CN112470393B - 旋转电机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供旋转电机的控制装置，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。旋转电机的控制装置具有：频率分析部，其对旋转电机的控制中使用的信号进行频率分析，运算预先设定的成分的振幅分析值和相位分析值；角度误差估计部，其根据由所述频率分析部运算出的振幅分析值和相位分析值，估计所述旋转电机的旋转变压器的角度误差；检测位置校正部，其根据由所述角度误差估计部估计出的角度误差，对所述旋转变压器的检测位置进行校正；存储部，其存储所述角度误差估计部估计出所述旋转变压器的角度误差时的相位分析值；以及校正相位运算部，其在判定为需要更新校正相位的情况下，根据由所述频率分析部运算出的相位分析值和与由所述存储部存储的信息对应的相位分析值的差分，运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。

Description

旋转电机的控制装置
技术领域
本发明涉及旋转电机的控制装置。
背景技术
专利文献1公开有旋转电机的控制装置。根据该控制装置，能够对旋转变压器的角度误差进行校正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/029098号
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1记载的旋转电机中，根据作为校正对象的角度误差的次数，有时角度误差的相位与旋转变压器检测的旋转变压器电气角不是一对一地对应。即，即使得到旋转变压器电气角，设N为轴倍角，设n为0～N-1的整数，在机械角中，也可能偏移360°×n/N。该情况下，当电源被切断后接通时，旋转变压器的角度误差的校正有时偏移。
本发明正是为了解决上述课题而完成的。本发明的目的在于，提供旋转电机的控制装置，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。
用于解决课题的手段
本发明的旋转电机的控制装置具有：频率分析部，其对旋转电机的控制中使用的信号进行频率分析，运算预先设定的成分的振幅分析值和相位分析值；角度误差估计部，其根据由所述频率分析部运算出的振幅分析值和相位分析值，估计所述旋转电机的旋转变压器的角度误差；检测位置校正部，其根据由所述角度误差估计部估计出的角度误差，对所述旋转变压器的检测位置进行校正；存储部，其存储所述角度误差估计部估计出所述旋转变压器的角度误差时的相位分析值；以及校正相位运算部，其在判定为需要更新校正相位的情况下，根据由所述频率分析部运算出的相位分析值和与由所述存储部存储的信息对应的相位分析值的差分，运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。
发明效果
根据本发明，控制装置在判定为需要更新校正相位的情况下，根据运算出的相位分析值和与电源被切断前存储的信息对应的相位分析值的差分，运算旋转变压器的角度误差的校正相位。因此，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。
附图说明
图1是应用实施方式1中的旋转电机的控制装置的系统的结构图。
图2是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第1例的流程图。
图3是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第2例的流程图。
图4是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第3例的流程图。
图5是实施方式1中的旋转电机的控制装置的硬件结构图。
图6是应用实施方式2中的旋转电机的控制装置的系统的结构图。
具体实施方式
按照添加的附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的标号。该部分的重复说明适当简化或省略。
实施方式1
图1是应用实施方式1中的旋转电机的控制装置的系统的结构图。
在图1中，旋转电机1被设置成能够通过被供给的电力而旋转。逆变器2被设置成能够根据电压指令值Vref向旋转电机1供给电力。位置检测器3被设置成能够检测旋转电机1的旋转变压器的电气角实测值θr。电流传感器4被设置成能够检测从逆变器2流向旋转电机1的电流实测值ifb。
控制装置5具有驱动指令生成部6、速度运算部7、速度控制部8和电流控制部9。
