DE112004002619T5

DE112004002619T5 - Motorregelanordnung

Info

Publication number: DE112004002619T5
Application number: DE112004002619T
Authority: DE
Inventors: Kei Terada; Tetsuaki Nagano; Yasunobu Harada; Kazutaka Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US20080309265A1; JPWO2005067137A1; US7511448B2; CN100477483C; TW200524264A; JP4496410B2; WO2005067137A1; GB2428144A; GB0615648D0; GB2428144B; TWI234340B; CN1902813A

Abstract

Motorsteuervorrichtung umfassend:
eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, welche die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist, wobei die detektierte Position durch einen Detektor detektiert wird;
eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche eine Geschwindigkeitssteuerung durchführt, damit die eigentliche Geschwindigkeit einem Geschwindigkeitsbefehl folgt, und welche einen q-Achsen-Strombefehl ausgibt;
eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasenkoordinatentsystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt sowie einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom ausgibt;
eine Stromsteuereinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, den q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromsteuerung so durchführt, dass ein eigentlicher dq-Achsen-Strom mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, und einen d-Achsen-Spannungsbefehl sowie einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt;
eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl sowie die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus dem dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Motorregelanordnung bzw. Motorsteuervorrichtung, welche einen Synchronmotor regelt bzw. steuert und insbesondere auf eine Motorregelanordnung bzw. Motorsteuervorrichtung mit einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit zur Detektierung eines Axialfehlausrichtungswinkels zwischen einer dq-Achse eines Synchronmotors, welcher ein zu regelndes bzw. steuerndes Objekt ist, und einer dq-Achse für eine Regelung bzw. Steuerung.
Stand der Technik
Als Servoregelung eines Synchronmotors erfolgt generell eine Vektorregelung, welche einen Strom in einer Feld-Magnetflussrichtung (d-Achse) des Motors und einer Richtung senkrecht zur Feld-Magnetflussrichtung (q-Achse) trennt, wobei eine Stromregelung für die d-Achse und die q-Achse erfolgt. Bei der Vektorregelung ist es notwendig, Magnetpolpositionen zu detektieren, um ein Drehmoment wirksam zu erzeugen.
Ein Linearmotor wird oft in Kombination mit einem inkrementellen Codierer verwendet, welcher eine Absolutposition des Motors im Zeitpunkt einer Leistungsaktivierung nicht detektieren kann. Da der inkrementelle Codierer lediglich eine Relativposition detektieren kann, ist es notwendig, eine Anfangs-Magnetpolposition zu detektieren. Ist die Genauigkeit der Anfangs-Magnetpolposition schlecht, so tritt ein Axialfehlausrichtungs-Phänomen auf, wobei eine dq-Achse (eine dm-pm-Achse) eines eigentlichen bzw. tatsächlichen Motors und eine dq-Achse (eine dc-qc-Achse) für die Regelung fehlorientiert sind. Daher tritt ein nachteiliger Effekt auf, beispielsweise eine Beeinträchtigung der Drehmomentregelgenauigkeit oder eine Reduzierung des maximalen Drehmomentes.
Wird ein Absolutcodierer verwendet, so ist es nicht notwendig, die Anfang-Magnetpolposition zu detektieren, da eine absolute Position nicht detektiert werden kann. Ist die Montagegenauigkeit klein, so tritt eine Axialfehlausrichtung auf.
Eine Technik zur Schätzung der Verschiebung der Magnetpolposition bei auf dem Synchronmotor montierten Codierer ist ein Beispiel des Standes der Technik und ist im Patentdokument 1 (JP-A-2001-204190) beschrieben.
Das Patentdokument 1 beschreibt eine Fehlerjustierungsanordnung, welche einen auf einem Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzwert eines Synchronmotors basierenden Fehler justiert, in der eine Einheit zur Berechnung einer Anfangs-Magnetpolposition eines Rotors enthalten ist. Dabei wird ein Befehlsdrehmomentstrom in einem Zweiphasen-Befehlsstrom auf Null gesetzt und ein Befehls-Magnetflussstrom auf eine vorgegebene endliche sich wiederholende Signalform gesetzt. Sodann wird eine Winkelbeschleunigung auf der Basis einer Detektorgeschwindigkeit berechnet. Ein auftretendes Drehmoment wird auf der Basis von Information, wie beispielsweise dem Befehls-Magnetflussstrom, einer Detektorgeschwindigkeit, der Winkelbeschleunigung sowie einem Trägheitsmoment, einer Viskosereibung und einem Reibungsdrehmoment des Motors gemäß einer Motorbewegungsgleichung geschätzt. Ein Drehmomentstrom wird durch Division des geschätzten Drehmomentes durch eine Drehmoment-Konstante geschätzt. Eine Anfangs-Magnetpolposition wird auf der Basis des Befehls-Magnetflussstroms und des geschätzten Drehmomentstroms geschätzt. Schließlich wird das Schätzergebnis angezeigt.
Ein weiteres Beispiel im Stand der Technik ist die Schätzung einer Magnetpolposition eines Rotors in einer sensorlosen Positionsregelung eines Schenkelpolsynchronmotors, bei der eine Regelung auf der Basis des geschätzten Magnetpolstellungs-Wert geschätzt wird, wobei eine Motorregelanordnung im Patentdokument 2 (JP-A-10-323099) beschrieben ist.
Das Patentdokument 2 beschreibt eine Motorregelanordnung, welche eine Einheit zur Eingabe eines AC-Stromsignals für eine Schätzung oder eines AC-Spannungssignals für eine Schätzung in einer Axialrichtung eines orthogonalen Zweiachsen-Koordinatensystems sowie zur Schätzung einer Magnetpolposition des Synchronmotors auf der Basis eines Stroms oder einer Spannung in der anderen Axialrichtung des orthogonalen Zweiachsen-Koordinatensystems aufweist. Die Magnetpolpositions-Schätzungseinheit schätzt die Magnetpolposition unter Verwendung eines Strom- oder Spannungswertes, welcher im Zeitpunkt einer vorgegebenen Phase in Bezug auf das AC-Stromsignal für eine Schätzung oder des AC-Spannungssignals für eine Schätzung detektiert wird.
In der im Patentdokument 1 beschriebenen Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzanordnung wird ein Verschiebungswinkel einer Anfangs-Magnetpolposition bei auf dem AC-Synchronmotor montierten Codierer gemäß einer Anfangs-Magnetpol-Schätzgleichung genau geschätzt und der geschätzte Verschiebungswinkel angezeigt. Daher kann die Anfangsmagnetpolposition genau geregelt werden. Da jedoch die Schätzung nur durchgeführt werden kann, wenn ein Befehlsdrehmomentstrom (q-Achsen-Strombefehl iqc*) gleich Null ist, kann die Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzanordnung die Schätzung im Normalbetrieb, beispielsweise als Geschwindigkeitsregelung, nicht durchführen.
Bei der im Patentdokument 1 beschriebenen Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzanordnung muss eine Folge von Arbeiten zur Anzeige eines Axialfehlausrichtungswinkels, einer erneuten Montage des Codierers und nachfolgender Schätzung des Axialfehlausrichtungswinkels wiederholt durchgeführt werden. Daher tritt ein Problem insofern auf, als sich eine ineffiziente Arbeit ergibt.
In der im Patentdokument 1 beschriebenen Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzanordnung wird eine Division für einen Prozess der Schätzung des Axialfehlausrichtungswinkels verwendet. Daher tritt das Problem auf, dass die Widerstandsfähigkeit gegen Rauschen, Reibungsvariation, Störungslast und/oder ähnliches klein ist.
In der im Patentdokument 1 beschriebenen Anfangs-Magnetpolpositions-Schätzanordnung sind Parameter, wie beispielsweise das Trägheitsmoment oder die Reibung, erforderlich, um den Axialfehlausrichtungswinkel zu schätzen. Daher ergibt sich ein Problem, weil die Schätzgenauigkeit signifikant klein ist, wenn genaue Parameter nicht gefunden werden.
In der im Patentdokument 2 beschriebenen Motorregelanordnung kann eine Magnetpolposition des Synchronmotors einfach durch Detektierung eines Stroms, welcher als Funktion des Signals für die Schätzung in der anderen Axialrichtung des orthogonalen Zweiachsen-Koordinatensystems bei einer vorgegebenen Phase fließt, und Durchführung einer Multiplikationsoperation für den detektierten Strom geschätzt werden. Die Motorregelanordnung kann jedoch eine eigentliche Geschwindigkeitsverschiebung oder Positionsbewegung nicht detektieren, da sie keine Geschwindigkeitsdetektoreinheit oder eine Positionsdetektoreinheit enthält und keine Geschwindigkeitsrückkoppelinformation verwenden kann. Die beschriebene Motorregelanordnung weist daher das Problem auf, dass die Genauigkeit der Magnetpolpositions-Schätzung unwesentlich verbessert wird.
Die im Patentdokument 2 beschriebene Motorregelanordnung ist mit dem Problem behaftet, dass sie schlecht bei einem Motor anwendbar ist, der keine elektrische Schenkelpoligkeit oder nur eine kleine elektrische Schenkelpoligkeit besitzt, wenn er die elektrische Schenkelpoligkeit verwendet.
In der im Patentdokument 2 beschriebenen Motorregelanordnung kann lediglich eine Stromrückkopplung verwendet werden, da eine elektrisch geschlossene Eigenschaft verwendet wird (ein Strombefehl kann nicht verwendet werden). Die beschriebene Motorregelanordnung weist daher das Problem auf, dass sie mit einem Stromdetektorrauschen behaftet ist.
In der im Patentdokument 2 beschriebenen Motorregelanordnung haben ein überlagertes Signal und ein Detektorsignal nicht die gleiche Phase. Es tritt daher das Problem auf, dass eine Sequenz kompliziert wird, weil eine Lösung zur Detektierung des überlagerten Signals und des Detektorsignals in speziellen Phasenzeitpunkten, eine Lösung zur Berechnung eines Spitzenwertes oder einer Verschiebungsrate, usw. notwendig sind.
Die Erfindung dient zur Lösung der oben genannten Probleme, wobei eine erste Aufgabe der Erfindung darin besteht, eine Motorregelanordnung anzugeben, welche eine Anfangs-Magnetpolposition selbst im Normalbetrieb, wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsregelung oder ähnliches bei einer Vektorregelung eines Synchronmotors mit einfachem Aufbau schätzen kann.
Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, eine Motorregelung anzugeben, welche keine Division zur Schätzung eines Axialfehlausrichtungswertes verwendet.
Es ist eine dritte Aufgabe der Erfindung, eine Motorregelanordnung anzugeben, welche eine Anfangs-Magnetpolposition selbst ohne Verwendung von Motorparametern schätzen kann.
Es ist eine vierte Aufgabe der Erfindung, eine Motorregelanordnung anzugeben, welche für die Schätzung eines Axialfehlausrichtungswinkels erforderlichen Daten ohne Verwendung einer komplexen Folge zur Gewinnung einer Datenerfassungszeit erhalten kann.
Offenbarung der Erfindung
