CN105492871B - 位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法 - Google Patents

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Abstract

获得能够准确地估计角度误差进行校正的位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法。位置检测器检测电动机的旋转位置，包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，电流检测部检测流过电动机的电流，频率分析部利用电动机的旋转位置，对由电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅，角度误差估计器根据利用频率分析部运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值，角度误差校正部利用角度误差估计值针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。

Description

位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法
技术领域
本发明涉及位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法，例如适用于电梯曳引机的控制装置、车载电动机的控制装置或机床电动机的控制装置等，并且校正包含根据电动机的旋转位置而唯一地确定的周期性误差在内的位置检测器的角度误差。
背景技术
目前公知有以下这样的分析器的角度检测装置：利用角度检测器，根据在分析器内检测出的信号来检测角度信号，利用分析器的误差波形由分析器固有的已确定的n次成分构成以及具有再现性的情况，通过角度误差估计器，参照所检测的角度信号来算出位置误差，对该位置误差进行微分来算出速度误差信号，例如经由傅里叶变换对该速度误差信号进行频率分析来算出每个频率成分的检测误差，合成所算出的检测误差来生成估计角度误差信号，利用角度信号校正电路来校正利用所生成的估计角度误差信号而检测出的角度信号(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-145371号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在现有技术中存在以下这样的课题。
在当前的分析器的角度检测装置中，速度检测器根据由角度检测器检测出的角度信号来检测电机的转速，利用该检测速度来估计角度误差。这里，在利用检测速度来估计角度误差的情况下，根据角度检测器或速度检测器的速度分辨率来决定角度误差的估计精度。因此，在速度分辨率低的角度检测器或速度检测器中，存在产生量化误差并且无法充分获得角度误差的估计精度的问题。
本发明是为了解决上述这样的课题而完成的，其目的是获得能够准确地估计角度误差而进行校正的位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法。
解决问题的手段
本发明的位置检测器的角度误差校正装置校正位置检测器的角度误差，该位置检测器检测电动机的旋转位置并包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，该角度误差校正装置具备：电流检测部，其检测流过电动机的电流；频率分析部，其利用电动机的旋转位置，对由电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅；角度误差估计器，其根据由频率分析部运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计出由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值；以及角度误差校正部，其利用角度误差估计值，针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。
另外，本发明的位置检测器的角度误差校正方法由位置检测器的角度误差校正装置执行，该角度误差校正装置校正位置检测器的角度误差，该位置检测器检测电动机的旋转位置并包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，该角度误差校正方法包括以下的步骤：电流检测步骤，检测流过电动机的电流；频率分析步骤，利用电动机的旋转位置，对通过电流检测步骤检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅；角度误差估计步骤，根据通过频率分析步骤运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计出由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值；以及角度误差校正步骤，利用角度误差估计值，针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。
发明效果
根据本发明的位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法，位置检测器检测电动机的旋转位置，包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，电流检测部(步骤)检测流过电动机的电流，频率分析部(步骤)利用电动机的旋转位置，对由电流检测部(步骤)检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅，角度误差估计器(步骤)根据由频率分析部(步骤)运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值，角度误差校正部(步骤)利用角度误差估计值针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。
因此，能够获得可准确地估计角度误差进行校正的位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法。
附图说明
图1是示出包含本发明的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的整体结构的框图。
图2是示出已应用本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的框图。
图3是示出已应用本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的框图。
图4是示出已应用本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的框图。
图5是示出已应用本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的框图。
图6是例示本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的位置检测器的检测误差的曲线图。
图7是示出本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的角度误差估计部的框图。
图8是示出本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的角度误差估计器的框图。
图9是示出在本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置中将振幅设为恒定而使相位变化的情况下的校正后的角度误差振幅的曲线图。
图10是示出本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置中的角度误差估计器的处理的流程图。
图11是例示本发明的实施方式2的位置检测器的角度误差校正装置中的电动机的频率特性的曲线图。
图12是示出本发明的实施方式2的位置检测器的角度误差校正装置中的角度误差估计部的处理的流程图。
图13是示出本发明的实施方式3的位置检测器的角度误差校正装置的角度误差估计器的框图。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的位置检测器的角度误差校正装置以及角度误差校正方法的优选实施方式进行说明，关于在各图中相同或相当的部分，标注同一标号而进行说明。
实施方式1.
