DE102018211068A1

DE102018211068A1 - Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102018211068A1
Application number: DE102018211068.9A
Authority: DE
Inventors: Shoutarou Hashimoto; Yuuki Morita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US10498278B2; CN109309465A; JP6538773B2; US20190036470A1; CN109309465B; JP2019030115A

Abstract

Es wird eine Motorsteuervorrichtung vorgesehen, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt und die Erfassungsgenauigkeit eines Geschwindigkeitserreichungszustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und eines Geschwindigkeitsnullzustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich null ist, verbessern kann. Eine Motorsteuervorrichtung 1 umfasst: eine Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30, die eine Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf Strominformationen und Primärfrequenzinformationen des Motors 3 schätzt; einen Näheschalter 31, der ein EIN-Signal ausgibt, wenn sich ein Teil eines Drehkörpers des Motors 3 in der Nähe befindet, und ein AUS-Signal ausgibt, wenn sich kein Teil des Drehkörpers des Motors 3 in der Nähe befindet; eine Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32, die eine Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal von dem Näheschalter 31 berechnet; und eine Zustandsbestimmungseinheit 34, die bestimmt, ob ein aktueller Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist und ob ein aktueller Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, basierend auf einem Drehgeschwindigkeits-Schätzwert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzt wird, und einem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsfeld
Die Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt.
Stand der Technik
Eine Motorsteuervorrichtung, die einen Motor wie etwa einen Induktionsmotor oder einen Synchronmotor betreibt und steuert, kann in eine Motorsteuervorrichtung, die einen Geschwindigkeitssensor wie etwa einen Drehcodierer oder einen Auflöser verwendet, und eine Motorsteuervorrichtung, die eine sogenannte geschwindigkeitssensorlose Steuerung durchführt und keinen Geschwindigkeitssensor verwendet, klassifiziert werden. Die Patentdokumente 1 und 2 geben eine Motorsteuervorrichtung an, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt.
Zum Beispiel schätzt eine in dem Patentdokument 2 angegebene Motorsteuervorrichtung eine primäre Frequenz und eine Schlupffrequenz eines Motors aus einem tatsächlichen Stromwert (einem Strom FB-Wert) des Motors, schätzt eine Drehgeschwindigkeit des Motors durch das Subtrahieren eines Schlupffrequenz-Schätzwerts von einem Primärfrequenz-Schätzwert und betreibt und steuert den Motor basierend auf diesem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert.
Eine derartige Motorsteuervorrichtung bietet den Vorteil geringer Kosten und einer kleinen Größe, weil die Motorsteuervorrichtung keinen Geschwindigkeitssensor aufweist. Und weil keine Verdrahtung für den Geschwindigkeitssensor erforderlich ist, kann die Wasserdichtigkeitsleistung des Motors verbessert werden.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5435252
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-240194

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Werkzeugmaschine, die ein Schneiden oder ähnliches durchführt, werden ein Geschwindigkeitserreichungszustand, in dem die Drehgeschwindigkeit eines eine Spindel (eine Drehwelle) antreibenden Motors einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und ein Nullgeschwindigkeitszustand, in dem der Motor gestoppt ist (d.h. die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich null ist), erfasst. Zum Beispiel startet die Bearbeitung eines Werkstücks, wenn der Geschwindigkeitserreichungszustand erfasst wird. Weiterhin wird eine Tür eines Werkzeuganordnungsteils entsperrt, wenn der Nullgeschwindigkeitszustand erfasst wird (um die Sicherheit zu gewährleisten).
In einer Motorsteuervorrichtung, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für den Motor durchführt, werden der Geschwindigkeitserreichungszustand und der Nullgeschwindigkeitszustand basierend auf dem Drehgeschwindigkeits-Schätzwert erfasst. Bei der geschwindigkeitssensorlosen Steuerung kann jedoch der Drehgeschwindigkeitsbefehl aufgrund einer Beschränkung der Steuerleistung stark von der tatsächlichen Geschwindigkeit abweichen und kann sich die Erfassungsgenauigkeit des Geschwindigkeitserreichungszustands und des Nullgeschwindigkeitszustands vermindern.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung vorzusehen, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt und die Erfassungsgenauigkeit eines Geschwindigkeitserreichungszustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und eines Nullgeschwindigkeitszustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich null ist, verbessern kann.

(1) Eine Motorsteuervorrichtung (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Motorsteuervorrichtung 1) gemäß der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Induktionsmotor 3) durchführt, und umfasst: eine Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit (z.B. die weiter unten beschriebene Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30), die eine Drehgeschwindigkeit des Motors basierend auf Strominformationen und Primärfrequenzinformationen des Motors schätzt; einen Näheschalter (zum Beispiel den weiter unten beschriebenen Näheschalter 31), der ein EIN-Signal ausgibt, wenn sich ein Teil eines Drehkörpers des Motors in der Nähe befindet, und ein AUS-Signal ausgibt, wenn sich kein Teil des Drehkörpers des Motors in der Nähe befindet; eine Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32), die eine Drehgeschwindigkeit des Motors basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal von dem Näheschalter berechnet; und eine Zustandsbestimmungseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Zustandsbestimmungseinheit 34), die bestimmt, ob ein aktueller Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und ob ein aktueller Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich null ist, basierend auf einem Drehgeschwindigkeits-Schätzwert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit geschätzt wird, und einem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit berechnet wird.
