CN110313128B - 电动机的转矩脉动校正装置以及校正方法、电梯的控制装置 - Google Patents
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Abstract
提供能够以简单的结构对转矩脉动进行校正的电动机的转矩脉动校正装置、电动机的转矩脉动校正方法、电梯的控制装置。对电动机的旋转速度的特定频率成分进行频率分析,根据频率分析结果估计电动机的转矩脉动。这时,根据在多次电流条件不同的条件下得到的频率分析结果,将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数进行估计。根据得到的函数对转矩脉动进行校正,因此能够以简单的结构对电动机的转矩脉动进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及适用于例如电梯曳引机的控制装置、车载电动机的控制装置或机床的电动机的控制装置等、对根据电动机的旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动进行校正的电动机的转矩脉动校正装置等。
背景技术
已知电动机中产生的转矩脉动主要依赖于转子位置而产生,一直以来都将其视为周期性的干扰而考虑了反复生成补偿信号的方法。
在下述专利文献1中,从轴转矩检测值中提取电动机的转矩脉动频率成分,通过学习求出用于抑制转矩脉动的补偿电流,使补偿电流与逆变器的电流控制指令叠加,从而抑制每个频率成分的转矩脉动。
在多个不同的动作点自动地反复执行该用于抑制转矩脉动的补偿电流的学习,将该学习数据生成为补偿电流表。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-50119号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在现有技术中存在以下的课题。
在现有的转矩脉动的校正装置中,在多个动作点反复进行轴转矩检测值的频率分析,基于该数据生成转矩脉动的补偿电流表。这里,为了根据学习结果创建表数据,需要多次的数据(学习),特别是在将电动机及其控制装置安装在机械系统中之后进行转矩脉动的调整的情况下,由于在运用开始前难以在多个运转条件下取得数据,因此,以更简单的结构对转矩脉动进行校正成为了课题。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的,其目的在于获得能够以简单的结构估计并校正转矩脉动的电动机的转矩脉动校正装置以及电动机的转矩脉动校正方法等。
用于解决课题的手段
本发明在于电动机的转矩脉动校正装置等,电动机的转矩脉动校正装置针对电动机控制装置中的控制电动机的电流指令值校正所述电动机的转矩中所含有的周期性的转矩脉动,其中,电动机的转矩脉动校正装置具备:频率分析部,在使所述电动机旋转时,该频率分析部根据来自位置检测器的所述电动机的旋转位置来运算所述电动机的旋转速度,对旋转速度进行频率分析,运算出特定频率下的振幅和相位,并作为频率分析结果输出;转矩脉动估计部,其向电动机控制装置输入电动机运转指令,使所述电动机旋转,并且根据所述频率分析结果估计所述电动机产生的转矩脉动的振幅和相位,并作为转矩脉动估计值输出;以及转矩脉动校正部,其根据所述转矩脉动估计值、由电流检测器检测出的电动机电流以及所述位置检测信号来运算转矩脉动校正电流值,对所述电动机控制装置的电流指令值进行校正,所述转矩脉动估计部使所述频率分析部在所述电动机的电流不同的多个条件下运算所述频率分析结果,根据取得的多个所述频率分析结果将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数求出。
发明效果
本发明能够提供能够以简单的结构估计并校正转矩脉动的转矩脉动校正装置以及转矩脉动校正方法等。
附图说明
图1是示出包含本发明的实施方式1、2中的电动机的转矩脉动校正装置的电动机的控制系统的整体图的框图。
图2是示出图1所示的电动机的控制系统的电动机控制装置的结构的一例的框图。
图3是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中明示出转矩脉动校正部的输出的框图。
图4是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中用传递函数表示从转矩脉动校正部的输出至电动机速度的传递特性的框图。
图5是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中示出从转矩脉动校正部的输出至电动机速度的传递特性的传递函数的一例的图。
图6是示出本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置的处理的流程图。
图7是示出本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动的振幅和电流值之间的关系的概要图。
图8是示出本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置的特别是转矩脉动估计部的处理的流程图。
图9是示出本发明的实施方式2中的电动机的转矩脉动的相位和电流值之间的关系的概要图。
图10是示出本发明的实施方式2中的电动机的转矩脉动校正装置的特别是转矩脉动估计部的处理的流程图。
图11是示出包含本发明的实施方式3中的电动机的转矩脉动校正装置的电动机的控制系统的整体图的框图。
图12是示出包含本发明的实施方式4中的电梯控制装置的电梯系统的概要结构图。
图13是示出包含本发明的一个实施方式中的电动机的转矩脉动校正装置的电动机的控制系统的控制部分的硬件结构的示例的图。
具体实施方式
以下,依照各实施方式,使用附图对本发明的电动机的转矩脉动校正装置以及校正方法、电梯的控制装置进行说明。另外,在各实施方式中,对相同或相当的部分用相同的标号来表示,并且省略重复的说明。
实施方式1.
图1是示出包含本发明的实施方式1的电动机的转矩脉动校正装置的电动机控制系统的整体图的框图。在图1中,该电动机控制系统具备电动机控制装置4、位置检测器2、电流检测器3以及转矩脉动校正装置5。以下,也存在包括电动机1在内记载为电动机控制系统的情况。
电动机控制装置4是控制电动机1的旋转速度和旋转位置的装置。这里,参照图2,关于电动机控制装置4对电动机1的旋转速度进行控制的情况进行说明。图2是示出图1所示的电动机的控制系统的电动机控制装置4的结构的框图。
在图2中,电动机控制装置4具有速度运算部41、速度控制部42、电流控制部43以及电力变换器44。速度运算部41根据由位置检测器2检测出的电动机1的旋转位置MRP或角度信息来运算电动机1的旋转速度MRS。另外,速度运算部41的最简单的结构是利用位置信息或角度信息的时间微分来运算旋转速度。
速度控制部42以使得电动机1的旋转速度MRS成为预先确定的设定速度的方式运算出作为电动机1的转矩指令值tc的电流指令值ic。另外,将电流指令值ic作为速度控制信号。此外,由加法部AD1对速度控制部42的输出加上作为来自转矩脉动校正部53的输出即转矩脉动校正电流信号Itpc或试验信号TS。由此,成为电流指令值IC,该电流指令值IC是对电动机1的转矩脉动进行校正的转矩指令值TC。另外,对于转矩脉动校正电流信号Itpc、试验信号TS的细节,容后再述。电流控制部43以使得作为由电流检测器3检测出的电动机1的电流的电动机电流Im与从速度控制部42输出的电流指令值IC一致的方式来运算电动机1的电压指令值VC。电力变换器44为了控制电动机电流Im,根据从电流控制部43输出的电压指令值VC,对电动机1施加电动机施加电压Vma。
这里,在利用速度控制部42或电流控制部43进行的控制中,通常大多使用P控制、PI控制、PID控制,但是也可以使用各种控制方法。此外,在电动机1的电流控制中,通常使用矢量控制,将电动机电流和/或电动机施加电压转换为d-q轴,对转换后的电流、电压使用上述的PID控制等控制方法。
此外,作为对电动机1施加电压的电力变换器44,通常使用逆变器。逆变器将未图示的电源的电压转换为期望的可变电压可变频率的电压。在本发明中,电力变换器44是指包括如一般售卖的逆变器装置那样在利用变流器将交流电压转换为直流电压之后、利用逆变器将直流电压转换为交流电压的电力变换装置,或如矩阵变流器那样将交流电压直接转换为交流的可变电压可变频率的电压的电力变换装置的可变电压可变频率的电力变换装置。
此外,本发明的实施方式1的逆变器、即电力变换器44除了包含上述逆变器之外,还可以包含坐标变换的功能。即,在电压指令值VC是d-q轴的电压指令值的情况下,还包含通过将d-q轴的电压指令值转换为相电压或线电压而转换为依照了所指令的电压指令值的电压的坐标变换功能。另外,即使设置有对逆变器的死区时间进行校正的装置或单元,也能够适用本发明。
此外,在控制电动机1的旋转位置的情况下,在速度控制部42的上位附加位置控制部42a。位置控制部42a以使得电动机1的旋转位置成为期望位置的方式来运算出输入到速度控制部42中的电动机1的速度指令值SC。速度控制部42将速度指令值SC作为期望的速度来执行上述控制。在由位置控制部42a进行的控制中,通常多使用P控制、PI控制、PID控制,但是也可以使用各种控制方法。
此外,也可以不使用速度控制部42,而是利用位置控制部42a和电流控制部43构成电动机控制装置4。该情况下,位置控制部42a以使得电动机1的旋转位置成为期望位置的方式来运算出电动机1的电流指令值IC。
返回图1,电流检测器3测定电动机1的电流。例如,在电动机1是三相电动机的情况下,大多测定两相的相电流,但是也可以测定三相的相电流。另外,在图1中,电流检测器3测定电动机控制装置4的输出、即电力变换器44的输出电流,但是,电流检测器3也可以像基于单分流电阻(one-shunt resistor)的电流测定法那样,测定电力变换器44的母线电流,从而估计各相电流。即使该情况下,也不会对本发明产生任何影响。
