JP7106441B2 - Control device and its error correction method - Google Patents

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Description

本発明は制御装置及びその誤差補正方法に関し、例えばロータ回転角を精度良く検出するのに適した制御装置及びその誤差補正方法に関する。 The present invention relates to a control device and its error correction method, and more particularly to a control device and its error correction method suitable for accurately detecting a rotor rotation angle.

特許文献1には、モータの回転軸に取り付けられたレゾルバのロータ部分の回転角を、レゾルバから出力される電気信号から算出し、その算出結果に基づいてモータを制御する制御装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a control device that calculates the rotation angle of a rotor portion of a resolver attached to the rotating shaft of a motor from an electrical signal output from the resolver and controls the motor based on the calculation result. there is

この制御装置は、例えば、レゾルバのステータ部分に配置された励磁コイルに正弦波のキャリア信号を供給することによって、レゾルバに磁場を発生させる。ここで、レゾルバに発生した磁場は、レゾルバのロータ部分の回転によって変動する。励磁コイルとともにレゾルバのステータ部分に配置された2つの検出コイルは、レゾルバに発生した磁場の変動を検出して、2相の位相信号として出力する。この制御装置は、2相の位相信号から、ロータの回転角を算出している。 This control device generates a magnetic field in the resolver, for example by supplying a sinusoidal carrier signal to an excitation coil arranged in the stator part of the resolver. Here, the magnetic field generated in the resolver fluctuates according to the rotation of the rotor portion of the resolver. Two detection coils arranged in the stator portion of the resolver together with the excitation coil detect variations in the magnetic field generated in the resolver and output them as two-phase signals. This control device calculates the rotation angle of the rotor from the two-phase phase signals.

ここで、レゾルバに設けられた励磁コイルや検出コイルには、モータにおいて発生した磁束が漏れてこれらのコイルと鎖交することにより、意図しない電圧信号が誘起されて磁気ノイズとなることが知られている。磁気ノイズは、レゾルバがキャリア信号によって励磁されていない場合でも、モータが回転しているだけで発生し、2相の位相信号に重畳されるため、ロータ回転角の検出精度を低下させてしまう。そこで、この制御装置は、バンドパスフィルタを用いることにより、2相の位相信号の合成信号に含まれる磁気ノイズを除去している。 Here, it is known that the magnetic flux generated in the motor leaks to the excitation coil and the detection coil provided in the resolver and interlinks with these coils, thereby inducing an unintended voltage signal and generating magnetic noise. ing. Even if the resolver is not excited by the carrier signal, the magnetic noise is generated just by rotating the motor, and is superimposed on the two-phase phase signals, thereby reducing the detection accuracy of the rotor rotation angle. Therefore, this control device uses a bandpass filter to remove the magnetic noise contained in the composite signal of the two-phase phase signals.

特開2017-32480号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-32480

しかし、特許文献1に開示された制御装置では、モータの回転速度(所定時間当たりの回転数)の上昇に伴って磁気ノイズが大きくなった場合、2相の位相信号の合成信号が飽和してしまい(クリップしてしまい)、高調波成分が発生してしまうため、ロータ回転角の検出精度が低下してしまうという問題があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 However, in the control device disclosed in Patent Document 1, when the magnetic noise increases as the rotational speed of the motor (the number of rotations per predetermined time) increases, the combined signal of the two-phase phase signals saturates. Since it ends up (clipping) and harmonic components are generated, there is a problem that the detection accuracy of the rotor rotation angle is lowered. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、制御装置は、キャリア信号によって励磁されたレゾルバから検出された位相の異なる第1及び第2位相信号のうち、前記第1位相信号の位相をシフトする第1位相シフタと、前記第2位相信号の位相をシフトする第2位相シフタと、前記第1位相シフタによって位相シフトされた前記第1位相信号と、前記第2位相シフタによって位相シフトされた前記第2位相信号と、を合成することにより、前記キャリア信号が前記レゾルバのロータの回転角によって変調された位相変調信号を出力する合成器と、前記位相変調信号に含まれる磁気ノイズを除去するバンドパスフィルタと、前記ロータの回転速度に基づいて前記合成器のゲインを調整するゲイン調整回路と、を備える。 According to one embodiment, the control device includes a first phase shifter that shifts the phase of the first phase signal among the first and second phase signals with different phases detected from the resolver excited by the carrier signal. a second phase shifter for shifting the phase of the second phase signal; the first phase signal phase-shifted by the first phase shifter; and the second phase signal phase-shifted by the second phase shifter. and a combiner that outputs a phase-modulated signal in which the carrier signal is modulated by the rotation angle of the rotor of the resolver, a band-pass filter that removes magnetic noise contained in the phase-modulated signal, a gain adjustment circuit that adjusts the gain of the combiner based on the rotation speed of the rotor.

また、一実施の形態によれば、制御装置の誤差補正方法は、キャリア信号によって励磁されたレゾルバから検出された位相の異なる第1及び第2位相信号のうち、前記第1位相信号の位相を第1位相シフタによってシフトし、前記第2位相信号の位相を第2位相シフタによってシフトし、前記第1位相シフタによって位相シフトされた前記第1位相信号と、前記第2位相シフタによって位相シフトされた前記第2位相信号とを、合成器を用いて合成することにより、前記キャリア信号が前記レゾルバのロータの回転角によって変調された位相変調信号を出力し、前記位相変調信号に含まれる磁気ノイズを除去し、前記ロータの回転速度に基づいて前記合成器のゲインを調整する。 Further, according to one embodiment, the error correction method of the control device includes first and second phase signals having different phases detected from a resolver excited by a carrier signal, and correcting the phase of the first phase signal as shifted by a first phase shifter, the phase of said second phase signal shifted by a second phase shifter, said first phase signal phase-shifted by said first phase shifter and phase-shifted by said second phase shifter; By combining the second phase signal using a combiner, a phase modulation signal in which the carrier signal is modulated by the rotation angle of the rotor of the resolver is output, and the magnetic noise included in the phase modulation signal is output. is removed and the gain of the combiner is adjusted based on the rotational speed of the rotor.

前記一実施の形態によれば、ロータ回転角を精度良く検出することが可能な制御装置及びその誤差補正方法を提供することができる。 According to the above embodiment, it is possible to provide a control device capable of detecting the rotor rotation angle with high accuracy and an error correction method thereof.

実施の形態の概要に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control apparatus based on the outline|summary of embodiment. 実施の形態1に係る制御装置が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。1 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with a control device according to Embodiment 1; FIG. 位相シフタの具体的な構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of a phase shifter; 合成器に設けられた可変抵抗の第1の具体的な構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first specific configuration example of variable resistors provided in a combiner; 合成器に設けられた可変抵抗の第2の具体的な構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a second specific configuration example of variable resistors provided in the combiner; バンドパスフィルタ通過前の位相変調信号の波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a phase modulated signal before passing through a bandpass filter; バンドパスフィルタ通過後の位相変調信号の波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a phase modulated signal after passing through a bandpass filter; ロータの回転速度と、位相変調信号に対する磁気ノイズの割合と、の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the rotor and the ratio of magnetic noise to the phase modulation signal; メモリに格納されているロータの回転速度及びそれに対応する合成器のゲインの情報の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of information about the rotational speed of the rotor and the corresponding gain of the combiner stored in the memory; キャリア信号と、位相変調信号と、の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a carrier signal and a phase modulated signal; キャリア周波数のクロック信号と、整形後の位相変調信号と、の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a carrier frequency clock signal and a shaped phase modulated signal; 図2に示すモータ制御システムの変形例を示す図である。3 is a diagram showing a modification of the motor control system shown in FIG. 2; FIG. 図2に示すモータ制御システムに用いられた制御装置の第1の変形例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first modified example of a control device used in the motor control system shown in FIG. 2; 図2に示すモータ制御システムに用いられた制御装置の第2の変形例を示す図である。3 is a diagram showing a second modification of the control device used in the motor control system shown in FIG. 2; FIG. 実施の形態2に係る制御装置が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with a control device according to Embodiment 2; 角度誤差成分がない場合におけるキャリア信号と第1及び第2位相信号との例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a carrier signal and first and second phase signals when there is no angular error component; 角度誤差成分がある場合におけるキャリア信号と第1及び第2位相信号との例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a carrier signal and first and second phase signals when there is an angular error component; 実施の形態3に係る制御装置が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with a control device according to Embodiment 3; 図18に示す制御装置による、ロータの回転速度及びそれに対応する合成器のゲインの情報の取得方法を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flow chart showing a method of obtaining information on the rotational speed of the rotor and the corresponding gain of the combiner by the control device shown in FIG. 18;

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 For clarity of explanation, the following descriptions and drawings are omitted and simplified as appropriate. In addition, each element described in the drawings as a functional block that performs various processes can be configured by a CPU (Central Processing Unit), a memory, and other circuits in terms of hardware, and a memory in terms of software. implemented by a program loaded in the Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof, and are not limited to either one. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.

(実施形態の概要)
図1は、実施の形態の概要に係る制御装置の構成を示すブロック図である。図1において、制御装置1は、位相シフタ101,102と、合成器103と、バンドパスフィルタ(BPF)329と、ゲイン調整回路141と、を備える。
(Overview of embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an outline of an embodiment. In FIG. 1 , the control device 1 includes phase shifters 101 and 102 , a combiner 103 , a bandpass filter (BPF) 329 and a gain adjustment circuit 141 .

制御装置1は、キャリア周波数fcの正弦波のキャリア信号を、レゾルバのステータ部分に配置された励磁コイルに出力する。レゾルバには、励磁コイルに供給された正弦波のキャリア信号によって励磁されることにより、磁場が発生する。ここで、レゾルバに発生した磁場は、レゾルバのロータ部分の回転によって変動する。励磁コイルとともにレゾルバのステータ部分に配置された2つの検出コイルは、レゾルバ201に発生した磁場の変動を検出して、2相の位相信号として出力する。 The control device 1 outputs a sinusoidal carrier signal having a carrier frequency fc to an exciting coil arranged in the stator portion of the resolver. A magnetic field is generated in the resolver by being excited by a sinusoidal carrier signal supplied to the excitation coil. Here, the magnetic field generated in the resolver fluctuates according to the rotation of the rotor portion of the resolver. Two detection coils arranged in the stator portion of the resolver together with the excitation coil detect variations in the magnetic field generated in the resolver 201 and output them as two-phase signals.

位相シフタ101は、キャリア周波数fcより低い周波数f1の極を持つように構成され、一方の検出コイルによって検出された位相信号(第1位相信号)の位相をシフトする。位相シフタ102は、キャリア周波数fcより高い周波数f2の極を持つように構成され、他方の検出コイルによって検出された位相信号(第2位相信号)の位相をシフトする。 The phase shifter 101 is configured to have a pole with a frequency f1 lower than the carrier frequency fc, and shifts the phase of the phase signal (first phase signal) detected by one of the detection coils. The phase shifter 102 is configured to have a pole with a frequency f2 higher than the carrier frequency fc, and shifts the phase of the phase signal (second phase signal) detected by the other detection coil.

合成器103は、位相シフタ101によって位相シフトされた第1位相信号と、位相シフタ102によって位相シフトされた第2位相信号と、を合成する。それにより、キャリア信号がロータ回転角によって位相変調された信号(位相変調信号)が得られる。 The combiner 103 combines the first phase signal phase-shifted by the phase shifter 101 and the second phase signal phase-shifted by the phase shifter 102 . As a result, a signal (phase-modulated signal) obtained by phase-modulating the carrier signal by the rotor rotation angle is obtained.

バンドパスフィルタ329は、位相変調信号に含まれる磁気ノイズを減衰(除去)して出力する。磁気ノイズは、モータ202において発生した磁束が漏れて、レゾルバ201に設けられたコイルと鎖交することによって、当該コイルに誘起された電圧信号である。この磁気ノイズは、ロータの回転速度の上昇に比例して大きくなる。 The bandpass filter 329 attenuates (removes) magnetic noise included in the phase modulated signal and outputs the signal. The magnetic noise is a voltage signal induced in a coil provided in the resolver 201 due to leakage of magnetic flux generated in the motor 202 and interlinking with the coil. This magnetic noise increases in proportion to the increase in rotational speed of the rotor.

例えば、磁気ノイズが除去された位相変調信号と、キャリア信号と、の位相差から、レゾルバのロータ部分の回転角(即ち、モータの回転角)を算出することができる。例えば、制御装置1は、算出されたロータ回転角に基づいて、モータを制御する。 For example, the rotation angle of the rotor portion of the resolver (that is, the rotation angle of the motor) can be calculated from the phase difference between the phase modulated signal from which the magnetic noise has been removed and the carrier signal. For example, the control device 1 controls the motor based on the calculated rotor rotation angle.

ゲイン調整回路141は、ロータの回転速度に基づいて合成器103のゲインを調整する。例えば、ゲイン調整回路141は、ロータの回転速度が大きくなるほど合成器103のゲインを小さくなるように調整する。それにより、ロータの回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが大きくなった場合でも、合成器103から出力される合成信号が飽和しなくなる(クリップしなくなる)ため、高調波成分の発生が抑制される。 A gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the combiner 103 based on the rotation speed of the rotor. For example, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the synthesizer 103 so that it decreases as the rotation speed of the rotor increases. As a result, even when the magnetic noise increases as the rotational speed of the rotor increases, the combined signal output from the combiner 103 is not saturated (clipped), thereby suppressing the generation of harmonic components. .

また、ゲイン調整回路141は、ロータの回転速度が小さくなるほど合成器103のゲインを大きくなるように調整する。それにより、ロータの回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが小さくなった場合には、合成器103のゲインが大きくなるため、合成器103の出力信号に対する熱雑音等のノイズの割合、即ち、SN比(Signal to Noise ratio)の悪化が抑制される。 Also, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the combiner 103 so that it increases as the rotation speed of the rotor decreases. As a result, when the magnetic noise decreases as the rotational speed of the rotor increases, the gain of the combiner 103 increases. Deterioration of the ratio (Signal to Noise ratio) is suppressed.

