DE112015006003T5

DE112015006003T5 - Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor

Info

Publication number: DE112015006003T5
Application number: DE112015006003.0T
Authority: DE
Inventors: Morishige Minobe; Masaya Sakai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2017-10-26
Also published as: CN107210690B; CN107210690A; WO2016117029A1; JP6272508B2; JPWO2016117029A1

Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor, der einen Winkelfehler genau schätzen kann und diesen korrigieren kann. Eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit erzeugt einen Geschwindigkeitsbefehlswert für einen Elektromotor auf der Basis eines von außen zugeführten Geschwindigkeitsbefehls. Eine Geschwindigkeitssteuerung erzeugt einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine. Eine Steuerungszustandsumschalteinheit schaltet einen Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb um. Die Geschwindigkeitssteuerung macht eine Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist als wenn der Betriebszustand der Normalbetrieb ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelkorrekturverfahren für einen Positionssensor, die/das eine Winkelposition bei einem Positionssensor korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der eindeutig durch die Rotationsposition eines Elektromotor bestimmt ist, wobei der Positionssensor z.B. in Steuerungsvorrichtungen von Hebetraktionsmaschinen, Steuerungsvorrichtungen von elektrischen Motoren im Fahrzeugbau, und Steuerungsvorrichtungen von elektrischen Motoren bei Werkzeugmaschinen eingesetzt wird.
Hintergrund
Es sind herkömmliche Winkeldetektionsvorrichtungen bekannt, bei denen: ein Winkelsignal aus einem Signal detektiert wird, das von einem Winkeldetektor detektiert wird, z.B. einem Drehmelder (resolver), ein Positionsfehler durch einen Winkelfehlerschätzer berechnet wird, indem man sich auf das detektierte Winkelsignal bezieht, indem man ein Merkmal berücksichtigt, wonach eine Fehlerwellenform des Drehmelders durch einen Bestandteil n-ter Ordnung gebildet ist, die spezifisch für den Drehmelder gegeben ist, und indem man die Reproduzierbarkeit der Fehlerwellenform ausnutzt, ein Geschwindigkeitsfehlersignal berechnet wird, indem man den Positionsfehler differenziert, ein Detektionsfehler für jeden Frequenzbestandteil durch eine Frequenzanalyse des Geschwindigkeitsfehlersignals berechnet wird, z.B. auf der Basis einer Fourier-Transformation, ein geschätztes Winkelfehlersignal erzeugt wird, indem man die berechneten Detektionsfehler kombiniert, und das detektierte Winkelsignal mittels einer Winkelsignalkorrekturschaltung unter Verwendung des erzeugten geschätzten Winkelfehlersignals korrigiert wird (siehe z.B. PTL 1).
Liste der Zitierungen
Patentliteratur

[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2012-145371

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der herkömmlichen Technik treten jedoch die folgenden Probleme auf. Bei einem Geschwindigkeitsdetektor einer Winkeldetektionsvorrichtung bei einem herkömmlichen Drehmelder wird die Rotationsgeschwindigkeit eines Motors auf der Basis eines Winkelsignals detektiert, das von einem Winkeldetektor detektiert wird, und der Winkelfehler wird unter Verwendung dieser detektierten Geschwindigkeit geschätzt. Wenn der Winkelfehler unter Verwendung der detektierten Geschwindigkeit geschätzt wird, hängt die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers von der Geschwindigkeitsauflösung des Winkeldetektors oder des Geschwindigkeitsdetektors ab. Dies ist dahingehend problematisch, dass im Ergebnis bei Winkeldetektoren oder Geschwindigkeitsdetektoren mit geringer Geschwindigkeitsauflösung ein Quantisierungsfehler auftritt und man keine ausreichende Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers erhält.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um die oben genannten Probleme zu lösen, eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor bereitzustellen, die es erlauben, einen Winkelfehler genau zu schätzen und zu korrigieren.
