[发明专利]一种直流无刷马达转矩补偿方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流无刷马达转矩补偿方法及系统，尤其涉及一种负载不对称的直流无刷马达转矩补偿方法及系统。

背景技术

众所周知，直流无刷马达(DC Brushless Motor)具有速度与转矩的曲线近似线性的特点，因此，直流无刷马达可以广泛的应用于各式产品。简单来说，由于直流无刷马达是由绕线式的定子(Wound Stator)以及永久磁铁的转子(Permanent Magnet Rotor)所组合而成，因此，必须有一个位置检测电路用以检测转子的旋转位置。而位置检测电路所产生的位置信号则可提供给控制单元以产生适当的控制信号，而控制信号具有固定的顺序，用以使得开关电路(Switching Circuit)依序提供输入电流(InputCurrent)到定子的绕线中。

在一般的家庭与工业控制用途上，直流无刷马达搭配压缩机可应用于直流变频技术的空调系统。一般来说，直流无刷马达可搭配单缸压缩机(Single Compressor)或者双缸压缩机(Twin Compressor)。由于单缸压缩机的机械构造，会使得压缩机运转的一周期过程中，有一半的过程是用于吸进冷煤而另外一半的过程则用于压缩冷煤；但吸进冷煤以及压缩冷煤时单缸压缩机的施力并不相同，因此，从马达的角度来看，会有马达的负载会随着旋转的位置而改变的现象，也就是马达的负载不对称，有一半的旋转周期马达遭遇的阻力较小，而另一半旋转的周期马达遭遇的阻力较大。因此，在马达的控制上会因负载的不固定性造成转矩连波(TorqueRipple)现象。再者，当以固定的电压驱动时，因负载的不对称特性会产生震动与噪音等问题，尤其在低速转时，震动与噪音的问题会更严重。

因此，一般的直流变频技术的空调系统都是利用直流无刷马达搭配机械构造较复杂的双缸压缩机。由于此类双缸压缩机的负载不会随着马达旋转的位置而改变，因此，在马达的控制上，马达转矩不连续的问题就不会发生。

然而，由于双缸压缩机的成本较高，对于必须降低成本的厂商来说无疑是一大的负担。因此，就需要一种方法，来控制直流无刷马达搭配较低成本的单缸压缩机以减少转矩连波现象的发生。

发明内容

本发明的目的就是使得具有一不对称负载的直流无刷马达的控制系统在运转过程中解决因转矩不连续所导致的噪音以及震动的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种直流无刷马达转矩补偿系统，包括：一直流无刷马达，该直流无刷马达具有一不对称负载；一直流/交流逆变电路，该直流/交流逆变电路的一第一电源输入端连接至一直流电压，且该直流/交流逆变电路的一第二电源输入端与一接地端之间连接一保护电阻；其中该直流/交流逆变电路可根据多个控制信号来产生该直流无刷马达的多个驱动电流，使得所述多个驱动电流皆可由该直流电压流经该直流/交流逆变电路后进入该直流无刷马达，并再次经由该直流/交流逆变电路后流经该保护电阻进入该接地端；一位置检测电路，该位置检测电路可以根据该直流无刷马达转子的旋转位置输出多个位置信号；以及，一控制单元，该控制单元可根据所述多个位置信号定义出该直流无刷马达转子的多个绝对位置，且该控制单元具有一取样输入端连接至该第二电源输入端，该控制单元可以取样流经该保护电阻的一平均电流以及任一时刻的一瞬间电流，并可根据所述多个绝对位置与该平均电流与该瞬间电流之间的差异调整所述多个控制信号。

再者，本发明提出一种直流无刷马达转矩补偿方法，应用于具有一不对称负载的直流无刷马达，包括以下步骤：根据多个位置信号决定多个该直流无刷马达转子的多个绝对位置；以及，当该直流无刷马达转子在第一绝对位置时，检测流经一保护电阻的一平均电流与一瞬间电流的差异并调整该第一绝对位置相对应的至少一控制信号，使得该瞬间电流可以接近该平均电流；其中，一直流/交流逆变电路的一电源输入端与一接地端连接至该保护电阻，且该直流/交流逆变电路可根据多个控制信号产生多个驱动电流使得该直流无刷马达旋转并使得一位置检测电路产生相对应的多个位置信号。

为了使贵审查委员能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明及附图，所附图式仅提供参考说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是已知直流无刷马达控制系统的结构示意图；

图2是直流/交流逆变电路的示意图；

图3是开关组件与位置检测电路的时序关系图；

图4是四极式直流无刷马达负载不对称时驱动电流的示意图；

图5是本发明所述的具有转矩补偿的直流无刷马达控制系统的结构示意图；