无刷马达控制器以及控制无刷马达的方法技术

本发明专利技术描述一种无刷马达控制器，包含适于连接至外部无刷马达的一个或多个转子位置检测器的微控制器；以及适于连接至外部无刷马达的多个绕组的多个马达驱动电路。微处理器连接至多个马达驱动电路。微处理器适于根据外部无刷马达的理想速度，输出第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的其中之一者至多个马达驱动电路，以驱动外部无刷马达；第一以及第二马达控制讯号具有不同的波形形状。本发明专利技术提供了一种弹性的方法以改变无刷马达的控制方法，并结合了正弦波驱动和方波驱动的优点。

Brushless motor controller and method for controlling brushless motor

The invention relates to a brushless motor controller comprises a micro controller for one or more of the rotor position detector is connected to an external brushless motor; driving circuit and a plurality of motors for a plurality of winding is connected to the external brushless motor. A microprocessor connected to a plurality of motor drive circuits. The microprocessor is adapted according to the ideal external speed brushless motor, motor control signal and outputs a first control signal of the motor second of them to a motor driving circuit to drive the external brushless motor; first and second motor control signals with different wave shape. The invention provides an elastic method to change the control method of the brushless motor, and combines the advantages of sine wave driving and square wave driving.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无刷马达，特别是用于无刷马达的控制器，以及无刷马达的控制方法。
技术介绍
随着世界持续重视节能议题，无刷直流(DC)马达越来越在各种场合广泛地使用，例如在现代家电中。相对于传统的刷式马达，无刷直流马达具有低噪音、高能量效率和耐用性等优点。无刷直流马达通常藉由连接至马达绕组的马达控制器于不同的相位中控制。由于在无刷直流马达中没有电刷和换相器结构，由马达控制器产生替换控制脉冲控制，以维持马达旋转。用于无刷马达的控制讯号的一个典型形式为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)讯号。控制讯号通常具有两种形式，用以驱动无刷直流马达，即方波驱动(有时称为梯形波)以及正弦波驱动。然而，与另外一方相较，方波驱动以及正弦波驱动分别具有一定的缺点和优点。以方波驱动而言，开关组件(如场效应晶体管)作成的开关动作较少，因此其开关损耗低，使其在高能输出场合为理想的。然而，方波驱动因为急遽变化的讯号电位，特别是当马达速度低时，易受到大驱动转矩涟波以及电磁噪声的存在所影响。另一方面，正弦波驱动无刷直流马达产生较少的电磁噪声，且因为其接近马达理想的磁通量轨迹，所以具有较低的转矩涟波。然而，因为在马达旋转中频繁的开关动作，正弦波驱动中牵涉的开关损耗相对较大。
技术实现思路
根据上述
技术介绍
