CN104348384A - 旋转电机的控制装置及旋转电机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够检测基于来自位置传感器的信号所生成的位置信息的异常的旋转电机的控制装置和旋转电机系统。本发明的实施方式涉及的旋转电机的控制装置包括位置信息生成部和控制部。位置信息生成部在从控制部产生重置请求的情况下，将与表示旋转电机的旋转位置的第一信号相对应的位置信息存储在位置存储部中，之后，基于第二信号更新存储在位置存储部中的位置信息。控制部对位置信息生成部进行重置请求，并基于在进行重置请求前后所获取的位置信息的变化来判定位置信息的异常。

Description

旋转电机的控制装置及旋转电机系统

技术领域

本发明涉及旋转电机的控制装置及旋转电机系统。

背景技术

以往，已知通过利用编码器等位置传感器检测马达、发电机等旋转电机的旋转位置来控制旋转电机的马达控制装置。位置传感器例如输出表示旋转电机的旋转位置的绝对信号、表示旋转电机的旋转位置的变化量的增量信号等，马达控制装置基于从位置传感器输出的信号来求出旋转电机的旋转位置。

旋转电机的控制装置与位置传感器通过多个信号线连接。因此，有可能发生信号线的布线错误等。在信号线发生布线错误的情况下，无法正常地求出旋转电机的旋转位置，难以控制旋转电机。另外，由于布线错误以外的原因，也有可能发生无法高精度地求出旋转电机的旋转位置的情形，该情况下，也有可能难以控制旋转电机。

因此，提出了如下异常检测装置，其对根据绝对信号求出的旋转电机的绝对位置的变化量和根据增量信号求出的旋转电机的相对位置的变化量进行比较，从而检测信号线的异常(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4－62420号公报

专利文献2：日本特开平3－100411号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

在旋转电机的控制中所使用的位置传感器的规格各种各样，并且，根据旋转电机的种类，有可能进行不使用位置传感器的无传感器控制。因此，已知能够将根据来自位置传感器的信号生成表示旋转电机的旋转位置的位置信息的位置信息生成部例如作为选择基板进行追加的旋转电机的控制装置(例如，参照日本特开2008－108094号公报)。

但是，如果要在这种位置信息生成部设置上述的异常检测装置，则位置信息生成部的构成变复杂，制造成本提高。

本发明的实施方式的一个方式是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供能够检测根据来自位置传感器的信号所生成的位置信息的异常的旋转电机的控制装置以及旋转电机系统。

为解决技术问题的方法

本发明的一个实施方式涉及的旋转电机的控制装置包括位置信息生成部以及控制部。所述位置信息生成部输入表示旋转电机的旋转位置的第一信号和表示所述旋转位置的变化量的第二信号，并基于该所输入的信号来生成表示所述旋转位置的位置信息。所述控制部根据从所述位置信息生成部输出的所述位置信息来控制马达。另外，所述位置信息生成部具有位置存储部、更新部、设定部、以及输出部，所述控制部具有获取部以及异常判定部。所述位置存储部存储所述位置信息。所述更新部根据所述第二信号反复更新存储在所述位置存储部中的所述位置信息。在从所述控制部产生重置请求的情况下，所述设定部将存储在所述位置存储部中的所述位置信息设定为与所述第一信号相对应的位置信息。所述输出部将存储在所述位置存储部中的所述位置信息输出到所述控制部。所述获取部获取从所述位置信息生成部输出的所述位置信息。所述异常判定部对于所述位置信息生成部进行所述重置请求，并基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息的变化来判定所述位置信息的异常。或者所述位置信息生成部输入表示旋转电机的旋转位置的第一信号和表示所述旋转位置的变化量的第二信号，并基于该所输入的信号生成表示所述旋转位置的位置信息，具体的：所述位置信息生成部存储所述位置信息，并基于所述第二信号反复更新存储的所述位置信息，在从所述控制部产生重置请求的情况下，将存储的所述位置信息设定为与所述第一信号相对应的位置信息，而且，其存储的所述位置信息输出到所述控制部；所述控制部基于从所述位置信息生成部输出的所述位置信息，控制所述旋转电机，具体的，所述控制部获取从所述位置信息生成部输出的所述位置信息，而且，对所述位置信息生成部进行所述重置请求，并基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定所述位置信息的异常。

发明效果

根据本发明的一个实施方式，能够提供能够检测基于来自位置传感器的信号所生成的位置信息的异常的旋转电机的控制装置以及旋转电机系统。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的旋转电机系统的构成的图。

图2是表示图1所示的编码器的构成例的图。

图3A是表示C相信号以及D相信号和马达的机械角之间的关系的图。

图3B是表示A相信号以及B相信号和马达的机械角之间的关系的图。

图4是表示位置信息生成部的构成例的图。

图5是表示位置信息的构成例的图。

图6是表示控制部的构成例的图。

图7是表示通过异常判定处理所判定的异常内容和异常原因之间的关系的图。

图8是表示异常判定处理的一例的流程图。

图9A是表示异常判定处理中位置信息、电源电压、运转指令以及重置请求之间的关系的图(之一)。

图9B是表示异常判定处理中位置信息、电源电压、运转指令以及重置请求之间的关系的图(之二)。

图9C是表示异常判定处理中位置信息、电源电压、运转指令以及重置请求之间的关系的图(之三)。

图10A是表示异常判定处理中位置信息、电源电压、运转指令以及重置请求之间的关系的图(之四)。

图10B是表示异常判定处理中位置信息、电源电压、运转指令以及重置请求之间的关系的图(之五)。

其中，附图标记说明如下：

1  旋转电机系统

2  旋转电机

3  编码器

4  控制装置

5  位置信息生成部

6  控制部

7  电力转换部

13 设定信息存储部

20 位置存储部

21 更新部

22 设定部

23 输出部

60 获取部

61 控制信号生成部

62 异常判定部

具体实施方式

以下，参照附图，对本申请所公开的旋转电机的控制装置以及旋转电机系统的实施方式进行详细说明。此外，本发明不限于以下所示的实施方式。

[1.旋转电机系统的构成]