このように、実施の形態の概要に係る制御装置1は、ロータの回転速度に基づいて合成器103のゲインを調整することにより、SN比の悪化や高調波成分の発生を防ぎつつ磁気ノイズを除去して、ロータ回転角を精度良く検出することができる。 As described above, the control device 1 according to the outline of the embodiment adjusts the gain of the combiner 103 based on the rotation speed of the rotor, thereby suppressing magnetic noise while preventing deterioration of the SN ratio and generation of harmonic components. By removing it, the rotor rotation angle can be detected with high accuracy.

<実施の形態1>
実施の形態1では、実施の形態の概要で説明した制御装置1の詳細な構成、及び、制御装置1を用いたモータの制御システムについて説明する。
<Embodiment 1>
In Embodiment 1, a detailed configuration of the control device 1 described in the outline of the embodiment and a motor control system using the control device 1 will be described.

図2は、実施の形態1に係る制御装置1が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。図2に示すモータ制御システムは、制御装置1と、モータ202と、レゾルバ201と、を備える。また、制御装置1は、アナログ回路300と、カウンタ回路400と、マイコン制御器500と、パワー回路600と、を備える。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with the control device 1 according to the first embodiment. The motor control system shown in FIG. 2 includes a control device 1 , a motor 202 and a resolver 201 . The control device 1 also includes an analog circuit 300 , a counter circuit 400 , a microcomputer controller 500 and a power circuit 600 .

制御装置1は、モータ202の回転軸に取り付けられたレゾルバ201のロータ部分の回転角を、レゾルバ201から出力された電気信号から算出し、その算出結果に基づいてモータ202を制御する。 The control device 1 calculates the rotation angle of the rotor portion of the resolver 201 attached to the rotating shaft of the motor 202 from the electrical signal output from the resolver 201, and controls the motor 202 based on the calculation result.

なお、例えば、マイコン制御器500とカウンタ回路400とを1つの半導体基板上に形成することによって、1つのマイクロプロセッサチップが構成される。また、アナログ回路300を1つの半導体基板上に形成することによって、1つのアナログフロントエンドチップが構成される。そして、マイクロプロセッサチップ及びアナログフロントエンドチップを樹脂によって封止することにより、1つの半導体パッケージが構成される。あるいは、マイコン制御器500とカウンタ回路400とアナログ回路300とを1つの半導体基板上に形成することによって、1つのチップが構成される。そして、この1つのチップを樹脂によって封止することにより、1つの半導体パッケージが構成される。 For example, one microprocessor chip is constructed by forming the microcomputer controller 500 and the counter circuit 400 on one semiconductor substrate. Also, one analog front-end chip is configured by forming the analog circuit 300 on one semiconductor substrate. A single semiconductor package is constructed by sealing the microprocessor chip and the analog front-end chip with resin. Alternatively, one chip is constructed by forming the microcomputer controller 500, the counter circuit 400 and the analog circuit 300 on one semiconductor substrate. Then, one semiconductor package is constructed by sealing this one chip with resin.

レゾルバ201は、所謂トランス型のレゾルバであって、ロータ204と、ステータ205と、励磁コイル206と、検出コイル207,208と、を備える。ロータ204は、モータ202の回転軸203に固定され、モータ202の回転とともに回転する。ステータ205は、ロータ204を囲むように設けられている。 The resolver 201 is a so-called transformer type resolver, and includes a rotor 204 , a stator 205 , an excitation coil 206 , and detection coils 207 and 208 . The rotor 204 is fixed to the rotating shaft 203 of the motor 202 and rotates as the motor 202 rotates. Stator 205 is provided to surround rotor 204 .

励磁コイル206及び検出コイル207,208は、何れもステータ205部分に配置されている。レゾルバ201には、制御装置1から励磁コイル206に供給された正弦波のキャリア信号によって励磁されることにより、磁場が発生する。ここで、レゾルバ201に発生した磁場は、ロータ204の回転によって変動する。検出コイル207,208は、レゾルバ201に発生した磁場の変動を検出して、2相のレゾルバ検出信号(位相信号)として出力する。 The excitation coil 206 and detection coils 207 and 208 are both arranged in the stator 205 portion. A magnetic field is generated in the resolver 201 by being excited by a sinusoidal carrier signal supplied from the control device 1 to the exciting coil 206 . Here, the magnetic field generated in the resolver 201 fluctuates as the rotor 204 rotates. The detection coils 207 and 208 detect variations in the magnetic field generated in the resolver 201 and output them as two-phase resolver detection signals (phase signals).

検出コイル207,208は、互いの配置方向が異なるように配置されている。それにより、検出コイル207,208は、レゾルバ201に発生した磁場の変動をそれぞれ位相の異なる2相のレゾルバ検出信号として出力することができる。本実施の形態では、検出コイル207の配置方向と、検出コイル208の配置方向とが、90°異なる場合を例に説明する。したがって、検出コイル207は正弦波の第1レゾルバ検出信号を出力するのに対し、検出コイル208は余弦波の第2レゾルバ検出信号を出力する。 The detection coils 207 and 208 are arranged in different directions. As a result, the detection coils 207 and 208 can output fluctuations in the magnetic field generated in the resolver 201 as two-phase resolver detection signals having different phases. In this embodiment, an example will be described in which the arrangement direction of the detection coil 207 and the arrangement direction of the detection coil 208 are different from each other by 90°. Therefore, the detection coil 207 outputs a sinusoidal first resolver detection signal, while the detection coil 208 outputs a cosine wave second resolver detection signal.

なお、本実施の形態では、レゾルバ201によって2相のレゾルバ検出信号が出力される場合を例に説明しているが、これに限られず、2相以上のレゾルバ検出信号が出力され、当該2相以上のレゾルバ検出信号によってロータ回転角が検出される構成であっても良い。また、本実施の形態では、励磁コイル206及び検出コイル207,208が、何れもステータ205部分に配置されている場合を例に説明しているが、これに限られない。例えば、励磁コイル206がロータ204部分に配置され、検出コイル207,208がステータ205部分に配置されても良い。 In the present embodiment, a case where resolver detection signals of two phases are output by the resolver 201 is described as an example, but the present invention is not limited to this, and resolver detection signals of two or more phases are output. The rotor rotation angle may be detected by the above resolver detection signal. Further, in the present embodiment, the case where the excitation coil 206 and the detection coils 207 and 208 are both arranged in the stator 205 portion is described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the excitation coil 206 may be arranged in the rotor 204 portion and the detection coils 207 and 208 may be arranged in the stator 205 portion.

(アナログ回路300の構成)
次に、アナログ回路300の構成について説明する。
アナログ回路300は、励磁回路301と、増幅回路331と、差動増幅回路105,106と、位相シフタ101,102と、合成器103と、バンドパスフィルタ329と、オペアンプOP330と、備える。
(Configuration of Analog Circuit 300)
Next, the configuration of the analog circuit 300 will be described.
The analog circuit 300 includes an excitation circuit 301, an amplifier circuit 331, differential amplifier circuits 105 and 106, phase shifters 101 and 102, a combiner 103, a bandpass filter 329, and an operational amplifier OP330.

励磁回路301は、キャリア周波数fcの方形波のクロック信号からキャリア周波数fcの正弦波のキャリア信号を生成する。 The excitation circuit 301 generates a sine wave carrier signal with a carrier frequency fc from a square wave clock signal with a carrier frequency fc.

増幅回路331は、励磁回路301によって生成された正弦波のキャリア信号を増幅する。具体的には、増幅回路331は、オペアンプOP302と、トランジスタTR303,TR304と、ダイオードD305,D306と、によって構成されている。オペアンプOP302は、正弦波のキャリア信号と、増幅回路331の出力信号と、の電位差を増幅して、トランジスタTR303,TR304のそれぞれのベースに出力する。トランジスタTR303,TR304は、何れもバイポーラトランジスタであって、プッシュプル接続されている。ダイオードD305,D306は、それぞれ、トランジスタTR303,TR304に並列に設けられている。増幅回路331は、トランジスタTR303、TR304間のノードの電圧を、増幅回路331の出力信号として、励磁コイル206に出力する。 The amplifier circuit 331 amplifies the sinusoidal carrier signal generated by the excitation circuit 301 . Specifically, the amplifier circuit 331 includes an operational amplifier OP302, transistors TR303 and TR304, and diodes D305 and D306. The operational amplifier OP302 amplifies the potential difference between the sine wave carrier signal and the output signal of the amplifier circuit 331, and outputs the amplified potential difference to the bases of the transistors TR303 and TR304. The transistors TR303 and TR304 are both bipolar transistors and are push-pull connected. Diodes D305 and D306 are provided in parallel with transistors TR303 and TR304, respectively. The amplifier circuit 331 outputs the voltage of the node between the transistors TR303 and TR304 to the exciting coil 206 as the output signal of the amplifier circuit 331 .

差動増幅回路105は、検出コイル207によって検出されたレゾルバ検出信号(差動信号)の電位差を増幅する。また、差動増幅回路106は、検出コイル208によって検出された差動信号(レゾルバ検出信号)の電位差を増幅する。したがって、例えば、差動増幅回路105は、正弦波の信号を出力するのに対し、差動増幅回路106は、余弦波の信号を出力する。なお、差動増幅回路105,106のそれぞれ出力信号の位相差は、理想的には90°であるが、例えば88°から92°までの範囲の略90°であれば良い。 A differential amplifier circuit 105 amplifies the potential difference of the resolver detection signal (differential signal) detected by the detection coil 207 . Also, the differential amplifier circuit 106 amplifies the potential difference of the differential signal (resolver detection signal) detected by the detection coil 208 . Therefore, for example, the differential amplifier circuit 105 outputs a sine wave signal, while the differential amplifier circuit 106 outputs a cosine wave signal. The phase difference between the output signals of the differential amplifier circuits 105 and 106 is ideally 90°, but may be substantially 90° in the range of 88° to 92°, for example.

具体的には、差動増幅回路105は、抵抗素子R311~R314と、オペアンプOP315と、によって構成されている。抵抗素子R311は、オペアンプOP315の反転入力端子と、検出コイル207の一方の端子と、の間に設けられている。抵抗素子R312は、オペアンプOP315の非反転入力端子と、検出コイル207の他方の端子と、の間に設けられている。抵抗素子R313は、オペアンプOP315の反転入力端子及び出力端子間に設けられている。抵抗素子R314は、オペアンプOP315の非反転入力端子とグランドとの間に設けられている。オペアンプOP315の出力信号は、差動増幅回路105の出力信号として用いられる。 Specifically, the differential amplifier circuit 105 is composed of resistance elements R311 to R314 and an operational amplifier OP315. The resistance element R311 is provided between the inverting input terminal of the operational amplifier OP315 and one terminal of the detection coil 207 . The resistive element R312 is provided between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP315 and the other terminal of the detection coil 207. The resistance element R313 is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP315. The resistance element R314 is provided between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP315 and the ground. The output signal of operational amplifier OP315 is used as the output signal of differential amplifier circuit 105 .

また、差動増幅回路106は、抵抗素子R316~R319と、オペアンプOP320と、によって構成されている。抵抗素子R316は、オペアンプOP320の反転入力端子と、検出コイル208の一方の端子と、の間に設けられている。抵抗素子R317は、オペアンプOP320の非反転入力端子と、検出コイル208の他方の端子と、の間に設けられている。抵抗素子R318は、オペアンプOP320の反転入力端子及び出力端子間に設けられている。抵抗素子R319は、オペアンプOP320の非反転入力端子とグランドとの間に設けられている。オペアンプOP320の出力信号は、差動増幅回路106の出力信号として用いられる。 Further, the differential amplifier circuit 106 is composed of resistance elements R316 to R319 and an operational amplifier OP320. A resistive element R316 is provided between the inverting input terminal of the operational amplifier OP320 and one terminal of the detection coil 208 . The resistive element R317 is provided between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP320 and the other terminal of the detection coil 208. The resistance element R318 is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP320. The resistance element R319 is provided between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP320 and the ground. The output signal of operational amplifier OP320 is used as the output signal of differential amplifier circuit 106 .

位相シフタ101は、キャリア周波数fcより低い周波数f1の極を持つように構成され、差動増幅回路105の出力信号(第1位相信号)の位相をシフトする。位相シフタ102は、キャリア周波数fcより高い周波数f2の極を持つように構成され、差動増幅回路106の出力信号(第2位相信号)の位相をシフトする。 Phase shifter 101 is configured to have a pole of frequency f1 lower than carrier frequency fc, and shifts the phase of the output signal (first phase signal) of differential amplifier circuit 105 . Phase shifter 102 is configured to have a pole of frequency f2 higher than carrier frequency fc, and shifts the phase of the output signal (second phase signal) of differential amplifier circuit 106 .

(位相シフタ101,102の具体的な構成例)
図3は、位相シフタ101の具体的な構成例を示す図である。
図3に示すように、位相シフタ101は、オールパスフィルタであって、オペアンプOP701と、抵抗素子R702~R704と、キャパシタC705と、を備える。
(Specific configuration example of phase shifters 101 and 102)
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of the phase shifter 101. As shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the phase shifter 101 is an all-pass filter and includes an operational amplifier OP701, resistance elements R702 to R704, and a capacitor C705.

オペアンプOP701の反転入力端子には、抵抗素子R702を介して、差動増幅回路105の出力信号(第1位相信号)が入力される。オペアンプOP701の非反転入力端子には、抵抗素子R703を介して、差動増幅回路105の出力信号(第1位相信号)が入力される。抵抗素子R704は、オペアンプOP701の反転入力端子及び出力端子間に設けられている。キャパシタC705は、オペアンプOP701の非反転入力端子とグランドとの間に設けられている。オペアンプOP701の出力信号は、位相シフタ101の出力信号として用いられる。 The output signal (first phase signal) of the differential amplifier circuit 105 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP701 via the resistance element R702. The output signal (first phase signal) of the differential amplifier circuit 105 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP701 via the resistance element R703. A resistance element R704 is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP701. A capacitor C705 is provided between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP701 and the ground. The output signal of operational amplifier OP701 is used as the output signal of phase shifter 101 .