Lösung des Problems
Die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotor detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der eindeutig durch die Rotationsposition bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: eine Stromdetektionseinheit, die einen in den Elektromotor fließenden Strom detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors die Frequenz des von der Stromdetektionseinheit detektierten Stroms analysiert und eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils korrespondierend mit dem Winkelfehler berechnet; einen Winkelfehlerschätzer, der als einen Winkelfehlerschätzwert den Winkelfehler schätzt, der durch den spezifischen Frequenzbestandteil gebildet ist, auf der Basis der von der Frequenzanalyseeinheit berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts den Winkelfehler für die Rotationsposition des Elektromotors korrigiert, die von dem Positionssensor detektiert wird; eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, die die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine auf der Basis der Rotationsposition des Elektromotors berechnet, bei dem der Winkelfehler von der Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert worden ist; eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit, die einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor auf der Basis eines Geschwindigkeitsbefehls erzeugt, der von außen zugeführt wird; eine Geschwindigkeitssteuerung, die einen variablen Verstärkungsmechanismus hat, der eine Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung von einem vorgegebenen Wert variiert, und die einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt; und eine Steuerungszustandsumschalteinheit, die einen Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb umschaltet, wobei die Geschwindigkeitssteuerung die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer macht, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, als wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Normalbetrieb ist.
Ferner ist ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Korrigieren eines Winkelfehlers eines Positionssensors, wobei das Verfahren von einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor ausgeführt wird, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der eindeutig durch die Rotationsposition bestimmt ist, das Verfahren mit den Schritten: ein Stromdetektionsschritt, der einen in den Elektromotor fließenden Strom detektiert; ein Frequenzanalyseschritt, der unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors die Frequenz des in dem Stromdetektionsschritt detektierten Stroms analysiert und eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils korrespondierend mit dem Winkelfehler berechnet; ein Winkelfehlerschätzschritt, der als einen Winkelfehlerschätzwert den Winkelfehler schätzt, der durch den spezifischen Frequenzbestandteil gebildet ist, auf der Basis der in dem Frequenzanalyseschritt berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; ein Winkelfehlerkorrekturschritt, der unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts den Winkelfehler für die Rotationsposition des Elektromotors korrigiert, die von dem Positionssensor detektiert wird; ein Geschwindigkeitsberechnungsschritt, der die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine auf der Basis der Rotationsposition des Elektromotors berechnet, bei dem der Winkelfehler von der Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert worden ist; ein Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungsschritt, der einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor auf der Basis eines Geschwindigkeitsbefehls erzeugt, der von außen zugeführt wird; ein Geschwindigkeitssteuerungsschritt, der einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt; und ein Steuerungszustandsumschaltschritt, der einen Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb umschaltet; wobei bei dem Geschwindigkeitssteuerungsschritt die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer gemacht wird, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, als wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Normalbetrieb ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und dem Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit (bzw. -schritt) einen Geschwindigkeitsbefehlswert für einen Elektromotor auf der Basis eines von außen zugeführten Geschwindigkeitsbefehls, eine Geschwindigkeitssteuerung (bzw. -schritt) erzeugt einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine, und eine Steuerungszustandsumschalteinheit (bzw. -schritt) schaltet den Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb um. Die Geschwindigkeitssteuerung (bzw. -schritt) macht die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist als wenn der Betriebszustand der Normalbetrieb ist. Das Ergebnis einer Erhöhung der Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung ist, dass der Strombefehlswert sich für eine gleiche Geschwindigkeitsabweichung erhöht und dass es so möglich wird, die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlerschätzwerts zu erhöhen, der das Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers mit einem Strom als Eingangssignal ist, für den Stromsensor mit gleicher Auflösung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6 ist eine Kurve, die ein Beispiel eines Detektionsfehler bei einem Positionssensor der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Winkelfehlerschätzeinheit der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Geschwindigkeitssteuerungseinheit der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer Steuerungszustandsumschalteinheit zeigt.
9 ist ein weiteres Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Bei der folgenden Erklärung werden identische oder korrespondierende Teile der Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei den unten genannten Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Erhöhen der Präzision einer Winkelfehlerschätzung gezeigt durch eine Erhöhung der Antwortgeschwindigkeit (responsiveness) durch ein Erhöhen einer Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung einer Geschwindigkeitssteuerung während eines Winkelfehlerschätzbetriebs bei einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, das auf der Basis einer Stromamplitude einen positionsabhängigen Winkelfehler schätzt und dann korrigiert, der in der Rotationsposition eines Elektromotor enthalten ist und das Ausgangssignal eines Positionssensors ist.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 bis 5 sind Blockdiagramme, die Steuerungsvorrichtungen eines Elektromotor zeigen, bei denen die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Bei den 1 bis 5 weist die Steuerungsvorrichtung eines Elektromotor eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 auf, eine Geschwindigkeitssteuerung 2, eine Stromsteuerung 3, einen Inverter 4, einen Elektromotor 5, einen Positionssensor 6, einen Stromsensor (Stromdetektionseinheit) 7, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8, eine Korrektureinheit 9 der detektierten Position, eine Positionsberechnungseinheit 11, einen Koordinatenwandler 12, eine Winkelfehlerschätzeinheit 20 und eine Steuerungszustandsumschalteinheit 30.