Eine Motorregelanordnung gemäß der Erfindung enthält eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, die die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist und durch einen Detektor detektiert wird, eine Geschwindigkeitsregeleinheit, welche eine Geschwindigkeitsregelung durchführt, damit die eigentliche Geschwindigkeit einem Geschwindigkeitsbefehl folgt, und welche einen q-Achsen-Strombefehl ausgibt, eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt sowie einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom ausgibt, eine Stromregeleinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, den q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromregelung so durchführt, dass ein eigentlicher dq-Stromdetektorwert mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, und einen d-Achsen-Spannungsbefehl sowie einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt, eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl sowie die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung des dq-Synchron-Rotationskoordinatensystems in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt, einen Inverter, welcher den Dreiphasen-Spannungsbefehl empfängt, eine eigentliche Dreiphasen-Spannung in den Motor eingibt und den Motor mit variabler Geschwindigkeit antreibt, eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche ein überlagertes Signal sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt, eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte Überlappungssignal dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt und eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit, welche den d-Achsen-Strombefehl und den q-Achsen-Strombefehl von der Geschwindigkeitssteueranordnung von der Geschwindigkeitsregeleinheit empfängt und einen Axialfehlausrichtungs-Winkelschätzwert ausgibt. Es ist daher nicht erforderlich, einen eigentlichen Strom bei der Axialfehlausrichtungsdetektierung zu verwenden. Dann kann die Detektierung mit großer Genauigkeit lediglich durch eine Konfiguration durchgeführt werden, in der die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in eine generelle Servoregelschleife ohne Beeinflussung durch Stromdetektorrauschen eingefügt werden kann. Da darüber hinaus ein Geschwindigkeitsregelsystem vorgesehen ist, kann die Axialfehlausrichtung in nahezu statischem Zustand detektiert werden, da eine Geschwindigkeitsvariation nicht vorhanden ist, wenn keine Axialfehlausrichtung vorhanden ist. Weiterhin werden bei der Axialfehlausrichtungsdetektierung der d-Achsen-Strombefehl und der q-Achsen-Strombefehl oder Daten mit im Wesentlichen zueinander ausgerichteten Phasen (gleiche Phasen oder gegensinnige Phasen) wie beispielsweise ein Drehmomentstromfehler verwendet. Die Detektierung kann daher in Echtzeit durch Berechnung in einem gegebenen Zeitpunkt bei Normalbetrieb durchgeführt werden.
Die Motorregelanordnung enthält weiterhin eine Positionsregeleinheit, welche einen Positionsbefehl und die durch den Detektor detektierte Position empfängt, eine Positionsregelung durchführt, um zu bewirken, dass die detektierte Position dem Positionsbefehl folgt, und einen Geschwindigkeitsbefehl für die Geschwindigkeitsregeleinheit ausgibt. Die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals kann das überlagerte Signal mit sich wiederholender Signalform, beispielsweise als Dreieckswelle oder als Sinuswelle ausgeben. Daher kann die Axialfehlausrichtung bei Durchführung einer gemeinsamen Positionsregeloperation detektiert werden. Da darüber hinaus die Motoregelanordnung eine Positionsschleife enthält, ist keine Möglichkeit gegeben, dass eine Endabsolutposition nach der Axialfehlausrichtungsdetektierung oder Korrektur fehlausgerichtet sein kann. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration kann für einen Fall angewendet werden, in dem eine Korrektur erforderlich ist, während eine Anfangsabsolutposition gesichert wird, oder in einem Fall, in dem eine Position nicht aus der Anfangsposition bewegt wird, usw. Weiterhin kann eine Abweichung in Bezug auf eine Absolutposition und einen Positionsbefehl überwacht werden. Daher ist es möglich, solche Fälle, wie beispielsweise das Stoppen eines Betriebs durch einen Alarm bei exzessiver Verschiebung, die Änderung des überlagerten Signals in Abhängigkeit von der Größe der Verschiebung, usw., abzudecken.
Eine Motorregelanordnung gemäß der Erfindung enthält eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, d.h., einer durch einen Detektor detektierten Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last, eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasenkoordinatensystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt und einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom ausgibt, eine Stromregeleinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, einen q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromregelung so durchführt, dass ein dq-Achsen-Stromdetektorwert mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, sowie einen d-Achsen-Spannungsbefehl und einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt, eine dq-uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl und die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus dem dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt, einen Inverter, welcher den Dreiphasen-Spannungsbefehl empfängt, die eigentliche Dreiphasenspannung in den Motor eingibt und den Motor mit variabler Geschwindigkeit antreibt, eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche ein überlagertes Signal sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt, eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte überlagerte Signal idh dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt, eine Drehmoment-Stromfehler-Berechnungseinheit, welche die eigentliche Ausgangsgeschwindigkeit von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit und den q-Achsen-Strombefehl empfängt und einen eigentlich im Motor auftretenden Drehmomentstromfehler schätzt und eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit, welche den d-Achsen-Strombefehl und den Drehmomentstromfehler empfängt und einen Axialfehlausrichtungs-Winkelschätzwert ausgibt. Daher kann eine genaue Axialfehlausrichtungsdetektierung selbst dann durchgeführt werden, wenn ein Absolutwert eines Axialfehlausrichtungswinkels 90 Grad oder mehr beträgt, weil ein Berechnungswert des Drehmomentstromfehlers, nicht aber ein q-Achsen-Strombefehl verwendet wird.
Die Motorregelanordnung enthält weiterhin eine Geschwindigkeitsregeleinheit, welche eine Geschwindigkeitsregelung durchführt, damit die eigentliche Geschwindigkeit einem Geschwindigkeitsbefehl folgt, und welche den q-Achsen-Strombefehl ausgibt. Die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals kann das überlagerte Singal sich wiederholender Signalform, beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgeben. Daher kann der Drehmomentstromfehler des eigentlichen Motors auf der Basis der eigentlichen Geschwindigkeit berechnen und es kann die Axialfehlausrichtung unter Verwendung des Drehmomentstromfehlers detektiert werden. Daher kann die Axialfehlausrichtungsdetektierung selbst dann durchgeführt werden, wenn ein Geschwindigkeitsregelansprechen nicht durchgeführt wird und ein Geschwindigkeitsregelband klein ist.
Die Motorregelanordnung enthält eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit, welche den Axialfehlausrichtungswinkel-Ausgangsschätzwert von der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit und die vom Detektor detektierte Position empfängt, eine Position nach Korrektur berechnet und die berechnete Position zur dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit und zur uvw/dq-Koordindatenumsetzereinheit ausgibt. In diesem Fall können die dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit und die uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit eine Koordinatenumsetzung auf der Basis der Position nach Korrektur durchführen. Daher kann die Bearbeitung verbessert werden, weil es nicht notwendig ist, den bereits montierten Codierer neu zu montieren. Weiterhin werden in der Axialfehlausrichtungsdetektierung der d-Achsen-Strombefehl und der q-Achsen-Strombefehl oder Daten mit im Wesentlichen zueinander ausgerichteten Phasen (die gleiche Phase oder gegensinnige Phasen), wie beispielsweise der Drehmomentstromfehler verwendet. Die Korrektur kann daher in Echtzeit durch Berechnung in einem gegebenen Zeitpunkt bei Normalbetrieb durchgeführt werden.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein adaptives Eingangssignal durch Multiplikation des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, eine Verstärkungseinheit, welche das adaptive Eingangssignal mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal erzeugt, und einen Integrator, welcher das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt. Daher können lediglich die für die Axialfehlausrichtungsdetektierung notwendigen Signale unter Verwendung der Filter getrennt werden. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration kann daher selbst während einer gemeinsamen Antriebsoperation (eine Geschwindigkeitsregeloperation) eine Axialfehlausrichtung detektieren und korrigieren. Die Motorregeleinheit wird daher durch den Motorparameterfehler nicht beeinflusst, weil eine Anfangs-Magnetpolposition selbst ohne Verwendung des Motorparameters geschätzt werden kann.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine Berechnungseinheit mit variabler Verstärkung, welche eine Funktion des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein adaptives Eingangssignal durch Multiplikation der Funktion des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung und des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, und einen Integrator, welcher das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration kann daher in einfacher Weise die Genauigkeit und eine Konvergenzgeschwindigkeit gemäß einem Schreibverfahren der in der variablen Verstärkungsberechnungseinheit berechneten Funktion verbessern.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, einen ersten Vorzeichendetektor, welcher das Vorzeichen des d-Achsen-Signals detektiert und ein mit Vorzeichen versehenes d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, einen zweiten Vorzeichendetektor, welcher das Vorzeichen des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung detektiert und ein mit Vorzeichen versehenes q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein mit Vorzeichen versehenes adaptives Eingangssignal durch Multiplikation des mit Vorzeichen versehenen d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem mit Vorzeichen versehenen q-Achsen-Signal berechnet, eine Verstärkungseinheit, welche das mit Vorzeichen versehene adaptive Eingangssignal mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal erzeugt, und einen Integrator, der das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration ist daher nicht anfällig für impulsförmige Störungen.