本發(fā)明關于一種控制方法，特別的是一種能降低馬達運轉噪音的控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術：

一般來說，當驅動無刷直流馬達轉動時，必須偵測轉子的位置并通過換相開關的切換進行相位轉換；然而，在馬達驅動時容易因為切換過程造成電流的不穩(wěn)定，引起馬達共振而導致產生擾人的噪音，進而影響使用上的舒適度。

為此，美國專利us7,009,351號專利便公開一種控制方法，讓馬達在換相時，停止輸出電流，利用慣性讓馬達轉過換相的臨界點。然而，在換相點產生一整段零電流的狀態(tài)，會造成單相馬達在換相點附近突然失去驅動能力，雖然可以用剩余慣性跨越過磁極換相區(qū)域，但潛在有馬達速度不穩(wěn)的缺點，且需要有一組偵測預先換相的電路。

另外，還有一個美國專利us7,915,843號專利公開一種控制方法在于，讓馬達在換相時輸出較平滑的電流，相同的，這類的控制方法仍是著重在換相點的電流突波的調變，以避免電流突波所造成的運轉噪音，一樣需要有另一組偵測預先換相的電路。

以上兩種方式僅在解決換相時所產生的電流突波，并無法在運轉時提供更平順的輸出。因此，是否有一種方法可以在不采用上述急速關閉電流的方式下，能夠，進而在運轉全周期具有更平順的電流波形，來降低馬達運轉的噪音問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于上述問題，本發(fā)明提出一種控制方法，特別的是一種能降低馬達運轉噪音的控制系統(tǒng)及其方法。

本發(fā)明提供一種馬達控制系統(tǒng)與方法，其通過運轉全周期脈沖寬度調變(pulse-widthmodulation,pwm)驅動的方式，利用電感效應來輸出更平順更接近的正弦(sinusoidal)電流波形，以降低馬達運轉的噪音。

根據本發(fā)明所揭露的一實施例，一種馬達控制系統(tǒng)包括一感測模塊、一控制模塊與一脈沖調變訊號模塊。感測模塊用以偵測一馬達的一轉子的一周期資訊，并輸出一感測訊號?？刂颇K連結感測模塊，通過感測訊號接收轉子的周期資訊，并包括一預設規(guī)則?？刂颇K控制pwm模塊(亦即設定dutycycle)，讓pwm輸出對應dutycycle的pwm訊號來驅動馬達。

根據本發(fā)明所揭露的另一實施例，一種馬達控制方法包括：偵測一馬達的一轉子的位置訊號，用以取得所述轉子的一運轉周期；將所述運轉周期切分為多個時序區(qū)段(timingsegment)；計算所述轉子在所述運轉周期的一個或多個轉速變化量；根據一預設規(guī)則，在各所述時序區(qū)段設定一脈沖調變訊號(pwm)的占空比(dutycycle)；及以所述脈沖調變訊號驅動所述馬達。

因此，根據上述所揭露的內容，本發(fā)明馬達控制系統(tǒng)與方法，通過根據一預設規(guī)則與所述轉速變化量，對應各所述時序區(qū)段以不同的脈沖調變寬度驅動馬達，通過電感效應可以讓馬達輸出更平順更接近的正弦(sinusoidal)電流波形，進而有效的降低馬達運作的噪音。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的馬達控制系統(tǒng)的示意圖。

圖2為根據圖1各訊號相對電流的波形示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的馬達控制方法的流程圖。

主要組件符號說明：

10感測模塊

12控制模塊

14脈沖調變訊號模塊

16馬達

vs感測訊號

vdrive驅動訊號

icoil線圈電流

iideal理想電流波形

vs1第一感測正弦波

vs2第二感測正弦波

i第一區(qū)段

ii第二區(qū)段

iii第三區(qū)段

iv第四區(qū)段。

具體實施方式

以下結合附圖來詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。相同的符號代表具有相同或類似功能的構件或裝置。連結、連接或電性連結表示直接或間接電性連接。

請參考圖1及2，圖1為本發(fā)明一實施例的馬達控制系統(tǒng)的示意圖，圖2為根據圖1各訊號相對電流的波形示意圖。在此實施例，馬達控制系統(tǒng)包括一感測模塊10、一控制模塊12與一脈沖調變訊號模塊14。感測模塊10用以偵測一馬達16的一轉子的一周期資訊，并輸出一感測訊號vs?？刂颇K12連結感測模塊10，接收感測訊號vs的周期資訊，計算所述轉子的一個或多個轉速變化量，并包括一預設規(guī)則?？刂颇K12計算各時間區(qū)段應輸出的占空比(dutycycle)，控制所述脈沖調變訊號模塊14。脈沖調變訊號模塊14連結控制模塊12，并根據所述控制模塊計算的結果產生一驅動訊號vdrive來驅動馬達16，驅動訊號vdrive經過馬達線圈的電感效應，可產生較為平滑的電流icoil。