图1是示出包含本发明的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的整体结构的框图。另外，图2～5是示出已应用本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的电动机的控制装置的框图。
在图1～5中，该电动机的控制装置具备速度指令值生成部1、速度控制器2、电流控制器3、逆变器4、电动机5、位置检测器6、电流传感器(电流检测部)7、速度运算部8、检测位置校正部9、位置运算部11、坐标变换器12以及角度误差估计部20。
速度指令值生成部1生成并输出针对电动机5的速度指令值。此外，虽未图示，但速度指令值生成部1可包含位置控制系统。即使在速度指令值生成部1包含位置控制系统的情况下，也能够应用本发明。
速度控制器2将来自速度指令值生成部1的速度指令值与由速度运算部8运算出的电动机5的转速的差值作为输入，生成并输出针对电动机5的电流指令值。
速度运算部8根据由检测位置校正部9校正来自位置检测器6的输出即电动机5的旋转位置后的位置信息或角度信息，运算出电动机5的转速并输出。此外，速度运算部8最简单地是利用位置或角度的时间微分运算出转速。
另外，速度运算部8如图2、4所示可根据位置检测器6的位置信息(例如，光学式编码器的脉冲数)进行速度运算，也可以如图3、5所示根据由位置运算部11运算出的角度信息进行速度运算。另外，速度运算部8也可以包含用于测量时间的结构。
电流控制器3将来自速度控制器2的电流指令值与作为来自图2、3所示的电流传感器7的输出的相电流或电动机5的轴电流的差值作为输入，生成电动机5的电压指令值并输出，该电动机5的轴电流是利用坐标变换器12将图4、5所示的相电流变换为d-q轴等而得到的。
位置运算部11根据来自位置检测器6的输出即电动机5的旋转位置或由检测位置校正部9校正后的位置信息，对电动机5的角度信息进行运算并输出。另外，坐标变换器12在对电动机5进行矢量控制的情况下，将来自电流传感器7的相电流变换为α-β轴、d-q轴或γ-δ轴等适于控制的坐标。
检测位置校正部9针对由位置运算部11变换来自位置检测器6的输出即电动机5的旋转位置或来自位置检测器6的旋转位置而得到的角度信息，加上或减去来自角度误差估计部20的输出即角度误差估计值，输出校正后的位置信息或角度信息。
电流传感器7测定电动机5的电流。例如，在电动机5是三相电动机的情况下，大多测定二相的相电流，但也可以测定三相的相电流。此外，在图1～5中，电流传感器7测定逆变器4的输出电流，但也可以如基于单分路(one shunt)电阻的电流测定法那样，由电流传感器7测定逆变器4的母线电流，来估计各相电流。即使在此情况下，也没有对本发明带来任何影响。
逆变器4根据来自电流控制器3的电压指令值，将未图示的电源的电压变换为期望的可变电压可变频率。本发明中，逆变器4是指，如一般售卖的逆变器装置那样在利用整流器将交流电压变换为直流电压之后、利用逆变器将直流电压变换为交流电压的电力变换装置，或如矩阵整流器那样包含将交流电压直接变换为交流的可变电压可变频率的电力变换装置的可变电压可变频率电力变换装置。
另外，本发明的实施方式1的逆变器4除了上述的逆变器4的功能之外，还包含坐标变换的功能。即，在电压指令值是d-q轴的电压指令值时，还包含通过将d-q轴的电压指令值变换为相电压或线间电压来变换为基于所指示的电压指令值的电压的坐标变换功能，都表达为逆变器4。此外，虽未图示，但即使设置有校正逆变器4的死区时间的装置或单元，也能够应用本发明。
位置检测器6例如像光学式编码器、磁式编码器或分析器那样，检测电动机5的控制所需的电动机5的旋转位置。另外，位置检测器6如图6所示，在所输出的旋转位置的信息中包含根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差。
这里，根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差是指，例如上述专利文献1的段落0020、0021中记载的分析器的检测误差，或者如光学式编码器中的缝隙不良引起的脉冲遗漏以及脉冲间距离的不均衡那样、根据旋转位置具有再现性的误差。
以下，根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差表现为将位置信息变换为角度后的角度误差θerr。此外，本发明能够应用于位置检测器6包含根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差、且角度误差θerr的主成分次数为已知的情况。
如下式(1)那样，可利用正弦波来近似地表示位置检测器6的周期性角度误差θerr。此外，因为基于正弦波的表述和基于余弦波的表述没有本质上的差异，所以，在本发明的实施方式1中，统一为基于正弦波的表述。