(2) In der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Punkt (1) kann die Zustandsbestimmungseinheit bestimmen, dass der aktuelle Zustand der Nullgeschwindigkeitszustand ist, wenn der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als ein erster Referenzwert sind.
(3) In der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Punkt (1) oder (2) kann die Zustandsbestimmungseinheit bestimmen, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand ist, wenn der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide innerhalb eines den Geschwindigkeitsbefehlswert enthaltenden Referenzbereichs liegen.
(4) In der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Punkt (3) kann die Zustandsbestimmungseinheit bestimmen, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand ist, wenn der absolute Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der absolute Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als ein zweiter Referenzwert sind.
(5) Die Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (4) kann weiterhin enthalten: eine Zustandsbenachrichtigungseinheit (zum Beispiel die weiter unten beschriebene Zustandsbenachrichtigungseinheit 36), die eine Host-Steuereinrichtung über den Geschwindigkeitserreichungszustand oder den Nullgeschwindigkeitszustand benachrichtigt, wenn die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand oder der Nullgeschwindigkeitszustand ist.

Gemäß der Erfindung kann eine Motorsteuervorrichtung vorgesehen werden, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt und die Erfassungsgenauigkeit eines Geschwindigkeitserreichungszustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors einen Geschwindigkeitssteuerbefehle erreicht, und eines Nullgeschwindigkeitszustands, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors gleich null ist, verbessert.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Näheschalters erläutert.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation zum Erfassen eines Nullgeschwindigkeitszustands durch eine Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die Wellenformen entsprechender Einheiten der Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation zum Erfassen eines Geschwindigkeitserreichungszustands durch die Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, die Wellenformen entsprechender Einheiten der Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den entsprechenden Zeichnungen werden gleiche oder einander entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen angegeben.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung zeigt. Eine in 1 gezeigte Motorsteuervorrichtung 1 betreibt und steuert einen Induktionsmotor 3 in Entsprechung zu einem Geschwindigkeitsbefehl, der von einer numerischen Steuereinrichtung (CNC) 2 zugeführt wird und auf einem Bearbeitungsprogramm basiert.
Der Induktionsmotor 3 treibt eine Spindel (eine Drehwelle) einer Werkzeugmaschine an, die zum Beispiel ein Schneiden durchführt. Der Induktionsmotor 3 ist ein sogenannter geschwindigkeitssensorloser Motor, der keinen Geschwindigkeitssensor wie etwa einen Drehcodierer aufweist.
Die Motorsteuervorrichtung 1 ist eine Motorsteuervorrichtung, die eine sogenannte geschwindigkeitssensorlose Steuerung durchführt, die keinen Geschwindigkeitssensor wie etwa einen Drehcodierer verwendet. Die Motorsteuervorrichtung 1 führt eine Vektorsteuerung des Induktionsmotors 3 durch.
Die Motorsteuervorrichtung 1 enthält einen Subtrahierer 11, eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12, eine Stromsteuereinrichtung 14, eine Primärfrequenz-Steuereinheit 16, eine Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18, einen Subtrahierer 20 und eine 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit 22. Die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18 und der Subtrahierer 20 bilden eine Drehgeschwindigkeits-Schätzeinheit 30. Die Motorsteuervorrichtung 1 enthält weiterhin einen Näheschalter 31, eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 32, eine Zustandsbestimmungseinheit 34, eine Speichereinheit 35 und eine Zustandsbenachrichtigungseinheit 36.
Der Subtrahierer 11 erhält eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen einem von der numerischen Steuereinrichtung 2 zugeführten Geschwindigkeitsbefehlswert und einem durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 (weiter unten beschrieben) geschätzten Drehgeschwindigkeit-Schätzwert (einer Geschwindigkeit FB).
Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 führt zum Beispiel eine PI (proportionale-integrale) Steuerung auf der durch den Subtrahierer 11 erhaltenen Geschwindigkeitsabweichung durch, um einen Strombefehlswert (einen Drehmomentbefehlswert) zu erhalten.