位相シフタ102の構成については、位相シフタ101の場合と同様であるため、その説明を省略する。なお、位相シフタ101,102の構成は、図3に示す構成に限られず、所望のシフト量で位相をシフトさせることが可能な他の構成に適宜変更可能である。 Since the configuration of the phase shifter 102 is the same as that of the phase shifter 101, its description is omitted. The configuration of the phase shifters 101 and 102 is not limited to the configuration shown in FIG. 3, and can be appropriately changed to another configuration that can shift the phase by a desired shift amount.

位相シフト量及び極はオールパスフィルタの伝達関数により決定可能であるため、抵抗素子R703のインピーダンス及びキャパシタC705のキャパシタンスは、所望する位相シフト量及び極に応じて決定される。 Since the phase shift and poles are determinable by the transfer function of the all-pass filter, the impedance of resistive element R703 and the capacitance of capacitor C705 are determined according to the desired phase shift and poles.

具体的には、キャリア周波数fcと、位相シフタ101の極の周波数f1と、位相シフタ102の極の周波数f2とは、f1=fc/nかつf2=fc×n(nは任意の正の実数)を満足させることによって、位相シフタ101の位相シフト量と、位相シフタ102位相シフト量と、の差を90°とすることができる。 Specifically, the carrier frequency fc, the pole frequency f1 of the phase shifter 101, and the pole frequency f2 of the phase shifter 102 are f1=fc/n and f2=fc×n (where n is any positive real number ) is satisfied, the difference between the phase shift amount of the phase shifter 101 and the phase shift amount of the phase shifter 102 can be set to 90°.

例えば、抵抗素子R702~R704のインピーダンスを100kΩとし、キャパシタC705のキャパシタンスを80pFとすることにより、f1=1.99kHzの極とすることができる。また、抵抗素子R702~R704のインピーダンスを100kΩとし、キャパシタC705のキャパシタンスを135pFとすることにより、f2=11.8kHzの極とすることができる。 For example, by setting the impedance of the resistance elements R702 to R704 to 100 kΩ and the capacitance of the capacitor C705 to 80 pF, a pole of f1=1.99 kHz can be obtained. Also, by setting the impedance of the resistance elements R702 to R704 to 100 kΩ and the capacitance of the capacitor C705 to 135 pF, f2=11.8 kHz pole can be obtained.

f1=1.99kHz及びf2=11.8kHzは、キャリア周波数fc=4.88kHzに対してf1=fc/nかつf2=fc×n(nは任意の正の実数)の関係を満たしているので、位相シフタ101の位相シフト量と、位相シフタ102の位相シフト量と、の差は90°となる。なお、位相シフタ101,102のそれぞれの位相シフト量の差は、理想的には90°であるが、例えば、88°から92°までの範囲の略90°であってもよい。 f1 = 1.99 kHz and f2 = 11.8 kHz satisfy the relationship f1 = fc/n and f2 = fc x n (n is any positive real number) with respect to the carrier frequency fc = 4.88 kHz. , the difference between the phase shift amount of the phase shifter 101 and the phase shift amount of the phase shifter 102 is 90°. The difference between the phase shift amounts of the phase shifters 101 and 102 is ideally 90°, but may be approximately 90° in the range from 88° to 92°, for example.

図2に戻り、説明を続ける。
合成器103は、位相シフタ101によって位相シフトされた第1位相信号と、位相シフタ102によって位相シフトされた第2位相信号と、を合成する。それにより、キャリア信号がロータ回転角によって位相変調された信号(位相変調信号)が得られる。
Returning to FIG. 2, the description is continued.
The combiner 103 combines the first phase signal phase-shifted by the phase shifter 101 and the second phase signal phase-shifted by the phase shifter 102 . As a result, a signal (phase-modulated signal) obtained by phase-modulating the carrier signal by the rotor rotation angle is obtained.

具体的には、合成器103は、入力抵抗R325と、入力抵抗R326と、帰還抵抗R328と、オペアンプOP327と、によって構成されている。入力抵抗R325,R326は、オペアンプOP327の反転入力端子と、位相シフタ101,102のそれぞれの出力端子と、の間に設けられている。帰還抵抗R328は、オペアンプOP327の反転入力端子及び出力端子間に設けられている。オペアンプOP327の非反転入力端子は、グランドに接続されている。 Specifically, the combiner 103 is composed of an input resistor R325, an input resistor R326, a feedback resistor R328, and an operational amplifier OP327. The input resistors R325 and R326 are provided between the inverting input terminal of the operational amplifier OP327 and the output terminals of the phase shifters 101 and 102, respectively. A feedback resistor R328 is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP327. A non-inverting input terminal of the operational amplifier OP327 is connected to the ground.

オペアンプOP327は、入力抵抗R325を介して供給された第1位相信号と、入力抵抗R326を介して供給された第2位相信号と、の合成信号を増幅する。オペアンプOP327の出力信号は、帰還抵抗R328を介して、オペアンプOP327の反転入力端子に帰還される。オペアンプOP327の出力信号は、合成器103の出力信号として用いられる。 The operational amplifier OP327 amplifies the combined signal of the first phase signal supplied through the input resistor R325 and the second phase signal supplied through the input resistor R326. The output signal of the operational amplifier OP327 is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier OP327 via the feedback resistor R328. The output signal of operational amplifier OP327 is used as the output signal of combiner 103 .

ここで、入力抵抗R325,R326は、何れもゲイン調整回路141からの制御信号に基づいて抵抗値が調整可能に構成されている。 Here, both the input resistors R325 and R326 are configured so that their resistance values can be adjusted based on the control signal from the gain adjustment circuit 141. FIG.

例えば、ロータ204の回転速度が大きくなるほど、入力抵抗R325,R326の抵抗値は大きくなるように調整される。それにより、合成器103のゲインは小さくなる。それに対し、ロータ204の回転速度が小さくなるほど、入力抵抗R325,R326の抵抗値は小さくなるように調整される。それにより、合成器103のゲインは大きくなる。 For example, the resistance values of the input resistors R325 and R326 are adjusted to increase as the rotation speed of the rotor 204 increases. As a result, the gain of combiner 103 is reduced. On the other hand, the resistance values of the input resistors R325 and R326 are adjusted to decrease as the rotational speed of the rotor 204 decreases. As a result, the gain of combiner 103 is increased.

(入力抵抗R325,R326の第1の具体的な構成例)
図4は、入力抵抗R325の第1の具体的な構成例を入力抵抗R325aとして示す図である。
(First specific configuration example of input resistors R325 and R326)
FIG. 4 is a diagram showing a first specific configuration example of the input resistor R325 as an input resistor R325a.

図4に示すように、入力抵抗R325aは、m(mは2以上の整数)個のスイッチ素子SW1_1~SW1_mと、m個の抵抗素子R1_1~R1_mと、を有する。 As shown in FIG. 4, the input resistor R325a has m (m is an integer equal to or greater than 2) switch elements SW1_1 to SW1_m and m resistor elements R1_1 to R1_m.

抵抗素子R1_1~R1_mは、位相シフタ101の出力端子と、オペアンプOP327の反転入力端子と、の間に直列接続されている。スイッチ素子SW1_1は、オペアンプOP327の反転入力端子と抵抗素子R1_1の一端との間に設けられている。スイッチ素子SW1_2~SW1_mは、それぞれ、オペアンプOP327の反転入力端子と、抵抗素子R1_1~R1_m間のノードと、の間に設けられている。ここで、ゲイン調整回路141によって、スイッチ素子SW1_1~SW1_mのうち、何れか一つのスイッチ素子がオンに制御され、それ以外のスイッチ素子がオフに制御される。つまり、ゲイン調整回路141によって、入力抵抗R325aの抵抗値が切り替えられる。 Resistive elements R1_1 to R1_m are connected in series between the output terminal of phase shifter 101 and the inverting input terminal of operational amplifier OP327. The switch element SW1_1 is provided between the inverting input terminal of the operational amplifier OP327 and one end of the resistance element R1_1. The switch elements SW1_2 to SW1_m are provided between the inverting input terminal of the operational amplifier OP327 and the node between the resistance elements R1_1 to R1_m, respectively. Here, the gain adjustment circuit 141 turns on one of the switch elements SW1_1 to SW1_m, and turns off the other switch elements. That is, the gain adjustment circuit 141 switches the resistance value of the input resistor R325a.

入力抵抗R326の第1の具体的な構成例については、入力抵抗R325aの場合と同様であるため、その説明を省略する。 A first specific configuration example of the input resistor R326 is the same as the case of the input resistor R325a, so description thereof will be omitted.

(入力抵抗R325,R326の第2の具体的な構成例)
図5は、入力抵抗R325の第2の具体的な構成例を入力抵抗R325bとして示す図である。
(Second specific configuration example of input resistors R325 and R326)
FIG. 5 is a diagram showing a second specific configuration example of the input resistor R325 as an input resistor R325b.

図5に示すように、入力抵抗R325bは、スイッチ素子SW2_1と、抵抗素子R2_1と、を有する。 As shown in FIG. 5, the input resistor R325b has a switch element SW2_1 and a resistance element R2_1.

抵抗素子R2_1は、位相シフタ101の出力端子と、オペアンプOP327の反転入力端子と、の間に設けられている。スイッチ素子SW2_1は、抵抗素子R2_1に並列に設けられている。ここで、ゲイン調整回路141によって決定されたデューティ比でスイッチ素子SW2_1のオンオフが切り替えられる。つまり、ゲイン調整回路141によって、入力抵抗R325bの抵抗値が切り替えられる。 The resistance element R2_1 is provided between the output terminal of the phase shifter 101 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP327. The switch element SW2_1 is provided in parallel with the resistance element R2_1. Here, on/off of the switch element SW2_1 is switched with the duty ratio determined by the gain adjustment circuit 141 . That is, the gain adjustment circuit 141 switches the resistance value of the input resistor R325b.

入力抵抗R326の第2の具体的な構成例については、入力抵抗R325bの場合と同様であるため、その説明を省略する。 A second specific configuration example of the input resistor R326 is the same as the case of the input resistor R325b, so description thereof will be omitted.

図2に戻り、説明を続ける。
バンドパスフィルタ329は、位相変調信号の所定の周波数範囲以外を減衰して出力する。具体的には、バンドパスフィルタ329は、位相変調信号に含まれる磁気ノイズを減衰(除去)して出力する。
Returning to FIG. 2, the description is continued.
The bandpass filter 329 attenuates and outputs the phase modulated signal outside the predetermined frequency range. Specifically, the bandpass filter 329 attenuates (removes) the magnetic noise included in the phase modulated signal and outputs the signal.

図6は、バンドパスフィルタ329通過前の位相変調信号の波形を示す図である。図7は、バンドパスフィルタ329通過後の位相変調信号の波形を示す図である。図6及び図7を見てもわかるように、バンドパスフィルタ329によって位相変調信号に含まれる磁気ノイズが除去されている。 FIG. 6 is a diagram showing the waveform of the phase modulated signal before passing through the bandpass filter 329. In FIG. FIG. 7 is a diagram showing the waveform of the phase modulated signal after passing through the bandpass filter 329. In FIG. As can be seen from FIGS. 6 and 7, the bandpass filter 329 removes the magnetic noise contained in the phase modulated signal.

オペアンプOP330は、コンパレータを構成しており、合成器103からバンドパスフィルタ329を介して供給された位相変調信号を方形波に整形する。 The operational amplifier OP330 constitutes a comparator, and shapes the phase modulated signal supplied from the synthesizer 103 through the bandpass filter 329 into a square wave.

(カウンタ回路400の構成)
次に、カウンタ回路400の構成について説明する。
カウンタ回路400は、基準CLK回路401と、励磁CLK回路402と、位相差カウンタ404と、CLK同期回路403と、を備える。
(Configuration of Counter Circuit 400)
Next, the configuration of the counter circuit 400 will be described.
The counter circuit 400 includes a reference CLK circuit 401 , an excitation CLK circuit 402 , a phase difference counter 404 and a CLK synchronization circuit 403 .

基準CLK回路401は、基準周波数の基準クロック信号を生成し、生成した基準クロック信号を励磁CLK回路402、CLK同期回路403、及び、位相差カウンタ404に出力する。 The reference CLK circuit 401 generates a reference clock signal with a reference frequency and outputs the generated reference clock signal to the excitation CLK circuit 402 , the CLK synchronization circuit 403 and the phase difference counter 404 .

励磁CLK回路402は、基準CLK回路401において生成された基準クロック信号を分周し、分周により得られたキャリア周波数の方形波のクロック信号を励磁回路301及び位相差カウンタ404に出力する。 The excitation CLK circuit 402 frequency-divides the reference clock signal generated by the reference CLK circuit 401 , and outputs a square-wave clock signal having a carrier frequency obtained by frequency division to the excitation circuit 301 and the phase difference counter 404 .

CLK同期回路403は、整形された位相変調信号を基準クロック信号に同期して検波することにより、整形された位相変調信号と整形されたキャリア信号とを同期させる。CLK同期回路403によって検波された信号(検波信号)は、位相差カウンタ404及び位置演算器501に入力される。 The CLK synchronization circuit 403 synchronizes the shaped phase modulated signal with the shaped carrier signal by detecting the shaped phase modulated signal in synchronization with the reference clock signal. A signal (detection signal) detected by the CLK synchronization circuit 403 is input to the phase difference counter 404 and the position calculator 501 .