驱动指令生成部6生成用于驱动旋转电机1的驱动指令。例如，驱动指令生成部6生成转矩指令。例如，驱动指令生成部6生成速度指令值ωref。在驱动指令生成部6中，也可以在速度控制系统的外侧具有位置控制系统。
速度运算部7根据由位置检测器3检测到的旋转变压器的电气角实测值θr的变化，运算旋转电机1的速度实测值ωr。速度控制部8根据来自驱动指令生成部6的速度指令值ωref与来自速度运算部7的速度实测值ωr的差分运算电流指令值iref。电流控制部9根据来自速度控制部8的电流指令值iref与来自电流传感器4的电流实测值ifb的差分运算电压指令值Vref。
控制装置5具有频率分析部10、角度误差估计部11、检测位置校正部12、存储部13、校正相位运算部14和驱动条件判定部15。
频率分析部10对旋转电机1的控制中使用的信号进行频率分析。例如，频率分析部10对由电流传感器4检测到的电流实测值ifb进行频率分析。此时，频率分析结果由以下的(1)式表示。
其中，Sx是要进行频率分析的信号的X次数的成分。Bx是Sx的振幅分析值。是Sx的相位分析值。
角度误差估计部11根据由频率分析部10运算出的振幅分析值Bx和相位分析值中的至少任意一方，估计旋转变压器的角度误差。例如，角度误差估计部11运算振幅估计值Ax和相位估计值/>作为旋转变压器的角度误差的估计值。此时，估计方法适当设定。例如，将电流实测值ifb的X次的振幅分析值作为评价函数，改变校正值以使评价函数最小，估计旋转变压器的角度误差。
检测位置校正部12根据由角度误差估计部11估计出的角度误差，对旋转变压器的检测位置进行校正。例如，检测位置校正部12根据由角度误差估计部11运算出的振幅估计值Ax和相位估计值以及由位置检测器3检测到的旋转变压器的电气角实测值θr，对旋转变压器的检测位置进行校正。具体而言，在旋转变压器的轴倍角数为N的情况下，旋转变压器的检测位置的校正结果由以下的(2)式表示。
这里，θest是将旋转变压器的电气角实测值θr为0的情况作为机械角θm的基准来设定坐标时的角度误差估计值。具体而言，角度误差估计值θest由以下的(3)式表示。
但是，在本说明中，旋转变压器的电气角实测值θr表示为机械-旋转中的累计角度，设为0以上且小于360度与轴倍角N之积。
例如，存储部13是非易失性存储器。存储部13存储角度误差估计部11估计出旋转变压器的角度误差时的振幅估计值Ax的信息和相位估计值的信息。存储部13存储角度误差估计部11估计出旋转变压器的角度误差时的电流实测值ifb的频率分析结果即振幅分析值Bx的信息和相位分析值/>的信息、以及此时的驱动条件的信息。例如，在旋转电机1用于电梯的曳引机的情况下，存储部13存储得到振幅分析值Bx的信息和相位分析值/>的信息时的角度误差估计值的信息、行驶方向的信息、行驶开始时的轿厢位置的信息、轿厢负荷的信息、轿厢行驶速度的信息。另外，得到振幅分析值Bx的信息和相位分析值/>的信息时的角度误差估计值不是必须与由角度误差的振幅估计值Ax和相位估计值/>表示的角度误差估计值一致。
例如，存储部13存储表示角度误差估计值为零的信息，作为得到振幅分析值Bx的信息和相位分析值的信息时的角度误差估计值的信息。例如，存储部13存储表示处于上升方向的运转的信息，作为行驶方向的信息。例如，存储部13存储表示轿厢的停止层为最下层的信息，作为行驶开始时的轿厢位置的信息。例如，存储部13存储表示由荷重检测器检测到的值的信息，作为轿厢负荷的信息。例如，存储部13存储表示旋转电机1的旋转速度V_0(rad/s)的值的信息，作为轿厢行驶速度的信息。
存储部13向检测位置校正部12输出角度误差估计部11估计出旋转变压器的角度误差时的振幅估计值Ax的信息和相位估计值的信息。
校正相位运算部14在需要更新校正相位的情况下，进行校正相位/>的运算。这里所说的需要更新校正相位/>的情况是指在角度误差估计部完成估计后，可能由于电源被切断等而使机械角的基准偏移的情况，不需要更新校正相位/>的情况是指在角度误差估计部完成估计后，未切断电源或校正相位/>已经被更新的情况。校正相位运算部14在需要更新校正相位/>的情况下，首先，利用频率分析部10对旋转电机1的控制中使用的信号进行新的频率分析。其X次的信号的频率结果由(4)式表示。其中，S′x是要进行频率分析的信号的X次数的成分。B′x是S′x的振幅分析值。/>是S′x的相位分析值。
校正相位运算部14根据新得到的相位分析值与电源被切断前由存储部13存储的相位分析值/>的差分，运算由角度误差估计部11估计的角度误差的校正相位/>具体而言，校正相位/>由以下的(5)式表示。
Δφ＝φBx-φBx0 (5)
其结果是，检测位置校正部12的输出被校正成由以下的(6)式表示的值θ′r。
θ′r＝θr-Axsin(Xθr/N+φAx0-Δφ) (6)