图1是表示实施方式涉及的旋转电机系统的构成的图。如图1所示，实施方式涉及的旋转电机系统1包括旋转电机2、编码器3以及控制装置4。旋转电机2基于从控制装置4供给的电流，使轴8以旋转轴Ax为中心进行旋转。此外，在以下的说明中，以旋转电机2为IPM(Interior Permanent Magnet：内嵌永磁)马达或SPM(Surface Permanent Magnet：表面永磁)马达等马达为例进行说明，但旋转电机2也可以是发电机等。

编码器3输出与旋转电机2的轴8的旋转相对应的绝对信号Spa(第一信号的一例)以及增量信号Spi(第二信号的一例)。绝对信号Spa是表示旋转电机2的旋转位置的信号。该绝对信号Spa例如对轴8的每一圈旋转包含1周期的正弦波信号以及余弦波信号。轴8的一圈旋转是旋转电机2的机械角360度。

另外，增量信号Spi是表示旋转电机2的旋转位置的变化量的信号。该增量信号Spi例如对轴8的每一圈旋转包含2^N(N为2以上的整数)周期的正弦波信号以及余弦波信号。

控制装置4包括位置信息生成部5、控制部6以及电力转换部7。位置信息生成部5从编码器3获取绝对信号Spa以及增量信号Spi，并基于这些信号Spa、Spi来生成旋转电机2的位置信息P。位置信息P是表示旋转电机2的旋转位置的信息，表示旋转电机2的机械角θ。

控制部6例如根据从位置信息生成部5获取的位置信息P来生成旋转电机2的速度信息，并以该速度信息与从上位装置获取的速度指令的偏差为零的方式生成控制信号并输出至电力转换部7。电力转换部7将与控制信号相对应的电流向旋转电机2输出。由此，执行与位置指令相对应的旋转电机2的旋转。

位置信息生成部5例如是选择基板，且与控制部6选择性地连接。因此，在不使用位置信息P来进行旋转电机2的控制的情况下，控制装置4也可以不连接位置信息生成部5，因此能够提供廉价的控制装置4。

在存在重置请求的情况下，位置信息生成部5将与绝对信号Spa相对应的位置信息P设定在位置存储部20中，之后，基于增量信号Spi更新位置信息P。

该位置信息生成部5包括位置存储部20、更新部21、设定部22、以及输出部23。位置存储部20存储旋转电机2的位置信息P。更新部21基于增量信号Spi反复更新存储在位置存储部20中的位置信息P。另外，设定部22在从控制部6有重置请求的情况下，将存储在位置存储部20中的位置信息P设定在与绝对信号Spa相对应的位置信息中。存储在位置存储部20中的位置信息P通过输出部23被输出至控制部6。

控制部6包括获取部60、控制信号生成部61以及异常判定部62。获取部60获取从位置信息生成部5输出的位置信息P。控制信号生成部61例如根据位置信息P求出速度信息，基于该速度信息和速度指令，生成控制信号并输出至电力转换部7。电力转换部7例如是逆变器、矩阵变换器等，并基于控制信号，将驱动旋转电机2的电流供给到旋转电机2。

异常判定部62在通过控制信号生成部61使旋转电机2的轴8旋转的状态下，对于位置信息生成部5进行重置请求，在进行该重置请求前后，基于通过获取部60获取的位置信息P，来判定位置信息P的异常。例如，异常判定部62在紧接进行重置请求之前的位置信息P与紧接进行重置请求之后的位置信息P之差为规定值以上的情况下，检测为位置信息P是异常的。

通过该异常判定部62所能够检测到的位置信息P的异常例如是编码器3和位置信息生成部5之间的连接错误(以下，有时记载为编码器连接错误)、控制部6对位置信息生成部5的设定错误等。以下，关于旋转电机系统1的构成例，更具体地进行说明。

[2.编码器3的构成]

首先，对编码器3的构成例进行说明。图2是表示编码器3的构成例的图。如图2所示，编码器3具有以轴8的旋转轴Ax为中心进行旋转的旋转板9。表示旋转角度的绝对位置的绝对模式101和表示旋转角度的相对位置的增量模式102分别沿圆周方向形成在该旋转板9上。此外，图2所示的模式101、102是透过模式，但是模式101、102也可以是反射模式。

编码器3具有光电二极管103a～103d以及光电传感器104a～104d。绝对模式101具有C相模式和D相模式，通过光电二极管103a以及光电传感器104a检测D相模式，通过光电二极管103b以及光电传感器104b检测C相模式。

另外，增量模式102具有A相模式和B相模式，通过光电二极管103c以及光电传感器104c检测B相模式，通过光电二极管103d以及光电传感器104d检测A相模式。

编码器3具有信号处理部105。该信号处理部105基于从光电传感器104a～104d中输出的检测信号，输出与A相模式、B相模式、C相模式以及D相模式分别相对应的A相信号Sa、B相信号Sb、C相信号Sc以及D相信号Sd。