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine Schätz-Ausgangsberechnungseinheit, welche das durch das Eingangsfilter extrahierte d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem unten zu beschreibenden Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert multipliziert und ein Schätzausgangssignal ausgibt, eine Axialfehlausrichtungsfehler-Berechnungseinheit, welche eine Differenz zwischen dem vom zweiten Eingangsfilter gefilterten q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung und dem Schätzausgangssignal von der Schätz-Ausgangsberechnungseinheit findet und einen Axialfehlausrichtungsfehler ausgibt, eine Einheit mit variabler Verstärkung, welche das Axialfehlausrichtungsfehler-Ausgangssignal von der Axialfehlausrichtungsfehler-Berechnungseinheit mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal ausgibt, und einen Integrator, welcher das von der Einheit mit variabler Verstärkung ausgegebene Eingangssignal zur Erlangung des Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwertes integriert. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration kann einen Rauscheinfluss verhindern und die Axialfehlausrichtungsdetektierung mit hoher Genauigkeit durchführen. Weiterhin kann die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration die Detektierung bei Durchführung einer Korrektur in Echtzeit durchführen, lediglich die Detektierung des Axialfehlausrichtungswinkels ohne Korrektur durchführen und in vielen Anwendungsfällen verwendet werden.
Eine Motorregelanordnung gemäß der Erfindung enthält eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, welche die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist und die durch einen Detektor detektierte Position ist, eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung von einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt und einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom ausgibt, eine Stromregeleinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, einen q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromregelung so durchführt, dass ein dq-Achsen-Stromdetektorwert mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, und einen d-Achsen-Spannungsbefehl und einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt, eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl und die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung vom dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt, einen Inverter, der den Dreiphasen-Spannungsbefehl empfängt, eine eigentliche Dreiphasenspannung in den Motor eingibt und ihn mit einer variablen Geschwindigkeit antreibt, eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche den q-Achsen-Strombefehl auf Null setzt und ein überlagertes Signal mit sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt, eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte überlagerte Signal dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt, eine Axialfehlausrichtungs- Detektoreinheit, welche den d-Achsen-Strombefehl und den q-Achsen-Strombefehl empfängt und einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt, eine Anzeigeeinheit, welche den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert anzeigt, einen Speicher, welcher den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert speichert, und eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit, welche den im Speicher gespeicherten Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert empfängt und eine Position nach Korrektur ausgibt. Die Motorregelanordnung mit dieser Konfiguration kann daher eine Folge von Arbeiten bei der Schätzung eines Axialfehlausrichtungswinkels nach Montage eines Codierers unnötig machen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Konfiguration einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 zeigt ein Diagramm das Zusammenhangs zwischen einer dq-Achse (d-m-qm-Achse) eines eigentlichen Motors und einer dq-Achse (dc-qc-Achse) für die Regelung;
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Konfiguration einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11b in einer Motorregelanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Konfiguration einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11c in einer Motorregelanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Konfiguration einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11d in einer Motorregelanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
10 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Motorregelanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Konfiguration einer Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 zeigt ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer dq-Achse (dm-qm-Achse) eines eigentlichen Motors und einer dq-Achse (dc-qc-Achse) für eine Regelung.
Die Funktion der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 beschrieben.
Gemäß 1 empfängt eine Geschwindigkeitsregelanordnung 1 einen Geschwindigkeitsbefehl wm* und eine eigentliche Geschwindigkeit wm, führt eine Stromregelung so durch, dass die eigentliche Geschwindigkeit wm dem Geschwindigkeitsbefehl wm* unter Verwendung einer PI-Regelung oder ähnlichen durch und gibt einen q-Achsen-Strombefehl iqc* aus. Weiterhin empfängt die Stromregeleinheit 2 einen d-Achsen-Strombefehl idc*, den q-Achsen-Strombefehl iqc*, einen d-Achsen-Rückkoppelstrom idc und einen q-Achsen-Rückkoppelstrom iqc, führt eine Stromregelung so durch, dass ein eigentlicher dq-Achsen-Strom mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, beispielsweise unter Verwendung einer Winkel-Axial-PI-Regelung, einer Mitkopplungsregelung (Nicht-Kopplungs-Regelung) oder ähnlichem, und gibt einen d-Achsen-Spannungsbefehl vd* und einen q-Achsen-Spannungsbefehl vq* aus. Weiterhin empfängt eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit 3 den d-Achsen-Spannungsbefehl vd*, den q-Achsen-Spannungsbefehl vq* und eine detektierte Position, führt eine Koordinatenumsetzung von einem dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in ein in Ruhe befindliches uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durch und gibt Dreiphasen-Spannungsbefehle vu*, vv* und vw* aus. Weiterhin empfängt ein Inverter 4 die Dreiphasen-Spannungsbefehle vu*, vv* und vw*, speist eine eigentliche Dreiphasenspannung in einen Motor 5 ein und treibt den Motor 5 mit variabler Geschwindigkeit an.
Weiterhin empfängt eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit 6 im Inverter 4 detektierte Dreiphasenströme iu, iv und iw, führt eine Koordinatenumsetzung von dem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem in das dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durch und gibt den d-Achsen-Strom idc und den q-Achsen-Strom iqc für die Stromregeleinheit 2 aus. Weiterhin berechnet eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 7 die eigentliche Geschwindigkeit wm unter Verwendung einer Differenz und eines Filters von einer eigentlichen detektierten Position θm, d.h., einer durch einen Detektor 8 detektierten Position des Motors 5 oder einer mit dem Motor verbundenen Last und gibt die berechnete eigentliche Geschwindigkeit wm für die Geschwindigkeitsregeleinheit 1 aus.
Nachfolgend wird ein Axialfehlausrichtungs-Detektierungsverfahren der Motorregelung der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Während einer Geschwindigkeitsregelung des Motors gibt eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals 9 ein überlagertes Signal idh mit sich wiederholender Signalform, beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle aus. Eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 addiert das überlagerte Signal idh, das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals 9d erzeugt wird zum d-Achsen-Strombefehl idc*0 hinzu und gibt den d-Achsen-Strombefehl idc* aus. Weiterhin empfängt eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11 (11a, 11b und 11c) den d-Achsen-Strombefehl idc* und den q-Achsen-Strombefehl iqc* und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus. Weiterhin empfängt eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit 12 den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ und die eigentlich detektierte Position θm und gibt eine Position nach Korrektur θm' aus.
Die Funktion der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit wird nachfolgend anhand von 2 beschrieben.
In 2 führen ein als erstes Eingangsfilter dienendes Eingangsfilter 101 und ein als zweites Eingangsfilter dienendes Eingangsfilter 102 Extrahierprozesse für den d-Achsen-Strombefehl idc* bzw. den q-Achsen-Strombefehl iqc* (oder einen Drehmomentstromfehler iqm) aus, welche in die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a eingegeben werden, und geben dann ein d-Achsen-Signal für eine Axialfehlausrichtungsdetektierung idh bzw. ein q-Achsen-Signal für eine Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh aus. Die Eingangsfilter 101, 102 besitzen eine gleiche Filtercharakteristik and. Als Filter kann ein Bandpassfilter zum Extrahieren einer Frequenzkomponente bei der Axialfehlausrichtungsdetektierung oder ähnliches verwendet werden.
Sodann multipliziert eine Eingangsberechnungseinheit 103a das d-Achsen-Signal für die Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und das q-Achsen-Signal für die Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh zur Berechnung eines adaptiven Eingangssignals (idh × iqh). Eine Verstärkungseinheit 104 multipliziert das adaptive Eingangssignal (idh × iqh) mit einer Verstärkung und erzeugt ein integrales Eingangssignal. Ein Integrator 105 integriert das integrale Eingangssignal und gibt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert (Δθ^) aus.
Unter der Annahme, dass ein Axialfehlausrichtungswinkel gleich Δθ ist, wenn das AC überlagerte Signal idh zum d-Achsen-Strombefehl idc* gegeben wird, tritt ein Stromfehler iqm bei einem durch die folgende Gleichung (1) gegebenen Drehmoment im Motor auf. Vorzugsweise ist die Frequenz des überlagerten Signals einige zehn Hz. Iqm = idh·sinΔθ (1)