，本专利技术的一个目的是提供替换性的马达控制器及其控制方法，结合各个正弦波驱动和方波驱动的优点，使得无刷马达整体可达到高效率且在同一时间尽可能的维持安静且平稳的操作。上述目的可由结合主要权利要求的特征而得到满足，从属权利要求公开了本专利技术进一步的有利实施方式。本领域的技术人员将从以下叙述衍生出本专利技术的其它目的。因此，以上陈述中的说明并非全面性的，仅仅说明本专利技术的许多目的中的其中一些。因此，本专利技术的一态样为无刷马达控制器，包含：适于连接至外部无刷马达的一个或多个转子位置检测器的微控制器；以及适于连接至外部无刷马达的多个绕组的多个马达驱动电路。微处理器连接至多个马达驱动电路。微处理器适于根据外部无刷马达的理想速度，输出第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的其中之一者至多个马达驱动电路，以驱动外部无刷马达。第一以及第二马达控制讯号具有不同的波形形状。优选地，当外部无刷马达的转速低于临界值，微控制器配置成会输出第一马达控制讯号。当外部无刷马达的转速高于临界值，微控制器配置成会输出所述第二马达控制讯号。更优选地，当微控制器将要从输出第一马达控制讯号转变至输出第二马达控制讯号时，微控制器将在一段预定时间周期中控制多个马达驱动电路停止供应电流至外部无刷马达的多个绕组，反之亦然。在一变体中，所选择的预定时间周期使得在上述转变之后，第一马达控制讯号或第二马达控制讯号变得与外部无刷马达的旋转同步。优选地，第一马达控制讯号或第二马达控制讯号与外部无刷马达的旋转的同步包含将第一马达控制讯号或第二马达控制讯号配置成与转子位置检测器的输出讯号处于同相位中。在一变体中，微控制器还包含存储器，存储器储存包含第一查表的数据。在转变之后，微处理器还会根据第一查表，判断第一马达控制讯号或第二马达控制讯号的工作周期。优选地，在第一查表中，工作周期的每个值对应于外部无刷马达的转速的值。在另一例示性实施方式中，在微控制器从输出第一马达控制讯号转变至输出第二马达控制讯号之前或之后，微控制器将施加相位偏移至第一马达控制讯号或第二马达控制讯号，反之亦然。优选地，微控制器更包含存储器，以储存包含第二查表的数据。相位偏移通过微处理器从第二查表判断。更优选地，在第二查表中，相位偏移的每个值对应于外部无刷马达的转速的值。在一实施方式中，当微处理器将要从输出第二马达控制讯号转变为输出第一马达控制讯号，且多个马达驱动电路停止供应电流至多个绕组之前，微处理器将控制多个马达驱动电路，以减少马达的转速至第一马达控制讯号的安全值。在一实施方式中，第一马达控制讯号为正弦波讯号，且第二马达控制讯号为方波讯号。在一实施方式中，正弦波讯号和方波讯号具有相同的振幅。在一实施方式中，理想速度藉由连接至无刷马达控制器的使用者输入装置提供至微处理器。在一实施方式中，多个转子位置检测器为霍尔效应传感器。根据本专利技术的另一态样，一种控制无刷马达控制器的方法包含两个步骤，即藉由第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的其中一者，运行无刷马达于原始转速；以及藉由第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的另一者，改变所述无刷马达为运行于目标转速的步骤。目标转速与原始转速不同，且第一与第二马达控制讯号具有不同的波形形状。优选地，运行步骤包含当外部无刷马达的转速低于临界值时，输出第一马达控制讯号以控制无刷马达，以及当外部无刷马达的转速高于临界值时，输出第二马达控制讯号以控制无刷马达。更优选地，方法更包含在改变步骤前，于一段预定时间周期中停止供应电流至无刷马达的多个绕组的步骤。在一实施方式中，所选择的预定时间周期使得在停止供应电流的步骤之后，第一马达控制讯号或第二马达控制讯号与无刷马达的旋转变得同步。优选地，第一马达控制讯号或第二马达控制讯号与外部无刷马达的旋转的同步包含将第一马达控制讯号或第二马达控制讯号配置成与转子位置检测器的输出讯号处于同相位中的步骤。在一变体中，方法更包含在改变步骤之前，设定第一马达控制讯号或第二马达控制讯号于目标速度的工作周期的步骤。优选地，设定步骤包含根据无刷马达的目标速度，于第一查表中查找工作周期的值。在另一变体中，方法更包含在改变步骤之前或之后，施加相位偏移至第一马达控制讯号或第二马达控制讯号的步骤。优选地，相位偏移藉由根据无刷马达的目标速度，查找第二查表而判断。在一实施方式中，方法更包含以下步骤：如果原始速度大于目标速度，则减少原始速度至所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号的所述其中另一者在所述目标速度的安全值。在一实施方式中，第一马达控制讯号为正弦波讯号，且第二马达控制讯号为方波讯号。在一实施方式中，正弦波讯号和方波讯号具有相同的振幅。本专利技术具有许多优点，因为本专利技术的无刷马达控制器在不同的速度区间结合正弦波驱动和方波驱动的优点。更具体而言，本专利技术的无刷马达控制器和控制方法根据马达的理想速度动态地改变传送到无刷马达的PWM控制讯号。正弦波驱动可在马达起始以及当马达运行于低速区域中使用。在低速的情况下，正弦波驱动提供低电磁噪声的静态工作环境，且在低速运行中具有较少的转矩涟波。利用正弦波驱动的操作方法更为平顺，并能产生较少的震动。在高速的情况下，方波驱动因为在驱动模式中开关动作量较少，而能提供高效率的性能。