但是，在式(1)中，θm表示电动机5的机械角度，A1表示N1次的次数中的误差振幅，A2表示N2次的次数中的误差振幅，An表示Nn次的次数中的误差振幅，表示与N1次的次数中的电动机5的机械角度相对的相位偏差(误差相位)，表示与N2次的次数中的电动机5的机械角度相对的相位偏差，表示与Nn次的次数中的电动机5的机械角度相对的相位偏差。
此外，式(1)的N1、N2…Nn的空间次数不需要是如1、2…Nn那样连续的整数，而是根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差的主成分的空间次数。这里所说的主成分是指相对于其它频率的振幅而言、其空间次数中的振幅较大。
另外，式(1)表述为合成了3个以上的频率成分，但周期性的角度误差θerr的频率成分也可以由1个、2个或其以上的成分构成。
图7是示出本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置的角度误差估计部20的框图。在图7中，角度误差估计部20具有频率分析部21以及角度误差估计器22。
频率分析部21将由检测位置校正部9校正来自电流传感器7的相电流以及来自位置检测器6的输出即电动机5的旋转位置而得到的位置信息或角度信息作为输入，获得输入电流的期望频率中的振幅、或振幅以及相位。
这里，优选的是，频率分析部21构成为如傅里叶变换、傅里叶级数分析或高速傅里叶变换那样获得所输入的信号的期望频率中的振幅以及相位的结构，但也可以构成为如组合陷波滤波器或带通滤波器而得到的滤波器那样、提取期望的频率信号并利用振幅检测部或相位检测部来运算出输入信号的期望的振幅或相位的结构。另外，这里利用的滤波器即可以是组合电阻、电容器或线圈等的电气部件，也可以是在计算机内进行的处理。
尤其，在本发明的实施方式1中，只要是能够检测与期望频率的振幅成比例的信息或与振幅的乘方成比例的信息的结构，则频率分析部21的结构没有限定。另外，在图2、图3中，虽然将相电流作为输入，但也可以如图4、图5所示将使相电流坐标变换后的d轴电流、q轴电流、γ轴电流、δ轴电流或α轴电流、β轴电流的任意一个电流作为输入。
此外，这里所说的期望频率(特定频率)的信号是指由位置检测器6的周期性角度误差θerr引起的与角度误差θerr的主成分相同的频率的信号。另外，在本发明的实施方式1中，虽然将期望的频率表示为空间频率，但即使是时间频率，也没有本质上的差异。
这里，所谓空间频率是指特定的区间内的频率，在本发明的实施方式1中是指电动机5的1次旋转内的频率。另外，将电动机5的机械1次旋转内的周期性的N个波的信号称为空间次数的N个波。
在具备位置检测器6的电动机5的控制装置中，因为位置检测器6的误差具有与电动机5的旋转位置相应的周期性，所以，优选的是，频率分析是基于空间频率的分析，在上述式(1)中，角度误差θerr为基于空间频率的表现，此外，关于图1～5所示的频率分析部21，输入为与空间频率分析对应的输入(电流以及角度)。
但是，本发明的实施方式1也能够应用于基于时间频率的频率分析，在进行基于时间频率的频率分析的情况下，取代将电流以及角度作为输入，而是将检测速度、基于时间测量部的测量时间以及电流作为输入，进行频率分析。
角度误差估计器22将频率分析部21的输出即期望的频率成分的电流振幅值和利用检测位置校正部9校正来自位置检测器6的输出即电动机5的旋转位置而得到的角度信息作为输入，通过后述的估计方法来估计根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性的角度误差θerr，将角度误差估计值作为角度信息或位置信息输出。
这里，在图2、4中，因为检测位置校正部9的输入的一方为位置检测器6的输出信号(电动机5的旋转位置)，所以，角度误差估计器22输出位置检测器6的输出信号。即，如果考虑位置检测器6是光学式编码器、其分辨率是1024脉冲/旋转、角度误差估计器22的估计结果是1°的情况，则角度误差估计器22将相当于1°的脉冲数3脉冲作为位置信息输出。
另外，如图3、5所示，在检测位置校正部9的输入的一方是利用位置运算部11变换来自位置检测器6的旋转位置而得到的角度信息时，角度误差估计器22输出角度信息。
此外，如上述式(1)所示，在存在多个角度误差的频率成分的情况下，逐次利用各个成分来估计角度误差进行求和或同时估计多个频率成分即可。此时，与逐次利用各个成分来估计角度误差的情况相比，在同时估计的情况下，能够缩短估计时间。这里，为了简单，说明角度误差仅由单一的频率成分构成的情况。
这里，已知当利用包含根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性角度误差的位置检测器6进行速度反馈控制时，产生包含与角度误差同一次数的频率成分的电流脉动或电流指令值的脉动。因此，如果为了抑制电流脉动而估计角度误差并进行校正，则可缩小角度误差以及利用来自位置检测器6的输出而运算的电动机5的旋转位置的误差。