Unter der Annahme, dass die Last ein ideales Trägheitsmoment ist, tritt eine Geschwindigkeitsverschiebung in Abhängigkeit vom Drehmoment aus. Ist weiterhin das Geschwindigkeitsregelsystem entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt und ist das Band des Geschwindigkeitsregelsystems ausreichend groß, so wird eine q-Achsen-Stromverschiebung iqh erzeugt, welche den Stromfehler iqm durch das durch das AC überlagerte Signal idh erzeugte Drehmoment löscht. iqh = iqm·cosΔθ (2)
Unter der Annahme, dass der Axialfehlausrichtungswinkel klein ist, kann die q-Achsen-Stromverschiebung iqh näherungsweise durch die folgende Gleichung (3) angegeben werden. iqh ≈ iqm ≈ idh·Δθ (3)
Der Zusammenhang zwischen der dq-Achse (dm-qm-Achse) eines eigentlichen Motors und der dq-Achse (dc-qc-Achse) für die Regelung wird nun anhand von 3 beschrieben. 3(a) zeigt den Zusammenhang, wenn der Axialfehlausrichtungswinkel Δθ gleich 0 < Δθ < π/2 ist, und 3(b) zeigt den Zusammenhang, wenn der Axialfehlausrichtungswinkel Δθ gleich –π/2 < Δθ < 0 ist. Wie 3 zeigt, besitzen das d-Achsen-Signal für die Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und die q-Achsen-Stromverschiebung iqh die gleiche Phase oder gegensinnige Phasen in Abhängigkeit von der Polarität von Δθ. Beispielsweise ergibt sich der Zusammenhang Δθ > 0, wenn das in der adaptiven Eingangsberechnungseinheit 103 berechnete adaptive Eingangssignal (idh × iqh) positiv ist, und der Zusammenhang Δθ < 0, wenn das in der adaptiven Eingangsberechnungseinheit 103 berechnete adaptive Eingangssignal (idh × iqh) negativ ist.
Der Axialfehlausrichtungswinkel Δθ kann adaptiv gegen Null konvergieren (d.h., Δθ → 0), wenn die Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit 12 nach 1 die detektierte Position θm auf der Basis des Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwertes Δθ^ korrigieren kann, welcher durch Integration und Kompensation des adaptiven Eingangssignals (idh × iqh) durch die Verstärkungseinheit 104 und den Integrator 105 erhalten wird.
Dies kann durch die folgende Gleichung (4) dargestellt werden. In Gleichung (4) bezeichnet "K" eine integrale Verstärkung und "s" einen differentiellen Operator.
Der Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ist durch die Gleichung (4) gegeben: Δθ^ = (K/s)·(idh × iqh) (4)
Gemäß diesem Verfahren kann der Axialfehlausrichtungswinkel detektiert und korrigiert werden.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird für den Fall, dass der d-Achsen-Strom angewendet wird, das Drehmoment nicht erzeugt, wenn die dm-qm-Achse des Motors zur dc-qc-Regelachse ausgerichtet ist, weil die Vektorregelung richtig durchgeführt wird. Existiert jedoch eine Axialfehlausrichtung, so wird das Drehmoment erzeugt, weil ein Teil des d-Achsen-Stroms zum q-Achsen-Strom des Motors wird. Aus diesem Grunde wird die Axialfehlausrichtung unter Verwendung eines erhaltenen mechanischen Ansprechens detektiert. Das Axialfehlausrichtungs-Detektierungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann nach einer groben Induzierung des Anfangs-Axialfehlausrichtungswinkels um etwa ± π/2 oder weniger verwendet werden.
Darüber hinaus ist das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel, in dem der q-Achsen-Strombefehl iqc* gleich dem Drehmomentstromfehler iqm ist.
In der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Effekt einer statischen Reibung kleiner, da der Axialfehlausrichtungswinkel bei Geschwindigkeitssteuerung detektiert wird. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Axialfehlausrichtung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung eines kleinen überlagerten Signals detektiert werden.
In der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel können lediglich für eine Axialfehlausrichtungsdetektierung notwendige Signale unter Verwendung der Filter extrahiert werden. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Axialfehlausrichtung während einer normalen Antriebsoperation (Geschwindigkeitsregeloperation) detektieren und korrigieren. Wird die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise in einem Zustand verwendet, in dem die Geschwindigkeit nicht gleich Null ist, beispielsweise bei einem Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit durch eine ursprüngliche Rückführungsoperation, ist kein Einfluss einer statischen Reibung vorhanden. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Axialfehlausrichtung mit sehr hoher Genauigkeit unter Verwendung eines kleinen überlagerten Signals detektieren und korrigieren.
Die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthält das Geschwindigkeitsregelsystem. Daher erzeugt die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel keine Positionsbewegung in Abhängigkeit von einer Axialfehlausrichtungsdetektierung, da die Geschwindigkeitsvariation kaum auftritt, wenn keine Axialfehlausrichtung vorhanden ist; es kann dabei eine Axialfehlausrichtung fast in einem Stoppzustand detektiert werden, wenn der Geschwindigkeitsbefehl oder der Positionsbefehl gleich Null ist.
In der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel speichert sich ein integraler Term automatisch in einem Axialfehlausrichtungswinkel. Daher kann der integrale Termwert in einem Speicher oder ähnlichem gespeichert und korrigiert werden. Im Ergebnis kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel den Arbeitsaufwand verbessern, da ein einmal montierter Codierer nicht wieder montiert werden muss.
Die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird durch einen Motorparameterfehler nicht beeinflusst, da sie eine Anfangs-Magnetpolposition selbst ohne Verwendung von Motorparametern schätzen kann.
Die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist insofern vorteilhaft, als ein Software-Aufwand sehr klein sein kann, selbst wenn die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in eine generelle Servoregelschleife eingefügt wird.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel besitzt eine einfache Konfiguration, da lediglich eine Multiplikation und ein Integrator vorhanden und eine Division und eine Arcussinus-Funktion ausgeschlossen ist. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Korrektur mit hoher Genauigkeit in Echtzeit in einer sehr kurzen Zeitperiode durchführen, da der Berechnungsaufwand reduziert ist. Darüber hinaus kann die Axialfehlausrichtung mit hoher Genauigkeit detektiert werden, da ein Wert nicht direkt durch Division, sondern durch adaptive Detektierung der Axialfehlausrichtung gefunden wird.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet keinen elektrischen Schenkelpol des Motors, da sie Daten bzw. Parameter in Abhängigkeit einer Geschwindigkeitsrückkopplung (mechanische Charakteristik) verwenden kann. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Axialfehlausrichtung mit hoher Genauigkeit ohne Beeinflussung durch Stromdetektierungsrauschen detektieren und auf Motoren ohne Schenkelpole, wie beispielsweise einen Oberflächenmagnetmotor verwendet werden.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nutzt einen Strombefehl ohne Nutzung eines eigentlichen Stroms. Die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann daher eine Detektierung mit hoher Genauigkeit ohne Beeinflussung durch Stromdetektierungsrauschen durchführen.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit in der Motorsteueranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nutzt Daten, deren Phasen im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind (die gleiche Phase oder gegensinnige Phasen), wie beispielsweise den d-Achsenstrombefehl idc* und den q-Achsen-Strombefehl iqc* (oder den Drehmomentstromfehler iqm), wie dies in 3 dargestellt ist. Im Ergebnis ist daher keine Notwendigkeit für eine Lösung zur Detektierung eines Spitzenwertes oder einer Verschiebungsrate, eine Lösung zur Detektierung eines Phasenzeitpunktes, usw. gegeben. Die Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann daher eine Detektierung oder Korrektur in Echtzeit durch Berechnen in einem gegebenen Zeitpunkt durchführen.
Im ersten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das adaptive Eingangssignal (idh × iqh) (d.h., eine Multiplikation des d-Achsen-Signals für eine Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und der q-Achsen-Stromverschiebung iqh) verwendet wird. Wenn jedoch lediglich die q-Achsen-Stromverschiebung iqh verwendet wird, kann eine integrale Verstärkung K in Abhängigkeit vom Vorzeichen des d-Achsen-Signals für eine Axialfehlausrichtungsdetektierung idh oder der q-Achsen-Stromverschiebung iqh geändert werden.
Im Beispiel der Konfiguration der Axialfehlausrichtungs-Detektierungseinheit gemäß 2 ist das integrale Eingangssignal groß, wenn der d-Achsen-Strombefehl idc* groß ist. Dies entspricht einem Fall, in dem adaptive Verstärkung so groß wie das Eingangssignal ist. Daher kann die Genauigkeit und eine Konvergenzgeschwindigkeit verbessert werden.
Obwohl oben ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem der integrale Kompensator als Konfiguration der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit verwendet wird, kann das Anfangsansprechvermögen verbessert werden, wenn ein Proportionalintegralkompensator oder ähnliches verwendet wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11b in der Motoregelanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird anhand von 4 beschrieben. In 4 sind die Bezugszeichen 101, 102, 104 und 105 die gleichen wie in 2, so dass auf die Beschreibungen der Einfachheit halber verzichtet wird. Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11b gemäß 2 enthält weiterhin einen Vorzeichendetektor 106, welcher als erster Vorzeichendetektor dient, und einen Vorzeichendetektor 107, der als zweiter Vorzeichendetektor dient. Der Vorzeichendetektor 106 und der Vorzeichendetektor 107 sind zwischen die Eingangsfilter 101, 102 und die adaptive Eingangsberechnungseinheit 103a in der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a gemäß 2 eingefügt.
Die Vorzeichendetektoren 106, 107 empfangen ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh, welche durch die Filter 101 und 102 gefiltert werden, detektieren Vorzeichen des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtung iqh und geben ein mit Vorzeichen versehenes d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung als Vorzeichen idh und ein mit Vorzeichen versehenes q-Achsensignal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung als Vorzeichen iqh zur adaptiven Eingangsberechnungseinheit 103b aus. Die adaptive Eingangsberechnungseinheit 103b berechnet ein mit Vorzeichen versehenes adaptives Eingangssignal (idh × iqh) durch Multiplizieren des mit Vorzeichen versehenen d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit Vorzeichen idh und des mit Vorzeichen versehenen q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit Vorzeichen iqh. Eine Verstärkungseinheit 104 multipliziert das mit Vorzeichen versehene adaptive Signal (idh × iqh) mit einer Verstärkung und erzeugt ein integrales Eingangssignal. Der Integrator 105 integriert das erzeugte integrale Eingangssignal und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus.
