电动机控制器与电动机控制方法技术

本发明专利技术提供一种电动机控制方法，所述方法包括：从转速控制器接收多个电压控制信号，以输出多个PWM信号；接收所述多个PWM信号，以输出三相电流，以使电动机转动；感测所述三相电流的三相电流值；根据所述三相电流值中的二者来直接计算所述电动机的实际转子角度；以及根据期望转子速度与所计算的所述实际转子角度来调整所输出的所述多个电压控制信号，以使所述电动机的实际转子速度到达期望转子速度。述电动机的实际转子速度到达期望转子速度。述电动机的实际转子速度到达期望转子速度。

【技术实现步骤摘要】
电动机控制器与电动机控制方法


[0001]本专利技术涉及一种控制方法，尤其涉及一种适用于无地址传感器的三相交流电动机的电动机控制器与其所使用的电动机控制方法。

技术介绍

[0002]在传统的三相交流电动机控制方法中，若要获得电动机当前的转子角度(转子地址/位置)以进行对三相交流电动机的转子转速进行调整，传统方法大多会使用转子地址传感器(亦称，转子角度传感器或地址传感器)来直接感测三相交流电动机的转子角度，进而使用所获得的转子角度来进行转速的反馈控制。但，上述传统方法会造成了三相交流电动机(或用以控制三相交流电动机的电动机控制器)因需要设置转子角度传感器(如，编码器、旋转变压器或霍尔传感器)，导致了整体的成本增加。
[0003]因此，有其他传统方式会尝试在不使用转子角度传感器的情况下来估测三相交流电动机的实际转子角度。现有的估测算法有滑差控制、高频注入法、低频注入法、反电动势观测法。然而，上述的方法需设置复杂的运算单元并且还需要针对三相交流电动机与所述算法相关的规格参数来设计所述运算单元。换言之，目前现有的传统估测算法依然不能有效地降低成本，且因需针对所对应的三相交流电动机另外进行客制化的设计而降低了应用的广度。
[0004]基此，要如何利用较先进且较有扩展性的估测方式，以在不使用转子角度传感器的情况下，来计算出任何规格的三相交流电动机的实际转子角度，为本领域人员致力发展的目标。
[0005]该
技术介绍
部分只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在该
技术介绍
部分所揭示的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中技术人员所知道的现有技术。在该
技术介绍
部分所揭示的内容，不代表该内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，在本专利技术申请前已被所属
中技术人员所知晓或认知。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种电动机控制器与电动机控制方法，可直接使用所述三相交流电动机的三相电流值来计算所述三相交流电动机的所述转子角度。
[0007]本专利技术的一实施例提供适用于控制三相交流电动机的一种电动机控制器，其中所述三相交流电动机不具有用以感测所述三相交流电动机的实际转子角度的转子角度传感器。所述电动机控制器包括：转速控制器、脉冲宽度调变(PWM)电路单元、逆变器、电流感测电路以及转子角度计算电路。所述脉冲宽度调变(PWM)电路单元用以从所述三相交流电动机的转速控制器接收多个电压控制信号，以输出多个PWM信号。所述逆变器用以接收所述多个PWM信号，以输出三相电流至所述三相交流电动机的三个定子绕组，以使所述三相交流电动机转动。所述电流感测电路电性连接至所述逆变器，并且所述电流感测电路用以感测被输出至所述三个定子绕组的所述三相电流的三相电流值，其中所述三相电流彼此具有120
度的相位差，其中所述三相电流值包括U相电流值、V相电流值与W相电流值。所述转子角度计算电路用以直接根据所述三相电流值中的二者来计算所述三相交流电动机的所述实际转子角度。此外，所述转速控制器用以根据所述期望转子速度与所计算的所述实际转子角度来调整所输出的所述多个电压控制信号，以使所述三相交流电动机的实际转子速度到达所述期望转子速度。
[0008]本专利技术的一实施例提供适用于控制三相交流电动机的一种电动机控制方法，其中所述三相交流电动机不具有用以感测所述三相交流电动机的实际转子角度的转子角度传感器。所述方法包括：经由所述三相交流电动机的脉冲宽度调变(PWM)电路单元，从所述三相交流电动机的转速控制器接收多个电压控制信号，以输出多个PWM信号；经由所述三相交流电动机的逆变器，接收所述多个PWM信号，以输出三相电流至所述三相交流电动机的三个定子绕组，以使所述三相交流电动机转动；经由所述三相交流电动机的电流感测电路，感测被输出至所述三个定子绕组的所述三相电流的三相电流值，其中所述三相电流彼此具有120度的相位差，其中所述三相电流值包括U相电流值、V相电流值与W相电流值，其中所述电流感测电路电性连接至所述逆变器；经由所述三相交流电动机的转子角度计算电路，直接根据所述三相电流值中的二者来计算所述三相交流电动机的所述实际转子角度；以及经由所述三相交流电动机的所述转速控制器，根据所述期望转子速度与所计算的所述实际转子角度来调整所输出的所述多个电压控制信号，以使所述三相交流电动机的实际转子速度到达所述期望转子速度。
[0009]基于上述，本专利技术的实施例的电动机控制器与电动机控制方法，可在不利用转子角度传感器来直接感测三相交流电动机的实际转子角度的情况下，直接使用所述三相交流电动机的三相电流值来计算所述三相交流电动机的实际转子角度，以根据所述期望转子速度与所计算的所述实际转子角度来调整所输出的所述多个电压控制信号，进而使所述三相交流电动机的实际转子速度到达所述期望转子速度。如此一来，可在减少转子角度传感器的硬件成本的情况下，依然可以有效地通过所计算的实际转子角度来控制所述三相交流电动机的实际转子速度，进而增强了所述三相交流电动机的效能。
[0010]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0011]图1是依照本专利技术的第一实施例所示出的一种电动机控制器的方块示意图；