此外，在位置检测器6包含根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性误差的情况下，如果通过频率分析部21进行相电流的频率分析，则在电动机5是永久磁铁同步电动机时，如果设极对数为Pn、期望的频率次数为Nn，则出现在相电流中的电流脉动的机械次数成为Pn±Nn次的次数。
因此，只要对相电流中的至少1相的电流进行频率分析并根据Pn+Nn次或Pn-Nn次的电流来估计Pn+Nn次或Pn-Nn次的角度误差即可。但是，在期望的频率的次数Nn大于电动机5的极对数Pn时，Pn-Nn次的次数存在成为负数而不存在的可能性，因此期望对Pn+Nn次的电流进行频率分析。另外，在进行估计时，期望恒定转矩、恒定速度运转。
另外，在利用频率分析部21对d轴电流或q轴电流的任意一个进行频率分析时，由于机械Nn次的次数的角度误差，出现在dq轴中的电流脉动成分具有与Nn次同一次数的脉动的成分。另外，由于因角度误差而产生的磁极偏差，引起作为转矩电流的q轴电流流动，因此，d轴电流成为与角度误差相似的电流脉动。此外，q轴电流的速度脉动通过速度控制系统而成为电流指令值的脉动。因此，q轴电流成为构成速度脉动的原因的角度误差相似的电流脉动。
因此，例如，角度误差估计器22为了使通过频率分析部21中的频率分析而获得的d轴电流或q轴电流的Nn次的电流振幅成为最小，只要估计角度误差即可。
此外，当利用d轴电流或q轴电流中任意一个的电流检测值或任意一个的电流指令值进行频率分析时，在流动来的q轴电流为恒定的条件即恒定加速度的条件下进行估计。尤其期望在电动机5以加速度为零即恒定速度旋转的条件下进行估计。
这里，在本发明的实施方式1中，当角度误差估计器22利用电流的频率分析来估计角度误差时，首先估计与Nn次的次数中的电动机5的机械角度相对的相位偏差接着估计Nn次的次数中的误差振幅An。另外，图8示出角度误差估计器22的结构。
以下，说明首先估计相位偏差的理由。首先，分别利用下式表示角度误差θerr以及估计误差θest。
此时，利用下式(2)表示角度误差θerr与估计误差θest的差值，即利用估计误差θest校正位置检测器6的输出后的角度误差。
其中，在式(2)中，Δθ用下式表示。
此时，考虑(a)将估计振幅An_est设为恒定而使估计相位变化时的校正后信号的振幅以及(b)将估计相位设为恒定而使估计振幅的大小An变化时的估计误差。
首先，如果考虑(a)将估计振幅An_est设为恒定而使估计相位变化时的校正后信号的振幅，则根据上述式(2)以下式(3)表示校正后的Nn次的角度误差振幅。
在振幅估计值An_est恒定的情况下，用式(3)表示的校正后的角度误差振幅根据估计相位而以图9所示的方式变化。由图9可知，校正后的角度误差振幅成为最小是在相位的估计误差Δθ成为零时。
即，在与振幅估计值An_est的值无关、相位的估计误差Δθ为零的情况下，校正后的振幅成为最小，此时，Δθ是零，因此，估计相位与实际的角度偏差一致。
另外，在校正后的振幅最小的情况下，由角度误差引起的电流脉动也最小，所以，基于电流频率分析的振幅值也成为最小。即，基于电流频率分析的振幅值达到最小的估计相位成为角度偏差的真值。
接着，考虑(b)将估计相位设为恒定而使估计振幅的大小An变化时的估计误差，则上述式(3)的校正后的角度误差振幅以下式(4)的方式变形。
这里，因为相位估计值是恒定的，所以，估计相位差Δθ也成为恒定值。此时，在式(4)中，在下式成立的情况下，校正后的角度误差振幅成为最小。
An_est＝An cosΔθ
由此，在不是相位差Δθ＝0的情况下，使得角度误差振幅成为最小即基于电流频率分析的振幅值成为最小的估计振幅与实际的角度误差的振幅值不一致。相反，在相位差Δθ＝0的情况下，估计振幅与实际的角度误差的振幅值一致。因此，在首先进行相位估计而使相位差Δθ＝0之后，通过进行振幅估计来准确地估计角度误差。
接着，参照图10的流程图，说明本发明的实施方式1的角度误差估计器22的处理。
首先，对振幅估计值An_est以及相位估计值赋予任意设定的适当的初始值(预定的初始值)，进行校正，并且使电动机5旋转进行频率分析，获得角度误差主成分的电流振幅。
接着，仅使相位估计值变化进行校正，并且使电动机5旋转进行频率分析，搜索使得角度误差主成分的电流振幅达到最小的将其决定为相位估计值。
接着，固定为在上述步骤中确定的相位估计值而使振幅估计值An_est变化，进行校正，并且使电动机5旋转进行频率分析，搜索使得角度误差主成分的电流振幅达到最小的An_est，将其决定为振幅估计值。
以下，举出具体例，说明本发明的实施方式1的角度误差估计器22的估计方法。
例如，在将相位估计值的初始值设为0°进行相位估计值的搜索时，首先，以相位估计值的初始值0°进行校正，并且进行频率分析。接着，将相位估计值设为120°、240°，针对各个估计值同样地进行校正，并且进行频率分析。此时，振幅估计值An_est固定为任意设定的适当的值。
这里，考虑相位差的真值是的情况。当把检测位置校正部9利用估计值进行校正之后残留的基于角度误差的空间n次的电流振幅表示为时，在此例中，成为这样的结果：In(0°)＜In(120°)＜In(240°)，与振幅估计值An_est的值无关，频率分析结果按照估计误差Δθ变小的顺序而变小。
