻或一刹车能量回馈装置(Regenerator)。其中，刹车电阻的作用为将马达3减速时的回馈电能转换成热能消耗掉，而刹车能量回馈装置则可将马达减速时的回馈电能再度转换成交流电能回馈至交流电源2。然而，以刹车电阻将马达减速时的回馈电能转换成热能消耗时，除了刹车电阻本身的设置成本外，在某些环境下恐怕会增加工业安全事故的风险。例如在存有大量易燃物品的环境中，如果刹车电阻产生热量，可能会有发生火灾的风险。另外，若加装刹车能量回馈装置时亦会显著增加设置成本，而且在马达需要快速停止的状况下，例如发生意外事故需紧急停止时，马达减速时的回馈电能若没有被妥善的转换或消耗的话，容易造成马达驱动器4因保护机制启动而当机，严重时甚至会造成马达驱动器4的故障；然而现有技术的马达驱动系统1若无使用上述的刹车装置5，将导致马达3由额定转速减速至停止的时间大幅拉长，例如需40秒。另外，在现有技术的技术中，另提出了一种阶段式降低输出频率来达到马达减速的方法，其具有可有效在无任何外接刹车装置的情况下，达成快速停止马达的功能。但该方法与马达本身的规格与结构有关，换句话说，频率的操作点将依马达或整体系统线路配置的不同而有所差异，因此，阶段式降低的频率量值并不容易决定。另外，若频率降低量设定错误，则会使该方法的减速能力大打折扣。因此，如何发展出一种可改善上述缺失且可达成马达快速减速的马达减速方法及其适用的马达驱动系统，实为相关
者目前所迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种马达减速方法及其适用的马达驱动系统，其在马达减速过程中，通过减速能量控制器依据一电流设定基准输出补偿电压及补偿频率，以改变马达驱动器所输出的驱动信号的电压值及频率值，借此使马达的转速可较为快速地下降至设定速度，同时提升马达驱动系统消耗马达在减速时所产生的回灌电能的能力，以解决现有技术的马达驱动系统具有成本过高、易于当机及损坏以及控制马达减速效能不佳等缺陷。根据本申请的构想，本申请提供一种马达减速的控制方法，应用于马达驱动系统，其中马达驱动系统系用以驱动马达操作，且包含马达驱动器、电流传感器以及减速能量控制器，马达驱动器包含换流器以及电连接于换流器的输入端的稳压电容，换流器用以输出具有电压值、频率值以及电流值的驱动信号而控制马达操作，马达减速控制方法包含下列步骤：(a)在马达开始减速时依据减速时间设定值控制驱动信号的电压值及频率值的下降速率；(b)比较由电流传感器所检测的电流值以及减速能量控制器所接收的设定电流基准，使减速能量控制器依据比较结果输出电压补偿量，以通过电压补偿量调整电压值上升，使电流值对应电压值的增加而朝设定电流基准提升，且减速能量控制器还输出频率补偿量控制频率值，以通过马达回灌至马达驱动系统的电能来调整稳压电容上的直流电压，使电压值提升至足以让电流值上升至等于设定电流基准并维持；以及(c)当频率补偿量及电压补偿量无法使电流值维持于等于设定电流基准时，减速能量控制器系使电压补偿量递减至零，俾使马达的转速下降至设定速度。根据本申请的构想，本申请另提供一种马达驱动系统，用以控制马达操作，马达驱动系统包含：换流器，其与马达电连接，用以输出驱动信号而驱动马达操作，其中驱动信号具有电压值、电流值及频率值；稳压电容，电连接于换流器的输入端；电流传感器，其与换流器的输出端电连接而感测电流值，并对应输出电流检测信号；主控制器，其与换流器电连接，用以输出控制信号控制换流器操作；以及减速能量控制器，其与电流传感器及主控制器电连接，用以于主控制器控制马达开始减速时比较设定电流基准及电流检测信号，以对应地输出电压补偿量至主控制器，使主控制器对应地控制换流器的电压值上升，以带动电流值朝设定电流基准提升，且减速能量控制器还于马达开始减速时输出频率补偿量至主控制器，使主控制器对应地控制换流器改变频率值，以通过改变马达回灌至马达驱动系统的电能而调整稳压电容上的直流电压，使电压值上升至驱使电流值达到设定电流基准并维持；其中，当频率补偿量及电压补偿量无法使电流值维持于设定电流基准时，电压补偿量系递减至零，使马达的转速下降至设定速度。附图说明图1为现有技术的马达驱动系统的电路结构示意图。图2为本申请较佳实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。图3为图2所示的马达驱动系统的操作流程图。图4系为图2所示的马达驱动系统在设定电流基准为马达驱动器所设定的额定电流值的50％时的电压及电流时序图。