Die Stromsteuereinrichtung 14 erzeugt einen Spannungsbefehlswert basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert (einem Drehmomentbefehlswert) und einem durch einen Stromdetektor (nicht gezeigt) erfassten tatsächlichen Stromwert (einem Antriebsstromwert, einem Strom FB-Wert) des Motors 3. Die Stromsteuereinrichtung 14 führt zum Beispiel eine Vektorsteuerung durch. Insbesondere erzeugt die Stromsteuereinrichtung 14 einen d-Phase-Strombefehlswert (einen Erregungsstrombefehlswert) und einen q-Phase-Strombefehlswert (einen Drehmomentstrom-Befehlswert) aus dem Strombefehlswert (dem Drehmomentbefehlswert). Die Stromsteuereinrichtung 14 erzeugt einen d-Phase-Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen dem d-Phase-Strombefehlswert und einem tatsächlichen d-Phase-Stromwert, der durch die einen tatsächlichen Stromwert der drei UVW-Phasen wandelnde 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit erhalten wird. Weiterhin erzeugt die Stromsteuereinrichtung 14 einen q-Phase-Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen dem q-Phase-Strombefehlswert und einem tatsächlichen q-Phase-Stromwert, der durch die einen tatsächlichen Stromwert der drei UVW-Phasen wandelnde 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit erhalten wird.
Die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erhält einen Primärfrequenz-Befehlswert basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert (dem Drehmomentbefehlswert).
Es sind verschiedene Methoden zum Berechnen des Primärfrequenz-Befehlswerts bekannt. Zum Beispiel kann ein tatsächlicher Stromwert (zum Beispiel ein tatsächlicher q-Phase-Stromwert) anstelle des Strombefehlswerts verwendet werden und kann eine Stromabweichung zwischen dem Strombefehlswert (zum Beispiel einem q-Phase-Strombefehlswert) und einem tatsächlichen Stromwert (zum Beispiel einem tatsächlichen q-Phase-Stromwert) anstelle des Strombefehlswerts verwendet werden.
Die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18 berechnet einen Schlupffrequenz-Schätzwert basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert (dem Drehmomentbefehlswert). Insbesondere berechnet die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18 eine optimale Schlupffrequenz einer Vektorsteuerung des Schlupffrequenz-Steuertyps basierend auf dem d-Phase-Strombefehlswert und dem q-Phase-Strombefehlswert, um einen aktuellen Schlupffrequenz-Schätzwert zu erhalten. Zum Beispiel wird ein Schlupffrequenz-Schätzwert ω_s [rad/s] durch die folgende Gleichung basierend auf einer gegenseitigen Induktivität M, einer sekundären Induktivität L₂, einem sekundären Widerstand R₂, einem sekundären d-Phase-Magnetflusswert ϕ_2d und einem primären d-Phase-Stromwert i_1q des Motors 3 erhalten. $ω_{s} = \frac{M T_{2}}{L_{2}} \frac{i_{1 q}}{ϕ_{2 d}}$
Dabei wird in einem normalen Zustand der sekundäre d-Phase-Magnetflusswert φ_2d durch die folgende Gleichung basierend auf der gegenseitigen Induktivität M und einem primären d-Phase-Stromwert i_1d erhalten. $ϕ_{2 d} = M i_{1 d}$
Davon ausgehend wird der Schlupffrequenz-Schätzwert ω_s in einem normalen Zustand durch die folgende Gleichung erhalten. $ω_{s} = \frac{R_{2}}{L_{2}} \frac{i_{1 q}}{i_{1 d}} = K \frac{i_{i q}}{i_{1 d}}$
Allgemein wird K als eine Schlupfkonstante bezeichnet.
Es sind verschiedene Methoden für das Berechnen des Schlupffrequenz-Schätzwerts bekannt. Zum Beispiel können ein tatsächlicher Stromwert (zum Beispiel ein tatsächlicher q-Phase-Stromwert (FB) und ein tatsächlicher d-Phase-Stromwert (FB)) anstelle des Strombefehlswerts verwendet werden.
Der Subtrahierer 20 erhält einen Drehgeschwindigkeit-Schätzwert des Motors 3 durch die folgende Gleichung basierend auf dem durch die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erhaltenen Primärfrequenz-Befehlswert und dem durch die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18 erhaltenen Schlupffrequenz-Schätzwert. (Drehgeschwindigkeit-Schätzwert) = (Primärfrequenz-Befehlswert) - (Schlupffrequenz-Schätzwert)
In dieser Ausführungsform funktionieren die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18 und der Subtrahierer 20 als die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30. Das heißt, dass die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 eine Schlupffrequenz basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert (Strominformationen) und einer Schlupfkonstante (d.h. einer Motorkonstante) schätzt und die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem Schlupffrequenz-Schätzwert und dem durch die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erzeugten Primärfrequenz-Befehlswert (Primärfrequenzinformationen) schätzt. Wie weiter oben beschrieben, kann die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 einen tatsächlichen Stromwert (Strominformationen) anstelle des Strombefehlswerts verwenden.
Die 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit 22 wandelt den d-Phase-Spannungsbefehlswert und den q-Phase-Spannungsbefehlswert, die durch die Stromsteuereinrichtung 14 erzeugt werden, zu einem Spannungsbefehlswert der entsprechenden uvw-Phasen basierend auf dem durch die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erzeugten Primärfrequenz-Befehlswert, um einen Spannungsbefehlswert für das Betreiben des Induktionsmotors 3 zu erzeugen.