因此，将最小值和次小的估计值的中间值作为新的估计值，进行频率分析，确认频率的振幅，搜索相位差的真值。此时，作为中间值，将In(60°)设为新的估计值，进行与最小值In(0°)的比较。在此例中，In(60°)＜In(0°)。
这样，当依次利用2分法来反复搜索时，成为In(30°)＜In(60°)、In(45°)＜In(30°)、In(37.5°)＜In(45°)，估计值逐渐接近于
另外，在此例中，虽然举出以2分法估计相位值的例子进行了说明，但即使利用其它的线性搜索、爬山法、禁忌搜索(tabu search)、退火法(simulated annealing)这样的搜索算法，也能够适用本发明。
接着，当满足后述的相位估计的结束条件时，结束相位的估计，进行振幅的估计。振幅的估计也与相位的估计同样，对振幅估计值An_est赋予初始值，进行校正，并且使电动机5旋转进行频率分析，搜索使得电流振幅进一步变小的振幅估计值An_est，决定振幅最小的振幅估计值An_est。此时，相位估计值被固定为通过上述搜索而获得的值。
此外，例如，在按照规格等预先知晓位置检测器6的最大误差的情况下，进行振幅估计时的初始值只要设定最大误差并在与振幅0之间以与上述相位同样的方法进行搜索即可。
另外，估计的结束条件由试行次数、校正后的位置检测器精度或电流的脉动振幅决定。在满足估计结束条件的情况下，角度误差估计器22保持相位估计值以及振幅估计值，输出与上述式(1)相应的角度误差估计值。
另外，由于安装在电动机5上的机械系统的运转范围的制约等，能够旋转的旋转距离存在限制，在不满足结束条件时，反复进行多次估计，在满足结束条件之前持续进行估计。此时，在第2次以后的估计中，将通过上次估计而求出的估计值设为初始值进行估计。
这里，说明将本发明的实施方式1的位置检测器的角度误差校正装置应用于电梯系统的情况。这里，例如在安装曳引机时，估计角度误差。
在安装作为电梯系统中的电动机的曳引机之后、对绳轮没有悬挂绳索的状态或对绳轮悬挂了绳索的状态下，进行用于估计角度误差的运转，使曳引机旋转进行角度误差的估计。
在对绳轮没有悬挂绳索的状态下，曳引机的旋转距离没有制约，因此能够在满足上述的估计结束条件之前连续地进行角度误差的估计。与此相对，在对绳轮悬挂了绳索的状态下，由于电梯的升降距离，对曳引机的旋转距离施加了制约，因此，特别是在升降距离短的情况下，反复进行多次升降运转来进行估计。
此时，仅在轿厢以恒定速度行驶的区间内进行角度误差的估计，在加减速区间内不进行角度误差的估计。另外，为了延伸以恒定速度行驶的区间，可将行驶速度设为比电梯的额定速度小的速度进行运转。另外，为了提高估计精度，对于电梯按照恒定速度行驶时的行驶速度，可以变更电梯的行驶速度，以便增大电流脉动的振幅。
与曳引机的磁极位置对应的角度误差的估计结果被记录在存储介质(例如非易失性存储器)中。在通常的运转时，从该存储介质读出与位置检测器6的输出对应的角度误差估计值进行校正。关于与记录在存储介质内的角度误差相关的信息，可以根据上述式(1)通过运算来求出角度误差作为角度误差的误差振幅以及相位偏差，也可以是基于表等的与曳引机的磁极位置相应的校正角度信息或校正位置信息。在此情况下，为了使信息成为最低限，期望预先存储相位信息以及振幅信息并通过运算进行校正的方法。
如以上那样，根据实施方式1，位置检测器检测电动机的旋转位置，包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，电流检测部检测流过电动机的电流，频率分析部利用电动机的旋转位置，对由电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅，角度误差估计器根据由频率分析部运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值，角度误差校正部利用角度误差估计值针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置，校正角度误差。
另外，角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为电动机的机械角度的函数来表示角度误差估计值，估计角度误差的振幅以及相位，首先，将角度误差的振幅固定为预定的初始值，针对角度误差的相位，从预定的初始值开始进行变化并且进行校正，选择使得由特定频率成分构成的角度误差的振幅达到最小的校正值作为相位估计值，在满足估计结束条件时结束角度误差的相位估计，接着，将角度误差的振幅固定为相位估计值，针对角度误差的振幅，从预定的初始值开始进行变化并且进行校正，选择使得由特定频率成分构成的角度误差的振幅达到最小的校正值作为振幅估计值，在满足估计结束条件时结束角度误差的振幅估计。
因此，能够准确地估计角度误差进行校正。
实施方式2.