在此,电动机1输出的转矩中含有转矩脉动。电动机1由于具有结构上的磁通畸变以及齿槽转矩(cogging torgue),因此会与旋转对应地产生成为振动、噪音的原因之一的转矩脉动。此外,电动机1产生的转矩脉动与电机结构的磁的不完全性、以及驱动该电机结构的逆变器的响应误差或电流误差、机械特性等各种因素复杂地关联在一起。但是,着眼于电动机的脉动周期,可知主要依赖于转子位置而产生。
以下,将根据电动机1的旋转位置唯一确定的转矩脉动表达为Tr。另外,本发明能够适用于电动机1含有根据旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动并且转矩脉动Tr的主成分次数已知的情况。
电动机1的周期性的转矩脉动Tr如下式(1)所示,能够使用正弦波近似地表示。另外,无论是基于正弦波的表述还是基于余弦波的表述,都没有本质上的差异,因此,在本发明的实施方式1中,统一为基于正弦波的表述。
Tr=Ar1sin(N1θm+φr1)+Ar2sin(N2θm+φr2)+…+Arnsin(Nnθm+φrn) (1)
其中,在式(1)中,示出:
θm:电动机1的机械角度
Ar1:N1次的次数下的转矩脉动的振幅
Ar2:N2次的次数下的转矩脉动的振幅
Arn:Nn次的次数下的转矩脉动的振幅
φr1:N1次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移(初始相位)
φr2:N2次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移
φrn:Nn次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移。
另外,式(1)的N1、N2…Nn的次数无需是像1、2…Nn那样连续的整数,而是根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动的主成分的次数。这里所说的主成分是指相对于其他频率的振幅、其次数下的振幅较大的成分。此外,式(1)表述为将3个以上的频率成分合成而得到的值,但是,周期性的转矩脉动Tr的频率成分可以是1个,也可以是2个,或者也可以由那以上的成分构成。
在此,与式(1)对应的电流值可以使用d-q轴上的q轴的电流值,如下式(2)那样表示。
iqr=Iqr1sin(N1θm+φr1)+Iqr2sin(N2θm+φr2)+…+Iqrnsin(Nnθm+φrn) (2)
另外,可以使用转矩常数Kt,用下式表达转矩脉动Tr和与其对应的q轴电流值iqr之间的关系。
Tr=Kt·iqr (3)
因此,转矩脉动的振幅及其电流换算值的振幅成为例如Iqr1=Ar1/Kt的关系。因此,通过对速度控制部42输出的电流指令值ic叠加与由式(1)表示的转矩脉动同样的由式(2)再现的转矩脉动校正电流信号,能够对转矩脉动进行校正。
此外,位置检测器2例如像光学式编码器或磁编码器、旋变器那样,检测电动机1的控制所需的电动机1的旋转位置,输出由电动机旋转位置MRP表示的位置检测信号,但是,在由位置检测器2输出的旋转位置的信息中含有根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性误差。
这里,根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性误差是指旋变器的检测误差、或者像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、与旋转位置对应而具有再现性的误差。当将根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性误差表达为将位置信息转换为角度的角度误差θerr时,可以如下式(4)那样,使用正弦波近似地表示。另外,无论是基于正弦波的表述还是基于余弦波的表述,都没有本质上的差异,因此,在本发明的实施方式1中,统一为基于正弦波的表述。
θerr=Aerr1sin(X1θm+ψ1)+Aerr2sin(X2θm+ψ2)+…+Aerrnsin(Xnθm+ψn) (4)
其中,在式(4)中,示出:
θm:电动机1的机械角度
Aerr1:X1次的次数下的误差振幅
Aerr2:X2次的次数下的误差振幅
Aerrn:Xn次的次数下的误差振幅
ψ1:X1次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移(初始相位)
ψ2:X2次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移
ψn:Xn次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移。
另外,式(4)的X1、X2…Xn的次数无需是像1、2…Xn那样连续的整数,而是根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动的主成分的次数。这里所说的主成分是指相对于其他频率的振幅、该次数下的振幅较大的成分。此外,式(4)表述为将3个以上的频率成分合成而得到的值,但是,周期性的转矩脉动θerr的频率成分可以是1个,也可以是2个,或者也可以由那以上的成分构成。
这里,已知,在根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动包含在电动机1的输出转矩中的情况下,会发生含有与转矩脉动相同维度的频率成分的速度脉动。同样地,已知,当由转矩脉动校正部53产生特定的周期性的信号并叠加至速度控制部42的输出时,会发生含有与所叠加的信号相同的频率成分的速度脉动。
因此,在式(1)所示的电动机1的转矩脉动和式(4)所示的位置检测器2的周期性误差的次数一致时,即,在式(1)和式(4)中N1=X1、N2=X2、Nn=Xn、的情况下,电动机1的旋转速度含有基于电动机1的转矩脉动的速度脉动成分与由位置检测器2的角度误差引起的速度脉动成分之和。如下式(5)所示示出该情况。
ωerr=Yerr1sin(N1θm+γ1)+Yerr2sin(N2θm+γ2)+…+Yerrnsin(Nnθm+γn)
=Yerr1sin(X1θm+γ1)+Yerr2sin(X2θm+γ2)+…+Yerrnsin(Xnθm+γn) (5)
其中,在式(5)中,示出:
θm:电动机1的机械角度
Yerr1:N1次或X1次的次数下的速度脉动振幅
Yerr2:N2次或X2次的次数下的误差振幅
Yerrn:Nn次或Xn次的次数下的误差振幅
γ1:N1次或X1次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移(初始相位)
γ2:N2次或X2次的次数下的相对于电动机1的机械角度的相移
γn:相对于Nn次或Xn次的次数下的电动机1的机械角度的相移。
另外,当式(1)所示的电动机1的转矩脉动与式(4)所示的位置检测器2的周期性误差的次数不一致时,对于速度脉动,可以将基于电动机1的转矩脉动的成分和基于位置检测器2的误差的速度脉动成分分离来进行处理。
以下,设式(1)所示的电动机1的转矩脉动和式(4)所示的位置检测器2的周期性误差的次数一致。即,电动机1的旋转速度所含有的速度脉动是电动机1的转矩脉动成分与位置检测器2的角度误差成分之和。
接下来,在本发明的实施方式1中,转矩脉动校正装置5具有频率分析部51、转矩脉动估计部52以及转矩脉动校正部53。转矩脉动估计部52根据由频率分析部51分析出的电动机1的旋转速度的频率分析结果FAR,将电动机1的转矩脉动估计为与式(1)同样形式的函数。在本实施方式中,由于设电动机1的转矩脉动和位置检测器2的周期性误差的次数一致,因此,通过对式(1)加上对位置检测器2的误差引起的速度脉动进行校正的转矩脉动校正值的形式来进行估计。
此外,转矩脉动校正部53根据作为来自转矩脉动估计部52的输入信号的转矩脉动估计值(TPE)、来自位置检测器2的旋转位置信号(MRP)和来自电流检测器3的电动机电流信号(Im)生成加法信号。具体而言,转矩脉动校正部53根据转矩脉动的估计结果,生成与式(1)相同形式的转矩脉动校正值,如图2所示,通过与作为转矩指令值(tc)的电流指令值(ic)相加,对转矩脉动进行校正。
以下,对转矩脉动校正装置5的动作进行说明。频率分析部51根据由位置检测器2检测出的电动机1的旋转位置MRP或角度信息来运算电动机1的旋转速度MRS,根据旋转速度MRS以及作为来自位置检测器2的输出的电动机1的旋转位置信息MRP或角度信息来运算电动机速度在特定频率下的振幅(A1)和相位(φ1)中的至少一方。另外,频率分析部51中的速度运算与包含在电动机控制装置4中的速度运算部41相同。此外,频率分析部51所包含的速度运算功能也可以不与速度运算部41相同。可以应用运算电动机1的旋转速度的各种方法。另外,电动机速度意味着电动机的旋转速度,以下相同。
在此,优选的是,频率分析部51构成为如傅立叶变换、傅立叶级数解析或快速傅立叶变换那样,能够得到所输入的信号在期望频率下的振幅和相位的结构,但是,也可以构成为如将陷波滤波器或带通滤波器进行组合而得到的滤波器那样,提取期望的频率信号,由振幅检测部或相位检测部来运算输入信号的期望的振幅或相位的结构。此外,这里使用的滤波器可以是将电阻、电容器、线圈等组合而成的电气的滤波器,也可以是在计算机内进行的处理。
另外,这里所说的期望的频率、即特定频率的信号是指,与因电动机1的转矩脉动Tr引起的转矩脉动Tr的主成分相同频率的信号、或与因位置检测器2的角度误差引起的速度脉动的主成分相同频率的信号、或与由转矩脉动校正部53产生的试验信号TS的主成分相同频率的信号。另外,关于试验信号的细节,容后再述。
转矩脉动估计部52使用作为频率分析部51的输出的频率分析结果(FAR)的期望的频率成分的速度振幅值(A1)或速度振幅值(A1)和相位值(φ1)、作为来自位置检测器2的输出的电动机1的旋转位置(MRP)或角度信息、作为来自电流检测器3的输出的电动机电流(Im),通过后述的估计方法估计根据电动机1的旋转位置唯一确定的周期性的转矩脉动Tr,并将转矩脉动估计值(TPE)输出至转矩脉动校正部53。
转矩脉动校正部53对于电动机控制装置4,利用加法部AD1,对速度控制部42的输出(ic)加上作为来自转矩脉动估计部52的输出的基于转矩脉动估计值(TPE)的转矩脉动校正电流信号(Itpc)或试验信号(TS),输出作为对转矩脉动进行校正的转矩指令值(TC)的电流指令值(IC)。因此,设为图2的加法部AD1示出转矩脉动校正部53的功能。
