吊扇無刷馬達動態性負載及功率限定轉速控制方法及電路的製作方法
2023-12-04 20:18:06
專利名稱：吊扇無刷馬達動態性負載及功率限定轉速控制方法及電路的製作方法
技術領域：
本發明是與吊扇的轉動控制有關，特別是吊扇無刷馬達動態性負載及 功率限定轉速控制方法及電路。
背景技術：
目前市售吊扇的轉動控制方法都是以葉片的轉速來作為主要的控制 參數，以定速控制系統來控制葉片的轉動，做法是製造商先依吊扇的負載 設定好輸出功率，依此設定好的輸出功率使葉片可以達到目標轉速，並且 也設定好不同段數的不同的轉速與對應的輸出功率。這樣的做法會變成控 製程序必須依著吊扇的負載不同而給予不同的設定，會有很大的客制化的 問題。
再者，由於吊扇會依著葉片的大小、形狀、材質等等的交叉搭配而產 生出許多不同的變化，可是設定好的輸出功率是不會變的，所以若消費者 想要換不同材質或大小的葉片時由於負載的被改變，這便會造成吊扇在轉 動時無法依照原來的設定來執行的狀況。例如若在更換葉片後馬達的負 載變重了，依著原來控制系統的設定則會發生轉動速度不足的情形，而定 速控制系統為了補足轉速便會不停的增加輸出功率，進而有可能造成輸出 功率超出負載而發生過熱的情形。由此可見以定速控制系統來做為控制吊 扇速度的方法是不足夠的。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一整合定功率與定轉速的吊扇無刷馬達 動態性負載及功率限定轉速控制方法及電路。
為達成上述目的，本發明吊扇無刷馬達動態性負載及功率限定 速控制方法及電路，其方法為在啟動時，先以定功率為主軸， 一中央處理單 元會開始增加能量的輸出，在不斷增加負載的同時該馬達消耗功率取樣單 元以及該馬達轉速取樣單元也會不斷的將信號傳給該中央處理單元，該中 央處理單元會判斷是否己達到額定功率，若己達到額定功率則以此時馬達 的轉速設定為目標轉速，並且該控制程序會以此為基準自動計算設定各檔 的轉速，而若未達額定功率時，則該中央處理單元會判斷目前轉速是否大 於或等於設定的目標轉速，若未到達目標轉速則中央處理單元會繼續增加 能量的輸出，然後再重複上述的判斷，若此時己達到目標轉速則中央處理 單元不再增加能量的輸出而改由定轉速控制，以原先控制程序所內定的各 檔轉速來運作。
為了說明本發明的特徵及功效，以下列舉一實施例配合附圖詳細說明 如後，其中
圖1為本發明電路的功能方塊圖。
圖2為本發明電源整流濾波單一實施例的電路圖。
圖3及圖4為本發明馬達消耗功率取樣單元實施例的電路圖。 圖5為本發明控制方法的流程圖。
具體實施例方式
請參照圖l所示，本發明吊扇無刷馬達轉速及負載控制方法及其電路，
其中該電路裝設於一般吊扇並與吊扇的無刷馬達1連接，包含有
一電源整流濾波單元10，用於連接AC電源並將AC電源整流濾波成 DC電源，如圖2所示。
一 AC電源回饋單元20，與該電源整流濾波單元10連接，用於監測 AC電源的浮動狀態並且將監測的電壓信號輸出，如圖2所示。
一中央處理單元30，內部設有控制程序，與該AC電源回饋單元20 連接並接收該AC電源回饋單元所輸出的電壓信號。
一馬達驅動單元40，與該電源整流濾波單元10以及該中央處理單元 30連接並受其控制，該中央處理單元30產生三相電壓依序輸出至吊扇的
6三相無刷馬達1控制其運轉。
一馬達消耗功率取樣單元50，與該馬達驅動單元40以及該中央處理
單元30連接，用於將馬達驅動單元40內總消耗電流轉成數位訊號後輸出 給中央處理單元30。如圖3及圖4所示為一消耗功率取樣單元的實施電路， 利用電流感應器將總電流轉換成電壓信號，再利用OP放大器將電壓信號 放大後積分成直流電壓送入中央處理單元30轉換成數位訊號，取得總消 耗功率的參數。
一馬達轉速取樣單元60，與該中央處理單元30連接，將取得的轉速 信號輸出給中央處理單元30，使中央處理單元30可以了解目前吊扇馬達 的轉速，該馬達轉速取樣單元60可利用光電組件或是HALL感應器取得轉 速信號然後回饋一方波信號給中央處理單元30,其中該方波信號頻率與轉 速的關係式為