Der Näheschalter 31 ist in dem Induktionsmotor 3 vorgesehen. Der Näheschalter 31 kann in dem Induktionsmotor 3 enthalten oder außerhalb des Induktionsmotors 3 vorgesehen sein.
Der Näheschalter 31 ist zum Beispiel ein durch JIS C 8201-5-2 oder IEC60947-5-2 definierter Näheschalter und ist ein induktiver Näherschalter, ein kapazitiver Näheschalter oder ähnliches, der die Nähe eines metallischen und/oder nicht-metallischen Objekts erfasst.
Der Näheschalter 31 gibt ein EIN-Signal aus, wenn sich ein Teil einer Welle (eines Drehkörpers) des Motors 3 in der Nähe befindet, und gibt ein AUS-Signal aus, wenn sich kein Teil der Welle des Motors 3 in der Nähe befindet.
Wenn zum Beispiel wie in 2 gezeigt zwei orthogonale Durchmesser x und y einer Welle 3s des Motors 3 verschieden sind, gibt der Näheschalter 31 ein EIN-Signal (ein Pulssignal mit einem hohen Pegel) aus, wenn sich der Teil mit dem längeren Durchmesser y in der Nähe befindet, und gibt ein AUS-Signal (ein Signal mit einem niedrigen Pegel) aus, wenn sich der Teil mit dem längeren Durchmesser y nicht in der Nähe befindet. Weil sich in dem Beispiel von 2 der Teil mit dem längeren Durchmesser y zweimal in der Nähe befindet, wenn sich die Welle 3s des Motors 3 einmal dreht, gibt der Näheschalter 31 zwei Pulssignale aus.
Die Form der Welle (des Drehkörpers) des Motors 3 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann auch eine Sägezahnform als die Form der Welle (des Drehkörpers) des Motors 3 verwendet werden.
Der Näheschalter 31 ist verschieden von einem Geschwindigkeitssensor wie etwa einem Drehcodierer, der in einem Geschwindigkeitssteuersystem eines Motors verwendet wird. Der Unterschied zwischen einem Näheschalter und einem Drehcodierer wird im Folgenden erläutert.
Ein Drehcodierer gibt A-Phase-Signale und B-Phase-Signale aus. Deshalb können unter Verwendung des Drehcodierers zusätzlich zu der Drehgeschwindigkeit auch die Drehposition und die Drehrichtung erfasst werden. Weiterhin können die Drehgeschwindigkeit und die Drehposition mit einer großen Genauigkeit und einer hohen Geschwindigkeit erfasst werden.
Im Gegensatz dazu gibt der Näheschalter Pulse einer Phase aus, die viel kleiner als die Anzahl von Phasen der Ausgabepulse des Drehcodierers sind (gewöhnlich werden Pulse einer Phase ein- oder zweimal pro Drehung des Motors ausgegeben). Deshalb kann unter Verwendung eines Näheschalters die Drehgeschwindigkeit erfasst werden, aber können die Drehposition und die Drehrichtung nicht erfasst werden.
Und weil, wenn eine Drehgeschwindigkeit aus der Pulsausgabe des Näheschalters berechnet wird, die Anzahl von Pulsen in einer vorbestimmten Abtastungsperiode gezählt wird, die gezählte Anzahl zu einer Geschwindigkeit gewandelt wird und die Geschwindigkeit gemittelt (geglättet) wird, benötigt die Erfassung der Drehgeschwindigkeit eine beträchtliche Zeitdauer. Weiterhin sind die Erfassungsauflösung der durch die Abtastungsperiode bestimmten Drehgeschwindigkeit und die Mittelungszeit niedrig. Weil die aus den Ausgabepulsen des Näheschalters berechnete Drehgeschwindigkeit eine niedrige Reaktionsfähigkeit und Auflösung aufweist, kann der Näheschalter im Gegensatz zu einem Drehcodierer nicht in einem Geschwindigkeitssteuersystem verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird die Drehgeschwindigkeit des Motors wie nachfolgend beschrieben unter Verwendung eines Näheschalters anstatt eines Geschwindigkeitssensors wie etwa eines Drehcodierers erfasst.
Die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnet die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal, die von dem Näheschalter 31 ausgegeben werden.
Zum Beispiel zählt die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 die von dem Näheschalter 31 in einer vorbestimmten Abtastungsperiode ausgegebene Anzahl von Pulsen des EIN-Signals, wandelt die gezählte Anzahl zu einer Geschwindigkeit und mittelt (glättet) die gewandelte Geschwindigkeit unter Verwendung eines Filters, um dadurch die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 zu erhalten.