另外,如上述式(1)所示,当存在多个转矩脉动的频率成分的情况下,可以逐次按照各成分来估计角度误差并相加、或者同时估计多个频率成分。这时,与逐次按照各成分来估计转矩脉动的情况相比,在同时估计的情况下,能够缩短估计时间。这里,为了简化说明,对转矩脉动仅由单一频率成分构成的情况进行说明。
当利用频率分析部51对速度信号进行频率分析时,能够提取因电动机1的转矩脉动和位置检测器2的角度误差引起的速度脉动成分。另外,在进行频率分析的情况下,在加速度恒定的条件下进行估计。特别是,优选在加速度为零、即速度恒定且电动机1旋转的条件下进行估计。
这些转矩脉动和来自转矩脉动校正部53的信号依照根据由电动机控制装置4、电动机1、以及与电动机1连接的后述的电梯的绳轮等构成的负载的动态特性决定的传递特性而产生速度脉动。此外,位置检测器2的角度误差仅由位置检测器2的特性来确定,但是,也可以认为位置检测器2的角度误差是由于电动机1的转矩脉动而产生的。
因此,如果能够求出该传递特性,则能够估计出使速度脉动产生的转矩脉动信号。即,能够根据求出的传递特性和速度脉动,反算而求出产生该速度脉动的转矩脉动。
以下,对根据电动机1的速度的频率分析结果来估计传递特性及周期性转矩脉动等的方法进行说明。另外,传递特性及周期性转矩脉动等的估计是由转矩脉动估计部52进行的。
图3是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中明示出转矩脉动校正部53的输出的框图。在图3中,转矩脉动校正部53生成转矩脉动校正电流值(Itpc)。通过对速度控制部42的输出、即电流指令值ic加上由转矩脉动校正部53生成的转矩脉动校正电流值(Itpc)而进行了校正后的电流指令值IC被输入到电流控制部43。在电流控制部43中,根据电流指令值IC和由电流检测器3检测出的电动机电流Im来计算电压指令值VC。计算出的电压指令值VC被输入到电力变换器44中,电力变换器44向电动机1施加电压,其结果是,电动机1旋转。于是,位置检测器2检测出该电动机1的旋转。
这时,当用传递函数表达将从转矩脉动校正电流Itpc到电动机1的电动机速度MRS的传递特性TCH表示为GTr_ω(s)时,框图如图4所示。图4是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中用传递函数示出从转矩脉动校正部53的输出至电动机速度的传递特性的框图。这里,“s”是拉普拉斯算子。另外,在负载连接到电动机1的情况下,用GTr_ω(s)来表示还包含负载的动态特性在内的特性。
在本发明中,求出表示GTr_ω(s)的速度脉动的频率或特定频率下的振幅的增益和相位,根据求出的增益和相位来估计转矩脉动。图5示出GTr_ω(s)的一例。图5是在本发明的实施方式1中的电动机的转矩脉动校正装置中示出从转矩脉动校正部的输出至电动机速度的传递特性的传递函数的一例的图。
在图5中,上部的5A表示增益特性,下部的5B表示相位特性。当转矩脉动的频率变化时,与转矩脉动对应的电动机速度脉动的振幅和相位根据图5那样的特性而变化。此外,转矩脉动的频率依赖于电动机1的旋转速度MRS而变化。即,因转矩脉动引起的速度脉动的相位和振幅与旋转速度对应地变化。
此外,式(5)所示的速度脉动和转矩脉动校正电流Itpc之间的关系是由图5的传递特性决定的。因此,如果能够求出图5的传递特性TCH,则能够求出对速度脉动进行校正的电流校正值,相反,也能够根据电流校正值求出速度脉动。因此,如果能够求出图5的传递特性,则能够根据电流校正值对位置检测器2的误差引起的速度脉动进行校正。电动机1的转矩脉动引起的速度脉动也同样。另外,当电动机1的转矩脉动和位置检测器2的周期性误差的次数不一致时,只要能够根据图5的传递特性,求出对电动机1的转矩脉动引起的速度脉动和位置检测器2的误差引起的速度脉动同时进行校正的电流校正值即可。
接着,参照图6的流程图,对本发明的实施方式1的转矩脉动校正装置5的处理进行说明。
首先,当开始转矩脉动的估计时,转矩脉动估计部52将电动机1的运转指令MDC输出至电动机控制装置4。由此,运转指令MDC被输入到例如电动机控制装置4的图2所示的速度控制部42中,使电动机1运转。这时,转矩脉动估计部52向转矩脉动校正部53输出使转矩脉动校正信号为零的指令、即,使试验信号TS为零的指令(步骤S1)。其结果是,在使转矩脉动校正电流Itpc为零、不进行转矩脉动的校正的状态下,转矩脉动校正部53使电动机1旋转。这意味着,在不加入试验信号TS的情况下使电动机1运转。
接下来,转矩脉动估计部52将频率分析指令FAC输出至频率分析部51,由频率分析部51依照电动机旋转位置MRP对电动机1的旋转速度MRS进行频率分析(步骤S2)。频率分析结果FAR被输入到转矩脉动估计部52中。这时,在频率分析部51中,在与转矩脉动的频率对应的频率下,对电动机1的旋转速度进行频率分析。
这例如是通过求出与特定频率对应的速度脉动的傅立叶系数来实现的。以下,关于由频率分析部51进行的频率分析,针对依照电动机旋转位置MRP的速度信号求取速度脉动的傅立叶系数的情况进行说明。与转矩脉动的频率对应的速度脉动的频率M1[Hz]下的傅立叶系数可以根据下式(6)、(7)的运算式求出。
An1=2/T∫T/2 -T/2ω(t)cos(2πM1t)dt (6)
Bn1=2/T∫T/2 -T/2ω(t)sin(2πM1t)dt (7)
在式(6)、(7)中,示出:
ω(t):电动机速度(=MRS)
T:频率M1[Hz]的速度脉动周期。
另外,T=1/M1。此外,An1、Bn1分别表示余弦波、正弦波的系数。
另外,式(6)、(7)表示以时间积分的形式求出的情况,但是也可以以按照电动机1的旋转角度进行积分的形式求出。此外,虽然式(6)、(7)是连续时域的运算式,但是,在由计算机等计算装置构成转矩脉动校正装置5时,转换为离散时域的式子来执行。此外,关于式(6)、(7),只要是余弦波、正弦波的信号发生器、乘法器、积分器,就能够进行运算,因此能够由计算机容易地构成。
此外,关于式(6)、(7),是通过信号的1个周期的积分来运算傅立叶系数,但是也可以对几个周期进行积分,作为将积分值除以周期数而得到的值求出。该情况下,由于作为几个周期的平均值求出,因此能够减轻电流脉动的偏差和干扰的影响。此外,对于积分的开始时间,优选从电动机1的旋转角度的基准点、例如零度开始。由此,能够求出以电动机1的旋转角度为基准的傅立叶系数。
在此,根据式(6)、(7)的傅立叶系数,能够通过下式(8)、(9)求出速度脉动成分的振幅Aω1和相位φω1。
φω1=tan-1(An1/+Bn1) (9)
转矩脉动估计部52存储通过式(8)、(9)求出的振幅Aω1和相位φω1。另外,也可以存储傅立叶系数An1、Bn1,根据式(8)、(9)通过运算求出振幅和相位。
另外,设在步骤S2中求出的振幅、相位为振幅(A1a)、相位(φ1a)。
接着,转矩脉动估计部52加入试验信号TS使电动机1运转(步骤S3),在已使电动机1旋转的状态下,使频率分析部51进行电动机速度的频率分析(步骤S4)。关于这时的电动机1的旋转速度,以与步骤S1相同的速度来进行。另外,电动机1的运转指令MDC从转矩脉动估计部52输入到电动机控制装置4的例如速度控制部42中,试验信号TS的设定值从转矩脉动估计部52输出至转矩脉动校正部53。此外,频率分析结果FAR从频率分析部51被输入到转矩脉动估计部52中。
这里,设试验信号TS是设定了预先设定的振幅、频率及初始相位的正弦波或余弦波的试验信号,通过转矩脉动校正部53产生试验信号TS,并将其加入到速度控制部42的输出ic中。在改变初始相位时,正弦波和余弦波能够相互转换,因此,在以下内容中,作为正弦波进行说明。此外,设试验信号TS的预先设定的振幅为At,初始相位为φt。此外,试验信号TS的频率是与转矩脉动的频率相同的频率。
此外,在步骤S4中进行电动机速度MRS的频率分析时,在与步骤S3中加入的试验信号TS对应的频率下进行频率分析。频率分析通过与式(6)至式(9)相同的运算求出,但是,M1和T成为被置换为与试验信号TS对应的频率和周期的值,这是转矩脉动的频率。
这时,速度脉动的频率分析结果FAR是针对对将电动机1的转矩脉动和位置检测器2的误差、试验信号TS合成而得到的合成信号产生的速度脉动的频率分析结果。
另外,设在步骤S4中求出的振幅、相位为振幅(A1b)、相位(φ1b)。
接着,在步骤S5中,转矩脉动估计部52根据在步骤S2中求出的频率分析结果FAR和在步骤S4中求出的频率分析结果FAR来进行转矩脉动的估计。这时,如上所述,在步骤S4中求出的频率分析结果FAR是针对对将电动机1的转矩脉动和位置检测器2的误差、试验信号合成而得到的合成信号产生的速度脉动的频率分析结果,由于转矩脉动和位置检测器的误差的振幅以及初始相位是未知的,因此无法根据该结果求出转矩脉动的频率下的传递特性。
因此,首先,根据在步骤S4中求出的频率分析结果FAR,进行将因转矩脉动和位置检测器的误差引起的速度脉动成分与因试验信号TS引起的速度脉动成分分离的运算。这能够使用步骤S2和步骤S4中的各频率分析结果来进行。
例如,作为运算的一例,根据步骤S4中的频率分析结果,能够通过减去步骤S2中的、在不加入试验信号TS的情况下进行了运转时的频率分析结果来进行分离。即,在步骤S4和步骤S2中求出的傅立叶系数的差成为因试验信号TS引起的速度脉动成分的傅立叶系数。
使用这样提取出的作为因试验信号TS引起的速度脉动成分的频率分析结果的傅立叶系数,求出与试验信号TS的频率相等的转矩脉动信号的频率下的传递特性,从而估计出转矩脉动。
即,使用提取出的因试验信号TS引起的速度脉动成分的傅立叶系数,设与试验信号TS对应的振幅和相位分别为Aωt、φωt。
接下来,转矩脉动估计部52运算电动机1的转矩脉动估计值(步骤S5)。在步骤S4中,相对于试验信号的振幅At,所对应的速度脉动振幅为Aωt,因此可知速度脉动是将试验信号的振幅变为Aωt/At倍。