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N為轉速，F為方波信號的頻率，P為馬達磁鐵磁極數量，當中央處理 單元30讀取到額定功率對應到的電壓時就可以得知額定功率對應到的轉 速參數。
如圖5所示為本發明控制方法的流程圖，本發明吊扇無刷馬達的動態
性負載及功率限定轉速控制方法及其電路，其方法為在啟動時，先以定
功率主軸，中央處理單元30會開始增加能量的輸出，在不斷增加能量的 同時該馬達消耗功率取樣單元50以及該馬達轉速取樣單元60也會不斷的 將信號傳回給該中央處理單元30，該中央處理單元30會以馬達消耗功率 取樣單元50所傳來的信號來判斷是否己達到最大功率的額定功率，若己 達到額定功率則讀取此時馬達的轉速並將該轉速設定為最高轉速的目標 轉速，並且設在該中央處理單元內部的控制程序會以此目標轉速為基準自 動計算設定各檔的轉速。而若未達額定功率時，則該中央處理單元30會 判斷目前轉速是否大於或等於設定的目標轉速，若未到達目標轉速則中央 處理單元會繼續增加能量的輸出，然後再重複上述的判斷流程，若此時己 達到目標轉速則中央處理單元不再增加能量的輸出而改由定轉速控制，以 原先控制程序所內定的各檔轉速來運作。
本發明的電路裝設於吊扇並與吊扇的無刷馬達1連接之後其整體的詳細運作如下在吊扇馬達1的電源被開啟時，該中央處理單元30控制增 加輸出功率使葉片可以開始轉動，在葉片加速的過程中該中央處理單元30
會不斷的接收馬達消耗功率取樣單元50與馬達轉速取樣單元60所傳來的 信號，來監測葉片轉速與輸出的功率值。並且該控制程序採緩加速的機制 以避免馬達在加速時造成電流突流的現象，利用中央處理單元30持續的 監測馬達轉速取樣單元60與馬達消耗功率取樣單元50所得到的轉速與功 率的參數，當轉速參數有增加時就去偵測消耗功率的參數，當連續幾次的 消耗功率參數平均值都相同時再去調整能量的輸出加速的動作，以此方式 避免電流突流現象的產生。
當能量己達到額定功率時則讀取此時馬達的轉速並將該轉速設定為 最高轉速，並且該控制程序會以此為基準自動計算設定各檔的轉速。而在 輸出能量若未達額定功率時，則該中央處理單元30會判斷目前轉速是否 大於或等於設定的目標轉速，若未到達目標轉速則中央處理單元會繼續增 加能量的輸出，然後再重複上述的判斷，若此時己達到目標轉速則中央處 理單元不再增加能量的輸出而改由定轉速控制，以原先控制程序所內定的 各檔轉速來運作，使吊扇的無刷馬達l可以在額定功率下做出最佳的轉速， 而控制程序無須再做任何的修改或設定。
如此一來，吊扇葉片的轉動控制方式便不會再受限於傳統單一種定速 控制的方式，因此便不會再有負載過重而使輸出功率超過額定功率的狀 況。換言之，葉片的控制程序便不必再依著各種不同吊扇的不同負載而更 動，不必再有客制化的情形。
權利要求
1.一吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速控制方法，其方法為在啟動時，先以定功率為主軸，一中央處理單元會開始增加能量的輸出，在不斷增加能量的同時一馬達消耗功率取樣單元以及一馬達轉速取樣單元也會不斷的將信號傳給該中央處理單元，該中央處理單元會判斷是否已達到額定功率，若已達到額定功率則以此時馬達的轉速設定為最高轉速，而若未達額定功率時，則該中央處理單元會判斷目前轉速是否大於或等於設定的目標轉速，若未到達目標轉速則中央處理單元會繼續增加能量的輸出，然後再重複上述的判斷，若此時已達到目標轉速則中央處理單元不再增加能量的輸出而改由定轉速控制，以原先控制程序所內定的各檔轉速來運作。
2. 依據權利要求1所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制方法，其中該中央處理單元以馬達消耗功率取樣單元所傳回的信號為 馬達消耗功率判斷的基準。
3. 依據權利要求1所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制方法，其中該中央處理單元以馬達轉速取樣單元所傳回的信號為馬達 轉速判斷的基準。