在上述实施方式1中，以下面的内容为例进行了说明：当角度误差估计器22通过电流的频率分析来估计角度误差时，首先估计与Nn次的次数中的电动机5的机械角度相对的相位偏差接着，估计Nn次的次数中的误差振幅An。
在本发明的实施方式2中对以下的内容进行说明：角度误差估计器22利用预先求出的电动机5的频率特性，估计角度误差。此外，本发明的实施方式2的位置检测器的角度误差校正装置的结构与上述的实施方式1相同，只有角度误差估计器22的功能不同，所以，省略装置结构的说明。
首先，在由于根据电动机5的旋转位置而唯一地确定的周期性的角度误差产生的电流脉动中，具有空间次数Nn与电动机5的转速的积、即对应于速度误差的频率成分的频率特性。另外，关于该频率特性，如图11所示，将根据电动机5的转速而在每个单位角度误差中产生的电流脉动的振幅与电流脉动相对于电动机5的机械角度θm的相位延迟画成波特图来表示。
另外，图11的波特图根据传递电动机5的动力的机械系统(物理上用弹簧质量阻尼系统来表示)和控制常数(速度控制系统的响应频率、电流控制系统的响应频率)而变化。
这里，考虑角度误差估计器22在相同的控制常数且机械系统恒定的条件下进行角度误差估计的情况，如果事先求出同一条件化中的频率特性，则只要进行1次的频率分析，就能够根据作为其分析结果的振幅信息以及相位信息、和频率特性，求出角度误差。此外，关于频率分析部21进行的频率分析，优选傅里叶变换或傅里叶级数分析。
例如，在校正对象的角度误差的空间次数是Nn次、电动机5的转速是ωm[rad/s]的情况下，如果设振幅的频率特性为Ga(ω)、相位差的频率特性为则可利用角度误差振幅An和相位差分别通过下式(5)、(6)来表示通过频率分析而获得的空间次数Nn次的电流振幅Ia(Nn·ωm)以及相位差
Ia(Nn·ωm)＝An·Ga(Nn·ωm) ···(5)
Iφ(Nn·ωm)＝φn+Gφ(Nn·0m) ···(6)
由此，利用作为频率分析结果的电流振幅Ia(Nn·ωm)以及相位差分别通过下式(7)、(8)来表示角度误差振幅估计值An_est以及角度误差的相位估计值
φn_est＝Iφ(Nn·ωm)-Gφ(Nn·ωm) ···(8)
这样，只要事先确认角度误差作用于作为电流传感器7的输出的电流的频率特性，则仅进行1次的频率分析，就能够通过角度误差估计器22估计角度误差的振幅以及相位。另外，此方法与上述实施方式1的角度误差估计方法相比，能够减少进行频率分析的次数。
此外，角度误差估计器22将电动机的频率特性作为表或函数存储在内部，在表的情况下进行参照，在函数的情况下进行运算，由此，估计关于角度误差的振幅以及相位。
另外，在确认频率特性的情况下，例如，可重新将校正用位置检测器安装在电动机5上，在校正用位置检测器的输出中加入恒定振幅的Nn次的空间次数的伪角度误差，使电动机5的转速进行变化，通过此时的频率分析确认电流的振幅以及相位延迟，由此，确认频率特性。
此时，因为对电动机5的转速存在极限，所以，期望以恒定的转速使空间次数Nn进行变化，同时确认频率特性。此外，在本发明的实施方式2中，进行频率分析的电流即使是电流指令值，也能够适用本发明。
接着，参照图12的流程图，说明本发明的实施方式2的角度误差估计部20的处理。
首先，利用频率分析部21进行频率分析，接着，通过角度误差估计器22例如参照表来决定振幅估计值An_est以及相位估计值
这里，说明将本发明的实施方式2的位置检测器的角度误差校正装置应用于电梯系统的情况。首先，在控制参数按照作为电梯系统的电动机的曳引机的每个机型而不同的情况下，按照每个控制参数，在保持出厂时的状态下从几台曳引机中，确认图11的角度误差、和电流的振幅以及相位差的频率特性。
在出厂时测定电流以及相位振幅的情况下，在出厂时使曳引机进行旋转，记录电流脉动的振幅信息和相位信息。在曳引机的安装完成之后，根据出厂时测定的电流脉动的振幅信息、相位信息和电流的振幅以及相位差的频率特性，估计角度误差进行校正。
另一方面，在安装曳引机之后对绳轮悬挂绳索之前进行测定的情况下，可在对绳轮悬挂绳索之前使曳引机旋转，根据电流脉动的振幅信息、相位信息和电流的振幅以及相位差的频率特性，估计角度误差。在非易失性存储介质中记录估计结果。在通常的运转时，从该存储介质中读出与位置检测器的输出对应的角度误差的估计值进行校正。
另一方面，在安装曳引机之后对绳轮悬挂绳索之后进行测定的情况下，可在对绳轮悬挂绳索之后估计角度误差。在此情况下，首先，在控制参数按照曳引机的每个机型而不同的情况下，按照每个控制参数，针对几个模式的惯性，从几台曳引机中，预先确认图11的角度误差和电流的振幅以及相位差的频率特性。
接着，进行惯量识别，根据电流脉动的振幅信息、相位信息和与识别的惯量最接近的惯量中的电流的振幅以及相位差的频率特性，估计角度误差。在非易失性存储介质中记录估计结果。在通常的运转时，从该存储介质中读出与位置检测器的输出对应的角度误差的估计值进行校正。
如以上那样，根据实施方式2，位置检测器检测电动机的旋转位置，包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，电流检测部检测流过电动机的电流，频率分析部利用电动机的旋转位置，对由电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅，角度误差估计器根据由频率分析部运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值，角度误差校正部利用角度误差估计值针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。
另外，角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为电动机的机械角度的函数来表示角度误差估计值，估计角度误差的振幅以及相位，使由频率分析部运算出的特定频率成分的振幅以及相位、与预先求出的关于电动机的频率特性对应起来，估计角度误差，其中，该频率特性是角度误差作用于作为电流检测部的输出的电流的特性。
因此，能够获得与上述实施方式1同样的效果，并且减少进行频率分析的次数。
实施方式3.