A相信号Sa是由信号Sa+、Sa－构成的差动信号，B相信号Sb、C相信号Sc以及D相信号Sd也同样是差动信号。另外，C相信号Sc以及D相信号Sd是绝对信号Spa，A相信号Sa以及B相信号Sb是增量信号Spi。

图3A是表示C相信号Sc以及D相信号Sd和旋转电机2的机械角θ之间的关系的图。如图3A所示，C相信号Sc是将机械角360度作为1周期的正弦波信号，D相信号Sd是将机械角360度作为1周期的余弦波信号。

图3B是表示A相信号Sa以及B相信号Sb和旋转电机2的机械角θ之间的关系的图。如图3B所示，A相信号Sa是机械角每360度、2^N(N为2以上的整数)周期的正弦波信号，B相信号Sb是机械角每360度、2^N周期的余弦波信号。

此外，上述的编码器3的构成仅是一例，编码器3不限于上述的构成。例如，绝对信号Spa不限于图3A所示的C相信号Sc以及D相信号Sd，例如，也可以是旋转电机2的机械角θ越大、值越大的信号。另外，增量信号Spi不限于A相信号Sa以及B相信号Sb，例如，也可以是彼此具有90度以外的相位的信号，并且也可以是矩形波信号。

[3.位置信息生成部5的构成]

接下来，对位置信息生成部5的构成例进行说明。图4是表示位置信息生成部5的构成例的图。如图4所示，位置信息生成部5包括第一连接器10、第二连接器11、输入部12、设定信息存储部13、DC－DC变换器14、位置存储部20、更新部21、设定部22、以及输出部23。

第一连接器10是用于连接编码器3的信号电缆106(参照图2)和电源电缆107(参照图2)的连接器。该第一连接器10具有针对信号电缆106的每个信号线设置的多个端子T1～T8、以及针对电源电缆107的每个电源线设置的端子T9、T10。当设置旋转电机系统1时，设置者通过将编码器3的各信号线以及各电源线连接到第一连接器10，来连接编码器3和位置信息生成部5。

端子T1、T2是连接传输C相信号Sc的一对信号线的端子，端子T3、T4是连接传输D相信号Sd的一对信号线的端子。另外，端子T5、T6是连接传输A相信号Sa的一对信号线的端子，端子T7、T8是连接传输B相信号Sb的一对信号线的端子。另外，端子T9、T10是将电源电压Vc和接地GND向编码器3供给的端子。

第二连接器11是用于与控制部6之间连接的连接器。该第二连接器11具有连接信号线的端子T11～T13、以及连接电源线的端子T14、T15。通过将该第二连接器11连接到控制部6，电源电压VA从控制部6被供给到位置信息生成部5，并且，位置信息生成部5与控制部6之间能够进行通信。

输入部12经由端子T13从控制部6输入信号Rx。信号Rx中例如包含重置请求RST、位置信息请求PREQ、设定请求SREQ等。输入部12与经由端子T12从控制部6所输入的时钟信号Clk同步地进行信号Rx的输入。此外，在此，对位置信息生成部5和控制部6之间的通信是串行通信的情况进行说明，但也可以是并行通信。

设定信息存储部13在设定请求SREQ从控制部6被输入到输入部12时，将设定请求SREQ中包含的设定信息存储在设定信息存储部13中。设定信息是位置信息的信息提取条件，例如，编码器位数N、旋转方向CW/CCW、以及相位超前量CZ。

编码器位数N是表示针对旋转电机2的机械角360度、增量信号Spi存在几周期量的信息。例如，N＝11时，增量信号Spi存在2048(＝2¹¹)周期时旋转电机2的机械角为360度，N＝12时，增量信号Spi存在4096(＝2¹²)周期时机械角为360度。

旋转方向CW/CCW例如是旋转电机2的旋转方向的设定信息。在旋转方向CW/CCW为“1”时，例如，表示旋转电机2的转子的顺时针旋转为正转方向，在旋转方向CW/CCW为“0”时，表示旋转电机2的转子的逆时针旋转为正转方向。相位超前量CZ是A相与B相之间的相位偏移量，例如，在A相和B相为正弦波信号和余弦波信号时，相位超前量CZ被设定为“90”。

DC－DC变换器14基于从控制部6经由端子T14、T15所输入的电源电压VA和接地GND，生成向编码器3供给的电源电压Vc。此外，位置信息生成部5基于电源电压VA进行动作，但也可以使用将电源电压VA变压后的电压。

位置存储部20存储位置信息P。图5是表示位置信息P的构成例的图。位置信息P如图5所示，分成上位比特区域Ru和下位比特区域Rd。上位比特区域Ru例如由32位构成，下位比特区域Rd例如由12位构成。

在位置信息P的上位比特区域Ru中，如下所述，由设定部22设定绝对位置信息Dpa，并且由更新部21累加相对位置信息Dpi的上位比特数据Dpiu。另外，在位置信息P的下位比特区域Rd中，如下所述，由更新部21设定相对位置信息Dpi的下位比特数据Dpid。

更新部21如图4所示，包括差动放大器30、31、A/D转换器32、33、脉冲转换器34、35、位置信息运算部36、以及更新处理部37。该更新部21根据A相信号Sa以及B相信号Sb，求出旋转电机2的相对位置信息Dpi，利用该相对位置信息Dpi更新位置存储部20的位置信息P。相对位置信息Dpi是表示旋转电机2的机械角θ的变化量的信息。

差动放大器30将A相信号Sa放大并向A/D转换器32以及脉冲转换器34输出。差动放大器31将B相信号Sb放大并向A/D转换器33以及脉冲转换器35输出。

A/D转换器32例如具有12位的分辨率，将A相信号Sa转换成12位的数字数据Da。另外，A/D转换器33例如具有12位的分辨率，将B相信号Sb转换成12位的数字数据Db。