另一优点是，本专利技术可用于多数现有的无刷马达中，原因是本文所述的控制方法对无刷马达的结构并无特殊要求。只要有马达的旋转位置检测器，例如板上的霍尔传感器，任何种类的无刷马达均可根据本专利技术并藉由连接马达至外部马达控制器，而以动态PWM控制方法实现。附图说明本专利技术的上述和进一步的特征，随着以示例的方式与附图结合的较佳实施方式的描述，将变得更为显而易见；图1为根据本专利技术一实施方式、可与无刷马达控制器一并使用的无刷马达的分解图。图2为根据本专利技术一实施方式的无刷马达控制器，以及无刷马达控制器和无刷马达的连接示意图。图3为根据本专利技术一实施方式的PWM控制讯号改变方法的流程图。图4为根据本专利技术另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷马达控制器，包含：(a)适于连接至外部无刷马达的一个或多个转子位置检测器的微控制器；以及(b)适于连接至所述外部无刷马达的多个绕组的多个马达驱动电路；所述微控制器连接至所述多个马达驱动电路；其中所述微控制器适于根据所述外部无刷马达的理想速度，输出第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的其中之一者至所述多个马达驱动电路，以驱动所述外部无刷马达；所述第一马达控制讯号以及所述第二马达控制讯号具有不同的波形形状。

【技术特征摘要】
2015.07.24 HK 15107101.41.一种无刷马达控制器，包含：(a)适于连接至外部无刷马达的一个或多个转子位置检测器的微控制器；以及(b)适于连接至所述外部无刷马达的多个绕组的多个马达驱动电路；所述微控制器连接至所述多个马达驱动电路；其中所述微控制器适于根据所述外部无刷马达的理想速度，输出第一马达控制讯号以及第二马达控制讯号的其中之一者至所述多个马达驱动电路，以驱动所述外部无刷马达；所述第一马达控制讯号以及所述第二马达控制讯号具有不同的波形形状。2.根据权利要求1所述的无刷马达控制器，其中当所述外部无刷马达的转速低于临界值，所述微控制器配置成输出所述第一马达控制讯号；当所述外部无刷马达的转速高于所述临界值，所述微控制器配置成输出所述第二马达控制讯号。3.根据权利要求2所述的无刷马达控制器，其中当所述微控制器将要从输出所述第一马达控制讯号转变至输出所述第二马达控制讯号或从输出所述第二马达控制讯号转变至输出所述第一马达控制讯号时，所述微控制器将在一段预定时间周期中控制所述多个马达驱动电路停止供应电流至所述外部无刷马达的所述多个绕组。4.根据权利要求3所述的无刷马达控制器，其中所选择的所述预定时间周期使得在所述转变之后，所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号变得与所述外部无刷马达的旋转同步。5.根据权利要求4所述的无刷马达控制器，其中所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号与所述外部无刷马达的所述旋转的所述同步包含将所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号配置成与所述转子位置检测器的输出讯号处于同相位中。6.根据权利要求3所述的无刷马达控制器，其中所述微控制器还包含存储器，所述存储器储存包含第一查表的数据；在所述转变之后，所述微处理器还会根据所述第一查表，判断所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号的工作周期。7.根据权利要求6所述的无刷马达控制器，其中在所述第一查表中，所述工作周期的每个值对应于所述外部无刷马达的所述转速的值。8.根据权利要求2所述的无刷马达控制器，其中在所述微控制器从输出所述第一马达控制讯号转变至输出所述第二马达控制讯号或从输出所述第二马达控制讯号转变至输出所述第一马达控制讯号之前或之后，所述微控制器将施加相位偏移至所述第一马达控制讯号或所述第二马达控制讯号。9.根据权利要求8所述的无刷马达控制器，其中所述微控制器更包含存储器以储存包含第二查表的数据；所述相位偏移通过所述微处理器从所述第二查表判断。10.根据权利要求9所述的无刷马达控制器，其中在所述第二查表中，所述相位偏移的每个值对应于所述外部无刷马达的所述转速的值。11.根据权利要求3所述的无刷马达控制器，其中当所述微处理器将要从输
\t出所述第二马达控制讯号转变为输出所述第一马达控制讯号，且所述多个马达驱动电路停止供应所述电流至所述多个绕组之前，所述微处理器将控...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊振声，胡永健，
申请(专利权)人：富康顾问有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81