Die adaptive Eingangsberechnungseinheit 103a der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a in der Motorregelanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel berechnet das adaptive Eingangssignal (idh × iqh) durch Multiplizieren des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh, welche durch die Eingangsfilter 101, 102 extrahiert werden, während die adaptive Eingangsberechnungseinheit 103b der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11b in der Motorregelanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das mit Vorzeichen versehene d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit Vorzeichen idh und das mit Vorzeichen versehene q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit Vorzeichen iqh (d.h., die Ausgangssignale der Zeichendetektoren 106, 107) multipliziert. Sie besitzen jedoch das gleiche Funktionsprinzip.
Anhand von 4 wurde ein Fall beschrieben, in dem sowohl das d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und das q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh Vorzeichen besitzen. Wenn jedoch das d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh oder das q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh ein Vorzeichen besitzt, ist die Funktionsweise die gleiche, obwohl die Konvergenzcharakteristik unterschiedlich ist.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel enthält die Vorzeichendetektoren 106, 107 zwischen den Eingangsfiltern 101, 102 und der adaptiven Eingangsberechnungseinheit 103a. Daher kann mit der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Berechnungsaufwand reduziert werden. Weiterhin ist die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht anfällig für eine Störung der Impulsform, da Vorzeichen verwendet werden.
Obwohl oben ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der integrale Kompensator verwendet wird, kann ein Anfangsansprechvermögen auch verbessert werden, wenn ein Proportionalintegralkompensator oder ähnliches verwendet wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11c in der Motorregelanordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird anhand von 5 beschrieben.
Die Eingangsfilter 101, 102 extrahieren den d-Achsen-Strombefehl idc* bzw. den q-Achsen-Strombefehl iqc* (oder den Drehmomentstromfehler iqm), welche in die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11c eingegeben werden, und gibt das d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh und das q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh aus.
Eine Schätz-Ausgangsberechnungseinheit 108 multipliziert das d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh, das durch das Eingangsfilter 101 extrahiert wird und einen nachfolgend noch zu beschreibenden Axialfehlausrichtungswinkel-Messwert Δθ^ und gibt ein Schätzausgangssignal (idh × Δθ^) aus. Weiterhin gibt eine Axialfehlausrichtungsfehler-Berechnungseinheit 109 einen Axialfehlausrichtungsfehler auf der Basis einer Differenz zwischen dem q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh, das durch das Eingangsfilter 102 extrahiert wird und des Schätzausgangssignals (idh × Δθ^) von der Schätz-Ausgangsberechnungseinheit 108 aus. Eine Einheit 110 mit variabler Verstärkung multipliziert das Axialfehlausrichtungs-Fehlerausgangssignal von der Axialfehlausrichtungs-Fehlerberechnungseinheit 109 mit einer Verstärkung und gibt ein integrales Eingangssignal aus. Ein Integrator 111 integriert das integrale Eingangssignal von der Verstärkungseinheit 110 mit variabler Verstärkung und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus.
Wird das obige Verfahren durch eine Rekursionsformel mit diskreter Zeit repräsentiert, so ergibt sich die folgende Gleichung (5). Eine variable Verstärkung G ist fest oder durch die folgende Gleichung (6) gegeben. Die folgenden Gleichungen (5) und (6) werden durch ein statistisches Verfahren gewonnen, das als "Festspurverfahren" bezeichnet wird. Weiterhin ist PO ein Koeffizient. Δθ^[k] = Δθ^[k – 1] +G[k](iqh[k] – idh[k]·Δθ^[k – 1] (5) G[k] = PO·iqh[k] (6)
In der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird keine Division verwendet, sondern es wird ein statistisches Verfahren für die Axialfehlausrichtungsdetektierung verwendet. Daher kann die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Einfluss von Rauschen ausschalten und eine Axialfehlausrichtungsdetektierung mit hoher Genauigkeit durchführen. Darüber hinaus kann die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Axialfehlausrichtung bei Korrektur in Echtzeit detektieren und umfassend angewendet werden, da sie lediglich ein Axialfehlausrichtungs-Ausgangssignal ohne Korrektur liefern kann.
Obwohl oben ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der integrale Kompensator verwendet wird, kann das Anfangsansprechvermögen auch verbessert werden, wenn ein Proportionalintegralkompensator oder ähnliches verwendet wird.
Viertes Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11d in der Motorregelanordnung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird anhand von 6 beschrieben. Die in 6 dargestellte Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11d besitzt eine Struktur, in der eine Berechnungseinheit 112 mit variabler Verstärkung hinter dem Eingangsfilter 101 angeordnet und die Verstärkungseinheit 104 in der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a nach 2 nicht vorhanden ist.
Gemäß 6 extrahiert das als erstes Eingangsfilter dienende Eingangsfilter 101 den in die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a eingegebenen d-Achsen-Strombefehl idc* und liefert das d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh. Die Berechnungseinheit 112 mit variabler Verstärkung berechnet eine Funktion G(idh) aus dem d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung idh, das durch das Eingangsfilter 101 gemäß einer Funktion G(idh) oder einer Tabelle ausgegeben wird. Weiterhin extrahiert das als zweites Eingangsfilter dienende Eingangsfilter 102 den q-Achsen-Strombefehl iqc* (oder den Drehmomentstromfehler iqm), der in die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11a eingegeben wird und gibt das q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh aus. Die Eingangsfilter 101, 102 besitzen grundsätzlich eine gemeinsame Filtercharakteristik und können als Bandpassfilter zur Löschung von Frequenzkomponenten verwendet werden, die in einem Axialfehlausrichtungs-Ausgangssignal genutzt werden.
Weiterhin multipliziert eine adaptive Eingangsberechnungseinheit 113 die Funktion G(idh) und das q-Achsensignal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung iqh und berechnet ein adaptives Eingangssignal G(idh) × iqh). Ein Integrator 114 integriert das adaptive Eingangssignal (G (idh) × iqh) und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus.
Das vierte Ausführungsbeispiel kann in einfacher Weise die Genauigkeit und eine Konvergenzgeschwindigkeit gemäß dem Bildungsverfahren einer Funktion verbessern. Ist beispielsweise eine schnelle Konvergenz erforderlich, so wird die Verstärkung an einer Stelle erhöht, bei der idh groß ist, was unter Verwendung der beispielsweise in 6 dargestellten Funktion erfolgt. Es kann eine schnelle Konvergenz erfolgen, so dass die Empfindlichkeit vergrößert wird.
In der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11d gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann die gleiche Konfiguration wie in 2 realisiert werden, wenn die Funktion in der Funktions-G(idh)-Einheit 112 auf G(idh) = K × idh gesetzt wird.
Wird die Funktion auf G(idh) = Vorzeichen(idh) gesetzt, so kann die gleiche Konfiguration wie in 4 realisiert werden, in welcher der Vorzeichendetektor 107 nicht vorhanden ist.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Die Wirkungsweise einer Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird anhand von 7 beschrieben. In 4 sind die Bezugszeichen 1 bis 10, 11 (11a, 11b, 11c und 11d) sowie 12 die gleichen wie die in 1, so dass der Einfachheit halber auf deren Beschreibung verzichtet wird. 7 zeigt eine Struktur, in der eine Positionsregeleinheit 13 zur Positionsregelung in die Motorregelanordnung nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingefügt ist.
Die Positionsregeleinheit 13 empfängt einen Positionsbefehl θm* und eine detektierte eigentliche Position θm, führt eine Positionsregelung so durch, dass die detektierte Position zum Positionsbefehl unter Verwendung einer P-Regelung oder ähnlichem ausgerichtet ist und gibt einen Geschwindigkeitsbefehl wm* für die Geschwindigkeitsregeleinheit 1 aus.
Die Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kann die Axialfehlausrichtung detektieren, während eine gemeinsame Positionsregeloperation durchgeführt wird.
Die Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel enthält eine Positionsschleife. Daher ist keine Möglichkeit vorhanden, dass eine endgültige absolute Position nach Axialfehlausrichtungsdetektierung oder Korrektur abgeleitet werden kann. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Fall, in dem eine Korrektur bei Sicherstellung einer Anfangsabsolutposition, einem Fall, in dem eine Position nicht aus einer Anfangsposition bewegt wird, usw. angewendet werden.
In der Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kann eine Verschiebung in Bezug auf eine Absolutposition und einen Positionsbefehl überwacht werden. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel in solchen Fällen wirksam sein, wenn ein Stoppen der Funktion durch Alarm bei zu großer Verschiebung, die Änderung des überlagerten Signals in Abhängigkeit von der Größe der Verschiebung, usw. erfolgt.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise einer Motorregelanordnung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wird anhand von 8 beschrieben. In 8 sind die Bezugszeichen 2 bis 10, 11 (11a, 11b und 11c) sowie 12 die gleichen wie die in 1, so dass der Einfachheit halber auf eine Beschreibung verzichtet wird. 7 zeigt ein Beispiel, in dem kein Geschwindigkeitsbefehl verwendet wird und die Motoregelanordnung in einem Fall angewendet wird, in dem eine Geschwindigkeitsregelung unmöglich ist, was beispielsweise in einem Drehmomentregelbetrieb der Fall ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein q-Achsen-Strombefehl iqc*O verwendet.