这里,在转矩脉动的频率和试验信号的频率相同的情况下,关于由转矩脉动产生的速度脉动,视为速度脉动的振幅相对于转矩脉动的振幅的倍率与上述的倍率相同,能够求出产生与在步骤S2中求出的误差信号相关的电流脉动振幅Aω1的误差信号的振幅。即,当设误差信号的振幅为A1时,能够利用下式(10)求出。
A1=(Aω1/Aωt)At (10)
此外,在步骤S4中,相对于作为试验信号的初始相位φt,所对应的速度脉动的相位为φωt,因此可知速度脉动的相位相对于试验信号的偏移了φωt-φt的量。
在此,在转矩脉动频率和试验信号的频率数相同的情况下,关于由转矩脉动产生的速度脉动,视为电动机速度脉动振幅相对于转矩脉动振幅的相移与试验信号的相移相同,能够求出产生与在步骤S2中求出的误差信号相关的电流脉动的相位φω1的误差信号的相位。即,当设误差信号的相位为φ1时,能够利用下式(11)求出。
另外,设在步骤S5中求出的振幅、相位为振幅(A2)、相位(φ2)。
φ1=φω1-(φωt-φt) (11)
如上所述,将具有通过式(10)、(11)求出的振幅和相位的正弦波估计为转矩脉动估计值TPE。当转矩脉动的估计结束时,转矩脉动校正部53根据由转矩脉动估计值TPE生成的转矩脉动,生成使该转矩脉动消除的转矩脉动校正电流信号Itpc,加入速度控制部42的输出ic中进行输出。
在本发明的实施方式1中,根据不进行转矩脉动的校正的情况下的速度脉动的频率分析结果FAR、以及加入规定的试验信号TS进行了运转的情况下的速度脉动的频率分析结果FAR来估计转矩脉动。这是在因转矩脉动引起的速度脉动的频带中求出从转矩脉动校正电流到电动机的旋转速度的传递特性TCH,使用该传递特性对转矩脉动进行换算。
例如,在图5中,当设与转矩脉动对应的频率为A点时,在本发明的实施方式1中,利用在A点设定试验信号TS并加入了试验信号后的运转,求出A点处的传递特性(增益和相位)。然后,根据在不加入试验信号的运转中求出的速度脉动的振幅和相位来估计转矩脉动。这样,通过对速度信号MRS进行频率分析,能够求出对转矩脉动进行校正的电流指令值、即转矩脉动校正电流信号Itpc。
然后,利用由转矩脉动校正装置5求出的转矩脉动校正电流信号Itpc对从电动机控制装置4的速度控制部42输出的电流指令值ic进行校正,利用校正后的电流指令值IC来驱动电动机1。
另外,也可以利用转矩脉动校正部53多次实施加入了试验信号TS后的运转,多次估计转矩脉动。参照图6,反复进行步骤S3至S5。此外,也可以对得到的多个估计结果进行平均化而作为最终的估计值。由此,能够提高估计结果的可靠性。
此外,也可以一边变更试验信号TS的振幅、相位,一边多次实施加入了试验信号后的运转,而多次估计转矩脉动。参照图6,改变在步骤S3中加入的试验信号的振幅、相位,反复进行步骤S3至S5。此外,也可以对得到的多个估计结果进行平均化,作为最终的估计值。由此,能够提高估计结果的可靠性。
通过利用以上那样的方法对速度信号进行频率分析,能够估计转矩脉动,但对电动机1的转矩脉动引起的速度脉动和位置检测器2中含有的误差引起的速度脉动的合成信号进行频率分析而求出校正值。该情况下,将电动机1的转矩脉动和位置检测器2的误差引起的速度脉动视为转矩脉动引起的,同时进行校正。
位置检测器2的误差是根据电动机1的旋转角度而唯一确定的,但是电动机1的转矩脉动根据电流值而变化。因此,考虑到在上述步骤中求出的校正值仅在估计完成时的电流条件下有效,在除此以外的电流条件下在校正值中产生误差,因此无法高精度地对转矩脉动进行校正。在电动机1的转矩脉动不与电流量对应地变化的情况下,能够利用该估计值充分地对转矩脉动进行校正,但是,通常,电动机1的转矩脉动会与电流值对应地变化,因此需要使转矩脉动的校正与电流值对应地可变。
在此,在电动机1的转矩脉动与电流值成比例的情况下,转矩脉动的振幅如图7所示。电动机1的转矩脉动的振幅如图7的直线L1所示,成为与电流值i成比例的函数a×i。其中,a是直线L1或直线L2的斜率。另外,在图7中,转矩脉动的振幅相对于电流值呈线性地变化,但是也可以是二次函数或其以上的高次函数。此外,不依赖于电流值的转矩脉动的振幅、即在实施方式1中将位置检测器2的误差视为转矩脉动引起的误差时的振幅不与电流值对应地变化,因此表示为偏置值b。
因此,在电动机1的转矩脉动的频率与位置检测器2的误差的频率一致时,当对电动机1的旋转速度进行频率分析来估计转矩脉动时,求出直线L2上的点。例如,在进行了转矩脉动估计时的电流条件为i1时,求出振幅Ar1。这里,排除位置检测器2的误差引起的估计结果,在仅提取电动机1的转矩脉动时,利用直线L1和直线L2的斜率相同的情况。这是通过在电动机1的电流值i不同的条件下多次进行转矩脉动的估计,取估计值的差,从而排除不与电流值对应地变化的位置检测器2的误差引起的速度脉动成分。
首先,在电流i1时估计转矩脉动,求出转矩脉动的振幅。求出的转矩脉动的振幅是将电动机1的转矩脉动的振幅和位置检测器2的误差引起的速度脉动视为转矩脉动引起的振幅时的振幅之和。
Ar1=ATr1+AS (12)
其中,
ATr1:电流i1时的电动机1的转矩脉动的振幅,
AS:位置检测器2的误差引起的速度脉动为因转矩脉动引起时的振幅。
接下来,在电流条件2下同样地求出。
Ar2=ATr2+AS (13)
其中,
ATr2:电流i2时的电动机1的转矩脉动的振幅,
AS:位置检测器2的误差引起的速度脉动为因转矩脉动引起时的振幅。
当计算在电流条件1和2下求出的振幅的差时,成为下式(14),位置检测器2的误差成分被抵消,成为电动机1的转矩脉动的振幅的差。
Ar2-Ar1=ATr2-ATr1 (14)
此外,由于求出电动机1的转矩脉动的振幅时的电流值为i1和i2,因此,根据下式(15)能够计算电动机1的转矩脉动相对于电流值的斜率a。
a=(Ar2-Ar1)/(i2-i1) (15)
当求出斜率a时,能够利用下式(16)求出截距b、即,将位置检测器2的误差视为转矩脉动引起的误差时的振幅。
b=Ar2-ai2
b=Ar1-ai1 (16)
(16)式均为相同的值。因此,利用转矩对与电流量对应地可变的电动机1的转矩脉动的振幅、以及不依赖于电流量的位置检测器2的误差引起的速度脉动进行校正时的振幅可以利用下式(17)来计算。
A=ai+b (17)
另外,当设电动机1的转矩脉动的相位不与电流值对应地变化时,在电流条件1下求出的相位和在电流条件2下求出的相位相同,可以使用任何一个。此外,也可以是在电流条件1和电流条件2下求出的相位的平均值。
接下来,参照图8的流程图,对求取根据电流而可变的转矩脉动的振幅的方法进行说明。首先,当开始转矩脉动的估计时,转矩脉动估计部52将电动机1的运转指令MDC输出至电动机控制装置4,并且,进行运转以使得电流条件成为i1(步骤S81)。然后,在电流条件为i1时,进行转矩脉动的估计。另外,在电流条件i1下进行的转矩脉动的估计如图6的流程图所示。当在电流条件i1下转矩脉动的估计结束时,将电流值i1和振幅估计值Ar1一起存储(步骤S82)。
接下来,以使得电流条件成为i2的方式进行运转(步骤S83)。然后,在电流条件为i2时,进行转矩脉动的估计。另外,在电流条件i2下进行的转矩脉动的估计如图6的流程图所示。当在电流条件i2下转矩脉动的估计结束时,将电流值i2和振幅估计值Ar2一起存储(步骤S84)。在该流程图中,对于相位,存储在电流条件i1时求出的值,但是,当相位不与电流值对应地变化时,也可以存储在电流条件i2下求出的值。此外,也可以预先存储在电流条件i1和i2下求出的相位双方,求出其平均值。
当在不同的电流条件下完成估计时,根据(15)式、(16)式,计算转矩脉动的振幅作为电流值的函数(步骤S85)。由此,即使存在与电动机1的转矩脉动的频率相同频率的其他脉动、即位置检测器2的误差引起的脉动,也能够准确地估计出每一个。另外,在电动机1的转矩脉动与位置检测器2的误差的频率不同的情况下,式(16)为零。
另外,在实施方式1中,示出了基于2个电流条件的估计方法,但是,电流条件只要是2个条件以上即可。此外,示出了2个条件的线性近似的示例,但是,即使增加条件数而提高2次函数、3次函数等函数的维度,也能够利用相同的方法进行学习、校正。因此,电动机1的转矩脉动还能够适用于非线性的情况。
另外,电动机1的转矩脉动估计可以在包含电动机1在内的电动机控制系统的安装时进行。此外,无论在电动机1上装有负载的状态下还是未安装负载的状态下,无论在任何一种状态下都能够进行。因此,不需要出厂前的调整等,在安装时能够容易地进行转矩脉动的校正。此外,转矩脉动的估计可以在装置的维护时或电动机1的更换时进行,此外,也可以在装置的运转时定期地进行。在本发明中,由于通过基于试验信号TS的运转求出电动机的控制系统的传递特性,因此能够与负载的有无无关地进行转矩脉动估计。
此外,在本发明中,在转矩脉动的估计时,仅进行由试验信号的有无的2种×电流条件2种构成的最少4种频率分析即可。此外,由频率分析部51进行的频率分析还能够在使电动机1旋转1圈左右的期间进行,因此能够在短时间内进行转矩脉动估计。此外,由于能够在不使电动机1停止的情况下连续地进行图6和图8的流程,因此能够在短时间内进行转矩脉动的估计。
另外,如上述式(1)所示,在存在多个转矩脉动的频率成分的情况下,可以逐次按照各成分估计转矩脉动并相加、或者同时估计多个频率成分。在同时估计多个频率成分的情况下,在进行基于试验信号TS的运转时,将试验信号TS与估计出的转矩脉动的频率一起同时输入。此外,对于在步骤S2和步骤S4中进行的频率分析,也对因试验信号引起的全部速度脉动成分进行频率分析。
另外,在上述实施方式1中,由转矩脉动估计部52输出步骤S1和步骤S3的电动机1的运转指令MDC,在步骤S2和步骤S4中输出频率分析指令FAC,但是,也可以将进行这些转矩脉动估计的动作顺序控制的动作顺序控制部分别设置在转矩脉动校正装置5或电动机控制装置4中,也可以设置为专用的控制装置。
如上所述,根据实施方式1,转矩脉动校正装置对电动机速度的特定频率成分进行频率分析,根据频率分析结果,能够估计出电动机1的周期性的转矩脉动。这时,通过如下步骤来估计转矩脉动:在多个电流条件下对电动机的旋转速度进行频率分析;根据频率分析结果来估计转矩脉动;以及根据运算出的多个转矩脉动估计结果将转矩脉动作为电流的函数求出。因此,可以得到能够准确地估计并校正转矩脉动的转矩脉动校正装置以及转矩脉动校正方法。
实施方式2.