脉冲转换器34将脉冲信号Sp1输出至位置信息运算部36，所述脉冲信号Sp1在A相信号Sa为中点电位Vref以上时为高电平，并且在A相信号Sa小于中点电位Vref时为低电平。另外，脉冲转换器35将脉冲信号Sp2输出至位置信息运算部36，所述脉冲信号Sp2在B相信号Sb为中点电位Vref以上时为高电平，并且在B相信号Sb小于中点电位Vref时为低电平。

位置信息运算部36根据存储在设定信息存储部13中的设定信息和脉冲信号Sp1、Sp2，作为表示增量信号Spi的1周期量和旋转方向的信息，检测出“+1”或“－1”，并对内部计数器进行累加。

例如，设旋转方向CW/CCW为“1”、相位超前量CZ为“90”，或者旋转方向CW/CCW为“0”、相位超前量CZ为“－90”。该情况下，位置信息运算部36例如在脉冲信号Sp1上升之后、脉冲信号Sp2上升时，将“+1”累加到内部计数器。另外，位置信息运算部36例如在脉冲信号Sp1上升之后、脉冲信号Sp2下降时，将“－1”累加到内部计数器。

另一方面，设旋转方向CW/CCW为“0”、相位超前量CZ为“90”，或者旋转方向CW/CCW为“1”、相位超前量CZ为“－90”。该情况下，位置信息运算部36例如在脉冲信号Sp1上升之后、脉冲信号Sp2上升时，将“－1”累加到内部计数器。另外，位置信息运算部36例如在脉冲信号Sp1上升之后、脉冲信号Sp2下降时，将“+1”累加到内部计数器。

位置信息运算部36对应于来自更新处理部37的请求，将由内部计数器计数的信息作为相对位置信息Dpi的上位比特数据Dpiu进行输出，并将内部计数器的值设定为零。相对位置信息Dpi是表示机械角θ的变化量Δθ的信息，上位比特数据Dpiu是表示增量信号Spi的周期单位的变化量的数据。

另外，位置信息运算部36基于数字数据Da和数字数据Db，将表示增量信号Spi的1周期内的位置的信息作为相对位置信息Dpi的下位比特数据Dpid求出。位置信息运算部36在A/D转换器32、33的分辨率为例如12位时，通过下式(1)的运算，求出相对位置信息Dpi的下位比特数据Dpid。

Dpid＝tan^-1(Da/Db)÷2π×2¹²  ···(1)

更新处理部37以规定周期从位置信息运算部36获取相对位置信息Dpi，基于该相对位置信息Dpi，更新存储在位置存储部20中的位置信息P。更新处理部37例如在旋转方向CW/CCW为“1”时，基于相对位置信息Dpi，更新位置信息P，在旋转方向CW/CCW为“0”时，基于反相后的相对位置信息Dpi，更新位置信息P。此外，也可以在更新处理部37中不反相相对位置信息Dpi，由位置信息运算部36输出与旋转方向CW/CCW相对应的相对位置信息Dpi。

设定部22包括差动放大器40、41、A/D转换器42、43、位置信息运算部44、以及设定处理部45。该设定部22根据C相信号Sc和D相信号Sd求出旋转电机2的绝对位置信息Dpa，并将该绝对位置信息Dpa存储在位置存储部20中。绝对位置信息Dpa是表示旋转电机2的机械角θ的数据。

差动放大器40对C相信号Sc进行差动放大并向A/D转换器42输出。A/D转换器42例如具有12位的分辨率，将C相信号Sc转换成12位的数字数据Dc。另外，差动放大器41对D相信号Sd进行差动放大并向A/D转换器43输出。A/D转换器43例如具有12位的分辨率，将D相信号Sd转换成12位的数字数据Dd。

位置信息运算部44基于从A/D转换器42输出的数字数据Dc、以及从A/D转换器43输出的数字数据Dd，求出旋转电机2的绝对位置信息Dpa。

C相信号Sc是正弦波信号，D相信号Sd是余弦波信号，因此旋转电机2的机械角θ可通过下式(2)导出。

θ＝tan^-1(Dc/Dd)  ···(2)

在此，如果将绝对位置信息Dpa的位数设为与编码器位数相同的N位，则下式(3)的关系成立。编码器位数N表示针对旋转电机2的机械角360度、增量信号Spi存在几周期的信息。

θ/2π＝Dpa/2^N  ···(3)

因此，位置信息运算部44例如通过下式(4)的运算，求出绝对位置信息Dpa。此外，编码器位数如上所述被存储在设定信息存储部13中，位置信息运算部44从设定信息存储部13获取编码器位数N。

Dpa＝tan^-1(Dc/Dd)÷2π×2^N  ···(4)

如此，绝对位置信息Dpa是使用N位表示机械角θ的数据。例如，在N＝12、θ＝90度时，Dpa＝1023，并且，在N＝12、θ＝180度时，Dpa＝2047。

设定处理部45在重置请求RST从控制部6被输入到输入部12时，将通过位置信息运算部44获取的绝对位置信息Dpa设定在位置存储部20中。此外，设定处理部45在旋转方向CW/CCW为“1”时，将绝对位置信息Dpa按原样直接设定在位置存储部20中，在旋转方向CW/CCW为“0”时，将绝对位置信息Dpa反相之后设定在位置存储部20中。此外，也可以在设定处理部45中不反相绝对位置信息Dpa，由位置信息运算部44输出与旋转方向CW/CCW相对应的绝对位置信息Dpa。