图5系为图2所示的系为图2所示的马达驱动系统在设定电流基准为马达驱动器所设定的额定电流值的100％时的电压及电流时序图。具体实施方式体现本申请特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本申请能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明及附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达减速的控制方法，应用于一马达驱动系统，其中该马达驱动系统用以驱动一马达操作，且包含一马达驱动器、一电流传感器以及一减速能量控制器，该马达驱动器包含一换流器以及电连接于该换流器的输入端的一稳压电容，该换流器用以输出具有一电压值、一频率值以及一电流值的一驱动信号而控制该马达操作，该马达减速控制方法包含下列步骤：(a)在该马达开始减速时依据一减速时间设定值控制该驱动信号的该电压值及该频率值的下降速率；(b)比较由该电流传感器所检测的该电流值以及该减速能量控制器所接收的一设定电流基准，使该减速能量控制器依据比较结果输出一电压补偿量，以通过该电压补偿量调整该电压值上升，使该电流值对应该电压值的增加而朝该设定电流基准提升，且该减速能量控制器还输出一频率补偿量控制该频率值，以通过该马达回灌至该马达驱动系统的电能来调整该稳压电容上的一直流电压，使该电压值提升至足以让该电流值上升至等于该设定电流基准并维持；以及(c)当该频率补偿量及该电压补偿量无法使电流值维持于等于该设定电流基准时，该减速能量控制器系使该电压补偿量递减至零，以使该马达的转速下降至一设定速度。

【技术特征摘要】
2014.02.25 US 61/944,1621.一种马达减速的控制方法，应用于一马达驱动系
统，其中该马达驱动系统用以驱动一马达操作，且包
含一马达驱动器、一电流传感器以及一减速能量控制
器，该马达驱动器包含一换流器以及电连接于该换流
器的输入端的一稳压电容，该换流器用以输出具有一
电压值、一频率值以及一电流值的一驱动信号而控制
该马达操作，该马达减速控制方法包含下列步骤：
(a)在该马达开始减速时依据一减速时间设定值控制
该驱动信号的该电压值及该频率值的下降速率；
(b)比较由该电流传感器所检测的该电流值以及该减
速能量控制器所接收的一设定电流基准，使该减速能
量控制器依据比较结果输出一电压补偿量，以通过该
电压补偿量调整该电压值上升，使该电流值对应该电
压值的增加而朝该设定电流基准提升，且该减速能量
控制器还输出一频率补偿量控制该频率值，以通过该
马达回灌至该马达驱动系统的电能来调整该稳压电容
上的一直流电压，使该电压值提升至足以让该电流值
上升至等于该设定电流基准并维持；以及
(c)当该频率补偿量及该电压补偿量无法使电流值维
持于等于该设定电流基准时，该减速能量控制器系使
该电压补偿量递减至零，以使该马达的转速下降至一
设定速度。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中在步骤(b)中，
当该电流值未上升至达到该设定电流基准时，该电压

\t补偿量逐渐增加。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中在步骤(b)中，
当该电流值上升至达到该设定电流基准时，该电压补
偿量停止增加。
4.如权利要求1所述的控制方法，其中在步骤(b)中，
当该电流值未上升至达到该设定电流基准时，该频率
补偿量下降，使该频率值的下降速率变快，其中该频
率值的下降速率小于或等于依据该减速时间设定值
所调整的该频率值的下降速率。
5.如权利要求1所述的控制方法，其中在步骤(b)中，
当该电流值上升至达到该设定电流基准时，该频率补
偿量提升，使该频率值的下降速率变缓。
6.如权利要求1所述的控制方法，其中在步骤(c)中，
当该频率补偿量无法使该电流值维持于等于该设定
电流基准时，该频率补偿量下降，使该频率值的下降
速率变快，以增加该马达回灌至该马达驱动系统的电
能，其中该频率值的下降速率小于或等于依据该减速
时间设定值所调整的该频率值的下降速率。
7.如权利要求1所述的控制方法，其中该设定电流基
准为该马达驱动器所设...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢庭钟，陈正德，纪建宇，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71