在本发明的实施方式2中,在图1所示的转矩脉动校正装置5中,将转矩脉动的相位作为电流值的函数进行学习。图9与图7同样,示出电动机1的转矩脉动的相位与电流值对应地变化时的概要图。
电动机1的转矩脉动的相位如图9的直线L3所示,成为与电流值i成比例的函数c×i。这里,c是直线L3或直线L4的斜率。另外,在图9中,转矩脉动的相位相对于电流值呈线性地变化,但是,也可以是二次函数或其以上的高次函数。此外,不依赖于电流值的转矩脉动的相位、即在实施方式2中将位置检测器2的误差视为转矩脉动引起的误差时的相位不与电流值对应地变化,因此表示为偏置值d。
因此,在电动机1的转矩脉动的频率与位置检测器2的误差的频率一致时,当对电动机1的旋转速度进行频率分析时,求出直线L4上的点。例如,在进行了转矩脉动估计时的电流条件为i1时,求出相位φr1。在此,排除由位置检测器2的误差导致的估计结果,在仅提取电动机1的转矩脉动时,利用直线L3和直线L4的斜率相同的情况。这是通过在电动机1的电流值i不同的条件下多次进行转矩脉动的估计,取估计值的差,从而排除不与电流值对应地变化的位置检测器2的误差引起的速度脉动成分。
首先,在电流i1时估计转矩脉动,求出转矩脉动的相位。求出的转矩脉动的相位是将电动机1的转矩脉动的相位和位置检测器2的误差引起的速度脉动视为基于转矩脉动的相位时的相位之和。
φr1=φTr1+φS (18)
其中,
φTr1:电流i1时的电动机1的转矩脉动的相位;
φS:设为位置检测器2的误差引起的速度脉动是因转矩脉动引起的时的相位。
接下来,在电流条件2下同样地求出。
φr2=φTr2+φS (19)
其中,
φTr2:电流i2时的电动机1的转矩脉动的相位;
φS:设为位置检测器2的误差引起的速度脉动是因转矩脉动引起的时的相位。
当计算在电流条件1和2下求出的相位的差时,成为下式(20),位置检测器2的误差成分被抵消,成为电动机1的转矩脉动的相位的差。
φr2-φr1=φTr2-φTr1 (20)
此外,由于求出电动机1的转矩脉动的相位时的电流值为i1和i2,因此,根据下式(21)能够计算电动机1的转矩脉动相对于电流值的斜率c。
c=(φr2-φr1)/(i2-i1) (21)
当求出斜率c时,能够利用下式(22)求出截距d、即,将位置检测器2的误差视为转矩脉动引起的误差时的相位。
d=φr2-ci2
d=φr1-ci1 (22)
(22)式均为相同的值。因此,利用转矩对与电流量对应地可变的电动机1的转矩脉动的相位、以及不依赖于电流量的位置检测器2的误差引起的速度脉动进行校正时的相位可以用下式(23)来计算。
φ=ci+d (23)
接下来,参照图10的流程图对求根据电流而可变的转矩脉动的相位的方法进行说明。首先,当开始转矩脉动的估计时,转矩脉动估计部52将电动机1的运转指令MDC输出至电动机控制装置4,并且,以使得电流条件成为i1的方式进行运转(步骤S101)。然后,在电流条件为i1时,进行转矩脉动的估计。另外,在电流条件i1下进行的转矩脉动的估计如图6的流程图所示。当在电流条件i1下转矩脉动的估计结束时,将电流值i1和相位估计值φr1一起存储(步骤S102)。
接下来,以使得电流条件成为i2的方式进行运转(步骤S103)。然后,在电流条件为i2时,进行转矩脉动的估计。另外,在电流条件i2下进行的转矩脉动的估计如图6的流程图所示。在电流条件i2下,当转矩脉动的估计结束时,将电流值i2和相位估计值φr2一起存储(步骤S104)。
当在不同的电流条件下估计完成时,根据(21)式、(22)式,将转矩脉动的相位作为电流值的函数进行计算(步骤S105)。由此,即使存在与电动机1的转矩脉动的频率相同频率的其他脉动、即位置检测器2的误差引起的脉动,也能够准确地估计每一个。此外,在电动机1的转矩脉动与位置检测器2的误差的频率不同的情况下,式(22)为零。
另外,在实施方式2中,示出了基于2个电流条件的估计方法,但是,电流条件只要是2个条件以上即可。此外,示出了2个条件的线性近似的示例,但是,即使增加条件数而提高2次函数、3次函数等函数的维度,也能够利用相同的方法进行学习、校正。因此,电动机1的转矩脉动还能够适用于非线性的情况。
另外,相位的估计也通过与振幅的估计相同的方法来进行,因此,图10的流程能够与图8的流程同时执行,该情况下,能够将振幅和相位双方作为电流值的函数求出。因此,由于无需重新进行将相位作为电流值的函数求出的处理,因此,能够缩短转矩脉动的估计时间。根据实施方式2,即使在电动机1的转矩脉动的相位与电流值对应地变化的情况下,也能够高精度地对转矩脉动进行校正。
实施方式3.
图11是示出包含本发明的实施方式3的电动机的转矩脉动校正装置的电动机的控制系统的整体结构的框图。在图11中,对于标记有与图1相同的标号的要素,进行与在上述实施方式1中进行了说明的动作相同的动作。
在本发明的实施方式3中,代替图1所示的转矩脉动校正装置5,而具备转矩脉动校正装置5A。转矩脉动校正装置5A具有频率分析部51、转矩脉动估计部52A、转矩脉动校正部53以及谐振判定部54A。即,具有动作与图1所示的转矩脉动估计部52不同的转矩脉动估计部52A,还具有谐振判定部54A。
谐振判定部54A根据频率分析部51的频率分析结果FAR、或转矩脉动估计部52A的转矩脉动估计值TPE,进行电动机1的转矩脉动的频率、或试验信号TS的频率是否与电动机的控制系统的谐振频率一致的判定,并将判定结果DR输出至转矩脉动估计部52A。
在将电动机1与后述的由电梯的绳轮等构成的负载连接时,根据负载的动态特性,存在电动机的控制系统具有谐振点的情况。在电动机1运转时转矩脉动的频率以及试验信号TS的频率接近作为谐振点的频率的谐振频率的情况下以及与其一致的情况下,存在转矩脉动估计的估计精度变差的情况。
因此,在本发明的实施方式3中,对能够避免这样的情况而能够稳定且高精度地进行转矩脉动估计的转矩脉动校正装置5A进行说明。以下,对谐振判定部54A的动作进行说明。谐振判定部54A在进行在上述实施方式1和2中进行了说明的转矩脉动估计之前,使电动机1运转,判定转矩脉动的频率以及试验信号TS的频率是否与谐振点的频率一致。
在由谐振判定部54a判定为与转矩脉动对应的特定频率与电动机的控制系统的谐振频率一致的情况下,转矩脉动估计部52A变更电动机1的旋转速度或旋转位置来进行转矩脉动的估计。
这里,在谐振点不根据电动机1的旋转位置而变化的情况下,例如,在负载为旋转机等的情况下,一边改变电动机1的运转速度一边运转,进行电动机电流Im的频率分析。
此外,通过电动机电流的频率分析,根据上述式(6)和式(7)、或上述式(8)和式(9)的值,判定转矩脉动的频率是否在谐振频率附近。在谐振频率附近,速度脉动的振幅急剧增加或急剧减小、或者相位在180度附近急剧变化。
因此,调查通过频率分析求出的速度脉动振幅(A)和/或相位(φ)的变化量是否超过了预先确定的设定值,在超过设定值的情况下,判定为在其周边的电动机1的运转速度接近谐振频率。例如,在电动机的速度脉动的振幅的变化量和相位的变化量中的至少一个超过设定值的情况下,判定为谐振。以下相同。
此外,转矩脉动估计部52A根据谐振判定部54A的判定结果,对电动机控制装置4输出在不接近谐振频率的条件下进行电动机1的运转的运转指令MDC。
此外,转矩脉动估计部52A根据在上述实施方式1和2中进行了说明的方法来进行转矩脉动的估计。该情况下,变更电动机1的运转速度,以避免谐振频率。当变更电动机1的运转速度时,由于转矩脉动的频率和/或试验信号的频率发生变化,因此能够避免谐振频率。
如上所述,在本发明的实施方式3中,由谐振判定部54A判定转矩脉动的频率和试验信号的频率是否与电动机的控制系统的谐振频率一致,在与谐振频率不一致的条件下进行转矩脉动的估计,因此,能够稳定且高精度地进行转矩脉动的估计。特别是,即使在安装了负载的状态下,也能够避免谐振频率,因此能够高精度地进行电动机的控制系统在安装时的调整。
另外,在上述实施方式3中,对由转矩脉动估计部52A输出了避开谐振频率那样的电动机1的运转指令MDC的示例进行了说明,但是,也可以由上述实施方式所记载的动作序列控制部来进行上述那样的电动机1的运转指令等转矩脉动估计的动作序列,也可以设置为专用的控制装置。
实施方式4.