位相差カウンタ404は、同期検波により得られた位相変調信号とキャリア信号との位相差を基準周波数の分解能で計数し、計数結果を位置演算器501及び三相変換器509に出力する。 Phase difference counter 404 counts the phase difference between the phase modulated signal obtained by synchronous detection and the carrier signal with the resolution of the reference frequency, and outputs the counting result to position calculator 501 and three-phase converter 509 .

(マイコン制御器500の構成)
次に、マイコン制御器500の構成について説明する。
マイコン制御器500は、位置演算器501と、シリアル通信器502と、減算器503と、位置ゲイン演算器504と、微分処理器505と、減算器506と、速度ゲイン演算器507と、トルク演算器508と、三相変換器509と、乗算器510~512と、ゲイン調整回路141と、メモリ142と、を備える。
(Configuration of microcomputer controller 500)
Next, the configuration of the microcomputer controller 500 will be described.
The microcomputer controller 500 includes a position calculator 501, a serial communication device 502, a subtractor 503, a position gain calculator 504, a differentiation processor 505, a subtractor 506, a velocity gain calculator 507, and a torque calculator. 508, a three-phase converter 509, multipliers 510 to 512, a gain adjustment circuit 141, and a memory 142.

位置演算器501は、検波信号と、位相差の計数結果と、から位置検出値を算出し、減算器503及び微分処理器505に出力する。 The position calculator 501 calculates a position detection value from the detection signal and the phase difference count result, and outputs the position detection value to the subtractor 503 and the differentiation processor 505 .

シリアル通信器502は、外部からの位置指示信号を受信し、位置指令値を減算器503に出力する。減算器503は、位置検出値から位置指令値を減算し、得られた位置偏差を位置ゲイン演算器504に出力する。 Serial communication device 502 receives a position instruction signal from the outside and outputs a position command value to subtractor 503 . Subtractor 503 subtracts the position command value from the position detection value and outputs the obtained position deviation to position gain calculator 504 .

位置ゲイン演算器504は、位置偏差に所定の位置ゲインを乗じて、モータ202の目標速度を算出する。微分処理器505は、回転位置を表す検出信号を微分して、モータ202の回転速度を算出する。減算器506は、目標速度から回転速度を減算し、得られた速度偏差を速度ゲイン演算器507に出力する。 A position gain calculator 504 calculates a target speed of the motor 202 by multiplying the position deviation by a predetermined position gain. A differential processor 505 differentiates the detection signal representing the rotational position to calculate the rotational speed of the motor 202 . Subtractor 506 subtracts the rotation speed from the target speed and outputs the obtained speed deviation to speed gain calculator 507 .

速度ゲイン演算器507は、速度偏差に速度ゲインを乗じて、トルク指令値を算出する。トルク演算器508は、トルク指令値からモータ202の各相に流す電流指令値を算出する。三相変換器509は、位相差の計数結果から三相信号を生成し、三相信号を乗算器510~512にそれぞれ出力する。 A speed gain calculator 507 calculates a torque command value by multiplying the speed deviation by the speed gain. A torque calculator 508 calculates a current command value to be supplied to each phase of the motor 202 from the torque command value. Three-phase converter 509 generates a three-phase signal from the phase difference count result, and outputs the three-phase signal to multipliers 510 to 512, respectively.

乗算器510~512は、それぞれ電流指令値に三相信号を乗算して、三相の制御信号を生成し、三相の制御信号をパワー回路600に出力する。パワー回路600は、三相の制御信号に基づいてモータ202を三相PWM(Pulse Width Modulation)制御するインバータである。 Multipliers 510 to 512 each multiply the current command value by the three-phase signal to generate a three-phase control signal and output the three-phase control signal to power circuit 600 . The power circuit 600 is an inverter that performs three-phase PWM (Pulse Width Modulation) control of the motor 202 based on three-phase control signals.

ゲイン調整回路141は、微分処理器505によって算出されたモータ202の回転速度(換言すると、ロータ204の回転速度)に基づいて、合成器103のゲインを調整する。 The gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the synthesizer 103 based on the rotational speed of the motor 202 (in other words, the rotational speed of the rotor 204) calculated by the differentiation processor 505. FIG.

図8は、ロータ204の回転速度と、位相変調信号に対する磁気ノイズの割合と、の関係を示す図である。図8に示すように、磁気ノイズは、ロータ204の回転速度の上昇に比例して大きくなっている。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the rotor 204 and the ratio of magnetic noise to the phase modulation signal. As shown in FIG. 8, the magnetic noise increases in proportion to the increase in rotational speed of the rotor 204. FIG.

そこで、ゲイン調整回路141は、ロータ204の回転速度が大きくなるほど合成器103のゲインを小さくなるように調整する。ここで、ゲイン調整回路141は、合成器103から出力される位相変調信号が飽和しない(クリップしない)範囲でできるだけ大きな値を示すように、合成器103のゲインを調整する。それにより、ロータ204の回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが大きくなった場合でも、合成器103から出力される位相変調信号が飽和しなくなる(クリップしなくなる)ため、高調波成分の発生が抑制される。 Therefore, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the synthesizer 103 so as to decrease as the rotation speed of the rotor 204 increases. Here, gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of synthesizer 103 so that the phase modulated signal output from synthesizer 103 exhibits a value as large as possible within a range that does not saturate (clip). As a result, even when the magnetic noise increases as the rotational speed of the rotor 204 increases, the phase modulated signal output from the combiner 103 does not saturate (clip), thereby suppressing the generation of harmonic components. be done.

また、ゲイン調整回路141は、ロータの回転速度が小さくなるほど合成器103のゲインを大きくなるように調整する。それにより、ロータの回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが小さくなった場合には、合成器103のゲインが大きくなるため、合成器103から出力される位相変調信号に対する熱雑音等のノイズの割合、即ち、SN比の悪化が抑制される。 Also, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the combiner 103 so that it increases as the rotation speed of the rotor decreases. As a result, when the magnetic noise decreases as the rotational speed of the rotor increases, the gain of the combiner 103 increases. That is, deterioration of the SN ratio is suppressed.

具体的には、ゲイン調整回路141は、メモリ142からロータ204の回転速度に対応する合成器103のゲインの情報を読み出し、合成器103のゲインをメモリ142から読み出したゲインとなるように調整する。 Specifically, the gain adjustment circuit 141 reads information about the gain of the combiner 103 corresponding to the rotational speed of the rotor 204 from the memory 142 and adjusts the gain of the combiner 103 to the gain read from the memory 142 . .

メモリ142には、例えば図9に示されるように、ロータ204の回転速度及びそれに対応する合成器103のゲインの情報(テーブル)が格納されている。この情報は、予め測定又は算出されたものである。ここで、メモリ142に格納されているゲインの値は、何れも、合成器103から出力される位相変調信号が飽和しない(クリップしない)範囲でできるだけ大きな値に設定されている。なお、実際のロータ204の回転速度に対応する合成器103のゲインの情報がメモリ142に格納されていない場合、合成器103に設定されるゲインは、例えば、メモリ142に格納された情報を用いて線形補間することによって算出される。なお、ゲイン調整回路141は、テーブルを用いる代わりに演算式を用いて合成器103のゲインを調整しても良い。 The memory 142 stores information (table) of the rotational speed of the rotor 204 and the corresponding gain of the combiner 103, as shown in FIG. 9, for example. This information is pre-measured or calculated. Here, all of the gain values stored in the memory 142 are set to values as large as possible within a range in which the phase-modulated signal output from the combiner 103 is not saturated (not clipped). If the information on the gain of the combiner 103 corresponding to the actual rotation speed of the rotor 204 is not stored in the memory 142, the gain set in the combiner 103 is obtained by using the information stored in the memory 142, for example. is calculated by linearly interpolating Note that the gain adjustment circuit 141 may adjust the gain of the synthesizer 103 using an arithmetic expression instead of using the table.

このように、制御装置1は、ロータ204の回転速度に基づいて合成器103のゲインを調整することにより、SN比の悪化や高調波成分の発生を防ぎつつ磁気ノイズを除去して、ロータ回転角を精度良く検出することができる。 In this way, the control device 1 adjusts the gain of the synthesizer 103 based on the rotation speed of the rotor 204, thereby preventing deterioration of the SN ratio and generation of harmonic components, and removing magnetic noise. Angles can be detected with high accuracy.

(ロータ回転角の算出方法)
続いて、ロータ回転角の算出方法について、図2を用いて説明する。
(Calculation method of rotor rotation angle)
Next, a method for calculating the rotor rotation angle will be described with reference to FIG.

まず、励磁回路301によって生成された正弦波sinωtのキャリア信号は、増幅回路331によって増幅された後、励磁コイル206に入力される。 First, the carrier signal of the sine wave sinωt generated by the excitation circuit 301 is amplified by the amplification circuit 331 and then input to the excitation coil 206 .

レゾルバ201には、制御装置1から励磁コイル206に供給された正弦波sinωtのキャリア信号によって励磁されることにより磁場が発生する。ここで、レゾルバ201に発生した磁場は、ロータ204の回転によって変動する。検出コイル207,208は、レゾルバ201に発生した磁場の変動を検出して、90°位相の異なる2相のレゾルバ検出信号として出力する。 A magnetic field is generated in the resolver 201 by being excited by a carrier signal of a sine wave sinωt supplied from the control device 1 to the exciting coil 206 . Here, the magnetic field generated in the resolver 201 fluctuates as the rotor 204 rotates. The detection coils 207 and 208 detect variations in the magnetic field generated in the resolver 201 and output them as two-phase resolver detection signals with a phase difference of 90°.

差動増幅回路105は、検出コイル207によって検出されたレゾルバ検出信号(差動信号)の電位差を増幅する。また、差動増幅回路106は、検出コイル208によって検出された差動信号(レゾルバ検出信号)の電位差を増幅する。 A differential amplifier circuit 105 amplifies the potential difference of the resolver detection signal (differential signal) detected by the detection coil 207 . Also, the differential amplifier circuit 106 amplifies the potential difference of the differential signal (resolver detection signal) detected by the detection coil 208 .

ここで、差動増幅回路105の出力信号Z1、及び、差動増幅回路106の出力信号Z2は、それぞれ、以下の式(1)及び式(2)のように表される。 Here, the output signal Z1 of the differential amplifier circuit 105 and the output signal Z2 of the differential amplifier circuit 106 are represented by the following equations (1) and (2), respectively.

Z1=K・sinθm×sinωt ・・・(1)
Z2=K・cosθm×sinωt ・・・(2)
Z1=K·sin θm×sin ωt (1)
Z2=K·cos θm×sin ωt (2)

但し、ωはキャリア信号の角周波数、tは時間、θmはレゾルバ201のロータの回転角、Kはレゾルバ検出信号の振幅成分を示している。 is the angular frequency of the carrier signal, t is the time, .theta.m is the rotation angle of the rotor of the resolver 201, and K is the amplitude component of the resolver detection signal.

位相シフタ101は、例えばオーパスフィルタであって、差動増幅回路105の出力信号Z1の位相をシフト量φ1だけシフトさせる。位相シフタ102は、例えばオーパスフィルタであって、差動増幅回路106の出力信号Z2の位相をシフト量φ2だけシフトさせる。 The phase shifter 101 is, for example, an op-pass filter, and shifts the phase of the output signal Z1 of the differential amplifier circuit 105 by a shift amount φ1. Phase shifter 102 is, for example, an op-pass filter, and shifts the phase of output signal Z2 of differential amplifier circuit 106 by shift amount φ2.

例えば、位相シフタ101,102は、φ1-φ2=-90°を満たすように設計される。具体的には、例えば、キャリア周波数fc=4.88kHzに対して、位相シフタ101の極の周波数が1.99kHz、位相シフタ102の極の周波数が11.8kHzとなるように設計することにより、φ1-φ2=-90°を満足させることができる。 For example, phase shifters 101 and 102 are designed to satisfy φ1-φ2=-90°. Specifically, for example, for carrier frequency fc=4.88 kHz, by designing the pole frequency of phase shifter 101 to be 1.99 kHz and the pole frequency of phase shifter 102 to be 11.8 kHz, φ1−φ2=−90° can be satisfied.

このとき、位相シフタ101の出力信号X1、及び、位相シフタ102の出力信号X2は、それぞれ、以下の式(3)及び式(4)のように表される。 At this time, the output signal X1 of the phase shifter 101 and the output signal X2 of the phase shifter 102 are represented by the following equations (3) and (4), respectively.

X1=K・sinθm×sin(ωt-φ1) ・・・(3)
X2=K・cosθm×sin(ωt-φ2) ・・・(4)
X1=K·sinθm×sin(ωt−φ1) (3)
X2=K·cos θm×sin(ωt−φ2) (4)

ここで、式(3)にφ1=φ2-90°を代入することにより、X1は、以下の式(5)のように表される。 Here, by substituting φ1=φ2−90° into the formula (3), X1 is expressed as the following formula (5).

X1=K・sinθm×sin(ωt+90°-φ2)
=K・sinθm×cos(ωt-φ2) ・・・(5)
X1=K・sinθm×sin(ωt+90°−φ2)
=K sin θm×cos(ωt−φ2) (5)

合成器103は、位相シフタ101の出力信号X1と、位相シフタ102の出力信号X2と、を合成して出力する。ここで、合成器103の出力信号Yは、式(4)及び式(5)より、以下の式(6)のように表される。 The synthesizer 103 synthesizes the output signal X1 of the phase shifter 101 and the output signal X2 of the phase shifter 102 and outputs the result. Here, the output signal Y of the synthesizer 103 is represented by the following equation (6) from equations (4) and (5).

Y=X1+X2
=K・sinθm×cos(ωt-φ2)+K・cosθm×sin(ωt-φ2)
=K・sin(ωt-φ2+θm) ・・・(6)
Y=X1+X2
= K·sin θm×cos(ωt−φ2)+K・cos θm×sin(ωt−φ2)
=K sin(ωt-φ2+θm) (6)

例えば、φ1=-90°、φ2=0°の場合、合成器103の出力信号Yは、式(6)より、以下の式(7)のように表される。 For example, when φ1=−90° and φ2=0°, the output signal Y of the combiner 103 is represented by the following formula (7) from formula (6).