此外，A/D转换器32、33、42、43、位置信息运算部36、44、更新处理部37以及设定处理部45例如由微型计算机、ASIC等构成。微型计算机例如由A/D转换器、输入输出总线、输入输出端口、CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等构成。另外，设定信息存储部13、位置存储部20例如由RAM、闪存(Flash Memory)等半导体存储元件等构成，输入部12、输出部23例如由通信用IC等构成。

输出部23将信号Tx经由端子T12与时钟信号Clk同步地输出至控制部6。输出部23例如在位置信息请求PREQ被输入到输入部12时，从位置存储部20获取位置信息P，将包含位置信息P的信号Tx发送至控制部6。

[4.控制部6的构成]

接下来，对控制部6的构成进行说明。图6是表示控制部6的构成例的图。如图6所示，控制部6包括连接器51、通信部52、编码器信息设定部53、显示部54、获取部60、控制信号生成部61、以及异常判定部62。

连接器51具有连接通信线的端子T21～T23以及连接电源线的端子T24、T25。该连接器51被连接到位置信息生成部5的第二连接器11。此外，控制装置4例如具有壳体，位置信息生成部5、控制部6以及电力转换部7被收纳在该壳体中。

通信部52例如由通信用IC等构成，与位置信息生成部5之间进行信号的输入输出。通信部52例如接收从位置信息生成部5输出的信号Tx，并向位置信息生成部5输出信号Rx。另外，通信部52向位置信息生成部5输出时钟信号Clk。

编码器信息设定部53向通信部52定期地输出设定信息，并从通信部52向位置信息生成部5定期地输出包含设定请求SREQ的信号Rx。设定请求SREQ中例如包含编码器位数N、旋转方向CW/CCW、以及相位超前量CZ等设定信息。

显示部54例如由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、有机EL(Electoro Luminescence)等显示装置构成，例如，显示与来自异常判定部62的请求相对应的文字、图像。

获取部60基于来自异常判定部62的请求，从通信部52向位置信息生成部5定期地输出位置信息请求PREQ。获取部60针对位置信息请求PREQ，从通信部52获取从位置信息生成部5输出的信号Tx中包含的位置信息P。

控制信号生成部61例如根据由获取部60获取的位置信息P求出速度信息，基于该速度信息和速度指令，生成控制信号并输出至电力转换部7。另外，控制信号生成部61例如生成使直流电流在旋转电机2中流动的控制信号，并输出至电力转换部7，引入磁轴来设定初始磁极位置。

异常判定部62执行异常判定处理。在由该异常判定处理判定的异常中，例如，存在反转异常和相位异常。反转异常是相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向、位置信息P向相反方向变化的异常。相位异常是反转异常以外的位置信息P的异常。图7是表示由异常判定处理判定的异常内容和异常原因之间的关系的图。

关于编码器连接错误，例如，是电力转换部7的输出电压Vu、Vv、Vw分别与旋转电机2的U相、W相、V相连接的情况等，位置信息P成为表示相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向进行反相之后的相位的信息。另外，在旋转方向CW/CCW的设定存在错误时，也同样地，位置信息P成为表示相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向进行反相之后的相位的信息。在相位超前量CZ的设定存在错误时，也同样地，位置信息P的变化成为相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向相反的方向。

另外，AB相间的布线错误是由A相信号Sa的信号线和B相信号Sb的信号线之间的反向连接而产生，形成A相信号Sa和B相信号Sb被反向输入的输入错误，因此由位置信息生成部5生成的位置信息P向相反方向被更新。因此，位置信息P的变化成为相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向相反的方向。

对于A相内的布线错误、B相内的布线错误的情况，也同样地，位置信息P的变化成为相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向相反的方向。A相内的布线错误是由构成A相信号SA的信号Sa+、Sa－相对于端子T5、T6的反向连接而产生，形成信号Sa+和信号Sa－被反向输入的输入错误。另外，B相内的布线错误是由构成B相信号Sb的信号Sb+、Sb－相对于端子T7、T8的反向连接而产生，形成信号Sb+和信号Sb－被反向输入的输入错误。

此外，在相位超前量CZ的设定错误、AB相之间的布线错误、A相内的布线错误以及B相内的布线错误的情况下，如下所述，也发生相位异常。

另外，CD相之间的布线错误是由C相信号Sc的信号线和D相信号Sd的信号线的反向连接而产生，C相信号Sc和D相信号Sd被反向输入，因此由位置信息生成部5生成的位置信息P被设定为相反相位的信息。因此，位置信息P成为与旋转电机2的旋转位置不同的信息。这一点上，C相内的布线错误、D相内的布线错误的情况也是同样的。C相内的布线错误是由构成C相信号Sc的信号Sc+、Sc－相对于端子T1、T2的反向连接而产生，形成信号Sc+和信号Sc－被反向输入的输入误差。另外，D相内的布线错误是由构成D相信号Sd的信号Sd+、Sd－相对于端子T3、T4的反向连接而产生，形成信号Sd+和信号Sd－被反向输入的输入误差。

另外，编码器位数N的设定错误，例如在编码器3的AB相1周期相对于机械角360度为1/2¹²时，设定成N＝11、N＝10的情况下产生。在编码器位数N设定错误的情况下，产生位置信息P的变化量和旋转电机2的旋转量的不一致，位置信息P成为与旋转电机2的旋转位置不同的信息。

此外，编码器信息设定部53、获取部60、控制信号生成部61以及异常判定部62例如由微型计算机、各种电路等构成，并通过由搭载在微型计算机中的CPU读出内部的程序而进行动作。