图12是示出包含本发明的实施方式4的电梯控制装置的电梯系统的概要结构图。图12示出将包含上述实施方式1至3的转矩脉动校正装置的电动机的控制系统作为应用例如适用于电梯时的结构图。在图12中,对于标记有与图1或图11相同的标号的部分,进行与在上述实施方式1至3中进行了说明的动作相同的动作。
在图12中,电梯的轿厢7和对重9分别与曳引绳索8的两端连接,呈吊瓶式地悬吊在绳轮6上。绳轮6与作为轿厢7的驱动用电动机的电动机1连结,轿厢7借助电动机1的动力进行升降。
这里,例如在曳引机的安装时,估计转矩脉动。具体而言,在安装了作为电梯系统中的电动机1的曳引机之后,在绳轮6上没有绕挂绳索8的状态下、或者在绳轮6上绕挂有绳索8的状态下,进行用于估计转矩脉动的运转,使曳引机(1)旋转而进行转矩脉动的估计。
这时,当仅在轿厢7以恒定速度行驶的区间进行转矩脉动的估计时,能够进行稳定的估计。此外,为了延长以恒定速度行驶的区间,也可以将行驶速度设为小于电梯的额定速度的速度来运转。此外,为了提高估计精度,也可以变更电梯的行驶速度,使其成为速度脉动的振幅变大的行驶速度。另外,对轿厢7的位置没有制约,在轿厢7行驶的井道内的任何位置都能够进行估计。
此外,为了增大速度脉动的振幅以提高估计精度,也可以变更为使得图2、3所示的电流控制部43的增益增大来进行运转。在PID控制的情况下,比例增益、积分增益、微分增益相当于控制装置的增益。
此外,转矩脉动估计结果作为与曳引机(1)的磁极位置对应的转矩脉动,记录在例如由非易失性存储器构成的存储介质中。在通常的运转时,从该存储介质读出与位置检测器2的输出对应的转矩脉动估计值,进行校正。关于与记录在存储介质中的转矩脉动相关的信息,作为转矩脉动的振幅和相移,根据与上述式(1)相同的式子通过运算来求出转矩脉动。
另外,在电梯中,由于电梯系统的动态特性与轿厢7的位置和承载重量对应地变化,因此,图5中所示的传递特性TCH也与轿厢7的位置和承载重量对应地变化。因此,优选的是,在轿厢位置和承载重量同等或接近同等的条件下进行不加入进行转矩脉动估计时的校正信号的运转以及加入了校正信号的运转。
此外,在电梯中,当升降长度或额定承载量等规格发生变化时,电梯系统的动态特性发生变化,但是,在本发明中,由于通过基于试验信号TS的运转来求出电动机的控制系统的传递特性TCH,因此,能够与电梯的规格无关地进行转矩脉动估计。当然,不限于电梯,即使在电动机的负载特性时时刻刻变化的系统中,通过使用本发明,也能够进行转矩脉动估计。
此外,在本发明中,在转矩脉动的估计时,最少仅进行由电流条件2种×试验信号的有无2种构成的4种频率分析即可,能够在短时间内估计出转矩脉动。此外,当开始估计时,能够在不使电动机1停止的情况下连续地进行估计,因此,能够在短时间内进行转矩脉动估计。由此,例如在安装电梯之后的试验运转中能够在短时间内进行转矩脉动估计,因此能够缩短安装时的调整时间。
接下来,对一边改变轿厢7的位置一边进行估计的情况进行说明。例如,在安装时一边使轿厢7从最下层运转至最上层或者从最上层运转至最下层、一边进行估计的情况下,通过按照以下步骤进行估计,能够高精度地估计转矩脉动。
在电梯中,由于在轿厢7与绳索8之间、或对重9与绳索8之间存在因绳索8的弹性特性引起的谐振点。此外,谐振点与轿厢7的位置和轿厢的承载质量对应地变化。因此,存在转矩脉动的周期、进行转矩脉动估计时的试验信号TS的频率与这些谐振频率一致的情况。这里,当转矩脉动的频率和试验信号的频率与电梯的谐振频率一致时,用于频率分析的速度的振幅和相位急剧变化,由于频率分析结果不稳定,因此转矩脉动的估计精度恶化。
因此,在进行转矩脉动的估计之前,使电梯的轿厢7从最下层运转至最上层、或者从最上层运转至最下层,在与转矩脉动对应的频率下,进行电动机速度的频率分析。这时,当转矩脉动的频率在谐振频率附近的情况下,所对应的速度脉动的振幅急剧增加或急剧减小、或者相位在180度附近急剧变化。
因此,调查通过频率分析求出的速度脉动振幅或相位的变化量是否超过规定值,在超过规定值的情况下,判定为在其周边接近谐振频率。此外,根据该判定结果,在与被判定为接近谐振频率的位置不同的位置进行转矩脉动的估计。另外,也可以变更转矩脉动估计时的运转速度而使其不成为谐振频率附近。此外,不限于电梯,在谐振频率根据电动机1的旋转位置而变化的情况下,能够适用上述方法。
例如,在电梯安装时实施转矩脉动的估计时,可以如下所述进行。首先,使电梯的轿厢7从最下层运转至最上层、或者从最上层运转至最下层,在与转矩脉动对应的频率下,进行电动机速度的频率分析,计算速度脉动振幅和相位的变化量。
这时,与速度脉动振幅和相位的变化量一起预先存储轿厢位置。接着,当从最下层至最上层或从最上层至最下层的运转结束时,调查速度脉动的振幅和相位的变化量是否超过规定值,提取未超过规定值的位置。接下来,移动至速度脉动的振幅和相位的变化量未超过规定值的位置,实施转矩脉动估计。
在调查速度脉动的振幅和相位的变化量是否超过规定值的运转是从最下层向最上层的运转的情况下,当利用相反的从最上层向最下层的运转来实施估计转矩脉动的运转时,能够通过一次往复运转估计出转矩脉动,因此能够缩短转矩脉动估计的时间。
另一方面,在调查速度脉动的振幅和相位的变化量是否超过规定值的运转是从最上层向最下层的运转的情况下,可以利用相反的从最下层向最上层的运转来实施估计转矩脉动的运转。通过这样的估计方法,能够避开谐振引起的估计精度的恶化而估计转矩脉动,因此能够准确地进行转矩脉动的校正。此外,由于能够通过一次往复运转准确地估计转矩脉动,因此还缩短了安装时的调整时间。
另外,电梯的整体设备的布局和绕绳方式等不限于图12的示例。例如,本发明也能够适用于2:1绕绳的电梯。此外,例如,由电动机1构成的曳引机的位置也不限于图12的示例。此外,本发明能够适用于例如无机房电梯、双层电梯、单井道多轿厢方式的电梯、或斜行电梯等各种类型的电梯。
另外,在图1-3、图11、图12的结构中,无论转矩脉动校正装置5、5A是专用的硬件,还是执行存储在存储器中的程序的CPU(Central Processing Unit:中央处理单元、也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、DSP)都能够构成。
图13的(a)概要地示出由硬件构成转矩脉动校正装置5、5A的功能时、(b)概要地示出由软件构成时的硬件结构。
在由图13的(a)所示的硬件构成转矩脉动校正装置5、5A的情况下,处理电路1000例如是单一电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、ASIC、FPGA或它们的组合。也可以通过处理电路来分别实现转矩脉动校正装置5、5A的各功能,也可以集中各部的功能而通过处理电路来实现。
在由图13的(b)所示的CPU构成上述各功能的情况下,各功能是通过软件、固件、或者软件和固件的组合来实现的。软件和固件被记述为程序,存储在存储器2100中。作为处理电路的处理器2000通过读出并执行存储在存储器2100中的程序来实现各功能。这些程序也可以说是使计算机执行上述各功能的步骤和方法的程序。这里,存储器2100是指,例如RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory:电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、CD(compact disk,高密度盘)、迷你盘(mini disc)、DVD(Digital Versatile Disk:数字多功能盘)等。
另外,对于上述各功能,也可以通过专用的硬件来实现一部分,通过软件或固件来实现一部分。
这样,处理电路能够通过硬件、软件、固件或者它们的组合来实现上述的各功能。
此外,在硬件结构的情况下,处理所需的各种信息预先设定在电路中,此外,在软件结构的情况下,将处理所需的各种信息预先存储在存储器中。
此外,转矩脉动校正装置5、5A还可以与除如图2、3所示的电动机控制装置4的电力变换器44以外的部分一起如上所述地构成。
以上,在本发明的电动机的转矩脉动校正装置中,所述电动机的转矩脉动校正装置(5)针对电动机控制装置(4)中的控制电动机(1)的电流指令值(ic、tc)校正所述电动机的转矩中所含有的周期性的转矩脉动,其中,所述电动机的转矩脉动校正装置具备:
频率分析部(51),在使所述电动机旋转时,该频率分析部(51)根据来自位置检测器(2)的所述电动机的旋转位置(MRP)来运算出所述电动机的旋转速度(MRS),对旋转速度进行频率分析,运算出特定频率下的振幅(A1)和相位(φ1),并作为频率分析结果(FAR)输出;
转矩脉动估计部(52),其向电动机控制装置(4)输入电动机运转指令(MDC),使所述电动机旋转,并且根据所述频率分析结果(FAR)估计所述电动机产生的转矩脉动的振幅(A2)和相位(φ2),并作为转矩脉动估计值(TPE)输出;以及
转矩脉动校正部(53),其根据所述转矩脉动估计值(TPE)、由电流检测器(3)检测出的电动机电流(Im)以及所述位置检测信号(MRP)来运算出转矩脉动校正电流值(Itpc),对所述电动机控制装置(4)的电流指令值(ic、tc)进行校正,
所述转矩脉动估计部(52)使所述频率分析部(51)在所述电动机的电流不同的多个条件下运算出所述频率分析结果(FAR),根据取得的多个所述频率分析结果(FAR)将转矩脉动的振幅(A2)或相位(φ2)作为电流的函数求出。
由此,通过将转矩脉动的校正值作为电流的函数求出,不需要表数据等,能够以简单的结构实施校正。
此外,所述转矩脉动估计部(52)具有:
第1控制处理,在该第1控制处理中,在未由所述转矩脉动校正部(53)进行转矩脉动校正的状态下使所述电动机运转;