Y=K・sin(ωt+θm) ・・・(7) Y=K·sin(ωt+θm) (7)

即ち、合成器103は、キャリア信号がロータ回転角θmによって位相変調された信号(位相変調信号)を生成する。 That is, the synthesizer 103 generates a signal (phase modulated signal) in which the carrier signal is phase-modulated by the rotor rotation angle θm.

図10は、キャリア信号と、位相変調信号と、の関係を示す図である。図10において、縦軸は振幅を示し、横軸は時刻を示す。図10に示すように、キャリア信号及び位相変調信号では、周波数が同じであるのに対して位相が異なっている。そのため、キャリア信号及び位相変調信号の位相差から、ロータの回転角を算出することが可能である。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between carrier signals and phase modulation signals. In FIG. 10, the vertical axis indicates amplitude and the horizontal axis indicates time. As shown in FIG. 10, the carrier signal and the phase modulated signal have the same frequency but different phases. Therefore, it is possible to calculate the rotation angle of the rotor from the phase difference between the carrier signal and the phase modulated signal.

具体的には、キャリア周波数のクロック信号と、方形波に整形された位相変調信号と、の位相差を検出し、検出された位相差から、ロータの回転角を算出することが好ましい。 Specifically, it is preferable to detect the phase difference between the clock signal of the carrier frequency and the phase modulated signal shaped into a square wave, and calculate the rotation angle of the rotor from the detected phase difference.

図11は、キャリア周波数のクロック信号と、整形後の位相変調信号と、の関係を示す図である。図11において、縦軸は振幅を示し、横軸は時刻を示す。図11に示すように、キャリア周波数のクロック信号と、整形後の位相変調信号と、の間には、ロータの回転角に応じた位相差が存在する。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between a carrier frequency clock signal and a shaped phase modulated signal. In FIG. 11, the vertical axis indicates amplitude and the horizontal axis indicates time. As shown in FIG. 11, there is a phase difference between the carrier frequency clock signal and the phase modulated signal after shaping according to the rotation angle of the rotor.

カウンタ回路400において、CLK同期回路403は、キャリア周波数ωがロータ回転角θmによって位相変調された信号(整形された位相変調信号)を、基準クロック信号に同期して検波することにより、キャリア周波数ωがロータ回転角θmによって位相変調された信号と、キャリア周波数ωのクロック信号と、を同期させる。また、位相差カウンタ404は、同期検波によって得られた位相変調信号及びキャリア信号の位相差を基準周波数の分解能で計数する。 In the counter circuit 400, the CLK synchronizing circuit 403 detects the signal (shaped phase-modulated signal) obtained by phase-modulating the carrier frequency ω with the rotor rotation angle θm in synchronization with the reference clock signal. synchronizes the signal phase-modulated by the rotor rotation angle θm with the clock signal of the carrier frequency ω. A phase difference counter 404 counts the phase difference between the phase modulation signal and the carrier signal obtained by synchronous detection with the resolution of the reference frequency.

マイコン制御器500及びパワー回路600は、カウンタ回路400において計数された位相変調信号及びキャリア信号の位相差に基づいて、モータ202を制御する。 Microcomputer controller 500 and power circuit 600 control motor 202 based on the phase difference between the phase modulation signal and the carrier signal counted in counter circuit 400 .

上述のロータ回転角の算出方法によれば、キャリア周波数fcより低い周波数f1の極を持つ位相シフタ101によって、差動増幅回路105の出力信号(第1位相信号)の位相をシフトし、キャリア周波数fcより高い周波数f2の極を持つ位相シフタ102によって、差動増幅回路106の出力信号(第2位相信号)の位相をシフトする。そして、位相シフトされた第1位相信号と、位相シフトされた第2位相信号と、を合成している。それにより、ロータ回転角を精度良く検出することができるとともに、回路規模の増大を抑制することができる。 According to the above-described method of calculating the rotor rotation angle, the phase shifter 101 having a pole with a frequency f1 lower than the carrier frequency fc shifts the phase of the output signal (first phase signal) of the differential amplifier circuit 105, and the carrier frequency Phase shifter 102 having a pole of frequency f2 higher than fc shifts the phase of the output signal (second phase signal) of differential amplifier circuit 106 . Then, the phase-shifted first phase signal and the phase-shifted second phase signal are synthesized. As a result, the rotor rotation angle can be detected with high accuracy, and an increase in circuit scale can be suppressed.

また、ゲイン調整回路141は、微分処理器505によって算出されたモータ202の回転速度(換言すると、ロータ204の回転速度)に基づいて、合成器103のゲインを調整する。具体的には、ゲイン調整回路141は、ロータ204の回転速度が大きくなるほど合成器103のゲインを小さくなるように調整する。ここで、ゲイン調整回路141は、合成器103から出力される位相変調信号が飽和しない(クリップしない)範囲でできるだけ大きな値を示すように、合成器103のゲインを調整する。それにより、ロータ204の回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが大きくなった場合でも、合成器103から出力される位相変調信号が飽和電圧に張り付かなくなる(クリップしなくなる)ため、高調波成分の発生が抑制される。 Also, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the synthesizer 103 based on the rotational speed of the motor 202 (in other words, the rotational speed of the rotor 204) calculated by the differentiation processor 505. FIG. Specifically, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the combiner 103 so as to decrease as the rotational speed of the rotor 204 increases. Here, gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of synthesizer 103 so that the phase modulated signal output from synthesizer 103 exhibits a value as large as possible within a range that does not saturate (clip). As a result, even when the magnetic noise increases as the rotation speed of the rotor 204 increases, the phase modulated signal output from the combiner 103 does not stick to the saturation voltage (clip), so harmonic components are reduced. occurrence is suppressed.

また、ゲイン調整回路141は、ロータの回転速度が小さくなるほど合成器103のゲインを大きくなるように調整する。それにより、ロータの回転速度の上昇に伴って磁気ノイズが小さくなった場合には、合成器103のゲインが大きくなるため、合成器103から出力される位相変調信号に対する熱雑音等のノイズの割合、即ち、SN比の悪化が抑制される。 Also, the gain adjustment circuit 141 adjusts the gain of the combiner 103 so that it increases as the rotation speed of the rotor decreases. As a result, when the magnetic noise decreases as the rotational speed of the rotor increases, the gain of the combiner 103 increases. That is, deterioration of the SN ratio is suppressed.

このように、本実施の形態に係る制御装置1は、ロータ204の回転速度に基づいて合成器103のゲインを調整することにより、SN比の悪化や高調波成分の発生を防ぎつつ磁気ノイズを除去して、ロータ回転角を精度良く検出することができる。 As described above, the control device 1 according to the present embodiment adjusts the gain of the combiner 103 based on the rotation speed of the rotor 204, thereby suppressing the magnetic noise while preventing deterioration of the SN ratio and generation of harmonic components. By removing it, the rotor rotation angle can be detected with high accuracy.

(電流検出型のレゾルバが用いられたモータ制御システムの構成例)
本実施の形態では、レゾルバ201がトランス型のレゾルバである場合であるについて説明したが、これに限られず、例えば、電流検出型のレゾルバであっても良い。以下、図12を用いて、具体的に説明する。
(Configuration example of a motor control system using a current detection resolver)
Although the resolver 201 is a transformer type resolver in the present embodiment, the resolver is not limited to this, and may be, for example, a current detection type resolver. A specific description will be given below with reference to FIG. 12 .

図12は、図2に示すモータ制御システムの変形例を示す図である。図2に示すモータ制御システムでは、トランス型のレゾルバ201が用いられていた。それに対し、図12に示すモータ制御システムでは、電流検出型のレゾルバ201aが用いられている。図12に示すモータ制御システムのその他の構成については、図2に示すモータ制御システムの場合と同様であるため、その説明を省略する。 FIG. 12 is a diagram showing a modification of the motor control system shown in FIG. In the motor control system shown in FIG. 2, a transformer type resolver 201 was used. In contrast, the motor control system shown in FIG. 12 uses a current detection resolver 201a. The rest of the configuration of the motor control system shown in FIG. 12 is the same as that of the motor control system shown in FIG. 2, so description thereof is omitted.

電流検出型のレゾルバ201aは、ロータ204と、ステータ205と、コイルL1~L4と、抵抗素子R1~R4と、を備える。ロータ204は、モータ202の回転軸203に固定され、モータ202の回転とともに回転する。ステータ205は、ロータ204を囲むように設けられている。 The current detection resolver 201a includes a rotor 204, a stator 205, coils L1 to L4, and resistance elements R1 to R4. The rotor 204 is fixed to the rotating shaft 203 of the motor 202 and rotates as the motor 202 rotates. Stator 205 is provided to surround rotor 204 .

コイルL1~L4は、ステータ205部分において、モータ202の回転軸203を中心にして、それぞれ0°、90°、180°、270°の位置に配置されている。コイルL1~L4は、制御装置1から供給される正弦波のキャリア信号によって励磁されることにより磁場を生成する。ここで、コイルL1~L4に発生した磁場は、レゾルバ201のロータ部分の回転によって変動する。そのため、コイルL1~L4に流れる電流も、レゾルバ201のロータ部分の回転によって変動する。 The coils L1 to L4 are arranged at positions of 0°, 90°, 180°, and 270°, respectively, about the rotating shaft 203 of the motor 202 in the stator 205 portion. The coils L1 to L4 are excited by a sinusoidal carrier signal supplied from the control device 1 to generate a magnetic field. Here, the magnetic fields generated in the coils L1 to L4 fluctuate as the rotor portion of the resolver 201 rotates. Therefore, the currents flowing through the coils L1 to L4 also fluctuate as the rotor portion of the resolver 201 rotates.

抵抗素子R1~R4は、それぞれ、コイルL1~L4に流れる電流を電圧に変換して、0°、90°、180°、270°の相のレゾルバ検出信号として出力する。 The resistance elements R1 to R4 respectively convert the currents flowing through the coils L1 to L4 into voltages and output them as resolver detection signals of 0°, 90°, 180° and 270° phases.

具体的には、抵抗素子R1は、コイルL1に直列に設けられ、抵抗素子R1及びコイルL1間のノードN1の電圧を0°の相のレゾルバ検出信号として出力する。抵抗素子R2は、コイルL2に直列に設けられ、抵抗素子R2及びコイルL2間のノードN2の電圧を90°の相のレゾルバ検出信号として出力する。抵抗素子R3は、抵抗素子R3及びコイルL3間のノードN3の電圧を180°の相のレゾルバ検出信号として出力する。抵抗素子R4は、コイルL4に直列に設けられ、抵抗素子R4及びコイルL4間のノードN4の電圧を270°の相のレゾルバ検出信号として出力する。 Specifically, the resistive element R1 is provided in series with the coil L1, and outputs the voltage at the node N1 between the resistive element R1 and the coil L1 as a 0° phase resolver detection signal. The resistance element R2 is provided in series with the coil L2, and outputs the voltage at the node N2 between the resistance element R2 and the coil L2 as a 90° phase resolver detection signal. The resistance element R3 outputs the voltage of the node N3 between the resistance element R3 and the coil L3 as a 180° phase resolver detection signal. The resistance element R4 is provided in series with the coil L4, and outputs the voltage at the node N4 between the resistance element R4 and the coil L4 as a 270° phase resolver detection signal.

差動増幅回路105は、コイルL1,L3のそれぞれに流れる電流を抵抗素子R1,R3を用いて電圧に変換したレゾルバ検出信号の電位差を増幅する。また、差動増幅回路106は、コイルL2,L4のそれぞれに流れる電流を抵抗素子R2,R4を用いて電圧に変換したレゾルバ検出信号の電位差を増幅する。したがって、例えば、差動増幅回路105は、正弦波の信号を出力するのに対し、差動増幅回路106は、余弦波の信号を出力する。なお、差動増幅回路105,106のそれぞれ出力信号の位相差は、理想的には90°であるが、例えば88°から92°までの範囲の略90°であれば良い。 The differential amplifier circuit 105 amplifies the potential difference between the resolver detection signals obtained by converting the currents flowing through the coils L1 and L3 into voltages using the resistance elements R1 and R3. Further, the differential amplifier circuit 106 amplifies the potential difference between the resolver detection signals obtained by converting the currents flowing through the coils L2 and L4 into voltages using the resistance elements R2 and R4. Therefore, for example, the differential amplifier circuit 105 outputs a sine wave signal, while the differential amplifier circuit 106 outputs a cosine wave signal. The phase difference between the output signals of the differential amplifier circuits 105 and 106 is ideally 90°, but may be substantially 90° in the range of 88° to 92°, for example.

このように、制御装置1は、レゾルバ201が電流検出型であってもトランス型である場合と同等の効果を奏することができる。 In this manner, the control device 1 can achieve the same effect as when the resolver 201 is of the current detection type and of the transformer type.

また、本実施の形態では、合成器103に設けられた入力抵抗R325,R326の抵抗値を調整することにより、合成器103のゲインが調整される場合を例に説明したが、これに限られない。以下、図13及び図14を用いながら、合成器103の変形例について説明する。 Further, in the present embodiment, the case where the gain of the combiner 103 is adjusted by adjusting the resistance values of the input resistors R325 and R326 provided in the combiner 103 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. do not have. A modification of the synthesizer 103 will be described below with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.