驱动条件判定部15判定是否使校正相位运算部14进行动作。具体而言，驱动条件判定部15判定当前时点的驱动条件和与存储部13中存储的信息对应的驱动条件是否一致。驱动条件判定部15在当前时点的驱动条件和与存储部13中存储的信息对应的驱动条件一致的情况下，将条件判定触发的信息输出到校正相位运算部14，由此使校正相位运算部14进行动作。
接着，使用图2对控制装置5的动作的第1例进行说明。
图2是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第1例的流程图。
在步骤S1中，控制装置5判定是否需要更新校正相位在步骤S1中判定为不需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5不更新校正相位/>根据振幅估计值Ax和相位估计值/>对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部6的控制。在步骤S1中判定为需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5进行步骤S2的动作。
在步骤S2中，控制装置5驱动旋转电机1，实施频率分析。然后，控制装置5进行步骤S3的动作。在步骤S3中，控制装置5存储频率分析结果的相位分析值的信息。然后，控制装置5进行步骤S4的动作。在步骤S4中，控制装置5根据新运算出的相位分析值/>与电源被切断前存储的相位分析值/>的差分，运算由角度误差估计部11估计的角度误差的校正相位/>然后，控制装置5使用新运算出的校正相位/>根据(6)式对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部6的控制。
接着，使用图3对控制装置5的动作的第2例进行说明。
图3是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第2例的流程图。
在步骤S11中，控制装置5判定是否需要更新校正相位在步骤S11中判定为不需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5不更新校正相位/>根据振幅估计值Ax和相位估计值/>对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部6的控制。在步骤S11中判定为需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5进行步骤S12的动作。
在步骤S12中，控制装置5判定当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件是否一致。在步骤S12中当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件不一致的情况下，控制装置5继续进行步骤S12的动作。在步骤S12中当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件一致的情况下，控制装置5进行步骤S13的动作。
在步骤S13中，控制装置5驱动旋转电机1，实施频率分析。然后，控制装置5进行步骤S14的动作。在步骤S14中，控制装置5存储频率分析结果的相位分析值的信息。然后，控制装置5进行步骤S15的动作。在步骤S15中，控制装置5根据新运算出的相位分析值/>与电源被切断前存储的相位分析值/>的差分，运算由角度误差估计部11估计的角度误差的校正相位/>然后，控制装置5使用新运算出的校正相位/>根据(6)式对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部6的控制。
接着，使用图4对控制装置5的动作的第3例进行说明。
图4是用于说明实施方式1中的旋转电机的控制装置的动作的第3例的流程图。
在步骤S21中，控制装置5判定是否需要更新校正相位在步骤S21中判定为不需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5不更新校正相位/>对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部6的控制。在步骤S21中判定为需要更新校正相位/>的情况下，控制装置5进行步骤S22的动作。在步骤S22中，控制装置5判定当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件是否一致。