4. 依據權利要求1所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制方法，其中馬達消耗功率若己達到額定功率則以此時馬達的轉速設定 為最高轉速，並且該中央處理單元內的控制程序會以此為基準自動計算設 定各檔的轉速。
5. 依據權利要求1所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制方法，其中該中央處理單元持續的監測馬達轉速與馬達消耗功率的參 數，當轉速參數有增加時就去偵測消耗功率的參數，當連續幾次的消耗功 率參數平均值都相同時再去調整輸出能量加速的動作，以此方式避免電流 突流現象的產生。
6. —吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速控制電路，其中該電 路包含有一電源整流濾波單元，用於連接AC電源並將AC電源整流濾波成DC電源；一AC電源回饋單元，與該電源整流濾波單元連接，用於監測AC電源 的浮動狀態並且將監測的電壓信號輸出；一中央處理單元，內部設有控制程序，與該AC電源回饋單元連接並 接收該AC電源回饋單元所輸出的電壓信號；一馬達驅動單元，與該電源整流濾波單元以及該中央處理單元連接並 受其控制，該中央處理單元產生控制信號輸出至馬達驅動單元產生三相電 壓至吊扇無刷馬達控制其運轉；一馬達消耗功率取樣單元，與該馬達驅動單元以及該中央處理單元連 接，用於將馬達驅動單元內總消耗電流轉成電壓信號後輸出給中央處理單 元；一馬達轉速取樣單元，與該中央處理單元連接以及吊扇無刷馬達連 接，將取得的轉速信號輸出給中央處理單元，使中央處理單元可以了解目 前吊扇馬達的轉速，當中央處理單元讀取到額定功率對應到的電壓時就可 以得知額定功率對應到的轉速參數。
7. 依據權利要求6所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制電路，其中該消耗功率取樣單元是利用電流感應器將總電流轉換成電 壓信號，再利用OP放大器將電壓信號放大後積分成直流電壓送入中央處 理單元轉換成數位訊號，取得總消耗功率的參數。
8. 依據權利要求6所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制電路，其中該馬達轉速取樣單元可利用光電組件或是HALL感應器取 得轉速信號。
9. 依據權利要求6所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速 控制電路，其中該中央處理單元產生控制信號輸出至馬達驅動單元產生三 相電壓至吊扇無刷馬達控制其運轉。
10. 依據權利要求6所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉 速控制電路，其中該馬達轉速取樣單元取得轉速信號後回饋一方波信號給中央處理單元。
11.依據權利要求io所述的吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速控制電路，其中該方波信號頻率與轉速的關係式為N二(120xF) /PN為轉速，F為方波信號的頻率，P為馬達磁鐵磁極數量。
全文摘要
本發明是有關於吊扇無刷馬達的動態性負載及功率限定轉速控制方法及其電路，其方法為啟動時，先以定功率方式為主軸，一中央處理單元開始增加能量的輸出，同時一馬達消耗功率取樣單元及一馬達轉速取樣單元也會不斷的將信號傳給中央處理單元以判斷是否已達到額定功率，若已達到額定功率則以此時馬達的轉速設定為最高轉速；若未達額定功率，中央處理單元會判斷目前轉速是否大於或等於設定最高轉速，若未到達最高轉速中央處理單元會繼續增加能量的輸出，然後再重複上述的判斷，若已達到最高轉速則中央處理單元不再增加能量輸出改由定轉速控制。
文檔編號H02P6/20GK101667800SQ20081021484
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者陳建勳 申請人:瑞格電子股份有限公司