(合成器103の第1変形例)
図13は、制御装置1の第1変形例を制御装置1aとして示す図である。制御装置1aは、制御装置1と比較して、合成器103の第1変形例である合成器103aを備える。合成器103aでは、入力抵抗R325,R326の代わりに帰還抵抗R328の抵抗値がゲイン調整回路141によって調整可能となっている。帰還抵抗R328の具体的な構成については、図4,図5に示す構成と同様であるため、その説明を省略する。
(First modification of synthesizer 103)
FIG. 13 is a diagram showing a first modification of the control device 1 as a control device 1a. Compared to the control device 1 , the control device 1 a comprises a combiner 103 a which is a first modification of the combiner 103 . In the combiner 103a, the resistance value of the feedback resistor R328 can be adjusted by the gain adjustment circuit 141 instead of the input resistors R325 and R326. Since the specific configuration of the feedback resistor R328 is the same as the configuration shown in FIGS. 4 and 5, its description is omitted.

例えば、ロータ204の回転速度が大きくなるほど、帰還抵抗R328の抵抗値は小さくなるように調整される。それにより、合成器103のゲインは小さくなる。それに対し、ロータ204の回転速度が小さくなるほど、帰還抵抗R328の抵抗値は大きくなるように調整される。それにより、合成器103のゲインは大きくなる。 For example, the resistance value of the feedback resistor R328 is adjusted to decrease as the rotation speed of the rotor 204 increases. As a result, the gain of combiner 103 is reduced. On the other hand, the resistance value of the feedback resistor R328 is adjusted to increase as the rotation speed of the rotor 204 decreases. As a result, the gain of combiner 103 is increased.

合成器103aは、合成器103の場合と同等程度の機能を実現することができる。 The synthesizer 103a can implement functions similar to those of the synthesizer 103. FIG.

(合成器103の第2変形例)
図14は、制御装置1の第2変形例を制御装置1bとして示す図である。制御装置1bは、制御装置1と比較して、合成器103の第2変形例である合成器103bを備える。合成器103bでは、入力抵抗R325,R326に加えて帰還抵抗R328の抵抗値もゲイン調整回路141によって調整可能となっている。
(Second modification of synthesizer 103)
FIG. 14 is a diagram showing a second modification of the control device 1 as a control device 1b. The control device 1b, compared to the control device 1, comprises a combiner 103b, which is a second modification of the combiner 103. FIG. In the combiner 103b, the gain adjustment circuit 141 can adjust the resistance value of the feedback resistor R328 in addition to the input resistors R325 and R326.

例えば、ロータ204の回転速度が大きくなるほど、入力抵抗R325,R326の抵抗値が大きくなるように調整されたり、帰還抵抗R328の抵抗値が小さくなるように調整されたりする。それにより、合成器103のゲインは小さくなる。それに対し、ロータ204の回転速度が小さくなるほど、入力抵抗R325,R326の抵抗値が小さくなるように調整されたり、帰還抵抗R328の抵抗値が大きくなるように調整されたりする。それにより、合成器103のゲインは大きくなる。 For example, as the rotation speed of the rotor 204 increases, the resistance values of the input resistors R325 and R326 are adjusted to increase, and the resistance value of the feedback resistor R328 is adjusted to decrease. As a result, the gain of combiner 103 is reduced. On the other hand, as the rotation speed of the rotor 204 decreases, the resistance values of the input resistors R325 and R326 are adjusted to decrease, and the resistance value of the feedback resistor R328 is adjusted to increase. As a result, the gain of combiner 103 is increased.

合成器103bは、合成器103の場合と同等程度の機能を実現することができる。さらに、合成器103bは、入力抵抗及び帰還抵抗のそれぞれの抵抗値を調整することができるため、より細やかにゲインを調整することができる。 The synthesizer 103b can realize a function equivalent to that of the synthesizer 103. FIG. Furthermore, the synthesizer 103b can adjust the resistance values of the input resistor and the feedback resistor, so that the gain can be adjusted more finely.

<実施の形態2>
図15は、実施の形態2にかかる制御装置2が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。制御装置2は、制御装置1の場合と比較して、補正回路143と、AD変換器144と、DA変換器145と、抵抗素子R146,R148と、キャパシタC147と、をさらに備える。図15の例では、補正回路143は、マイコン制御器500に設けられ、AD変換器144及びDA変換器145は、カウンタ回路400に設けられ、抵抗素子R146,R148及びキャパシタC147は、アナログ回路300に設けられている。
<Embodiment 2>
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with the control device 2 according to the second embodiment. Compared to the control device 1, the control device 2 further includes a correction circuit 143, an AD converter 144, a DA converter 145, resistance elements R146 and R148, and a capacitor C147. In the example of FIG. 15, the correction circuit 143 is provided in the microcomputer controller 500, the AD converter 144 and the DA converter 145 are provided in the counter circuit 400, and the resistance elements R146 and R148 and the capacitor C147 are provided in the analog circuit 300. is provided in

(レゾルバ検出信号の角度誤差成分についての説明)
制御装置2の詳細について説明する前に、まず、レゾルバ検出信号に含まれる角度誤差成分について説明する。
(Description of angle error component of resolver detection signal)
Before describing the details of the control device 2, first, the angular error component included in the resolver detection signal will be described.

図16は、角度誤差成分がない場合におけるキャリア信号と第1及び第2位相信号(差動増幅回路105,106のそれぞれの出力信号)との例を示す図である。図16において、縦軸は振幅を示し、横軸は時刻を示す。 FIG. 16 is a diagram showing an example of the carrier signal and the first and second phase signals (the respective output signals of the differential amplifier circuits 105 and 106) when there is no angular error component. In FIG. 16, the vertical axis indicates amplitude and the horizontal axis indicates time.

図16に示すように、角度誤差成分がない場合、第1位相信号は、キャリア信号がレゾルバ201のロータ回転角によって位相変調された正弦波の位相変調信号となっている。また、第2位相信号は、キャリア信号がレゾルバ201のロータ回転角によって位相変調された余弦波の位相変調信号となっている。ここで、第1及び第2位相信号の包絡線は、何れもノイズのない波形を形成している。 As shown in FIG. 16 , when there is no angular error component, the first phase signal is a sinusoidal phase-modulated signal in which the carrier signal is phase-modulated by the rotor rotation angle of the resolver 201 . The second phase signal is a cosine wave phase-modulated signal obtained by phase-modulating the carrier signal with the rotor rotation angle of the resolver 201 . Here, the envelopes of the first and second phase signals both form noiseless waveforms.

それに対し、例えばレゾルバ201に巻線ばらつきがあると、位相変調信号には、固定位相のキャリア信号が角度誤差成分(残留成分)として残ってしまう。図17は、角度誤差成分がある場合におけるキャリア信号と第1及び第2位相信号との例を示す図である。図17において、縦軸は振幅を示し、横軸は時刻を示す。 On the other hand, for example, if there is a winding variation in the resolver 201, the fixed-phase carrier signal remains as an angular error component (residual component) in the phase modulated signal. FIG. 17 is a diagram showing an example of the carrier signal and the first and second phase signals when there is an angular error component. In FIG. 17, the vertical axis indicates amplitude and the horizontal axis indicates time.

図17に示すように、角度誤差成分がある場合、第1位相信号は、角度誤差成分を含むキャリア信号がレゾルバ201のロータ回転角によって位相変調された正弦波の信号となっている。また、第2位相信号は、角度誤差成分を含むキャリア信号がレゾルバ201のロータ回転角によって位相変調された余弦波の信号となっている。つまり、角度誤差成分がある場合、第1及び第2位相信号には、ロータ回転角によって位相変調された角度誤差成分が含まれてしまう。 As shown in FIG. 17 , when there is an angular error component, the first phase signal is a sinusoidal signal obtained by phase-modulating the carrier signal containing the angular error component with the rotor rotation angle of the resolver 201 . The second phase signal is a cosine wave signal obtained by phase-modulating the carrier signal including the angle error component with the rotor rotation angle of the resolver 201 . That is, when there is an angular error component, the first and second phase signals include the angular error component phase-modulated by the rotor rotation angle.

ここで、角度誤差成分がある場合、差動増幅回路105の出力信号(第1位相信号)Z1、及び、差動増幅回路106の出力信号(第2位相信号)Z2は、それぞれ、以下の式(8)及び式(9)のように表される。 Here, when there is an angle error component, the output signal (first phase signal) Z1 of the differential amplifier circuit 105 and the output signal (second phase signal) Z2 of the differential amplifier circuit 106 are obtained by the following equations. (8) and (9).

Z1=K・(α+sinθm)×sinωt ・・・(8)
Z2=K・(β+cosθm)×sinωt ・・・(9)
Z1=K·(α+sinθm)×sinωt (8)
Z2=K·(β+cos θm)×sin ωt (9)

但し、ωはキャリア信号の角周波数、tは時間、θmはレゾルバ201のロータの回転角、Kはレゾルバ検出信号の振幅成分、α,βは誤差成分、を示している。 is the angular frequency of the carrier signal, t is the time, .theta.m is the rotation angle of the rotor of the resolver 201, K is the amplitude component of the resolver detection signal, and α and .beta.

このとき、位相シフタ101の出力信号X1、及び、位相シフタ102の出力信号X2は、それぞれ、以下の式(10)及び式(11)のように表される。 At this time, the output signal X1 of the phase shifter 101 and the output signal X2 of the phase shifter 102 are represented by the following equations (10) and (11), respectively.

X1=K・(α+sinθm)×sin(ωt-φ1) ・・・(10)
X2=K・(β+cosθm)×sin(ωt-φ2) ・・・(11)
X1=K·(α+sinθm)×sin(ωt−φ1) (10)
X2=K·(β+cosθm)×sin(ωt−φ2) (11)

ここで、式(10)にφ1=φ2-90°を代入することにより、X1は、以下の式(12)のように表される。 Here, by substituting φ1=φ2−90° into the formula (10), X1 is expressed as the following formula (12).

X1=K・(α+sinθm)×sin(ωt+90°-φ2)
=K・(α+sinθm)×cos(ωt-φ2) ・・・(12)
X1=K・(α+sinθm)×sin(ωt+90°−φ2)
=K·(α+sinθm)×cos(ωt−φ2) (12)

合成器103は、位相シフタ101の出力信号X1と、位相シフタ102の出力信号X2と、を合成して出力する。ここで、合成器103の出力信号Yは、式(11)及び式(12)より、以下の式(13)のように表される。 The synthesizer 103 synthesizes the output signal X1 of the phase shifter 101 and the output signal X2 of the phase shifter 102 and outputs the result. Here, the output signal Y of the synthesizer 103 is represented by the following equation (13) from equations (11) and (12).

Y=X1+X2
=K・(α+sinθm)×cos(ωt-φ2)+K・(β+cosθm)×sin(ωt-φ2)

Figure 0007106441000001

・・・(13) Y=X1+X2
=K・(α+sinθm)×cos(ωt−φ2)+K・(β+cosθm)×sin(ωt−φ2)
=
Figure 0007106441000001

(13)

例えば、φ1=-90°、φ2=0°の場合、合成器103の出力信号Yは、式(13)より、以下の式(14)のように表される。 For example, when φ1=−90° and φ2=0°, the output signal Y of the combiner 103 is represented by the following formula (14) from formula (13).

Figure 0007106441000002

・・・(14)
Figure 0007106441000002

(14)

式(13)の右辺の第2項が角度誤差成分に該当する。後述する補正回路143は、式(13)の右辺の第2項の値が限りなくゼロに近づくように位相変調信号を補正することになる。 The second term on the right side of Equation (13) corresponds to the angular error component. A correction circuit 143, which will be described later, corrects the phase modulation signal so that the value of the second term on the right side of Equation (13) approaches zero.

図15に戻り説明を続ける。
AD変換器144は、合成器103から出力された位相変調信号をデジタル信号に変換して出力する。補正回路143は、位相及び振幅を任意に変更可能な補正信号を生成する。DA変換器145は、デジタルの補正信号をアナログ信号に変換する。
Returning to FIG. 15, the description continues.
The AD converter 144 converts the phase modulated signal output from the synthesizer 103 into a digital signal and outputs the digital signal. A correction circuit 143 generates a correction signal whose phase and amplitude can be changed arbitrarily. The DA converter 145 converts the digital correction signal into an analog signal.

抵抗素子R146,R148は、DA変換器145の出力端子と、オペアンプOP327の反転入力端子と、の間に直列に設けられている。キャパシタC147は、抵抗素子R146,R148間のノードと、グランドと、の間に設けられている。ここで、抵抗素子R146及びキャパシタC147によってローパスフィルタが構成されている。 The resistance elements R146 and R148 are provided in series between the output terminal of the DA converter 145 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP327. The capacitor C147 is provided between the node between the resistance elements R146 and R148 and the ground. Here, a low-pass filter is configured by the resistance element R146 and the capacitor C147.

DA変換器145によってアナログ化された補正信号は、抵抗素子R146及びキャパシタからなるローパスフィルタと、抵抗素子R148と、を伝搬してオペアンプOP327の反転入力端子にフィードバックされる。 The correction signal converted to analog by the DA converter 145 propagates through a low-pass filter composed of a resistance element R146 and a capacitor, and a resistance element R148, and is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier OP327.

ここで、補正回路143は、AD変換器144によってデジタル化された位相変調信号の包絡線の変動幅(振幅)ができるだけ小さくなるように、補正信号の振幅及び位相を任意に調整する。つまり、補正回路143は、位相変調信号に含まれる角度誤差成分を打ち消すような振幅及び位相の補正信号を生成する。 Here, the correction circuit 143 arbitrarily adjusts the amplitude and phase of the correction signal so that the fluctuation width (amplitude) of the envelope of the phase modulated signal digitized by the AD converter 144 is minimized. That is, the correction circuit 143 generates an amplitude and phase correction signal that cancels out the angular error component contained in the phase modulation signal.

制御装置2のその他の構成及び動作については、制御装置1の場合と同様であるため、その説明を省略する。 Other configurations and operations of the control device 2 are the same as those of the control device 1, so description thereof will be omitted.