在步骤S22中当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件不一致的情况下，控制装置5进行步骤S23的动作。在步骤S23中，控制装置5将当前时点的驱动条件变更成所存储的驱动条件。然后，控制装置5进行步骤S24的动作。在步骤S22中当前时点的驱动条件和与所存储的信息对应的驱动条件一致的情况下，控制装置5不进行步骤S23的动作而进行步骤S24的动作。
在步骤S24中，控制装置5驱动旋转电机1，实施频率分析。然后，控制装置5进行步骤S25的动作。在步骤S25中，控制装置5存储频率分析结果的相位分析值的信息。然后，控制装置5进行步骤S26的动作。在步骤S26中，控制装置5根据新运算出的相位分析值/>与电源被切断前存储的相位分析值/>的差分，运算由角度误差估计部11估计的角度误差的校正相位/>然后，控制装置5使用新运算出的校正相位/>根据(6)式对角度误差进行校正，进行基于驱动指令生成部的控制。
根据以上说明的实施方式1，控制装置5在电源被切断后接通的情况下，根据运算出的相位分析值和与电源被切断前存储的信息对应的相位分析值的差分，运算旋转变压器的角度误差的校正相位。因此，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。
例如，由于与槽的次数之间的关系，旋转变压器的电气角和角度误差的相位不是一对一地对应，电源被切断后接通，由此，作为基准的角度不清楚。该情况下，也能够确定由轴倍角划分的多个区域中的配置有旋转变压器的区域。其结果是，不需要反复估计旋转变压器的角度误差。
此时，不需要始终持续更新旋转变压器的电气角的累计信息。因此，能够减少存储部13的改写动作。其结果是，能够延长存储部13的寿命。
另外，电源切断引起的机械角的偏移仅离散地产生。此外，在频率分析部10的输出中也可能包含检测误差。因此，也可以在校正相位运算部14设置离散器。此时，在离散器中，以与360度除以轴倍角而得到的值对应的幅度运算角度误差的校正相位即可。该情况下，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易且准确地校正旋转变压器的角度误差。
此外，使驱动条件一致来进行旋转变压器的角度误差的校正。因此，在进行电流的频率分析之前的传递函数根据电梯的轿厢位置而不同的情况下，也能够容易且准确地校正旋转变压器的角度误差。
另外，也可以在使用滚珠丝杠的位置控制系统应用控制装置5。此时，进行电流的频率分析之前的传递函数根据工作台的位置而不同。该情况下，也能够容易且准确地校正旋转变压器的角度误差。
此外，在电源被切断后接通的情况下，也可以通过驱动指令生成部6生成驱动指令，以使旋转电机1在与电源被切断前由存储部13存储的信息对应的驱动条件下进行驱动。该情况下，在电源接通紧后，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。
接着，使用图5对控制装置5的例子进行说明。
图5是实施方式1中的旋转电机的控制装置的硬件结构图。
控制装置5的各功能能够通过处理电路实现。例如，处理电路具有至少一个处理器16a和至少一个存储器16b。例如，处理电路具有至少一个专用的硬件17。
在处理电路具有至少一个处理器16a和至少一个存储器16b的情况下，控制装置5的各功能通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。软件和固件中的至少一方被记作程序。软件和固件中的至少一方存储于至少一个存储器16b。至少一个处理器16a读出并执行至少一个存储器16b中存储的程序，由此实现控制装置5的各功能。至少一个处理器16a也称作中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、DSP。例如，至少一个存储器16b是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD等。
在处理电路具有至少一个专用的硬件17的情况下，处理电路例如通过单一电路、复合电路、程序化的处理器16a、并行程序化的处理器16a、ASIC、FPGA或它们的组合来实现。例如，控制装置5的各功能分别通过处理电路实现。例如，控制装置5的各功能统一通过处理电路实现。
关于控制装置5的各功能，也可以通过专用的硬件17实现一部分，通过软件或固件实现另一部分。例如，也可以通过作为专用的硬件17的处理电路实现频率分析部10的功能，至少一个处理器16a读出并执行至少一个存储器16b中存储的程序，由此实现频率分析部10的功能以外的功能。
这样，处理电路通过硬件、软件、固件或它们的组合实现控制装置5的各功能。
实施方式2
图6是应用实施方式2中的旋转电机的控制装置的系统的结构图。另外，对与实施方式1的部分相同或相当的部分标注相同的标号。该部分的说明被省略。