[0012]图2是依照本专利技术的第一实施例所示出的一种电动机控制方法的流程图；
[0013]图3是依照本专利技术的第一实施例所示出的一种转速控制器的方块示意图；
[0014]图4是依照本专利技术的第一实施例所示出的一种电动机控制器的系统架构示意图；
[0015]图5是依照本专利技术的第一实施例所示出的三相电流的向量示意图；
[0016]图6A～图6C是依照本专利技术的第一实施例所示出的一种转子角度计算电路的方块示意图；
[0017]图7A～图7C是依照本专利技术的第二实施例所示出的一种转子角度计算电路的方块示意图；
[0018]图8A～图8C是依照本专利技术的第三实施例所示出的一种转子角度计算电路的方块
示意图；
[0019]图9A～图9C是依照本专利技术的第四实施例所示出的一种转子角度计算电路的方块示意图。
[0020]附图标号说明：
[0021]1：电动机
[0022]10(1)～10(3)：定子绕组
[0023]20：电动机控制器
[0024]210：转速控制器
[0025]220：PWM电路单元
[0026]230：逆变器
[0027]240：电流感测电路
[0028]250：转子角度计算电路
[0029]U、V、W：三相电流
[0030]2101：转子速度计算电路
[0031]2102：三角函数电路
[0032]2103、2104、2105：PI控制器
[0033]2106：派克反变换单元
[0034]2107：克拉克反变换单元
[0035]2108：克拉克变换单元
[0036]2109：派克变换单元
[0037]I
u...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动机控制器，适用于控制三相交流电动机，其中所述电动机控制器与所述三相交流电动机皆不具有用以感测所述三相交流电动机的实际转子角度的转子角度传感器，所述电动机控制器包括：转速控制器；脉冲宽度调变电路(Pulse Width Modulation，PWM)单元，用以从所述电动机控制器所述转速控制器接收多个电压控制信号，以输出多个PWM信号，逆变器，用以接收所述多个PWM信号，以输出三相电流至所述三相交流电动机的三个定子绕组，以使所述三相交流电动机转动，电流感测电路，其中所述电流感测电路电性连接至所述逆变器，其中所述电流感测电路用以感测被输出至所述三个定子绕组的所述三相电流的三相电流值，其中所述三相电流彼此具有120度的相位差，其中所述三相电流值包括U相电流值、V相电流值与W相电流值；以及转子角度计算电路，用以根据所述三相电流值中的二者来直接计算所述三相交流电动机的所述实际转子角度，其中所述转速控制器用以根据期望转子速度与所计算的所述实际转子角度来调整所输出的所述多个电压控制信号，以使所述三相交流电动机的实际转子速度到达所述期望转子速度。2.根据权利要求1所述的电动机控制器，其中所述电动机控制器还包括：转子速度计算电路，用以对所述实际转子角度来执行微分运算以获得所述三相交流电动机的所述实际转子速度；以及三角函数电路，用以根据所述实际转子角度来计算所述实际转子角度的正弦函数与所述实际转子角度的余弦函数。3.根据权利要求2所述的电动机控制器，其中所述转速控制器还包括：第一比例积分(Proportional Integral,PI)控制器，用以根据被输入的所述期望转子速度与所计算的所述转子速度来输出Q轴电流控制信号；第二PI控制器，用以根据所述Q轴电流控制信号与Q轴电流反馈信号来计算Q轴电压控制信号；第三PI控制器，用以根据预设D轴电流控制信号与D轴反馈信号来计算D轴电压控制信号。4.根据权利要求3所述的电动机控制器，其中所述转速控制器根据所述实际转子角度的所述正弦函数与所述余弦函数、所述Q轴电压控制信号以及所述D轴电压控制信号来进行派克反变换运算，以获得第一电压控制信号与第二电压控制信号，其中所述转速控制器根据所述第一电压控制信号与所述第二电压控制信号来进行克拉克反变换运算，以获得第三电压控制信号、第四电压控制信号与第五电压控制信号，其中所述第三电压控制信号、所述第四电压控制信号与所述第五电压控制信号传送给所述PWM电路单元。5.根据权利要求3所述的电动机控制器，其中所述转速控制器根据所述三相电流值来进行克拉克变换运算，以获得第一电流反馈信
号与第二电流反馈信号，其中所述转速控制器根据所述第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号来进行派克变换运算，以获得所述D轴电流反馈信号与所述Q轴电流反馈信号。6.根据权利要求1所述的电动机控制器，其中所述U相电流值、所述V相电流值与所述W相电流值根据下列公式(1)、(2)、(3)定义：I
u
＝sinθ
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)根据下列公式(7)、(8)、(9)定义：I
u
＝sinθ
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)(7)根据下列公式(13)、(14)、(15)定义：I
u
＝cosθ
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)(13)或根据下列公式(19)、(20)、(21)定义：I
u
＝cosθ
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)(19)其中θ
e
为所述实际转子角度，单位为度；Iu为所述U相电流值、Iv为所述V相电流值、Iw为所述W相电流值，单位为安培。7.根据权利要求6所述的电动机控制器，其中在所述转子角度计算电路直接根据所述三相电流值中的所述二者来计算所述三相交流电动机的实际转子角...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明宏，谭仲平，陈暐天，
申请(专利权)人：登腾电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：