本節將以模擬的結果驗證利用線性型霍爾感測器之永磁同步馬達伺服控制的方 法，圖3.12為在固定轉速下(1000 rpm)轉子角度偵測得結果。如圖3.12a若霍爾元件訊號 為理想的弦波，角度誤差約在15度左右，速度誤差約為20 rpm；但是若霍爾元件訊號 因為電路設計上而產生訊號上的偏移量以及變化值，圖3.12b顯示了a相霍爾元件訊號振 幅比理想值小3%，b相霍爾元件訊號有5%的偏移量，所計算出來的轉子位置以及轉速 資訊，經由模擬可以得到最大角度最大誤差增大為30度，速度誤差值最大值為400 rpm，所以必須使用濾波器來降低轉速偵測的誤差。
圖3.13為定轉速控制的模擬結果。馬達於低速運轉時，所需要的電流比較小，因此
在圖3.13b中只能看到開關切換時所產生的電流漣波。圖3.13a模擬給予速度命令為3000 rpm，由圖中可以發現由霍爾元件訊號計算出來的誤差約為20 rpm。這是因為轉速的計 算是將轉子角度變化量乘上一個整數值，該數值因為數位化的原因而影響其精確度，
會有誤差產生。圖3.14為給予步階速度命令及斜坡速度命令控制響應圖，模擬系統的加 速及減速性能。圖3.15為位置控制的模擬結果，對於12極馬達而言，旋轉一周即為6個 電氣週期。觀察圖3.15a可發現，若位置命令為步階型式，且控制器為比例控制器，馬 達在到達定位目標時會先超越命令值再反轉，最後在目標位置穩定。由圖3.15b可以發 現因位置控制器為比例控制器，所以實際位置與命令會有追隨誤差。
圖3.16為穩態500及2500 rpm下的單相電流驅動馬達的模擬結果，可以得知沒有a相 電流下依然能夠達到速度控制的目的。圖3.17為給予斜坡命令由0 rpm上升至3000 rpm 的模擬結果，由圖3.14及圖3.17可以比較以單相電流驅動下的馬達轉速動態響應沒有三 相電流控制時候的響應快，其步階響應的上升時間較長；但是仍然可以達到穩態轉 速。而單相電流驅動法穩態狀態時的電流也略大於三相控制的穩態電流。
Position (degree)
Speed (rpm) Hall Sensor
Position Error (degree)
Speed Error (rpm)
Max. Error=15 degree
Max. Error=20 rpm
(a)
Position (degree)
Speed (rpm) Hall Sensor
Position Error (degree)
Speed Error (rpm)
Max. Error=30 degree
Max. Error=400 rpm
(b)
圖3.12 使用線性型霍爾感測器偵測轉子角度位置及轉速(a)理想霍爾元件訊號(b)非理 想霍爾元件訊號(Ha×0.97、Hb offset 5%)
Speed Error (rpm)
Phase Current
(A) Speed
(rpm)
(a)
Speed Error (rpm)
Phase Current
(A) Speed
(rpm)
(b)
圖3.13 使用線性型霍爾感測器之定轉速控制(a)3000 rpm(b)100 rpm
Rotor Position (degree) Speed
(rpm)
Speed (rpm)
Phase Currents
(A)
(a)
Rotor Position (degree) Speed
(rpm)
Speed (rpm)
Phase Currents
(A)
(b)
圖3.14 使用線性型霍爾感測器之速度響應控制，加速至3000 rpm再減速到100 rpm (a)步階命令(b)斜坡命令
Rotor Position (degree) Speed
(rpm)
Speed (rpm)
Phase Currents
(A)
(a)
Rotor Position (degree) Speed
(rpm)
Speed (rpm)
Phase Currents
(A)
(b)
圖3.15 使用線性型霍爾感測器之位置響應控制，正反轉一圈(a)步階命令(b)斜坡命令
圖3.16 分別模擬單相電流調節技術於速度命令500及2500 rpm的速度控制
圖3.17 給予步階及斜坡速度命令