在实施方式2的控制装置5中，频率分析部10对旋转电机1的速度实测值ωr进行频率分析。
根据以上说明的实施方式2，控制装置5根据对旋转电机1的速度实测值ωr进行频率分析的结果，运算旋转变压器的角度误差的校正相位。因此，在电源被切断后接通的情况下，也能够容易地校正旋转变压器的角度误差。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的旋转电机的控制装置能够用于对旋转变压器的角度误差进行校正的系统。
标号说明
1：旋转电机；2：逆变器；3：位置检测器；4：电流传感器；5：控制装置；6：驱动指令生成部；7：速度运算部；8：速度控制部；9：电流控制部；10：频率分析部；11：角度误差估计部；12：检测位置校正部；13：存储部；14：校正相位运算部；15：驱动条件判定部；16a：处理器；16b：存储器；17：硬件。

Claims (8)

1.一种旋转电机的控制装置，该旋转电机的控制装置具有：
频率分析部，其对旋转电机的控制中使用的信号进行频率分析，运算预先设定的成分的振幅分析值和相位分析值；
角度误差估计部，其根据由所述频率分析部运算出的振幅分析值和相位分析值，估计所述旋转电机的旋转变压器的角度误差；
检测位置校正部，其根据由所述角度误差估计部估计出的角度误差，对所述旋转变压器的检测位置进行校正；
存储部，其存储所述角度误差估计部估计出所述旋转变压器的角度误差时的相位分析值；以及
校正相位运算部，其在判定为由于电源被切断从而需要更新校正相位的情况下，根据由所述频率分析部运算出的相位分析值和与由所述存储部存储的信息对应的相位分析值的差分，运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述校正相位运算部根据由所述频率分析部运算出的相位分析值和与电源被切断前由所述存储部存储的信息对应的相位分析值的差分，以与360度除以轴倍角而得到的值对应的幅度运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。
3.根据权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述存储部存储所述角度误差估计部估计出所述旋转变压器的角度误差时的所述旋转电机的驱动条件的信息，
所述校正相位运算部在判定为由于电源被切断从而需要更新校正相位的情况下，当所述旋转电机在与由所述存储部存储的信息对应的驱动条件下进行了驱动时，根据由所述频率分析部得到的相位分析值与电源被切断前由所述存储部存储的相位分析值的差分，运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。
4.根据权利要求2所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述存储部存储所述角度误差估计部估计出所述旋转变压器的角度误差时的所述旋转电机的驱动条件的信息，
所述校正相位运算部在判定为由于电源被切断从而需要更新校正相位的情况下，当所述旋转电机在与由所述存储部存储的信息对应的驱动条件下进行了驱动时，根据由所述频率分析部得到的相位分析值与电源被切断前由所述存储部存储的相位分析值的差分，运算由所述角度误差估计部估计的角度误差的校正相位。
5.根据权利要求3所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述旋转电机的控制装置具有驱动指令生成部，该驱动指令生成部在判定为由于电源被切断从而需要更新校正相位的情况下，生成驱动指令，以使所述旋转电机在与由所述存储部存储的信息对应的驱动条件下进行驱动。
6.根据权利要求4所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述旋转电机的控制装置具有驱动指令生成部，该驱动指令生成部在判定为由于电源被切断从而需要更新校正相位的情况下，生成驱动指令，以使所述旋转电机在与由所述存储部存储的信息对应的驱动条件下进行驱动。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述频率分析部将流过所述旋转电机的电流的信号作为所述旋转电机的控制中使用的信号进行频率分析。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的旋转电机的控制装置，其中，
所述频率分析部将所述旋转电机的速度的信号作为所述旋转电机的控制中使用的信号进行频率分析。
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