Auf der Basis eines von außen zugeführten Geschwindigkeitsbefehls, erzeugt die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor 5 und gibt diesen aus. Auch wenn es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 ein Positionssteuerungssystem aufweisen. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Fall verwendet werden, wo die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 ein Positionssteuerungssystem aufweist.
Die Geschwindigkeitssteuerung 2 hat als ihr Eingangssignal eine Geschwindigkeitsabweichung zwischen einem Geschwindigkeitsbefehlswert von der Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 und der Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors 5, wie von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 berechnet, und erzeugt einen Strombefehlswert für den Elektromotor 5 und gibt diesen aus. Die Steuerungszustandsumschalteinheit 30 schaltet den Betriebszustand des Elektromotors 5 zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb. Die genaue Funktion der Steuerungszustandsumschalteinheit 30 wird weiter unten erklärt.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 berechnet, und gibt dann aus, die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors 5 auf der Basis von Winkelinformation oder Positionsinformation, die aus einer Korrektur, durch die Korrektureinheit 9 der detektierten Position, der Rotationsposition des Elektromotors 5 resultiert, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist. Im einfachsten Fall berechnet die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 die Rotationsgeschwindigkeit durch eine Zeitdifferenzierung der Position oder des Winkels.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 kann die Geschwindigkeit auf der Basis von Positionsinformation (z.B. die Anzahl der Pulse in einem optischen Kodierer) von dem Positionssensor 6 berechnen, wie es in den 2 und 4 gezeigt ist, oder auf der Basis der Winkelinformation, die von der Positionsberechnungseinheit 11 berechnet wird, wie es in den 3 und 5 gezeigt ist. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 kann einen Aufbau zum Zeitmessen aufweisen.
Die Stromsteuerung 3 hat als ihr Eingangssignal eine Differenz zwischen dem Strombefehlswert von der Geschwindigkeitssteuerung 2 und einem Phasenstrom, der das Ausgangssignal des Stromsensors 7 ist, in den 2 und 3 gezeigt, oder ein axialer Strom des Elektromotors 5, der von einer Wandlung des Phasenstroms, in den 4 und 5 gezeigt, in, z.B., d-q-Achsen durch den Koordinatenwandler 12 gewandelt wird. Die Stromsteuerung 3 erzeugt einen Spannungsbefehlswert des Elektromotors 5 und gibt diesen aus.
Die Positionsberechnungseinheit 11 berechnet, und gibt dann aus, eine Winkelinformation des Elektromotors 5 auf der Basis der Rotationsposition des Elektromotors 5, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist oder die von der Korrektureinheit 9 der detektierten Position korrigierte Positionsinformation. Im Fall einer Vektorsteuerung des Elektromotors 5, wandelt der Koordinatenwandler 12 den Phasenstrom von dem Stromsensor 7 in zur Steuerung geeignete Koordinaten um, z.B. α-β-Achsen, d-q-Achsen oder γ-δ-Achsen.
Die Korrektureinheit 9 der detektierten Position addiert/subtrahiert einen Winkelfehlerschätzwert, der das Ausgangssignal der Winkelfehlerschätzeinheit 20 ist, zu/von der Rotationsposition des Elektromotors 5, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist, oder Winkelinformation, die aus der Wandlung in der Positionsberechnungseinheit 11 der Rotationsposition von dem Positionssensor 6 resultiert, und gibt die korrigierte Positionsinformation oder Winkelinformation aus.
Der Stromsensor 7 misst den Strom in dem Elektromotor 5. Ist der Elektromotor 5 z.B. ein dreiphasiger Elektromotor, gibt es oft gemessene Phasenströme von zwei Phasen, aber es können auch Phasenströme von drei Phasen hier gemessen werden. In den 1 bis 5 misst der Stromsensor 7 einen Ausgangsstrom des Inverters 4, aber alternativ kann der Stromsensor 7 die entsprechenden Phasenströme durch eine Messung eines Busstroms des Inverters 4 schätzen wie bei einer Strommessungsherangehensweise mittels eines Shunt-Widerstands. Dies wirkt sich auf die vorliegende Erfindung in keiner Weise aus.