如上述实施方式1那样，赋予适当的初始值的振幅估计值以及相位估计值，根据频率分析后的电流振幅，进行角度误差的估计，在此情况下，因为估计值的更新是在进行频率分析之后，所以，无法在频率分析中更新估计值。因此，不能实时地变更角度误差估计值。
在本发明的实施方式3中说明以下的内容：利用实时性良好的滤波器进行频率分析，由此，角度误差估计器22可通过利用图13所示的控制块，实时地估计角度误差。此外，除了角度误差估计器22的结构之外，本发明的实施方式3的位置检测器的角度误差校正装置的结构与上述实施方式1相同。
首先，频率分析部21例如利用带通滤波器或陷波滤波器，仅取出期望频率的信号。接着，频率分析部21运算出所取出的频率的信号的振幅或与振幅相当的量(以下，两者都称为“振幅”)。
这里，关于振幅，利用以下的运算方法来运算振幅，例如，取所取出的频率信号的绝对值，设置低通滤波器，由此，将平滑化的值作为振幅值进行运算、或者求出信号的平方和的平均、或者求出信号的峰值等。
另外，根据图13所示的振幅运算部31的运算结果来估计角度误差的振幅以及相位。将运算由频率分析部21取出的期望频率的电流振幅的振幅运算部31的运算结果与电流脉动指令值32的差值作为输入，误差振幅估计器33估计角度误差的振幅，误差相位估计器34运算出角度误差的相位。
另外，由误差相位估计器34估计出的相位估计值与使由位置检测器6产生的已知的角度误差的空间次数与机械角度相乘所得的值相加或相减，根据sin表等，作为单位振幅的正弦波输出。另一方面，由误差振幅估计器33估计出的振幅估计值与作为sin表的输出的正弦波相乘，作为角度误差估计值输出。
此外，在本发明的实施方式3中，无法同时估计角度误差的振幅和相位，选择相位的估计和振幅的估计。即，在估计相位时，将振幅暂时确定为某个初始值或振幅估计值进行相位的估计，在估计振幅时，将相位暂时确定为某个初始值或相位估计值进行振幅的估计。此外，如上所述，在此情况下，期望按照从相位到振幅的顺序进行估计。
误差振幅估计器33例如通过PID控制，使根据时间校正的振幅进行变化，以使频率分析后的电流振幅与电流脉动指令值15一致的方式进行控制。此时，可通过使电流脉动指令值15的值为零，来控制频率分析后的电流脉动成为零即误差振幅成为真值。
此外，在由于运算误差等引起的一些原因而无法使电流脉动成为零的情况下，误差振幅估计器33变更角度误差的振幅，使电流振幅成为最小，进行振幅的估计。
另外，误差相位估计器34也同样例如通过PID控制，使根据时间校正的相位进行变化，以使频率分析后的振幅与电流脉动指令值15一致或电流振幅成为最小的方式变更角度误差的相位，进行振幅的估计。
在本发明的实施方式3中，可实时地进行频率分析，可实时地估计以及校正角度误差。因此，即使不具有用于估计角度误差的运转模式，也能够估计角度误差。此时，为了实时地估计角度误差，期望电流脉动的频率、振幅以及相位稳定的行驶条件即恒定速度运转。
此外，在上述实施方式1、2中，也能够使用本发明的实施方式3的角度误差的估计方法。即，根据上述实施方式1、2的方法，估计角度误差的振幅估计值或者相位估计值、或振幅估计值以及相位估计值进行记录。在通常行驶时，读出已记录的估计值，校正与旋转位置相应的角度误差。
另外，关于角度误差的振幅以及相位的估计方法和频率分析的方法，可相互组合本发明的实施方式1～3的方法。
如以上那样，根据实施方式3，位置检测器检测电动机的旋转位置，包含根据旋转位置而唯一地确定的周期性误差，电流检测部检测流过电动机的电流，频率分析部利用电动机的旋转位置，对由电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与角度误差对应的特定频率成分的振幅，角度误差估计器根据由频率分析部运算出的振幅和电动机的旋转位置，估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值，角度误差校正部利用角度误差估计值针对由位置检测器检测出的电动机的旋转位置校正角度误差。
另外，角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为电动机的机械角度的函数来表示角度误差估计值，估计角度误差的振幅以及相位，角度误差估计器包含：误差振幅估计部，其根据电流检测部的输出，确认由频率分析部运算出的特定频率的电流脉动的振幅，使特定频率的振幅在进行角度校正的同时随时间变化，将由频率分析部运算出的振幅达到最小时的值作为角度误差的振幅估计值；以及误差相位估计部，其根据电流检测部的输出，确认由频率分析部运算出的特定频率的电流脉动的振幅，使特定频率的相位在进行角度校正的同时随时间变化，将由频率分析部运算出的振幅达到最小时的值作为角度误差的相位估计值。
因此，能够获得与上述实施方式1或上述实施方式2同样的效果，并且能够实时地变更角度误差估计值。

Claims (11)

1.一种位置检测器的角度误差校正装置，该角度误差校正装置校正位置检测器的角度误差，该位置检测器检测电动机的旋转位置并包含根据所述旋转位置而唯一地确定的周期性误差，该角度误差校正装置具备：