第2控制处理,在该第2控制处理中,通过所述频率分析部(51)获得在与所述转矩脉动对应的频率下对通过所述第1控制处理得到的所述电动机的旋转速度(MRS)进行频率分析而得到的振幅(A1a)和相位(φ1a);
第3控制处理,在该第3控制处理中,在所述转矩脉动校正部(53)中设定具有已知的振幅、相位和频率的试验信号(TS),在通过所述转矩脉动校正部(53)加入了所述试验信号(TS)的状态下使所述电动机运转;以及
第4控制处理,在该第4控制处理中,通过所述频率分析部(51)获得在所述试验信号(TS)的频率下对通过所述第3控制处理得到的所述电动机的旋转速度(MRS)进行频率分析而得到的振幅(A1b)和相位(φ1b),
根据通过所述第2控制处理得到的振幅(A1a)和相位(φ1a)以及通过所述第4控制处理得到的振幅(A1b)和相位(φ1b),运算出所述转矩脉动的振幅(A2)和相位(φ2)。
由此,通过输入试验信号,能够根据速度求出对转矩脉动进行校正的电流值。
此外,所述转矩脉动估计部(52)运算从所述电动机的电流到电动机的旋转速度的与所述转矩脉动对应的特定频率下的传递特性(TCH),根据所述传递特性(TCH)来估计所述转矩脉动的振幅(A2)和相位(φ2)的估计值。
由此,即使在连接有负载的状态下,也能够进行转矩脉动的估计。
此外,所述传递特性是从所述电动机的电流(Im)到所述电动机的旋转速度(MRS)的增益和相位。
此外,所述试验信号(TS)的频率被设定为与所述转矩脉动对应的特定频率,
所述转矩脉动估计部(52)根据多个频率分析来进行分离因转矩脉动引起的速度脉动成分和因试验信号引起的速度脉动成分的运算,根据因所述转矩脉动引起的速度脉动成分和所述传递特性(TCH)来估计所述转矩脉动。
由此,通过使试验信号的频率与转矩脉动的频率一致,能够高精度地进行估计。
此外,所述转矩脉动估计部(52)在进行由所述电动机控制装置(4)、所述位置检测器(2)、所述电流检测器(3)、以及所述转矩脉动校正装置(5)构成的电动机控制系统的安装调整时,进行所述转矩脉动的估计。
由此,即使在安装后也能够容易地进行转矩脉动的估计。
此外,所述电动机的转矩脉动校正装置还具有谐振判定部(54a),该谐振判定部(54a)判定与所述转矩脉动对应的特定频率是否和由所述电动机控制装置(4)、所述位置检测器(2)、所述电流检测器(3)以及所述转矩脉动校正装置(5)构成的电动机控制系统的谐振频率一致,
在由所述谐振判定部(54a)判定为与所述转矩脉动对应的特定频率和所述电动机控制系统的谐振频率一致的情况下,所述转矩脉动估计部(52A)变更所述电动机的旋转速度或旋转位置来进行所述转矩脉动的估计。
由此,由于在谐振时会产生估计误差,因此通过进行谐振判定而使得估计精度提高。
此外,在与转矩脉动对应的特定频率成分的所述电动机的速度脉动的振幅的变化量和相位的变化量中的至少一方超过设定值的情况下,所述谐振判定部(54A)判定为谐振。
此外,所述转矩脉动估计部(52、52A)使用作为通过所述第2控制处理得到的振幅的第1振幅、以及作为通过所述第4控制处理得到的振幅的第2振幅和所述试验信号的振幅,通过将所述第1振幅与所述第2振幅之比和所述试验信号的振幅相乘来估计所述转矩脉动的振幅。
此外,所述转矩脉动校正部(53)利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部(52、52A)多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
由此,通过用相同的试验信号进行多次估计,可靠性提高。
此外,所述转矩脉动校正部(53)利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部(52、52A)多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
由此,通过用不同的试验信号多次进行估计,可靠性提高。
此外,所述转矩脉动估计部(52、52A)使用作为通过所述第2控制处理得到的相位的第1相位、以及作为通过所述第4控制处理得到的相位与所述试验信号的相位之差的第2相位,根据所述第1相位与所述第2相位之差来估计所述转矩脉动的相位。
此外,所述转矩脉动校正部(53)利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部(52、52A)多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
由此,通过用相同的试验信号进行多次估计,可靠性提高。
此外,所述转矩脉动校正部(53)利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部(52、52A)多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
由此,通过用不同的试验信号多次进行估计,可靠性提高。
此外,在本发明的电梯的控制装置中,具备:作为电梯的曳引机的电动机(1);电动机控制装置(4),其进行所述电动机(1)的控制;位置检测器(2),其对所述电动机(1)的旋转位置(MRP)进行检测;电流检测器(3),其对流过所述电动机(1)的电动机电流(Im)进行检测;以及根据权利要求1至14中的任一项所述的转矩脉动校正装置(5),其根据所述电动机(1)的旋转位置(MRP)和电动机电流(Im),利用转矩脉动校正电流值(Itpc)对所述电动机控制装置(4)中的控制所述电动机(1)的电流指令值(ic、tc)进行校正,该转矩脉动校正电流值校正所述电动机的转矩中所含有的周期性的转矩脉动。
此外,在本发明的电动机的转矩脉动校正方法中,针对电动机控制装置(4)中的控制电动机(1)的电流指令值(ic、tc)校正所述电动机的转矩所含有的周期性的转矩脉动,其中,在所述电动机的转矩脉动校正方法中,
在使所述电动机旋转时,根据来自位置检测器(2)的所述电动机的旋转位置(MRP)来运算所述电动机的旋转速度(MRS),对旋转速度进行频率分析,运算出特定频率下的振幅(A1)和相位(φ1),作为频率分析结果(FAR)求出(51),
根据所述频率分析结果(FAR)估计所述电动机产生的转矩脉动的振幅(A2)和相位(φ2),作为转矩脉动估计值(TPE)求出(52),
根据所述转矩脉动估计值(TPE)、由电流检测器(3)检测出的电动机电流(Im)、以及所述位置检测信号(MRP)来运算转矩脉动校正电流值(Itpc),对所述电动机控制装置(4)的电流指令值(ic、tc)进行校正(53),
在求取所述转矩脉动估计值(TPE)时,在所述电动机的电流不同的多个条件下运算出所述频率分析结果(FAR),根据取得的多个所述频率分析结果(FAR),将转矩脉动的振幅(A2)或相位(φ2)作为电流的函数求出。
由此,通过将转矩脉动的校正值作为电流的函数求出,不需要表数据等,能够以简单的结构实施校正。
根据本发明的电动机的转矩脉动校正装置以及转矩脉动校正方法,能够对电动机的旋转速度的特定频率成分进行频率分析,根据频率分析结果来估计电动机的转矩脉动。这时,根据在电流条件不同的多次的条件下得到的频率分析结果,将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数进行估计。
因此,可以获得能够以简单的结构估计并校正转矩脉动的转矩脉动校正装置以及转矩脉动校正方法。
此外,根据本发明的电梯的控制装置,能够对电动机的旋转速度的特定频率成分进行频率分析,根据频率分析结果估计电动机的转矩脉动。这时,根据在电流条件不同的多次的条件下得到的频率分析结果,将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数进行估计。
因此,在电梯中,可以获得能够以简单的结构估计并校正转矩脉动的转矩脉动校正装置以及转矩脉动校正方法。
本发明不限于上述各实施方式,包括这些实施方式的可能的全部组合。
产业上的可利用性
本发明的电动机的转矩脉动校正装置以及校正方法能够适用于在各种领域中使用的电动机。此外,本发明的电梯的控制装置能够适用于多种类型的电梯系统。
标号说明
1:电动机;2:位置检测器;3:电流检测器;4:电动机控制装置;5,5A:转矩脉动校正装置;6:绳轮、8:绳索;9:对重;41:速度运算部;42:速度控制部;42a:位置控制部;43:电流控制部;44:电力变换器;51:频率分析部;52,52A:转矩脉动估计部;53:转矩脉动校正部;54A:谐振判定部;1000:处理电路;2000:处理器;2100:存储器;AD1:加法部。
Claims (27)
1.一种电动机的转矩脉动校正装置,所述电动机的转矩脉动校正装置针对电动机控制装置中的控制电动机的电流指令值校正所述电动机的转矩中所含有的周期性的转矩脉动,其中,所述电动机的转矩脉动校正装置具备:
频率分析部,在使所述电动机旋转时,该频率分析部根据来自位置检测器的所述电动机的旋转位置来运算出所述电动机的旋转速度,对旋转速度进行频率分析,运算出特定频率下的振幅和相位,并作为频率分析结果输出;
转矩脉动估计部,其向电动机控制装置输入电动机运转指令,使所述电动机旋转,并且根据所述频率分析结果估计所述电动机产生的转矩脉动的振幅和相位,并作为转矩脉动估计值输出;以及
转矩脉动校正部,其根据所述转矩脉动估计值、由电流检测器检测出的电动机电流以及由所述电动机的旋转位置表示的位置检测信号来运算出转矩脉动校正电流值,对所述电动机控制装置的电流指令值进行校正,
所述转矩脉动估计部使所述频率分析部在所述电动机的电流不同的多个条件下运算出所述频率分析结果,根据取得的多个所述频率分析结果将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数求出。
2.根据权利要求1所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部具有:
第1控制处理,在该第1控制处理中,在未由所述转矩脉动校正部进行转矩脉动校正的状态下使所述电动机运转;
第2控制处理,在该第2控制处理中,通过所述频率分析部获得在与所述转矩脉动对应的频率下对通过所述第1控制处理得到的所述电动机的旋转速度进行频率分析而得到的振幅和相位;
第3控制处理,在该第3控制处理中,在所述转矩脉动校正部中设定具有已知的振幅、相位和频率的试验信号,在通过所述转矩脉动校正部加入了所述试验信号的状态下使所述电动机运转;以及
第4控制处理,在该第4控制处理中,通过所述频率分析部获得在所述试验信号的频率下对通过所述第3控制处理得到的所述电动机的旋转速度进行频率分析而得到的振幅和相位,
根据通过所述第2控制处理得到的振幅和相位以及通过所述第4控制处理得到的振幅和相位,运算出所述转矩脉动的振幅和相位。
3.根据权利要求2所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部运算出从所述电动机的电流到电动机的旋转速度的与所述转矩脉动对应的特定频率下的传递特性,根据所述传递特性来估计所述转矩脉动的振幅和相位的估计值。
4.根据权利要求3所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述传递特性是从所述电动机的电流到所述电动机的旋转速度的增益和相位。
5.根据权利要求3所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述试验信号的频率被设定为与所述转矩脉动对应的特定频率,
所述转矩脉动估计部根据多个频率分析来进行分离因转矩脉动引起的速度脉动成分和因试验信号引起的速度脉动成分的运算,根据因所述转矩脉动引起的速度脉动成分和所述传递特性来估计所述转矩脉动。
6.根据权利要求4所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述试验信号的频率被设定为与所述转矩脉动对应的特定频率,
所述转矩脉动估计部根据多个频率分析来进行分离因转矩脉动引起的速度脉动成分和因试验信号引起的速度脉动成分的运算,根据因所述转矩脉动引起的速度脉动成分和所述传递特性来估计所述转矩脉动。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部在进行由所述电动机控制装置、所述位置检测器、所述电流检测器、以及所述转矩脉动校正装置构成的电动机控制系统的安装调整时,进行所述转矩脉动的估计。
8.根据权利要求2至6中的任一项所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述电动机的转矩脉动校正装置还具有谐振判定部,该谐振判定部判定与所述转矩脉动对应的特定频率是否和由所述电动机控制装置、所述位置检测器、所述电流检测器以及所述转矩脉动校正装置构成的电动机控制系统的谐振频率一致,
在由所述谐振判定部判定为与所述转矩脉动对应的特定频率和所述电动机控制系统的谐振频率一致的情况下,所述转矩脉动估计部变更所述电动机的旋转速度或旋转位置来进行所述转矩脉动的估计。
9.根据权利要求7所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述电动机的转矩脉动校正装置还具有谐振判定部,该谐振判定部判定与所述转矩脉动对应的特定频率是否和由所述电动机控制装置、所述位置检测器、所述电流检测器以及所述转矩脉动校正装置构成的电动机控制系统的谐振频率一致,
在由所述谐振判定部判定为与所述转矩脉动对应的特定频率和所述电动机控制系统的谐振频率一致的情况下,所述转矩脉动估计部变更所述电动机的旋转速度或旋转位置来进行所述转矩脉动的估计。
10.根据权利要求8所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
在与转矩脉动对应的特定频率成分的所述电动机的速度脉动的振幅的变化量和相位的变化量中的至少一方超过设定值的情况下,所述谐振判定部判定为谐振。
11.根据权利要求9所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
在与转矩脉动对应的特定频率成分的所述电动机的速度脉动的振幅的变化量和相位的变化量中的至少一方超过设定值的情况下,所述谐振判定部判定为谐振。
12.根据权利要求2至6以及9至11中的任一项所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的振幅的第1振幅、以及作为通过所述第4控制处理得到的振幅的第2振幅以及所述试验信号的振幅,通过将所述第1振幅与所述第2振幅之比和所述试验信号的振幅相乘来估计所述转矩脉动的振幅。
13.根据权利要求7所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的振幅的第1振幅、以及作为通过所述第4控制处理得到的振幅的第2振幅以及所述试验信号的振幅,通过将所述第1振幅与所述第2振幅之比和所述试验信号的振幅相乘来估计所述转矩脉动的振幅。
14.根据权利要求8所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的振幅的第1振幅、以及作为通过所述第4控制处理得到的振幅的第2振幅以及所述试验信号的振幅,通过将所述第1振幅与所述第2振幅之比和所述试验信号的振幅相乘来估计所述转矩脉动的振幅。
15.根据权利要求12所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
16.根据权利要求13或14所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
17.根据权利要求12所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
18.根据权利要求13或14所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的振幅的估计,将多次的所述转矩脉动的振幅的估计值的平均值作为所述转矩脉动的振幅的估计值。
19.根据权利要求2至6以及9至11中的任一项所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的相位的第1相位、以及作为通过所述第4控制处理得到的相位与所述试验信号的相位之差的第2相位,根据所述第1相位与所述第2相位之差来估计所述转矩脉动的相位。
20.根据权利要求7所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的相位的第1相位、以及作为通过所述第4控制处理得到的相位与所述试验信号的相位之差的第2相位,根据所述第1相位与所述第2相位之差来估计所述转矩脉动的相位。
21.根据权利要求8所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动估计部使用作为通过所述第2控制处理得到的相位的第1相位、以及作为通过所述第4控制处理得到的相位与所述试验信号的相位之差的第2相位,根据所述第1相位与所述第2相位之差来估计所述转矩脉动的相位。
22.根据权利要求19所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
23.根据权利要求20或21所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率相同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
24.根据权利要求19所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
25.根据权利要求20或21所述的电动机的转矩脉动校正装置,其中,
所述转矩脉动校正部利用振幅、相位及频率不同的所述试验信号多次进行所述第3控制处理和所述第4控制处理,
所述转矩脉动估计部多次进行所述转矩脉动的相位的估计,将多次的所述转矩脉动的相位的估计值的平均值作为所述转矩脉动的相位的估计值。
26.一种电梯的控制装置,其中,所述电梯的控制装置具备:
电动机,其是电梯的曳引机;
电动机控制装置,其进行所述电动机的控制;
位置检测器,其对所述电动机的旋转位置进行检测;
电流检测器,其对流过所述电动机的电动机电流进行检测;以及
根据权利要求1至25中的任一项所述的电动机的转矩脉动校正装置,其根据所述电动机的旋转位置和电动机电流,利用转矩脉动校正电流值对所述电动机控制装置中的控制所述电动机的电流指令值进行校正,该转矩脉动校正电流值校正所述电动机的转矩中所含有的周期性的转矩脉动。
27.一种电动机的转矩脉动校正方法,针对电动机控制装置中的控制电动机的电流指令值校正所述电动机的转矩所含有的周期性的转矩脉动,其中,在所述电动机的转矩脉动校正方法中,
在使所述电动机旋转时,根据来自位置检测器的所述电动机的旋转位置运算出所述电动机的旋转速度,对旋转速度进行频率分析,运算出特定频率下的振幅和相位,作为频率分析结果求出,
根据所述频率分析结果估计所述电动机产生的转矩脉动的振幅和相位,作为转矩脉动估计值求出,
根据所述转矩脉动估计值、由电流检测器检测出的电动机电流、以及由所述电动机的旋转位置表示的位置检测信号来运算出转矩脉动校正电流值,对所述电动机控制装置的电流指令值进行校正,
在求取所述转矩脉动估计值时,在所述电动机的电流不同的多个条件下运算出所述频率分析结果,根据取得的多个所述频率分析结果,将转矩脉动的振幅或相位作为电流的函数求出。
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