Der Inverter 4 wandelt die Spannung einer Leistungsquelle, nicht gezeigt, in eine gewünschte variable Spannung und variable Frequenz auf der Basis des Spannungsbefehlswerts von der Stromsteuerung 3. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Inverter 4 ein Leistungswandler mit variabler Spannung und variabler Frequenz, so wie ein Leistungswandler, bei dem eine AC-Spannung in eine DC-Spannung mittels eines Wandlers gewandelt wird, und die DC-Spannung wird danach in eine AC-Spannung von einem Inverter gewandelt, z.B. wie bei Invertervorrichtungen, die am Markt erhältlich sind, oder alternativ ein Leistungswandler, der eine AC-Spannung direkt in eine variable AC-Spannung und variabler Frequenz wandelt wie bei Matrixwandlern.
Der Inverter 4 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann die Funktion einer Koordinatenwandlung zusätzlich zu der oben beschriebenen Funktion des Inverters 4 aufweisen. Falls der Spannungsbefehlswert ein Spannungsbefehlswert auf den d-q-Achsen ist, umfasst der Begriff Inverter 4 insbesondere Gegebenheiten, bei denen dieser auch eine Koordinatenwandlungsfunktion für eine Wandlung einer Spannung gemäß eines angewiesenen Spannungsbefehlswerts hat, durch Wandlung des Spannungsbefehlswerts auf den d-q-Achsen in Phasenspannung oder Netzspannung (line voltage). Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden, wenn eine Vorrichtung oder Mittel, nicht gezeigt, vorhanden sind, um die Totzeit des Inverters 4 zu korrigieren.
Der Positionssensor 6, z.B. ein optischer Kodierer, magnetischer Kodierer, Drehmelder oder Ähnliches, detektiert die Rotationsposition des Elektromotors 5, wie es zum Steuern desselben erforderlich ist. Wie in 6 gezeigt ist, weist die Rotationspositionsinformation, die von dem Positionssensor 6 ausgegeben wird, einen periodischen Fehler auf, der eindeutig gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist.
Ein periodischer Fehler, der eindeutig gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, wird hier z.B. als ein Detektionsfehler eines in PTL 1 (Absätze [0020] und [0021]) beschriebenen Drehwandlers verstanden oder auch Fehler, die eine Reproduzierbarkeit gemäß der Rotationsposition haben, wie z.B. fehlende Pulse oder ein Abstandsungleichgewicht zwischen den Pulsen, das von Schlitzdefekten bei dem optischen Kodierer herrührt.
Der periodische Fehler, der eindeutig durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, wird nachfolgend als Winkelfehler θ_err bezeichnet, der aus einer Wandlung einer Positionsinformation in einen Winkel resultiert. Die vorliegende Erfindung kann in einem Fall verwendet werden, wo der Positionssensor 6 einen periodischen Fehler aufweist, der eindeutig durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, und eine Hauptbestandteilsordnung des Winkelfehlers θ_err bekannt ist.
Der periodische Winkelfehler θ_err des Positionssensors 6 kann über eine Sinuswelle angenähert werden, wie es in Gleichung (1) unten beschrieben ist. Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wurde die Notation in der Form einer Sinuswelle vereinheitlicht, da es keinen nennenswerten Unterschied bezüglich der Notation bei Sinuswellen oder Kosinuswellen gibt.
[Math. 1]

θ_err ≈ A₁ sin(N₁θ_m + φ₁) + A₂sin(N₂θ_m + φ₂) + ... + A_nsin(N_nθ_m + φ_n) (1)

In der Gleichung (1) bezeichnet θ_m den mechanischen Winkel des Elektromotors 5, A₁ bezeichnet eine Fehleramplitude der N₁-ten Ordnung, A₂ bezeichnet eine Fehleramplitude der N₂-ten Ordnung, A_n bezeichnet eine Fehleramplitude der N_n-ten Ordnung, φ₁ bezeichnet eine Phasenverschiebung (Fehlerphase) von N₁-ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5, φ₂ bezeichnet eine Phasenverschiebung N₂ ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5 und φ_n bezeichnet eine Phasenverschiebung von N_n-ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5.
Die räumlichen Ordnungen N₁, N₂...N_n in Gleichung (1), die nicht aufeinanderfolgende ganze Zahlen wie 1, 2...N_n sein müssen, sind die räumlichen Ordnungen der Hauptbestandteile des periodischen Fehlers, der durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist. Der Begriff Hauptbestandteil bezeichnet einen Bestandteil der räumlichen Ordnungsamplitude, die größer ist als die Amplitude bei anderen Frequenzen.