[5.异常判定处理]

接下来，对基于位置信息P的异常判定处理的一例进行说明。图8是表示异常判定处理的一例的流程图。

如图8所示，异常判定部62在控制装置4被接通电源时，首先，从通信部52输出包含重置请求RST的信号Rx(步骤S1)。由此，从控制部6向位置信息生成部5进行重置请求。此外，在电源电压VA向位置信息生成部5供给时，设定部22无论有无重置请求都将由位置信息运算部44获取的绝对位置信息Dpa设定在位置存储部20中的情况下，也可以不从控制部6向位置信息生成部5进行重置请求。

接下来，异常判定部62对控制信号生成部61进行磁极引入请求(步骤S2)。当从异常判定部62产生磁极引入请求时，控制信号生成部61生成使直流电流以固定的相位流经旋转电机2的控制信号并输出至电力转换部7，在固定的相位下引入磁轴并设定初始磁极位置。

接下来，异常判定部62对控制信号生成部61进行正转的运转指令(步骤S3)。当从异常判定部62产生正转的运转指令时，控制信号生成部61生成使旋转电机2向正转方向旋转的控制信号并输出至电力转换部7，进行旋转电机2的驱动控制。此时，控制信号生成部61根据在内部计算出的相位，进行旋转电机2的驱动控制(步骤S4)。

另外，异常判定部62将由获取部60定期获取的位置信息P存储在内部存储部中(步骤S5)。该位置信息P通过由异常判定部62向获取部60请求向通信部52定期地输出位置信息请求PREQ，而被获取部60获取。

异常判定部62判定由控制信号生成部61驱动的旋转电机2的旋转量是否为规定量以上(步骤S6)。如果异常判定部62判定为旋转电机2的旋转量不是规定量以上(步骤S6；否)，则控制部6重复进行步骤S4～S6的处理。此外，可以将该规定量作为参数进行变更，另外，也可以将规定量不作为参数，设为固定值。

另一方面，如果判定为旋转电机2的旋转量为规定量以上(步骤S6；是)，则与步骤S1同样地，异常判定部62从通信部52输出包含重置请求RST的信号Rx，向位置信息生成部5进行重置请求(步骤S7)。异常判定部62将在步骤S7中进行重置请求后由获取部60获取的位置信息P存储在内部存储部中(步骤S8)。

接下来，异常判定部62基于存储在内部存储部中的位置信息P，判定位置信息P的变化方向相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向是否相反(步骤S9)。在该处理中，异常判定部62在位置信息P的变化方向为逆转方向的情况下，判定为旋转电机2的旋转方向为与位置信息P的变化方向相反的方向。

在判定为旋转电机2的旋转方向为与位置信息P的变化方向相反的方向的情况下(步骤S9；是)，异常判定部62在显示部54上进行表示反转异常这样的内容的反转异常显示(步骤S10)。

在判定为旋转电机2的旋转方向不是与位置信息P的变化方向相反的方向的情况下(步骤S9；否)、或者步骤S10的处理结束的情况下，异常判定部62判定有无相位偏移(步骤S11)。在该处理中，异常判定部62例如基于在进行重置请求前后由获取部60获取的位置信息P，判定有无相位偏移。

在判定为有相位偏移的情况下(步骤S11；是)，异常判定部62在显示部54上进行表示有相位偏移这样的内容的相位异常显示(步骤S12)。在判定为没有相位偏移的情况下(步骤S11；否)、或者步骤S12的处理结束的情况下，异常判定部62结束异常判定处理。

在此，对步骤S11中的相位偏移的判定进行具体说明。图9A～图9C、图10A和图10B是表示异常判定处理中的、位置信息P、电源电压VA、运转指令以及重置请求RST之间的关系的图。

图9A是表示位置信息P没有异常时的、位置信息P、电源电压VA、运转指令以及重置请求RST之间的关系的图。如图9A所示，当控制装置4被接通电源且电源电压VA达到规定值以上时，从控制部6向位置信息生成部5进行重置请求(定时t1)。由此，在位置信息生成部5中基于绝对信号Spa来设定位置信息P。

之后，控制部6基于正转的运转指令，进行使旋转电机2向正转方向旋转的控制(定时t2)，当旋转电机2的旋转量达到规定量以上时，从控制部6向位置信息生成部5进行重置请求(定时t3)。由此，在位置信息生成部5中基于绝对信号Spa来设定位置信息P，但从位置信息生成部5输出的位置信息P在重置请求的前后没有实质性差异。

另一方面，在位置信息P存在异常的情况下，如图9B、图9C、图10A以及图10B所示，位置信息P的变化与位置信息P没有异常的情况不同。图9B是表示由编码器连接错误、旋转方向CW/CCW的设定错误等引起的反转异常的例子的图。在该反转异常中，位置信息P为表示相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向反相后的相位的信息。

异常判定部62在位置信息P为表示相对于基于控制信号生成部61的旋转电机2的旋转方向反相后的相位的信息的情况下，判定为反转异常。此外，异常判定部62也可以在对位置信息P进行微分所求出的速度信息为负的情况下，判定为反转异常。

此外，异常判定部62在判定为反转异常、并且在定时t3前后的位置信息P的变化量小于规定量的情况下，能够判定为位置信息P的异常是由编码器连接错误或者旋转方向CW/CCW的设定错误引起的异常。此外，可以将该规定量作为参数进行变更，另外，也可以将规定量不作为参数而设为固定值。