Eine Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit 14 empfängt eine eigentliche Geschwindigkeit wm von einer Geschwindigkeitsberechnungseinheit 7 und den q-Achsen-Strombefehl iqc*O und misst einen Drehmomentstromfehler iqm, welcher eigentlich in einem Motor auftritt, unter Verwendung einer Überwachungseinheit, welche nach der folgenden Gleichung (7) arbeitet. iqm = (ωc/(s + ωc))·(iqc*O – J/Kt·sωm) (7)
Darin bedeutet "s" einen Differentialoperator und "ωc" ein Band der Überwachungseinheit.
In Gleichung (7) kann " ωc/(s + ωc)" in Kombination mit der Eingangsfiltereinheit der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit verwendet werden.
In der Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, dass der q-Achsen-Strombefehl iqc*O als Drehmomentbefehl gleich Null ist. Daher kann die Motorregelanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel in einem normalen Betriebszustand einschließlich des Drehmomentbefehls verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird nicht der q-Achsen-Strombefehl, sondern der Berechnungswert des Drehmomentstromfehlers verwendet. Daher kann dieses Ausführungsbeispiel die Axialfehlausrichtung selbst dann korrekt detektieren, wenn der Absolutwert eines Axialfehlausrichtungswinkels gleich 90 Grad oder größer ist.
In der Motorregelanordnung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel einschließlich des Detektors beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Motorregelanordnung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel auf eine Struktur angewendet werden kann, welche eine Position oder eine Geschwindigkeit unter Verwendung eines Verfahrens ohne den Detektor misst.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise einer Motorregelanordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel wird anhand von 9 beschrieben. 9 zeigt ein Geschwindigkeitsregelsystem, in dem der Motorregelanordnung gemäß 8 eine Geschwindigkeitsregeleinheit 1 hinzugefügt ist, so dass eine Axialfehlausrichtungsdetektierung durchgeführt werden kann, während eine Geschwindigkeitsregeloperation erfolgt. In 9 sind die Bezugszeichen 2 bis 10, 11 (11a, 11b und 11c), 12 und 14 die gleichen wie in 8, so dass der Einfachheit halber auf eine Beschreibung verzichtet wird.
In 9 ist der Motorregelanordnung nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit 14 hinzugefügt. Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11 (11a, 11b und 11c) empfängt den in der Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit 14 geschätzten Drehmomentstromfehler und einen von der d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 erzeugten d-Achsen-Strombefehl idc* und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus.
Die Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit 14 empfängt eine eigentliche Geschwindigkeit wm von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 7 und einen q-Achsen-Strombefehl iqc* von der Geschwindigkeitsregeleinheit 1 und schätzt den Drehmomentstromfehler iqm, der eigentlich im Motor erzeugt wird, unter Verwendung beispielsweise einer Überwachungseinheit, welche gemäß der folgenden Gleichung (8) arbeitet. iqm = (ωc/(s + ωc))·(iqc* – J/Kt·sωm) (8)
Darin bedeutet "s" einen Differentialoperator und "ωc" ein Band der Überwachungseinheit.
"ωc/(s + ωc)" in Gleichung (7) kann in Kombination mit der Eingangsfiltereinheit der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit vereinfacht werden.
Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11 (11a, 11b, 11c und 11d) der Motorregelanordnung gemäß dem ersten und fünften Ausführungsbeispiel empfängt den q-Achsen-Strombefehl iqc* von der Geschwindigkeitsregeleinheit 1 und den d-Achsen-Strombefehl idc* von der d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 und gibt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus. Die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11 (11a, 11b, 11c und 11d) der Motorregelanordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel nutzt allerdings nicht direkt den q-Achsen-Strombefehl iqc*, sondern empfängt den Drehmomentstromfehler iqm, welcher aus der eigentlichen Geschwindigkeit wm von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 7 und dem q-Achsen-Strombefehl iqc* von der Geschwindigkeitsregeleinrichtung 1 sowie dem d-Achsenstrombefehl idc* von der d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 geschätzt wird, und gibt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus.
In der Motorregelanordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel wird der Drehmomentstromfehler eines eigentlichen Motors als Funktion einer eigentlichen Geschwindigkeit berechnet und es wird eine Axialfehlausrichtung auf der Basis des Drehmomentstromfehlers detektiert. Daher ist eine Axialfehlausrichtungsdetektierung selbst dann möglich, wenn ein Geschwindigkeitsregelansprechvermögen nicht ansteigt und ein Geschwindigkeitsregelband klein ist.
Die Axialfehlausrichtungsdetektierung kann selbst dann genau durchgeführt werden, wenn der Absolutwert eines Axialfehlausrichtungswinkels 90 Grad oder größer ist, weil nicht der q-Achsen-Strombefehl, sondern ein Berechnungswert des Drehmomentstromfehlers verwendet wird.
Achtes Ausführungsbeispiel
Die Funktionsweise einer Motorregelanordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel wird anhand von 10 beschrieben. In 10 sind die Bezugszeichen 2 bis 9 die gleichen wie die in 8, so dass der Einfachheit halber auf eine Beschreibung verzichtet wird.
Bei der Axialfehlausrichtungsdetektierung der Motorregelung in der Motorregelanordnung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel wird die Regelung auf einen Drehmomentregelbetrieb geschaltet, der q-Achsen-Strombefehl auf Null gesetzt und eine Sinuswelle oder eine Dreieckswelle für den d-Achsen-Strombefehl vorgesehen.
Eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 15 schätzt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus einem d-Achsen-Strombefehl idc*, der von einer d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 ausgegeben ist, und einer eigentlichen Geschwindigkeit wm, die von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 7 ausgegeben ist, und gibt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ an eine Anzeigeeinheit 16 und einen Speicher 17 aus. Die Anzeigeeinheit 16 zeigt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ mittels 7 Segmenten oder ähnlichem an.
Sodann empfängt eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit 18 den im Speicher 17 gespeicherten Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ und eine detektierte eigentliche Position θm und gibt eine Position nach Korrektur θm' aus.
In der Motorregelanordnung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel wird der geschätzte Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ auf der Anzeigeeinheit 16 angezeigt und gleichzeitig im Speicher 17 gespeichert. Der geschätzte Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ wird dann jedes Mal der detektierten eigentlichen Position θm hinzuaddiert, wodurch eine Axialfehlausrichtung geregelt wird. Daher ist die Motorregelanordnung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel insofern vorteilhaft, als eine Folge von Arbeitsschritten einer erneuten Schätzung eines Axialfehlausrichtungswinkels nach Montage eines Codierers entfallen kann.
Wird im ersten bis achten Ausführungsbeispiel eine AC-Komponente als überlagertes Signal verwendet, so kann der Einfluss einer niederfrequenten Störung in Abhängigkeit von einer unabgeglichenen Last, wie beispielsweise eine statische Reibung eine Viskositätsreibung oder ein Trägheitsdrehmoment eliminiert werden. Daher kann die Genauigkeit der Axialfehlausrichtungsdetektierung verbessert werden. Darüber hinaus kann der Einfluss der Betriebsfrequenz- und Versatz-Drehmomentfrequenzkomponenten ausgelöscht werden, da die AC-Komponente auf eine Frequenz gesetzt ist, welche sich von den Betriebsfrequenz- und Versatz-Drehmomentfrequenzkomponenten unterscheidet. Weiterhin kann der Effekt der Betriebsfrequenz- und Versatz-Drehmomentfrequenzkomponenten selbst dann minimiert werden, wenn sich ein Frequenzbereich einer AC-Komponente mit dem Bereich der Betriebsfrequenz- und Versatz-Drehmomentfrequenzkomponenten überlappt, da die AC-Komponente eine Vielzahl von Frequenzkomponenten enthält.
Beim ersten bis achten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Berechnung auf der Basis des dq-Achsen-Stroms realisiert wurde. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass der gleiche Vorteil erreicht werden kann, wenn die Berechnung auf der Basis des Drehmomentes erfolgt.
Beim ersten bis achten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das überlagerte Signal auf den d-Achsen-Strombefehl angewendet wurde. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass ein eigentlicher d-Achsen-Strom oder eine d-Achsen-Spannung als d-Achsen-Strombefehl verwendet werden kann.
Das überlagerte Signal kann eine DC-Komponente sein oder eine Vielzahl von Frequenzkomponenten enthalten. In diesem Falle ist es möglich, die Robustheit zu vergrößern. Weiterhin kann die Frequenz oder der Betrag des überlagerten Signals in Abhängigkeit vom Grad der Positionsbewegung, der Geschwindigkeitsverschiebung und/oder einem Axialfehlausrichtungswinkel geändert werden.
Beim ersten bis achten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der q-Achsen-Strombefehl iqc* oder der Drehmomentstromfehler iqm bei der Axialfehlausrichtungsdetektierung verwendet wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die gleiche Funktion durchgeführt werden kann, wobei es möglich wird, dass eine Proportionalitätsgröße oder eine integrale Größe der Geschwindigkeitsvariation Δωm oder der q-Achsen-Strombefehl an Stelle des q-Achsen-Strombefehls iqc* oder des Drehmomentstromfehlers iqm bedingungsweise verwendet werden kann, da der q-Achsen-Strombefehl iqc* und der Drehmomentstromfehler iqm auf einer Geschwindigkeitsrückkopplung basieren.
Der Synchronmotor (d.h. das Regelziel bzw. Steuerziel der Motoregelanordnung) kann ein Linearmotor, ein Rotationsmotor oder ähnliches sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, kann in der erfindungsgemäßen Motorregelanordnung bzw. Motorsteuervorrichtung eine Axialfehlausrichtung des Synchronmotors mit hoher Genauigkeit detektiert werden. Der Synchronmotor kann vorzugsweise für eine Vektorregelung bzw. Vektorsteuerung verwendet werden.