Wenn der Näheschalter 31 n Pulssignale ausgibt, während sich die Welle 3s des Motors 3 einmal dreht, wird die in einer Abtastungsperiode Fs erzeugte Anzahl von Pulsen durch die folgende Gleichung zu einer Geschwindigkeit gewandelt. $Geschwindigkeit ({min}^{- 1}) = 1 / Fs \times 60 / n$
Die durch diese Gleichung berechnete Geschwindigkeit wird durch ein Filter gemittelt. Deshalb weist wie weiter oben beschrieben die berechnete Geschwindigkeit eine Erfassungsverzögerung in Entsprechung zu einer Zeitkonstante des Filters auf.
Die Zustandsbestimmungseinheit 34 bestimmt, ob der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und ob der aktuelle Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand (ein Motorstoppzustand) ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 null ist, basierend auf dem durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzten Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und dem durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechneten Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert.
Insbesondere wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide gleich oder kleiner sind als ein in der Speichereinheit 35 gespeicherter erster Referenzwert, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitsnullzustand ist, und erfasst einen Geschwindigkeitsnullzustand.
Und wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide in einem in der Speichereinheit 35 gespeicherten und den Geschwindigkeitsbefehlswert enthaltenden Referenzbereich liegen, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, und erfasst einen Geschwindigkeitserreichungszustand. Insbesondere wenn ein absoluter Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und ein absoluter Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeits-Berechnungswert gleich oder kleiner als ein in der Speichereinheit 35 gespeicherter zweiter Referenzwert (ein der halben Breite des Referenzbereichs entsprechender Wert) sind, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, und erfasst einen Geschwindigkeitserreichungszustand.
Die Speichereinheit 35 speichert zuvor den ersten Referenzwert für das Bestimmen des Nullgeschwindigkeitszustands und einen Referenzbereich (den zweiten Referenzwert) für das Bestimmen des Geschwindigkeitserreichungszustands. Die Speichereinheit 35 ist zum Beispiel ein wiederbeschreibbarer Speicher wie etwa ein EEPROM.
Wenn die Zustandsbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, und den Geschwindigkeitserreichungszustand erfasst, benachrichtigt die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 dies mit einem Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal, das angibt, dass der Geschwindigkeitserfassungszustand erfasst wurde, an die numerische Steuereinrichtung (eine Host-Steuereinrichtung) 2.
Und wenn die Zustandsbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass der aktuelle Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, und den Nullgeschwindigkeitszustand erfasst, benachrichtigt die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 dies mit einem Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal, das angibt, dass der Nullgeschwindigkeitszustand erfasst wurde, an die numerische Steuereinrichtung (die Host-Steuereinrichtung) 2.
Der Subtrahierer 11, die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12, die Stromsteuereinrichtung 14, die Primärfrequenz-Steuereinheit 16, die Schlupffrequenz-Berechnungseinheit 18, der Subtrahierer 20, die 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit 22, die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30, die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32, die Zustandsbestimmungseinheit 34 und die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 der oben beschriebenen Motorsteuervorrichtung 1 sind zum Beispiel als ein arithmetischer Prozessor wie etwa ein Digitalsignalprozessor (DSP) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) konfiguriert. Die entsprechenden Funktionen der Motorsteuervorrichtung 1 werden zum Beispiel durch das Ausführen einer in einer Speichereinheit gespeicherten vorbestimmten Software (eines Programms, einer Anwendung) realisiert. Die entsprechenden Funktionen der Motorsteuervorrichtung 1 können durch das Zusammenwirken von Hardware und Software realisiert werden oder können auch nur durch Hardware (elektronische Schaltungen) realisiert werden.
Im Folgenden wird eine Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungsoperation der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Nullzustandserfassungsoperation der Motorsteuereinrichtung 1 dieser Ausführungsform zeigt.
Zuerst schätzt die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 eine Schlupffrequenz basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert und der Schlupfkonstante und schätzt die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem Schlupffrequenz-Schätzwert und dem durch die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erzeugten Primärfrequenz-Befehlswert. Weiterhin berechnet die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal, die von dem Näheschalter 31 ausgegeben werden.
Anschließend bestimmt wie in 3 gezeigt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert gleich oder kleiner als der erste Referenzwert ist (S1).
Wenn in S1 der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert gleich oder kleiner als der erste Referenzwert ist, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als der erste Referenzwert ist (S2).
Wenn in Schritt S2 der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als der erste Referenzwert ist und also der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als der erste Referenzwert sind, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, und erfasst den Nullgeschwindigkeitszustand.
In diesem Fall versetzt die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 das Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal zu einem EIN-Zustand und benachrichtigt die numerische Steuereinrichtung 2 über den Nullgeschwindigkeitszustand (S3).
Wenn dagegen in Schritt S1 bestimmt wird, dass der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert größer ist als der erste Referenzwert, oder in Schritt S2 bestimmt wird, dass der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert größer ist als der erste Referenzwert (d.h. der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert oder der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert größer ist als der erste Referenzwert), bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand nicht der Nullgeschwindigkeitszustand ist.