另外，在相位异常的情况下，如图9C、图10A以及图10B所示，在从控制部6向位置信息生成部5进行重置请求的定时t3的前后，从位置信息生成部5输出的位置信息P大幅变化。

图9C是表示由AB相间的布线错误、A相内的布线错误以及B相内的布线错误等引起的相位异常的例子的图。该相位异常(以下，记载为第一相位异常)的情况下，绝对位置信息Dpa的运算结果正常，但相对位置信息Dpi的上位比特数据Dpiu的运算结果正负相反。因此，紧接重置请求后的位置信息P正常，但之后，由所更新的位置信息P表示的相位向负方向变化。由此，在定时t3，产生相位偏移。在第一相位异常的情况下，也产生反转异常。

图10A是表示由CD相间的布线错误、C相内的布线错误以及D相内的布线错误等引起的相位异常的例子的图。该相位异常(以下，记载为第二相位异常)的情况下，相对位置信息Dpi的上位比特数据Dpiu的运算结果正常，但绝对位置信息Dpa的运算结果成为相对于正常时的运算结果反相后的值。由此，在定时t3产生相位偏移。

图10B是表示由编码器位数N的设定错误引起的相位异常的例子的图。在图10B所示的例子中，例如，示出了应该设定为N＝12时、设定为N＝11时的相位异常的例子。该相位异常(以下，记载为第三相位异常)的情况下，相对位置信息Dpi的上位比特数据Dpiu的运算结果与N＝12时相比成倍，因此在定时t3产生相位偏移。

异常判定部62在定时t3前后的位置信息P的变化量为规定量以上的情况下，判定为有相位异常。更具体而言，异常判定部62例如在有反转异常和相位偏移异常的情况下，判定为第一相位偏移异常。另外，异常判定部62例如在无反转异常但有相位异常、且没有位置信息P的变化量与旋转电机2的旋转量的不一致的情况下，判定为第二相位异常。另外，异常判定部62例如在无反转异常但有相位异常、且有位置信息P的变化量与旋转电机2的旋转量的不一致的情况下，判定为第三相位异常。

异常判定部62将所判定的位置信息P的异常的内容及其原因显示在显示部54上。由此，旋转电机系统1的设置者等能够容易掌握编码器3和控制装置4之间的连接错误、设定错误。

另外，异常判定部62也可以在定时t3以后的定时t4(未图示)再次向位置信息生成部5进行重置请求，基于在该重置请求的前后由获取部60获取的位置信息P来判定是否有相位偏移。另外，异常判定部62也可以在定时t3的重置请求中的相位偏移判定与定时t4的重置请求中的相位偏移判定一致的情况下，确定相位异常的判定。由此，能够高精度地进行异常判定。

另外，异常判定部62也可以基于在多次重置请求的前后分别由获取部60获取的位置信息P来判定有无相位偏移。另外，异常判定部62也可以在通过由控制信号生成部61开始通常的动作之后定期地进行重置请求，定期地进行异常判定处理。

另外，异常判定部62不仅能够在显示部54上显示异常的内容等，而且能够进行异常的解决处理。异常判定部62在判定为异常的情况下，通过对应于异常内容进行设定信息的变更，来进行异常的解决处理。

例如，异常判定部62在位置信息P的异常为图9B所示的反转异常的情况下，通过从通信部52向位置信息生成部5输出包含变更旋转方向CW/CCW的设定信息的信号Rx，来进行异常的解决处理。旋转方向CW/CCW的变更例如通过在旋转方向CW/CCW为“0”时设定成“1”、在旋转方向CW/CCW为“1”时设定成“0”来进行。

另外，异常判定部62在位置信息P的异常为图9C所示的第一相位偏移异常的情况下，例如，通过从通信部52向位置信息生成部5输出包含将相位超前量CZ从“90”变更为“－90”的设定信息的信号Rx，来进行异常的解决处理。

另外，异常判定部62在位置信息P的异常为图10B所示的第三相位异常的情况下，例如，通过从通信部52向位置信息生成部5输出包含增加或减少编码器位数N的设定信息的信号Rx，来进行异常的解决处理。

此外，异常判定部62在位置信息P的异常为图10A所示的第二相位异常并且能够设定C相、D相的相位超前量的情况下，异常判定部62通过从通信部52向位置信息生成部5输出包含变更C相、D相的相位超前量的设定信息的信号Rx，来进行异常的解决处理。

异常判定部62在进行异常的解决处理之后，将正转的运转指令输出至控制信号生成部61而使旋转电机2向正转方向旋转，例如，通过进行图8所示的异常判定处理，来判定通过异常的解决处理是否解决了异常。在没有解决异常的情况下，异常判定部62重复进行上述的异常的解决处理和异常判定处理，直至异常被解决。该情况下，异常判定部62如果即使将异常的解决处理和异常判定处理重复规定次数也没有解决异常，则也可以中止异常的解决处理，将异常判定处理的结果显示在显示部54上。另外，异常判定部62在异常判定处理的结果，判定为不用解决的异常时，也可以在不进行异常的解决处理的情况下，将异常判定处理的结果显示在显示部54上。

如上所述，在实施方式涉及的旋转电机系统1中，包括位置信息生成部5以及控制部6。位置信息生成部5基于增量信号Spi(第二信号的一例)重复更新位置信息P，并且，在从控制部6产生重置请求的情况下，将位置信息P设定为与绝对信号Spa(第一信号的一例)相对应的位置信息。控制部6对位置信息生成部5进行重置请求，并基于在进行重置请求前后从位置信息生成部5获取的位置信息P，来判定位置信息P的异常。由此，能够检测基于来自编码器3(位置传感器的一例)的信号所生成的位置信息P的异常。