[1]

1: Geschwindigkeitsregeleinheit
2: Stromregeleinheit
3: dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit
4: Inverter
5: Motor
6: uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit
7: Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8: Detektoreinheit
11: Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit

[2]

101: Filter
102: Filter
104: Verstärkungseinheit
105: Integrator

[3(a)]

a.iqh: q-Achsen-Stromfehler
b.idh: überlagertes Signal für d-Achse
c.iqm: Drehmomentstromfehler

[3(b)]

a.iqm: Drehmomentstromfehler
b.idh: überlagertes Signal für d-Achse
c.iqh: q-Achsenstromfehler

[4]

[5]

101: Filter
102: Filter
110: Verstärkungseinheit
111: Integrator

[6]

101: Filter
102: Filter
114: Integrator

[7]

1: Geschwindigkeitsregeleinheit
2: Stromregeleinheit
3: dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit
4: Integrator
5: Motor
6: uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit
7: Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8: Detektor
11: Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit
13: Positionsregeleinheit

[8]

2: Stromregeleinheit
3: dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit
4: Inverter
5: Motor
6: uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit
7: Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8: Detektor
11: Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit
14: Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit

[9]

1: Geschwindigkeitsregeleinheit
2: Stromregeleinheit
3: dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit
4: Inverter
5: Motor
6: uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit
7: Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8: Detektor
11: Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit
14: Drehmomentstromfehler-Berechnungseinheit

[10]

2: Stromregeleinheit
3: dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit
4: Inverter
5: Motor
6: uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit
7: Geschwindigkeitsberechnungseinheit
8: Detektor
15: Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit
16: Anzeigeeinheit
17: Speicher

ZUSAMMENFASSUNG
In einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung gibt bei einer Geschwindigkeitsregelung eines Motors eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals 9 ein überlagertes Signal idh mit sich wiederholender Signalform, beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, aus. Eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit 10 addiert das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals 9d erzeugte überlagerte Signal idh einem d-Achsen-Strombefehl idc*O hinzu und gibt einen d-Achsen-Strombefehl idc* aus. Eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit 11 (11a, 11b, 11c und 11d) empfängt den d-Achsen-Strombefehl idc* und einen q-Achsen-Strombefehl iqc* und gibt einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ aus. Eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit 12 empfängt den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert Δθ^ und eine detektierte eigentliche Position θm und gibt eine Position nach Korrektur θm' aus. Daher kann eine Detektierung und Korrektur in Echtzeit durch Berechnung in einem gegebenen Zeitpunkt während eines Normalbetriebs durchgeführt werden.