In diesem Fall versetzt die Zustandsbestimmungseinheit 36 das Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal zu einem AUS-Zustand (S4).
Im Folgenden wird eine Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungsoperation der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform im größeren Detail mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist eine schematische Ansicht, die Wellenformen entsprechender Einheiten der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform zeigt.
In 4 gibt eine durchgezogene Linie einen Geschwindigkeitsbefehlswert aus, gibt eine einfach gepunktete Strichlinie eine durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzte Drehgeschwindigkeit aus und gibt eine zweifach gepunktete Strichlinie eine durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnete Drehgeschwindigkeit aus. 4 zeigt auch ein Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal.
Wenn zu dem Zeitpunkt t1 der Geschwindigkeitsbefehlswert null erreicht, wird der Drehgeschwindigkeits-Schätzwert kleiner und wird der Drehgeschwindigkeits-Berechnungswert kleiner mit einer Verzögerung in Entsprechung zu der Zeitkonstante des Filters der Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32. In diesem Fall ist das Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand.
Obwohl zu dem Zeitpunkt t2 der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert gleich oder kleiner ist als der erste Referenzwert (S1 von 3: JA), bleibt, weil der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert größer ist als der erste Referenzwert (S2 von 3: NEIN), das Nullgeschwindigkeits-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand (S4 in 3).
Wenn zu dem Zeitpunkt t3 der Drehgeschwindigkeits-Berechnungswert gleich oder kleiner wird als der erste Referenzwert (d.h. wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner sind als der erste Referenzwert (S2 in 3: JA)), ist das Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal in dem EIN-Zustand und wird die numerische Steuereinrichtung 2 über den Nullgeschwindigkeitszustand benachrichtigt (S3 in 3).
Wenn danach zu dem Zeitpunkt t4 der Geschwindigkeitsbefehlswert zugeführt wird, wird der Drehgeschwindigkeitswert größer und wird der Drehgeschwindigkeits-Berechnungswert größer mit einer Verzögerung in Entsprechung zu der Zeitkonstante des Filters der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 32. In diesem Fall bleibt das Geschwindigkeitsnullzustand-Erfassungssignal in dem EIN-Zustand.
Wenn zu dem Zeitpunkt t5 der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert größer wird als der erste Referenzwert, ist auch dann, wenn der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner ist als der erste Referenzwert, das Nullgeschwindigkeitszustand-Erfassungssignal im AUS-Zustand und wird die Benachrichtigung des Nullgeschwindigkeitszustands gestoppt. Wenn also in dieser Ausführungsform der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert oder der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert größer wird als der erste Bezugswert, wird die Benachrichtigung des Nullgeschwindigkeitszustands gestoppt.
Wenn der Drehgeschwindigkeits-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeits-Berechnungswert beide größer sind als der erste Referenzwert, kann die Benachrichtigung des Nullgeschwindigkeitszustands gestoppt werden.
Im Folgenden wird eine Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungsoperation der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungsoperation der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform zeigt.
Zuerst schätzt die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 die Schlupffrequenz basierend auf dem durch die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 12 erzeugten Strombefehlswert und der Schlupfkonstante und schätzt die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem Schlupffrequenz-Schätzwert und dem durch die Primärfrequenz-Steuereinheit 16 erzeugten Primärfrequenz-Befehlswert. Weiterhin berechnet die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal von dem Näheschalter 31.
Anschließend bestimmt wie in 5 gezeigt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert in einem Referenzbereich liegt. Insbesondere bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der absolute Wert der Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert gleich oder kleiner als der zweite Referenzwert (ein der halben Breite des Referenzbereichs entsprechender Wert) ist (S11).
Wenn in S11 der absolute Wert der Geschwindigkeitsabweichung gleich oder kleiner als der zweite Referenzwert ist (d.h. der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert in dem Referenzbereich liegt), bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert in dem Referenzbereich liegt. Insbesondere bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, ob der absolute Wert der Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als der zweite Referenzwert ist (S12).
Wenn in Schritt S12 der absolute Wert der Geschwindigkeitsabweichung gleich oder kleiner als der zweite Referenzwert ist (d.h. wenn der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert in dem Referenzbereich liegt) (d.h. wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide in dem Referenzbereich liegen), bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand ist, und erfasst den Geschwindigkeitserreichungszustand.
In diesem Fall versetzt die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal zu dem EIN-Zustand und benachrichtigt die numerische Steuereinrichtung 2 über den Geschwindigkeitserreichungszustand (S13).
Wenn dagegen in Schritt S11 bestimmt wird, dass der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert nicht in dem Referenzbereich liegt, oder wenn in Schritt S12 bestimmt wird, dass der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nicht in dem Referenzbereich liegt (d.h. wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert oder der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nicht in dem Referenzbereich liegt), bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 34, dass der aktuelle Zustand nicht der Geschwindigkeitserreichungszustand ist.