それにより、制御装置2は、補正回路143を用いて、位相変調信号に含まれる角度誤差成分を打ち消すような振幅及び位相の補正信号を生成し、位相変調信号に重畳させる。それにより、制御装置2は、位相変調信号に含まれる角度誤差成分を抑制することができるため、ロータ回転角の検出精度をさらに向上させることができる。 Accordingly, the control device 2 uses the correction circuit 143 to generate an amplitude and phase correction signal that cancels out the angular error component contained in the phase modulated signal, and superimposes it on the phase modulated signal. As a result, the control device 2 can suppress the angle error component included in the phase modulated signal, so that the detection accuracy of the rotor rotation angle can be further improved.

なお、抵抗素子R148は、入力抵抗R325,R326とともに、ゲイン調整回路141によって抵抗値を調整可能に構成されている。それにより、抵抗素子R148の抵抗値が固定された場合におけるゲイン調整の制限が緩和される。 The resistance element R148 is configured so that the resistance value thereof can be adjusted by the gain adjustment circuit 141 together with the input resistors R325 and R326. As a result, restrictions on gain adjustment are relaxed when the resistance value of the resistance element R148 is fixed.

本実施の形態では、補正回路143による位相変調信号の補正が制御装置1に適用された制御装置2について説明したが、これに限られない。補正回路143による位相変調信号の補正は、例えば、制御装置1a,1bに適用されても良い。 In this embodiment, the control device 2 to which the correction of the phase modulated signal by the correction circuit 143 is applied to the control device 1 has been described, but the present invention is not limited to this. The correction of the phase modulated signal by the correction circuit 143 may be applied to the control devices 1a and 1b, for example.

<実施の形態3>
図18は、実施の形態3にかかる制御装置3が搭載されたモータ制御システムの構成例を示す図である。制御装置3は、制御装置1の場合と比較して、ロータ204の回転速度に応じた合成器103のゲインを自動的に算出する機能をさらに備える。
<Embodiment 3>
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a motor control system equipped with the control device 3 according to the third embodiment. The control device 3 further has a function of automatically calculating the gain of the combiner 103 according to the rotation speed of the rotor 204, compared with the case of the control device 1. FIG.

具体的には、制御装置3は、モニタ回路149をさらに備える。モニタ回路149は、例えばAD変換回路であって、ロータ204を所定の回転速度で回転させた場合における合成器103の出力信号(位相変調信号)をモニタする。ゲイン調整回路141は、モニタ回路149によって合成器103の出力信号をモニタしながら、合成器103の出力信号がクリップしない範囲内でできるだけ大きな値を示すような合成器103のゲインを探索する。そして、ゲイン調整回路141は、その探索結果、即ち、ロータ204の回転速度及びそれに対応する合成器103のゲインの情報を、メモリ142に格納する。ゲイン調整回路141は、このような動作を繰り返すことによって、ロータ204の回転速度及びそれに対応する合成器103のゲインの情報を複数取得し、それらをメモリ142に格納する。 Specifically, the control device 3 further includes a monitor circuit 149 . The monitor circuit 149 is, for example, an AD conversion circuit, and monitors the output signal (phase modulation signal) of the synthesizer 103 when the rotor 204 is rotated at a predetermined rotational speed. The gain adjustment circuit 141 monitors the output signal of the combiner 103 by the monitor circuit 149 and searches for the gain of the combiner 103 so that the output signal of the combiner 103 exhibits a value as large as possible within a range in which the output signal of the combiner 103 does not clip. Then, the gain adjustment circuit 141 stores in the memory 142 the result of the search, that is, information on the rotational speed of the rotor 204 and the corresponding gain of the synthesizer 103 . By repeating such operations, the gain adjustment circuit 141 acquires a plurality of pieces of information on the rotational speed of the rotor 204 and the corresponding gain of the synthesizer 103 and stores them in the memory 142 .

図19は、制御装置3による、ロータ204の回転速度及びそれに対応する合成器103のゲインの情報の取得方法を示すフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart showing a method for acquiring information on the rotation speed of the rotor 204 and the corresponding gain of the synthesizer 103 by the control device 3 .

まず、合成器103の出力信号に対して閾値電圧VTが設定される(ステップS101)。閾値電圧VTには、合成器103の出力信号として許容される電圧の最大値が設定される。具体的には、閾値電圧VTは、飽和電圧よりもわずかに低い値に設定される。例えば、飽和電圧(限界電圧)が4.5Vである場合、閾値電圧VTは4Vに設定される。例えば、モニタ回路149は、合成器103の出力電圧が閾値電圧VTよりも高い場合には“1”のモニタ結果を出力し、合成器103の出力電圧が閾値電圧VT以下の場合には“0”のモニタ結果を出力する。 First, a threshold voltage VT is set for the output signal of the synthesizer 103 (step S101). The threshold voltage VT is set to the maximum voltage value that is allowed as the output signal of the synthesizer 103 . Specifically, the threshold voltage VT is set to a value slightly lower than the saturation voltage. For example, if the saturation voltage (limit voltage) is 4.5V, the threshold voltage VT is set to 4V. For example, the monitor circuit 149 outputs a monitor result of "1" when the output voltage of the combiner 103 is higher than the threshold voltage VT, and outputs "0" when the output voltage of the combiner 103 is below the threshold voltage VT. ” monitor result.

その後、合成器103のゲインの初期値が設定される(ステップS102)。ゲインの初期値には、例えば合成器103が取り得るゲインの最小値が設定される。 After that, the initial value of the gain of the synthesizer 103 is set (step S102). For the initial value of the gain, for example, the minimum value of the gain that the synthesizer 103 can take is set.

その後、ロータ204を所定の回転速度で回転させる(ステップS103)。ここでは、例えばロータ204を回転速度0[r/min]で回転させる。モニタ回路149は、このときの合成器103の出力信号をモニタする(ステップS104)。 After that, the rotor 204 is rotated at a predetermined rotational speed (step S103). Here, for example, the rotor 204 is rotated at a rotation speed of 0 [r/min]. The monitor circuit 149 monitors the output signal of the synthesizer 103 at this time (step S104).

例えば、モニタ回路149から“0”のモニタ結果が出力された場合(ステップS105のNO)、合成器103の出力信号が閾値電圧VT以下であるため、ゲイン調整回路141は、合成器103のゲインを一段階大きくする(ステップS106)。なお、このときの合成器103のゲインの変化量が小さいほど、より精度の高いゲイン情報の取得が可能である。その後、モニタ回路149は、合成器103の出力信号を再びモニタする(ステップS104)。 For example, when the monitor result of “0” is output from the monitor circuit 149 (NO in step S105), the output signal of the combiner 103 is equal to or lower than the threshold voltage VT. is increased by one step (step S106). It should be noted that the smaller the amount of change in the gain of the synthesizer 103 at this time, the more accurately the gain information can be obtained. Thereafter, monitor circuit 149 monitors the output signal of synthesizer 103 again (step S104).

それに対し、モニタ回路149から“1”のモニタ結果が出力された場合(ステップS105のYES)、合成器103の出力信号が閾値電圧VTより高くなっているため、ゲイン調整回路141は、その直前に設定された(或いはそのときに設定されている)合成器103のゲインの情報を、対応するロータ204の回転速度の情報とともに、メモリ142に格納する(ステップS107)。なお、合成器103のゲインを最大にしてもモニタ回路149から“0”のモニタ結果が出力され続ける場合には、ゲイン調整回路141は、そのゲインの最大値を、対応するロータ204の回転速度の情報とともに、メモリ142に格納する(ステップS105のYES→ステップS107)。 On the other hand, when the monitor result of "1" is output from the monitor circuit 149 (YES in step S105), the output signal of the synthesizer 103 is higher than the threshold voltage VT. (or set at that time) is stored in the memory 142 together with the corresponding rotational speed information of the rotor 204 (step S107). If the monitor circuit 149 continues to output a monitor result of “0” even if the gain of the synthesizer 103 is maximized, the gain adjustment circuit 141 adjusts the maximum value of the gain to the rotational speed of the corresponding rotor 204. (YES in step S105→step S107).

その後、探索対象となっている複数のロータ回転速度に対応する複数の合成器103のゲイン情報の全ての取得が完了していない場合には(ステップS108のNO)、ロータ204の回転速度は、まだ選択されていない別の回転速度(例えば500[r/min]に切り替えられる(ステップS109)。その後、ステップS103~S109の処理が繰り返される。 After that, if acquisition of all the gain information of the multiple combiners 103 corresponding to the multiple rotor rotation speeds to be searched has not been completed (NO in step S108), the rotation speed of the rotor 204 is The rotation speed is switched to another rotation speed (for example, 500 [r/min]) that has not been selected yet (step S109). After that, the processes of steps S103 to S109 are repeated.

その後、探索対象となっている複数のロータ回転速度に対応する複数の合成器103のゲイン情報の全ての取得が完了した場合には(ステップS108のYES)、制御装置3による、ロータ204の回転速度及びそれに対応する合成器103のゲインの情報の取得は終了する。 After that, when acquisition of all the gain information of the plurality of combiners 103 corresponding to the plurality of rotor rotational speeds to be searched is completed (YES in step S108), the controller 3 controls the rotation of the rotor 204. Acquisition of velocity and corresponding combiner 103 gain information ends.

このように、本実施の形態に係る制御装置3は、制御装置1,2等と同等程度の効果を奏することができるとともに、レゾルバの素性がわからない場合でも、ロータ204の回転速度に応じた合成器103のゲインを自動的に算出することができる。 As described above, the control device 3 according to the present embodiment can achieve effects equivalent to those of the control devices 1, 2, etc., and even if the identity of the resolver is unknown, the synthesized signal corresponding to the rotation speed of the rotor 204 The gain of the unit 103 can be automatically calculated.

以上のように、上記実施の形態1~3にかかる制御装置は、ロータ204の回転速度に基づいて合成器103のゲインを調整することにより、SN比の悪化や高調波成分の発生を防ぎつつ磁気ノイズを除去して、ロータ回転角を精度良く検出することができる。 As described above, the control apparatus according to the first to third embodiments adjusts the gain of the combiner 103 based on the rotational speed of the rotor 204, thereby preventing deterioration of the SN ratio and generation of harmonic components. Magnetic noise can be removed and the rotor rotation angle can be detected with high accuracy.

なお、上記各実施の形態において、カウンタ回路400及びマイコン制御器500は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアまたはソフトウェアで実施できる。また、処理の一部をソフトウェアで実施し、それ以外をハードウェアで実施することとしても良い。ソフトウェアで実施する際には、マイクロプロセッサ等の1つあるいは複数のCPUを有するコンピュータシステムに機能ブロックの処理に関するプログラムを実行させればよい。 In each of the above embodiments, the counter circuit 400 and the microcomputer controller 500 can be implemented by hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or software. Also, part of the processing may be implemented by software, and the rest may be implemented by hardware. When implemented in software, a computer system having one or more CPUs such as microprocessors may be caused to execute programs relating to the processing of the functional blocks.

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 Also, the programs described above can be stored and supplied to computers using various types of non-transitory computer readable media. Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (e.g., flexible discs, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical discs), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R/W, semiconductor memory (eg, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)). The program may also be supplied to the computer on various types of transitory computer readable medium. Examples of transitory computer-readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. Transitory computer-readable media can deliver the program to the computer via wired channels, such as wires and optical fibers, or wireless channels.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 The invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that this is possible.

例えば、キャリア周波数及び位相シフト量は、いずれも上記実施の形態の数値に限定されるものではない。 For example, neither the carrier frequency nor the amount of phase shift are limited to the numerical values in the above embodiments.

また、例えば、上記の実施の形態1~4に係る制御装置及びそれを備えたモータ制御システムでは、半導体基板、半導体層、拡散層(拡散領域)などの導電型(p型もしくはn型)を反転させた構成としてもよい。そのため、n型、及びp型の一方の導電型を第1の導電型とし、他方の導電型を第2の導電型とした場合、第1の導電型をp型、第2の導電型をn型とすることもできるし、反対に第1の導電型をn型、第2の導電型をp型とすることもできる。 Further, for example, in the control device according to the first to fourth embodiments and the motor control system including the same, the conductivity type (p-type or n-type) of the semiconductor substrate, the semiconductor layer, the diffusion layer (diffusion region), etc. An inverted configuration may also be used. Therefore, when one conductivity type of the n-type and the p-type is defined as the first conductivity type and the other conductivity type is defined as the second conductivity type, the first conductivity type is the p-type, and the second conductivity type is the second conductivity type. It can be n-type, or conversely, the first conductivity type can be n-type and the second conductivity type can be p-type.