此外，在上述的实施方式中，对位置信息P的上位比特区域Ru在增量信号Spi的1周期内增减1的情况进行了说明，但位置信息P的构成不限于上述的构成。例如，也可以使机械角360度的量与位置信息P的下位比特区域Rd相对应。该情况下，如果位置信息P的下位比特区域Rd为M位，则位置信息生成部5例如将绝对位置信息Dpa设定为下位比特区域Rd的M位。

本领域技术人员能够很容易地导出本发明的进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的方式不限于如上表示并且记述的特定的详细和典型的实施方式。因此，在不脱离由所附权利要求书及其等同物定义的总的发明概念的精神或范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims (16)

1.一种旋转电机的控制装置，其特征在于，包括：

位置信息生成部，其输入表示旋转电机的旋转位置的第一信号和表示所述旋转位置的变化量的第二信号，并基于该所输入的信号生成表示所述旋转位置的位置信息；以及

控制部，其基于从所述位置信息生成部输出的所述位置信息，控制所述旋转电机，

所述位置信息生成部具有：

位置存储部，其存储所述位置信息；

更新部，其基于所述第二信号反复更新存储在所述位置存储部中的所述位置信息；

设定部，其在从所述控制部产生重置请求的情况下，将存储在所述位置存储部中的所述位置信息设定为与所述第一信号相对应的位置信息；以及

输出部，其将存储在所述位置存储部中的所述位置信息输出到所述控制部，

所述控制部具有：

获取部，其获取从所述位置信息生成部输出的所述位置信息；以及

异常判定部，其对所述位置信息生成部进行所述重置请求，并基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定所述位置信息的异常。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定由所述第一信号和第二信号中的至少一个信号的输入错误产生的所述位置信息的异常。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述更新部基于规定的信息提取条件，从所述第一信号和第二信号中提取信息来生成所述位置信息，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定由所述信息提取条件的错误产生的所述位置信息的异常。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

包括基于所述控制部的控制向所述旋转电机供电的电力转换部，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定由所述电力转换部与所述旋转电机的连接错误产生的所述位置信息的异常。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部在所述旋转电机开始旋转、并且进行重置请求之后，空出时间间隔，再次进行重置请求，并基于在该再次进行重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定所述位置信息是否异常。

6.根据权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

包括显示部，其通过所述控制部控制显示内容，

所述控制部在判定为所述位置信息异常的情况下，将异常内容显示在所述显示部上。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述更新部基于从所述控制部获取的信息提取条件，从所述第一信号和第二信号中提取信息来生成所述位置信息，

所述异常判定部在判定为所述位置信息异常的情况下，选择解决该异常的所述信息提取条件，并将该选择的所述信息提取条件输出到所述位置信息生成部。

8.一种旋转电机系统，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任一项所述的旋转电机的控制装置；

所述旋转电机；以及

编码器，其检测所述旋转电机的旋转并输出所述第一信号和第二信号。

9.一种旋转电机的控制装置，其特征在于，包括：位置信息生成部和控制部，其中：

所述位置信息生成部，其输入表示旋转电机的旋转位置的第一信号和表示所述旋转位置的变化量的第二信号，并基于该所输入的信号生成表示所述旋转位置的位置信息，具体的：所述位置信息生成部存储所述位置信息，并基于所述第二信号反复更新存储的所述位置信息，在从所述控制部产生重置请求的情况下，将存储的所述位置信息设定为与所述第一信号相对应的位置信息；而且，存储的所述位置信息输出到所述控制部；

所述控制部基于从所述位置信息生成部输出的所述位置信息，控制所述旋转电机，具体的，所述控制部获取从所述位置信息生成部输出的所述位置信息；而且，对所述位置信息生成部进行所述重置请求，并基于在进行所述重置请求的前后由所述获取部获取的所述位置信息，来判定所述位置信息的异常。

10.根据权利要求9所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后获取的所述位置信息，来判定由所述第一信号和第二信号中的至少一个信号的输入错误产生的所述位置信息的异常。

11.根据权利要求9或10所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述位置信息生成部基于规定的信息提取条件，从所述第一信号和第二信号中提取信息来生成所述位置信息，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后获取的所述位置信息，来判定由所述信息提取条件的错误产生的所述位置信息的异常。

12.根据权利要求9或10所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

包括基于所述控制部的控制向所述旋转电机供电的电力转换部，

所述控制部基于在进行所述重置请求的前后获取的所述位置信息，来判定由所述电力转换部与所述旋转电机的连接错误产生的所述位置信息的异常。

13.根据权利要求9或10所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部在所述旋转电机开始旋转、并且进行重置请求之后，空出时间间隔，再次进行重置请求，并基于在该再次进行重置请求的前后获取的所述位置信息，来判定所述位置信息是否异常。

14.根据权利要求9或10所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

包括显示部，其通过所述控制部控制显示内容，

所述控制部在判定为所述位置信息异常的情况下，将异常内容显示在所述显示部上。

15.根据权利要求9或10所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述位置信息生成部基于从所述控制部获取的信息提取条件，从所述第一信号和第二信号中提取信息来生成所述位置信息，

所述控制部在判定为所述位置信息异常的情况下，选择解决该异常的所述信息提取条件，并将该选择的所述信息提取条件输出到所述位置信息生成部。

16.一种旋转电机系统，其特征在于，包括：

权利要求9至15中任一项所述的旋转电机的控制装置；

所述旋转电机；以及

编码器，其检测所述旋转电机的旋转并输出所述第一信号和第二信号。