在本實施例，預設規(guī)則可為一預設目標功率；馬達16可為但不限于一種單相全波型的馬達，此類型的馬達可應用在風扇等負載(圖中未示)，馬達16的線圈電流icoil波形是由驅動訊號vdrive所控制。

周期資訊，有三種方式:一可用霍爾感測器感測磁場變化；二、感測電流的變化；三、感測反向電動勢等方式，以取得轉子在一運轉周期的一相位資訊。

其中，霍爾感測器可為藉由磁場轉換效應或無磁場轉換效應的霍爾感測器。

感測模塊可用偵測電流的變化偵測換極。

感測模塊也可用偵測反向電動勢方式偵測換極。

搭配參考圖2。如圖2所示，當感測模塊10取得轉子的周期資訊時，其可取得轉子的運轉周期。當本實施例的馬達16為一單相全波型的馬達時，感測模塊10的霍爾感測器會對應轉子先輸出一第一感測正弦波vs1與一第二感測正弦波vs2，再通過比較器(或轉換器)對應輸出感測訊號vs方波，然而，此部份為本案技術領域人士所知悉，在此不加以累述。

控制模塊12可根據感測訊號vs方波取得運轉周期，并藉由轉子的周期資訊，計算轉子在運轉周期的多個轉速變化量。控制模塊12依設計者的需求將一運轉周期切分為多個時序區(qū)段(timingsegment)。

控制模塊12再根據預設的目標功率值(亦即預設規(guī)則)與轉速變化量，用以調整驅動訊號vdrive的占空比(dutycycle)。本案技術領域人士所知悉，馬達的輸出功率為轉矩與轉速的乘積，轉矩與轉速的值可以通過轉速變化量得知。因此，簡單的來說，當控制模塊12取得轉子周期資訊的感測訊號vs后，便可以依據轉速變化量給予對應的驅動訊號vdrive占空比。目標功率值的設定可決定線圈電流icoil波形的振幅。

以本實施例來說，如圖2所示，一個運轉周期被切分為8個等分的時序區(qū)段(各時序區(qū)段為45度)，在0~180度的半周相位時序區(qū)段(另一半周181~360度為對稱區(qū)段)切分了一第一區(qū)段i、一第二區(qū)段ii、一第三區(qū)段iii與一第四區(qū)段iv。當目標功率值為最大輸出功率的60%時，脈沖調變訊號模塊14依序給予35%、75%、75%及35%占空比的脈沖寬度調變訊號(pwm)。

如圖2所示，為了輸出如同正弦(sine)般的波形(如虛線所示)，當控制模塊12計算為了達目標功率值所需的脈沖寬度(占空比)，依所對應的時序區(qū)段令脈沖調變訊號模塊14輸出對應的驅動訊號vdrive，經過線圈的電感效應,線圈電流icoil波形的輸出波型顯得相當平順與接近正弦波的理想電流波形iideal，有效的達到降低馬達運轉噪音的功效。

然而，上述的實施例并非用以限定一運轉周期僅能切分為8等份的時序區(qū)段；舉例來說，半運轉周期可切分為5個時序區(qū)段，脈沖調變訊號模塊14依序給予20%、20%、40%、40%及80%占空比的脈沖寬度調變訊號，另一個對稱的半運轉周期則依序給予80%、40%、40%、20%及20%占空比的脈沖寬度調變訊號，且各時序區(qū)段也可以非等分切割。

請參考圖1至圖3，圖3為本發(fā)明一實施例的馬達控制方法的流程圖。在此實施例，其控制方法應用在圖1所述的馬達控制系統(tǒng)，所述控制方法包括：步驟s10偵測一馬達的一轉子的周期資訊，用以取得所述轉子的一運轉周期；s12將所述運轉周期切分為多個時序區(qū)段(timingsegment)；s14計算所述轉子在所述運轉周期的轉速變化量；s16根據估算的運轉周期與一目標功率值與所述轉速變化量，對應各所述時序區(qū)段設定一脈沖調變訊號的占空比；及s18以所述脈沖調變訊號驅動所述馬達。

其中，步驟s10所述的轉子周期資訊的偵測，是通過一霍爾感測器(hallsensor)，利用馬達16的電感效應，同前面描述。

因此，本發(fā)明的馬達控制系統(tǒng)及其方法，其主要通過感測模塊偵測出馬達轉子的周期資訊，進一步的估算轉速的變化量，再達成目標輸出功率值的要求下，設定在各時序所需的工作周期(dutycycle)，對應輸出脈沖調變訊號來驅動馬達，使得輸出的電流波形顯得相當平順與接近正弦波形，有效的達到降低馬達運轉噪音的功效。

上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本發(fā)明的范圍并不以上述實施方式為限。舉凡熟習本案技藝的人士援依本發(fā)明的精神所作的等效修飾或變化，皆應包含在權利要求內。