1 制御装置
1a,1b 制御装置
2 制御装置
3 制御装置
101 位相シフタ
102 位相シフタ
103 合成器
105 差動増幅回路
106 差動増幅回路
141 ゲイン調整回路
142 メモリ
143 補正回路
144 AD変換器
145 DA変換器
149 モニタ回路
201 レゾルバ
201a 電流検出型のレゾルバ
202 モータ
203 回転軸
204 ロータ
205 ステータ
206 励磁コイル
207 検出コイル
208 検出コイル
300 アナログ回路
301 励磁回路
329 バンドパスフィルタ
331 増幅回路
400 カウンタ回路
401 基準CLK回路
402 励磁CLK回路
403 CLK同期回路
404 位相差カウンタ
500 マイコン制御器
501 位置演算器
502 シリアル通信器
503 減算器
504 位置ゲイン演算器
505 微分処理器
506 減算器
507 速度ゲイン演算器
508 トルク演算器
509 三相変換器
510 乗算器
511 乗算器
512 乗算器
600 パワー回路
C147 キャパシタ
C705 キャパシタ
D305 ダイオード
D306 ダイオード
L1~L4 コイル
OP302 オペアンプ
OP315 オペアンプ
OP320 オペアンプ
OP327 オペアンプ
OP330 オペアンプ
OP701 オペアンプ
R1~R4 抵抗素子
R1_1~R1_m 抵抗素子
R2_1 抵抗素子
R146,R148 抵抗素子
R311~R314 抵抗素子
R316~R319 抵抗素子
R325 入力抵抗
R325a 入力抵抗
R325b 入力抵抗
R326 入力抵抗
R328 帰還抵抗
R702 抵抗素子
R703 抵抗素子
R704 抵抗素子
SW1_1~SW1_m スイッチ素子
SW2_1 スイッチ素子
TR303 トランジスタ
TR304 トランジスタ
1 control device 1a, 1b control device 2 control device 3 control device 101 phase shifter 102 phase shifter 103 combiner 105 differential amplifier circuit 106 differential amplifier circuit 141 gain adjustment circuit 142 memory 143 correction circuit 144 AD converter 145 DA converter 149 monitor circuit 201 resolver 201a current detection resolver 202 motor 203 rotating shaft 204 rotor 205 stator 206 excitation coil 207 detection coil 208 detection coil 300 analog circuit 301 excitation circuit 329 bandpass filter 331 amplifier circuit 400 counter circuit 401 reference CLK circuit 402 Excitation CLK circuit 403 CLK synchronization circuit 404 Phase difference counter 500 Microcomputer controller 501 Position calculator 502 Serial communication device 503 Subtractor 504 Position gain calculator 505 Differential processor 506 Subtractor 507 Velocity gain calculator 508 Torque calculator 509 Three-phase Converter 510 Multiplier 511 Multiplier 512 Multiplier 600 Power circuit C147 Capacitor C705 Capacitor D305 Diode D306 Diode L1 to L4 Coil OP302 Operational amplifier OP315 Operational amplifier OP320 Operational amplifier OP327 Operational amplifier OP330 Operational amplifier OP701 Operational amplifier R1 to R_1 Resistance element R_1 to R_1 Resistance element Elements R146, R148 Resistance elements R311 to R314 Resistance elements R316 to R319 Resistance elements R325 Input resistance R325a Input resistance R325b Input resistance R326 Input resistance R328 Feedback resistance R702 Resistance element R703 Resistance element R704 Resistance elements SW1_1 to SW1_m Switch element SW2_1 Switch element TR303 TR304 transistor

Claims (17)

キャリア信号によって励磁されたレゾルバから検出された位相の異なる第1及び第2位相信号のうち、前記第1位相信号の位相をシフトする第1位相シフタと、
前記第2位相信号の位相をシフトする第2位相シフタと、
前記第1位相シフタによって位相シフトされた前記第1位相信号と、前記第2位相シフタによって位相シフトされた前記第2位相信号と、を合成することにより、前記キャリア信号が前記レゾルバのロータの回転角によって変調された位相変調信号を出力する合成器と、
前記位相変調信号に含まれる磁気ノイズを除去するバンドパスフィルタと、
前記ロータの回転速度に基づいて前記合成器のゲインを調整するゲイン調整回路と、
を備え
前記ゲイン調整回路は、前記合成器から出力される前記位相変調信号が飽和しない所定の範囲で最大値を示すように、前記合成器のゲインを調整するように構成されている、
制御装置。
a first phase shifter for shifting the phase of the first phase signal among the first and second phase signals with different phases detected from the resolver excited by the carrier signal;
a second phase shifter for shifting the phase of the second phase signal;
By synthesizing the first phase signal phase-shifted by the first phase shifter and the second phase signal phase-shifted by the second phase shifter, the carrier signal rotates the rotor of the resolver. a combiner that outputs a phase-modulated signal modulated by angle;
a bandpass filter that removes magnetic noise contained in the phase modulated signal;
a gain adjustment circuit that adjusts the gain of the combiner based on the rotation speed of the rotor;
with
The gain adjustment circuit is configured to adjust the gain of the synthesizer so that the phase-modulated signal output from the synthesizer exhibits a maximum value within a predetermined range that does not saturate.
Control device.
前記ゲイン調整回路は、前記ロータの回転速度が大きくなるほど前記合成器のゲインを小さくし、前記ロータの回転速度が小さくなるほど前記合成器のゲインを大きくするように構成されている、
請求項1に記載の制御装置。
The gain adjustment circuit is configured to decrease the gain of the combiner as the rotation speed of the rotor increases, and increase the gain of the combiner as the rotation speed of the rotor decreases.
A control device according to claim 1 .
前記合成器は、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、一端に前記第1位相シフタの出力信号が供給される第1入力抵抗と、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、一端に前記第2位相シフタの出力信号が供給される第2入力抵抗と、
前記第1及び前記第2入力抵抗のそれぞれの他端から出力される信号の合成信号を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの出力信号を当該オペアンプの入力に帰還させる帰還抵抗と、
を有する、
請求項1に記載の制御装置。
The combiner is
a first input resistor configured to be adjustable in resistance value by the gain adjustment circuit, one end of which is supplied with the output signal of the first phase shifter;
a second input resistor configured to be adjustable in resistance value by the gain adjustment circuit, one end of which is supplied with the output signal of the second phase shifter;
an operational amplifier for amplifying a combined signal of signals output from the other ends of the first and second input resistors;
a feedback resistor that feeds back the output signal of the operational amplifier to the input of the operational amplifier;
having
A control device according to claim 1 .
前記合成器は、
一端に前記第1位相シフタの出力信号が供給される第1入力抵抗と、
一端に前記第2位相シフタの出力信号が供給される第2入力抵抗と、
前記第1及び前記第2入力抵抗のそれぞれの他端から出力される信号の合成信号を増幅するオペアンプと、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、前記オペアンプの出力信号を当該オペアンプの入力に帰還させる帰還抵抗と、
を有する、
請求項1に記載の制御装置。
The combiner is
a first input resistor, one end of which is supplied with the output signal of the first phase shifter;
a second input resistor, one end of which is supplied with the output signal of the second phase shifter;
an operational amplifier for amplifying a combined signal of signals output from the other ends of the first and second input resistors;
a feedback resistor whose resistance value can be adjusted by the gain adjustment circuit and feeds back the output signal of the operational amplifier to the input of the operational amplifier;
having
A control device according to claim 1 .
前記合成器は、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、一端に前記第1位相シフタの出力信号が供給される第1入力抵抗と、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、一端に前記第2位相シフタの出力信号が供給される第2入力抵抗と、
前記第1及び前記第2入力抵抗のそれぞれの他端から出力される信号の合成信号を増幅するオペアンプと、
前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成され、前記オペアンプの出力信号を当該オペアンプの入力に帰還させる帰還抵抗と、
を有する、
請求項1に記載の制御装置。
The combiner is
a first input resistor configured to be adjustable in resistance value by the gain adjustment circuit, one end of which is supplied with the output signal of the first phase shifter;
a second input resistor configured to be adjustable in resistance value by the gain adjustment circuit, one end of which is supplied with the output signal of the second phase shifter;
an operational amplifier for amplifying a combined signal of signals output from the other ends of the first and second input resistors;
a feedback resistor whose resistance value can be adjusted by the gain adjustment circuit and feeds back the output signal of the operational amplifier to the input of the operational amplifier;
has a
A control device according to claim 1 .
前記ロータの回転速度及びそれに対応する前記合成器のゲインの情報が格納されたメモリをさらに備えた、
請求項1に記載の制御装置。
further comprising a memory storing information of the rotation speed of the rotor and the corresponding gain of the combiner;
A control device according to claim 1 .
前記合成器の出力信号をモニタするモニタ回路をさらに備え、
前記ゲイン調整回路は、前記モニタ回路によるモニタ結果を用いて、前記ロータの回転速度に対応する前記合成器のゲインの情報を取得するように構成されている、
請求項1に記載の制御装置。
further comprising a monitor circuit for monitoring the output signal of the combiner;
The gain adjustment circuit is configured to acquire information on the gain of the combiner corresponding to the rotation speed of the rotor using the monitor result of the monitor circuit.
A control device according to claim 1 .
前記ゲイン調整回路によって取得された、前記ロータの回転速度及びそれに対応する前記合成器のゲインの情報が格納されたメモリをさらに備えた、
請求項に記載の制御装置。
further comprising a memory storing information about the rotational speed of the rotor and the corresponding gain of the combiner obtained by the gain adjustment circuit;
A control device according to claim 7 .
補正信号を生成する補正回路と、
前記補正信号が伝搬する抵抗素子と、をさらに備え、
前記合成器は、前記第1位相信号及び前記第2位相信号に加えて、前記抵抗素子を介して供給される前記補正信号を合成することにより、前記位相変調信号を出力するように構成され、
前記補正回路は、前記位相変調信号の包絡線の変動幅が最も小さくなるような振幅及び位相の前記補正信号を生成するように構成され、
前記抵抗素子は、前記ゲイン調整回路によって抵抗値を調整可能に構成されている、
請求項1に記載の制御装置。
a correction circuit that generates a correction signal;
a resistive element through which the correction signal propagates;
The combiner is configured to output the phase-modulated signal by combining the correction signal supplied through the resistive element in addition to the first phase signal and the second phase signal,
The correction circuit is configured to generate the correction signal having an amplitude and phase that minimizes the fluctuation width of the envelope of the phase modulated signal,
The resistance element is configured so that the resistance value can be adjusted by the gain adjustment circuit,
A control device according to claim 1 .
前記第1及び前記第2位相信号の位相差は略90°であって、
前記第1及び前記第2位相シフタは、それぞれによる位相シフト量の差が略90°となるように構成されている、
請求項1に記載の制御装置。
The phase difference between the first and second phase signals is approximately 90°,
The first and second phase shifters are configured so that the difference in the amount of phase shift by each is approximately 90°.
A control device according to claim 1 .
前記第1位相シフタは、前記キャリア信号の周波数よりも低い第1周波数の極を持つように構成され、
前記第2位相シフタは、前記キャリア信号の周波数よりも高い第2周波数の極を持つように構成されている、
請求項1に記載の制御装置。
the first phase shifter is configured to have a pole at a first frequency lower than the frequency of the carrier signal;
the second phase shifter is configured to have a pole at a second frequency higher than the frequency of the carrier signal;
A control device according to claim 1 .
前記第1及び前記第2位相シフタは、前記キャリア信号の周波数をfc、前記キャリア信号の周波数よりも低い前記第1周波数をf1、前記キャリア信号の周波数よりも高い前記第2周波数をf2、任意の正の実数をnとすると、f1=fc/n且つf2=fc×nを満たすように構成されている、
請求項11に記載の制御装置。
The first and second phase shifters are configured to set the frequency of the carrier signal to fc, the first frequency lower than the frequency of the carrier signal to f1, and the second frequency higher than the frequency of the carrier signal to f2. is configured to satisfy f1 = fc / n and f2 = fc × n, where n is a positive real number of
Control device according to claim 11 .
前記位相変調信号と前記キャリア信号との位相差に基づいて前記レゾルバのロータの回転角を検出し、その検出結果に基づいてモータを制御する制御器をさらに備えた、
請求項1に記載の制御装置。
A controller that detects the rotation angle of the rotor of the resolver based on the phase difference between the phase modulation signal and the carrier signal and controls the motor based on the detection result,
A control device according to claim 1 .
モータと、
前記モータの回転軸にロータが取り付けられたレゾルバと、
前記レゾルバの回転角に基づいて前記モータを制御する請求項13に記載の制御装置と、
を備えた、モータ制御システム。
a motor;
a resolver having a rotor attached to the rotating shaft of the motor;
14. The control device according to claim 13 , which controls the motor based on the rotation angle of the resolver;
A motor control system with
キャリア信号によって励磁されたレゾルバから検出された位相の異なる第1及び第2位相信号のうち、前記第1位相信号の位相を第1位相シフタによってシフトし、
前記第2位相信号の位相を第2位相シフタによってシフトし、
前記第1位相シフタによって位相シフトされた前記第1位相信号と、前記第2位相シフタによって位相シフトされた前記第2位相信号とを、合成器を用いて合成することにより、前記キャリア信号が前記レゾルバのロータの回転角によって変調された位相変調信号を出力し、
前記位相変調信号に含まれる磁気ノイズを除去し、
前記ロータの回転速度に基づいて前記合成器のゲインを調整する、
制御装置の誤差補正方法であって、
前記合成器から出力される前記位相変調信号が飽和しない所定の範囲で最大値を示すように、前記合成器のゲインを調整する、
制御装置の誤差補正方法。
Shifting the phase of the first phase signal by a first phase shifter among first and second phase signals with different phases detected from a resolver excited by a carrier signal,
shifting the phase of the second phase signal by a second phase shifter;
By combining the first phase signal phase-shifted by the first phase shifter and the second phase signal phase-shifted by the second phase shifter using a combiner, the carrier signal is the outputting a phase modulated signal modulated by the rotation angle of the rotor of the resolver;
removing magnetic noise contained in the phase-modulated signal;
adjusting the gain of the combiner based on the rotational speed of the rotor;
An error correction method for a control device,
adjusting the gain of the synthesizer so that the phase modulated signal output from the synthesizer exhibits a maximum value within a predetermined range without saturation;
Error correction method for controller.
前記ロータの回転速度が大きくなるほど前記合成器のゲインを小さくし、前記ロータの回転速度が小さくなるほど前記合成器のゲインを大きくする、
請求項15に記載の制御装置の誤差補正方法。
The gain of the combiner is decreased as the rotation speed of the rotor increases, and the gain of the combiner is increased as the rotation speed of the rotor decreases.
16. The error correction method for a control device according to claim 15 .
前記合成器の出力信号をモニタし、
モニタした結果を用いて、前記ロータの回転速度に対応する前記合成器のゲインの情報を取得し、
取得した結果を用いて、前記合成器のゲインを前記ロータの回転速度に応じたゲインとなるように調整する、
請求項15に記載の制御装置の誤差補正方法。
monitoring the output signal of the combiner;
Acquiring gain information of the combiner corresponding to the rotation speed of the rotor using the monitored result,
Adjusting the gain of the combiner so as to correspond to the rotational speed of the rotor using the obtained result;
16. The error correction method for a control device according to claim 15 .
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