In diesem Fall versetzt die Zustandsbenachrichtigungseinheit 36 das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal zu dem AUS-Zustand (S14).
Im Folgenden wird die Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungsoperation der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform im größeren Detail mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist eine schematische Ansicht, die die Wellenformen entsprechender Einheiten der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform zeigt.
In 6 gibt eine durchgezogene Linie einen Geschwindigkeitsbefehlswert an, gibt eine einfach gepunktete Strichlinie eine durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzte Drehgeschwindigkeit an und gibt eine zweifach gepunktete Strichlinie eine durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechnete Drehgeschwindigkeit an. 6 zeigt auch ein Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal.
Wenn zu dem Zeitpunkt t11 der Geschwindigkeitsbefehlswert zugeführt wird, wird der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert größer und wird der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert größer mit einer Verzögerung in Entsprechung zu der Zeitkonstante des Filters der Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32. In diesem Fall ist das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand.
Obwohl zu dem Zeitpunkt t12 der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert in dem Referenzbereich liegt (S11 in 5: JA), bleibt, weil der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nicht in dem Referenzbereich liegt (S12 in 5: NEIN), das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand (S14 in 5).
Wenn zu dem Zeitpunkt t13 der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert in dem Referenzbereich liegt (d.h. wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide in dem Referenzbereich liegen) (S12 in 5: JA), ist das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem EIN-Zustand und wird die numerische Steuereinrichtung 2 über den Geschwindigkeitserreichungszustand benachrichtigt (S13 in 5).
Wenn zum Beispiel danach in einer Periode zwischen den Zeitpunkten t14 und t15 der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nur kleiner wird und von dem Referenzbereich aufgrund einer Störung oder von ähnlichem abweicht, ist das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand. Wenn also in dieser Ausführungsform der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert oder der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nicht in dem Referenzbereich liegt, wird die Benachrichtigung des Geschwindigkeitserreichungszustands gestoppt. Wenn der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide nicht in dem Referenzbereich liegen, kann eine Benachrichtigung des Geschwindigkeitserreichungszustands gestoppt werden.
Und wenn sich zu dem Zeitpunkt t16 der Geschwindigkeitsbefehlswert ändert (kleiner wird), wird der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert kleiner und wird der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert kleiner mit einer Verzögerung in Entsprechung zu der Zeitkonstante des Filters der Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32. Weil in diesem Fall der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide von dem Referenzbereich abweichen, ist das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand.
Obwohl danach zu dem Zeitpunkt t17 der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert in dem Referenzbereich liegt (S11 von 5: JA), bleibt, weil der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert nicht in dem Referenzbereich liegt (S12 in 5: NEIN), das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem AUS-Zustand (S14 in 5).
Wenn zu dem Zeitpunkt t18 der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert ebenfalls in dem Referenzbereich liegt (d.h. der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide in dem Referenzbereich liegen) (S12 in 5: JA), ist das Geschwindigkeitserreichungszustand-Erfassungssignal in dem EIN-Zustand und wird die numerische Steuereinrichtung 2 über den Geschwindigkeitserreichungszustand benachrichtigt (S13 in 5).
In einer herkömmlichen Motorsteuervorrichtung, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor durchführt, werden der Geschwindigkeitserreichungszustand und der Nullgeschwindigkeitszustand basierend auf einem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert erfasst. Bei der geschwindigkeitssensorlosen Steuerung dagegen kann der Drehgeschwindigkeit-Schätzwert aufgrund einer Beschränkung der Steuerleistung stark von einer tatsächlichen Geschwindigkeit abweichen und kann sich die Erfassungsgenauigkeit des Geschwindigkeitserreichungszustands und des Nullgeschwindigkeitszustands vermindern.
Im Gegensatz dazu schätzt in der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem Strombefehlswert (Strominformationen) des Motors 3 und dem Primärfrequenz-Befehlswert (Primärfrequenzinformationen) und berechnet die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal, die von dem Näheschalter 31 ausgegeben werden. Die Zustandsbestimmungseinheit 34 bestimmt, ob der aktuelle Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 den Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und ob der aktuelle Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 3 gleich null ist, basierend auf dem durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 32 berechneten Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert zusätzlich zu dem durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit 30 geschätzten Drehgeschwindigkeit-Schätzwert.
Indem auf diese Weise der basierend auf dem EIN/AUS-Zustand des Näheschalters 31 berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert zusätzlich zu dem basierend auf dem Strombefehlswert geschätzten Drehgeschwindigkeit-Schätzwert verwendet wird, kann die Genauigkeit der Erfassung (Bestimmung) des Geschwindigkeitserreichungszustands und des Nullgeschwindigkeitszustands verbessert werden.