电流检测部，其检测流过所述电动机的电流；
频率分析部，其利用所述电动机的旋转位置，对由所述电流检测部检测出的电流进行频率分析，运算出与所述角度误差对应的特定频率成分的振幅；
角度误差估计器，其根据由所述频率分析部运算出的振幅和所述电动机的旋转位置，估计出由所述特定频率成分构成的所述角度误差作为角度误差估计值；以及
角度误差校正部，其利用所述角度误差估计值，针对由所述位置检测器检测出的所述电动机的旋转位置校正所述角度误差。
2.根据权利要求1所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为所述电动机的机械角度的函数来表示所述角度误差估计值，估计所述角度误差的振幅以及相位，
首先，将所述角度误差的振幅固定为预定的初始值，针对所述角度误差的相位，从预定的初始值开始进行变化并且进行校正，选择使得由所述特定频率成分构成的所述角度误差的振幅达到最小的校正值作为相位估计值，在满足估计结束条件时结束角度误差的相位估计，
接着，将所述角度误差的相位固定为所述相位估计值，针对所述角度误差的振幅，从预定的初始值开始进行变化并且进行校正，选择使得由所述特定频率成分构成的所述角度误差的振幅达到最小的校正值作为振幅估计值，在满足估计结束条件时结束角度误差的振幅估计。
3.根据权利要求1所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为所述电动机的机械角度的函数来表示所述角度误差估计值，估计所述角度误差的振幅以及相位，
使由所述频率分析部运算出的所述特定频率成分的振幅以及相位、与预先求出的关于所述电动机的频率特性对应起来，估计所述角度误差，其中，该频率特性是所述角度误差作用于作为所述电流检测部的输出的电流的特性。
4.权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述角度误差估计器假定用正弦波或余弦波作为所述电动机的机械角度的函数来表示所述角度误差估计值，估计所述角度误差的振幅以及相位，
所述角度误差估计器包含：
误差振幅估计部，其根据所述电流检测部的输出，确认由所述频率分析部运算出的所述特定频率的电流脉动的振幅，使所述特定频率的振幅在进行角度校正的同时随时间变化，将由所述频率分析部运算出的振幅达到最小时的值作为所述角度误差的振幅估计值；以及
误差相位估计部，其根据所述电流检测部的输出，确认由所述频率分析部运算出的所述特定频率的电流脉动的振幅，使所述特定频率的相位在进行角度校正的同时随时间变化，将由所述频率分析部运算出的振幅达到最小时的值作为所述角度误差的相位估计值。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述角度误差估计器在针对所述电动机的速度指令值恒定的情况下进行所述角度误差的估计。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述角度误差估计器在所述电动机的加速度恒定的情况下进行所述角度误差的估计。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述频率分析部进行傅里叶变换、傅里叶级数展开或高速傅里叶变换。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述频率分析部包含仅通过所述特定频率的带通滤波器，针对所述带通滤波器的输出电流进行振幅运算以及相位运算、或仅进行振幅运算。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
该角度误差校正装置还具备坐标变换器，该坐标变换器将由所述电流检测部检测出的所述电动机的相电流变换为所述电动机的轴电流，
所述频率分析部对所述电动机的轴电流进行频率分析。
10.根据权利要求9所述的位置检测器的角度误差校正装置，其中，
所述坐标变换器将由所述电流检测部检测出的所述电动机的相电流变换为d-q轴坐标，
所述频率分析部对由所述坐标变换器变换后的d轴电流以及q轴电流中的任意电流进行频率分析。
11.一种位置检测器的角度误差校正方法，由位置检测器的角度误差校正装置执行，该角度误差校正装置校正位置检测器的角度误差，该位置检测器检测电动机的旋转位置并包含根据所述旋转位置而唯一地确定的周期性误差，该角度误差校正方法包括以下的步骤：
电流检测步骤，检测流过所述电动机的电流；
频率分析步骤，利用所述电动机的旋转位置，对通过所述电流检测步骤检测出的电流进行频率分析，运算出与所述角度误差对应的特定频率成分的振幅；
角度误差估计步骤，根据通过所述频率分析步骤运算出的振幅和所述电动机的旋转位置，估计出由所述特定频率成分构成的所述角度误差作为角度误差估计值；以及
角度误差校正步骤，利用所述角度误差估计值，针对由所述位置检测器检测出的所述电动机的旋转位置校正所述角度误差。
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