Es werden drei oder mehr Frequenzbestandteile bei der Notation der Gleichung (1) kombiniert, aber der Frequenzanteil des periodischen Winkelfehlers θ_err kann aus einem, zwei oder mehr Bestandteilen gebildet sein.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Winkelfehlerschätzeinheit 20 der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der 7 hat die Winkelfehlerschätzeinheit 20 eine Frequenzanalyseeinheit 21 und einen Winkelfehlerschätzer 22.
Die Frequenzanalyseeinheit 21 hat als ihre Eingangssignale den Phasenstrom von dem Stromsensor 7 und die Positionsinformation oder Winkelinformation, wobei die Rotationsposition des Elektromotors 5, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist, von der Korrektureinheit 9 der detektierten Position korrigiert wurde; die Frequenzanalyseeinheit 21 erhält hier eine Amplitude oder eine Amplitude und Phase bei einer gewünschten Frequenz des zugeführten Stroms.
Vorzugsweise hat die Frequenzanalyseeinheit 21 einen Aufbau, bei dem man die Amplitude und Phase bei einer gewünschten Frequenz des zugeführten Signals erhält, z.B. wie bei einer Fourier-Transformation, einer Fourier-Reihenanalyse oder einer schnellen Fourier-Transformation. Die Frequenzanalyseeinheit 21 kann jedoch ausgebildet sein, ein gewünschtes Frequenzsignal zu extrahieren, wie bei einem Filter, das ein Kerbfilter und ein Bandpassfilter kombiniert, und die gewünschte Amplitude und Phase des Eingangssignals zu berechnen unter Verwendung einer Amplitudendetektionseinheit und einer Phasendetektionseinheit. Das hier verwendete Filter kann ein elektrisches Filter sein, das eine Kombination von Widerständen, Kondensatoren, Spulen und Ähnliches aufweist, oder ein Prozess, der von einem Computer ausgeführt wird.
Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann insbesondere das Merkmal der Frequenzanalyseeinheit 21 weggelassen werden, wenn man einen Aufbau verwendet, der ein Detektieren von Informationen proportional zu der Amplitude bei der gewünschten Frequenz oder Information proportional zu der Leistung der Amplitude erlaubt. In der 2 und der 3 ist der Phasenstrom das Eingangssignal, aber als Eingangssignal können ein d-Achsen-Strom, ein q-Achsen-Strom, ein γ-Achsen-Strom und ein δ-Achsen-Strom oder ein α-Achsen-Strom und ein β-Achsen-Strom verwendet werden, die aus einer Koordinatenwandlung des Phasenstroms resultieren, wie es in 4 und 5 gezeigt ist.
Der Begriff Signal bei einer bestimmten Frequenz (spezifische Frequenz) bezeichnet hier ein Signal einer Frequenz, die identisch zu dem Hauptbestandteil des Winkelfehlers θ_err ist, abgeleitet aus dem periodischen Winkelfehler θ_err des Positionssensors 6. Bei der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Frequenz als räumliche Frequenz angegeben, aber es macht keinen Unterschied, wenn man die zeitliche Frequenz verwenden würde.
Der Begriff der räumlichen Frequenz bezeichnet eine Frequenz in einem spezifischen Intervall, bei dem es sich bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung um eine Rotation des Elektromotors 5 handelt. Ferner wird ein Signal von N periodischen Wellen je Maschinenumdrehung des Elektromotors 5 als eine Welle der räumlichen Ordnung N bezeichnet.
Bei der Steuerungsvorrichtung des Elektromotors 5, die mit dem Positionssensor 6 bereitgestellt wird, hat der Fehler des Positionssensors 6 eine Periodizität gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5. Daher beinhaltet die Frequenzanalyse bevorzugt eine Analyse der räumlichen Frequenz. In der Gleichung (1) ist der Winkelfehler θ_err auch auf der Basis einer räumlichen Frequenz ausgedrückt. Die Eingangssignale der Frequenzanalyseeinheit 21, wie in den 1 bis 5 gezeigt, sind Eingangssignale (Strom und Winkel), die einer räumlichen Frequenzanalyse entsprechen.
Die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch mit einer Frequenzanalyse mit zeitlicher Frequenz verwendet werden. Im Fall einer Frequenzanalyse durch zeitliche Frequenz, wird eine Frequenzanalyse durchgeführt, indem detektierte Geschwindigkeit, eine mittels einer Zeitmesseinheit gemessene Zeit und ein Strom als Eingangssignale verwendet werden, statt Strom und Winkel als Eingangssignale zu nehmen.