Bei der Motorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform benachrichtigt die Zustandsbestimmungseinheit 36 die numerische Steuereinrichtung (die Host-Steuereinrichtung) 2 über den Geschwindigkeitserreichungszustand oder den Nullgeschwindigkeitszustand, wenn die Zustandsbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand oder der Nullgeschwindigkeitszustand ist.
Auf diese Weise kann die numerische Steuereinrichtung (die Host-Steuereinrichtung) 2 den Geschwindigkeitserreichungszustand und den Nullgeschwindigkeitszustand der Spindel (der Drehwelle) einer Werkzeugmaschine mit einer großen Genauigkeit erkennen.
Vorstehend wurde eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Die für diese Ausführungsform beschriebenen Vorteile sind lediglich beispielhaft für die Vorteile, die durch die Erfindung erzielt werden können. Die Vorteile der Erfindung sind also nicht auf die für diese Ausführungsform beschriebenen Vorteile beschränkt.
Zum Beispiel steuert in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Motorsteuervorrichtung einen Induktionsmotor, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und auch auf eine Motorsteuervorrichtung, die verschiedene andere Motoren steuert, angewendet werden kann. Zum Beispiel kann die Erfindung auch auf eine Motorsteuervorrichtung angewendet werden, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen sogenannten geschwindigkeitssensorlosen Synchronmotor, der keinen Geschwindigkeitssensor wie etwa einen Resolver verwendet, angewendet werden kann. Weil die Differenz zwischen einem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und einer tatsächlichen Drehgeschwindigkeit in einer geschwindigkeitssensorlosen Steuerung eines Induktionsmotors größer ist als die Differenz zwischen einem Geschwindigkeits-Schätzwert und einer tatsächlichen Geschwindigkeit in einer geschwindigkeitssensorlosen Steuerung eines Synchronmotors, kann die Erfindung ideal auf eine Motorsteuervorrichtung, die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Induktionsmotor durchführt, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Motorsteuervorrichtung
2:: numerische Steuereinrichtung (CNC)
3:: Induktionsmotor
3s:: Welle
11, 20:: Subtrahierer
12:: Geschwindigkeitssteuereinrichtung
14:: Stromsteuereinrichtung
16:: Primärfrequenz-Steuereinheit
18:: Schlupffrequenz-Berechnungseinheit
22:: 2-Phase-3-Phase-Wandlungseinheit
30:: Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit
31:: Näheschalter
32:: Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit
34:: Zustandsbestimmungseinheit
35:: Speichereinheit
36:: Zustandsbenachrichtigungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5435252 [0004]
JP 2013240194 [0004]

Claims

Motorsteuervorrichtung (1), die eine geschwindigkeitssensorlose Steuerung für einen Motor (3) durchführt, umfassend: eine Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit (30), die eine Drehgeschwindigkeit des Motors (3) basierend auf Strominformationen und Primärfrequenzinformationen des Motors (3) schätzt, einen Näheschalter (31), der ein EIN-Signal ausgibt, wenn sich ein Teil eines Drehkörpers des Motors (3) in der Nähe befindet, und ein AUS-Signal ausgibt, wenn sich kein Teil des Drehkörpers des Motors (3) in der Nähe befindet, eine Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (32), die eine Drehgeschwindigkeit des Motors (3) basierend auf dem EIN-Signal und dem AUS-Signal von dem Näheschalter (31) berechnet, und eine Zustandsbestimmungseinheit (34), die bestimmt, ob ein aktueller Zustand ein Geschwindigkeitserreichungszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors (3) einen Geschwindigkeitsbefehlswert erreicht, und ob ein aktueller Zustand ein Nullgeschwindigkeitszustand ist, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors (3) gleich null ist, basierend auf einem Drehgeschwindigkeits-Schätzwert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit (30) geschätzt wird, und einem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert, der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (32) berechnet wird.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Zustandsbestimmungseinheit (34) bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Nullgeschwindigkeitszustand ist, wenn der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert (30) und der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (32) berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als ein erster Referenzwert sind.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zustandsbestimmungseinheit (34) bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand ist, wenn der durch die Drehgeschwindigkeit-Schätzeinheit (30) geschätzte Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der durch die Drehgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (32) berechnete Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert beide innerhalb eines den Geschwindigkeitsbefehlswert enthaltenden Referenzbereichs liegen.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Zustandsbestimmungseinheit (34) bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand ist, wenn der absolute Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Schätzwert und der absolute Wert einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem Drehgeschwindigkeit-Berechnungswert gleich oder kleiner als ein zweiter Referenzwert sind.
Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin umfasst: eine Zustandsbenachrichtigungseinheit (36), die eine Host-Steuereinrichtung über den Geschwindigkeitserreichungszustand oder den Nullgeschwindigkeitszustand benachrichtigt, wenn die Zustandsbestimmungseinheit (34) bestimmt, dass der aktuelle Zustand der Geschwindigkeitserreichungszustand oder der Nullgeschwindigkeitszustand ist.