Claims

Motorsteuervorrichtung umfassend: eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, welche die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist, wobei die detektierte Position durch einen Detektor detektiert wird; eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche eine Geschwindigkeitssteuerung durchführt, damit die eigentliche Geschwindigkeit einem Geschwindigkeitsbefehl folgt, und welche einen q-Achsen-Strombefehl ausgibt; eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasenkoordinatentsystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt sowie einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom ausgibt; eine Stromsteuereinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, den q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromsteuerung so durchführt, dass ein eigentlicher dq-Achsen-Strom mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, und einen d-Achsen-Spannungsbefehl sowie einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt; eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl sowie die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus dem dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt; sowie einen Inverter, welcher den Dreiphasenspannungsbefehl empfängt, eine eigentliche Dreiphasenspannung in den Motor eingibt und den Motor mit variabler Geschwindigkeit antreibt, gekennzeichnet durch eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche ein überlagertes Signal sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle ausgibt; eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte überlagerte Signal dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt; und eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit, welche den d-Achsen-Strombefehl und den q-Achsen-Strombefehl empfängt und einen Achsenfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Positionssteuereinheit, welche einen Positionsbefehl und die durch den Detektor detektierte Position empfängt, eine Positionssteuerung durchführt, um zu bewirken, dass die detektierte Position dem Positionsbefehl folgt, und einen Geschwindigkeitsbefehl für die Geschwindigkeitssteuereinheit ausgibt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals das überlagerte Signal sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt.
Motorsteuervorrichtung umfassend: eine Geschwindigkeitberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, welche die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist und durch einen Detektor detektiert wird; eine uvw-/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung aus einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt und einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom ausgibt; eine Stromsteuereinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, einen q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromsteuerung so durchführt, dass ein eigentlicher dq-Achsen-Strom mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, sowie einen d-Achsen-Spannungsbefehl und einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt; eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl und die detektierte Position aufnimmt, eine Koordinatenumsetzung aus dem dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt; und einen Inverter, welcher den Dreiphasen-Spannungsbefehl empfängt, die eigentliche Dreiphasen-Spannung in den Motor eingibt und den Motor mit variabler Geschwindigkeit antreibt, gekennzeichnet durch eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche ein überlagertes Signal sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt; eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte Überlappungssignal idh dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt; eine Drehmoment-Stromfehler-Berechnungseinheit, welcher die eigentliche Ausgangsgeschwindigkeit von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit und dem q-Achsen-Strombefehl empfängt und einen eigentlich im Motor auftretenden Drehmomentstromfehler schätzt; und eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit, welche den d-Achsen-Strombefehl und den Drehmomentstromfehler empfängt und einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche eine Geschwindigkeitssteuerung durchführt, damit die eigentliche Geschwindigkeit einem Geschwindigkeitsbefehl folgt, und dem q-Achsenstrombefehl ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals das überlagerte Signal sich wiederholender Signalform, beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit, welche den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert, der von der Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit ausgegeben ist, und die vom Detektor detektierte Position empfängt, eine Position nach Korrektur berechnet und die berechnete Position zur dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit und zur uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit ausgibt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit und die uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit die Koordinatenumsetzung auf der Basis der Position nach Korrektur durchführt.
Motorsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält: ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsenstrombefehl oder den Drehmoment-Stromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein adaptives Eingangssignal durch Multiplikation des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, eine Verstärkereinheit, welche das adaptive Eingangssignal mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal erzeugt, und einen Integrator, welcher das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält: ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine Berechnungseinheit mit variabler Verstärkung, welche eine Funktion des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein adaptives Eingangssignal durch Multiplikation der Funktion des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung und des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, und einen Integrator, welcher das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält: ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, einen ersten Vorzeichendetektor, welcher das Vorzeichen des d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung detektiert und ein mit Vorzeichen versehenes d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, einen zweiten Vorzeichendetektor, welcher das Vorzeichen des q-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung detektiert und ein mit Vorzeichen versehenes q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine adaptive Eingangsberechnungseinheit, welche ein mit Vorzeichen versehenes adaptives Eingangssignal durch Multiplikation des mit Vorzeichen versehenen d-Achsen-Signals zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem mit Vorzeichen versehenen q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung berechnet, eine Verstärkungseinheit, welche das mit Vorzeichen versehene adaptive Eingangssignal mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal erzeugt, und einen Integrator, der das integrale Eingangssignal integriert und den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt.
Motorsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfehlausrichtungs-Detektoreinheit enthält: ein erstes Eingangsfilter, das den d-Achsen-Strombefehl filtert und ein d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, ein zweites Eingangsfilter, das den q-Achsen-Strombefehl oder den Drehmomentstromfehler filtert und ein q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung ausgibt, eine Schätz-Ausgangsberechnungseinheit, welche das durch das Eingangsfilter extrahierte d-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung mit dem unten zu beschreibenden Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert multipliziert und ein Schätzausgangssignal ausgibt, eine Axialfehlausrichtungsfehler-Berechnungseinheit, welche eine Differenz zwischen dem vom zweiten Eingangsfilter extrahierten q-Achsen-Signal zur Axialfehlausrichtungsdetektierung und dem Schätzausgangssignal von der Schätz-Ausgangsberechnungseinheit findet und einen Axialfehlausrichtungsfehler ausgibt, eine Einheit mit variabler Verstärkung, welche das Axialfehlausrichtungsfehler-Ausgangssignal von der Axialfehlausrichtungsfehler-Berechnungseinheit mit einer Verstärkung multipliziert und ein integrales Eingangssignal ausgibt, und einen Integrator, welcher das von der Einheit mit variabler Verstärkung ausgegebene Eingangssignal zum Erhalten des Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwertes integriert.
Motorsteuervorrichtung, umfassend: eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, welche eine eigentliche Geschwindigkeit aus einer detektierten Position berechnet, welche die Position eines Motors oder einer mit dem Motor verbundenen Last ist und die durch einen Detektor detektierte Position ist; eine uvw/dq-Koordinatenumsetzereinheit, welche einen in einem Inverter detektierten Dreiphasenstrom empfängt, eine Koordinatenumsetzung von einem in Ruhe befindlichen uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem in ein dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem durchführt und einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom ausgibt; eine Stromsteuereinheit, welche einen d-Achsen-Strombefehl, einen q-Achsen-Strombefehl, den d-Achsen-Rückkoppelstrom und den q-Achsen-Rückkoppelstrom empfängt, eine Stromsteuerung so durchführt, dass ein eigentlicher dq-Achsen-Strom mit einem dq-Achsen-Strombefehl zusammenfällt, und einen d-Achsen-Spannungsbefehl und einen q-Achsen-Spannungsbefehl ausgibt; eine dq/uvw-Koordinatenumsetzereinheit, welche den d-Achsen-Spannungsbefehl, den q-Achsen-Spannungsbefehl und die detektierte Position empfängt, eine Koordinatenumsetzung vom dq-Synchron-Rotationskoordinatensystem in das in Ruhe befindliche uvw-Dreiphasen-Koordinatensystem durchführt und einen Dreiphasen-Spannungsbefehl ausgibt; und einen Inverter, der den Dreiphasen-Spannungsbefehl empfängt, eine eigentliche Dreiphasenspannung in den Motor eingibt und den Motor mit einer variablen Geschwindigkeit antreibt; gekennzeichnet durch eine Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals, welche den q-Achsen-Strombefehl auf Null setzt und ein überlagertes Signal mit sich wiederholender Signalform, wie beispielsweise eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle, ausgibt; eine d-Achsen-Strombefehl-Generatoreinheit, welche das durch die Einheit zum Erzeugen eines überlagerten Signals erzeugte überlagerte Signal dem d-Achsen-Strombefehl hinzuaddiert und den d-Achsen-Strombefehl ausgibt; eine Axialfehlausrichtungs-Detektoreinhiet, die den d-Achsen-Strombefehl und den q-Achsen-Strombefehl empfängt, und einen Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert ausgibt; eine Anzeigeeinheit, welche den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert anzeigt; einen Speicher, welcher den Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert speichert; und eine Axialfehlausrichtungs-Korrektureinheit, welche den im Speicher gespeicherten Axialfehlausrichtungswinkel-Schätzwert und die detektierte Position empfängt, und eine Position nach Korrektur ausgibt.