Der Winkelfehlerschätzer 22 hat als Eingangssignale den Stromamplitudenwert des gewünschten Frequenzbestandteils, der das Ausgangssignal der Frequenzanalyseeinheit 21 ist, und die Winkelinformation, die die Rotationsposition des Elektromotors 5 ist, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist, wurde durch die Korrektureinheit 9 der detektierten Position korrigiert. Der Winkelfehlerschätzer 22 schätzt gemäß dem unten beschriebenen Schätzverfahren den periodischen Winkelfehler θ_err, der gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist, und gibt den Winkelfehlerschätzwert als Winkelinformation oder Positionsinformation aus.
In den 2 und 4 ist eines der Eingangssignale der Korrektureinheit 9 der detektierten Position das Ausgangssignal (Rotationsposition des Elektromotors 5) des Positionssensors 6, und daher gibt der Winkelfehlerschätzer 22 das Ausgangssignal des Positionssensors 6 aus. Bei einer denkbaren spezifischen Implementierung, bei der der Positionssensor 6 ein optischer Kodierer mit einer Auflösung von 1024 Pulsen/Umdrehung ist und das Schätzergebnis des Winkelfehlerschätzers 22 1° ist, gibt der Winkelfehlerschätzer 22 dann als die Positionsinformation drei Pulse aus, die 1° entsprechen.
Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, gibt der Winkelfehlerschätzer 22 Winkelinformation aus, falls eines der Eingangssignale der Korrektureinheit 9 der detektierten Position eine Winkelinformation ist, die aus einer Wandlung durch die Positionsberechnungseinheit 11 der Rotationsposition von dem Positionssensor 6 resultiert.
Falls der Frequenzbestandteil des Winkelfehlers aus einer Mehrzahl von Bestandteilen besteht, wie mit Gleichung (1) beschrieben, ist es ausreichend, nacheinander die Winkelfehler der entsprechenden Bestandteile zu schätzen und die Fehler zu summieren, oder die Mehrzahl von Frequenzbestandteilen gleichzeitig zu schätzen. Die Schätzzeit kann bei der gleichzeitigen Schätzung verkürzt werden im Vergleich zu der aufeinanderfolgenden Schätzung der Winkelfehler der entsprechenden Bestandteile. In Sinne der Einfachheit wird eine Implementierung hier erklärt, bei der der Winkelfehler durch einen einzigen Frequenzbestandteil gebildet ist.
Man stellt fest, dass wenn eine Geschwindigkeitsrückkopplungssteuerung von dem Positionssensor 6 durchgeführt wird, die den periodischen Winkelfehler aufweist, der sich durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig ergibt, dass es ein Pulsieren des Strombefehlswerts oder Strompulsieren einschließlich eines Frequenzbestandteils derselben Ordnung gibt, wie die des Winkelfehlers. Daher können der Winkelfehler und der Fehler bei der Rotationsposition des Elektromotors 5, wie unter Verwendung des Ausgangssignals des Positionssensors 6 berechnet, reduziert werden, indem man den Winkelfehler schätzt und korrigiert, um so ein solches Strompulsieren zu unterdrücken.
In einem Fall, wo der Positionssensor 6 einen periodischen Fehler aufweist, der durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist, ist das Strompulsieren, das in dem Phasenstrom beim Ausführen einer Frequenzanalyse des Phasenstroms durch die Frequenzanalyseeinheit 21 auftritt, wenn der Elektromotor 5 ein Synchronmotor, mit Permanentmagnet ist, von (P_n ± N_n)-ter Ordnung ausgedrückt als mechanische Ordnung, wobei P_n die Anzahl der Polpaare beschreibt und N_n die Ordnung der gewünschten Frequenz beschreibt.
Es ist daher ausreichend, eine Frequenzanalyse von zumindest einem einphasigen Strom von den verschiedenen Phasenströmen durchzuführen und einen Winkelfehler von (P_n + N_n)-ter oder (P_n – N_n)-ter Ordnung auf der Basis eines Stroms von (P_n + N_n)-ter oder (P_n – N_n)-ter Ordnung. Es gibt jedoch die Möglichkeit, dass die (P_n – N_n)-te Ordnung einen negativen Wert annimmt, und damit nicht existiert, falls die Ordnung N_n der gewünschten Frequenz größer ist als die Anzahl von Polpaaren P_n des Elektromotors 5. Es ist daher bevorzugt, eine Frequenzanalyse des Stroms (P_n + N_n)-ter Ordnung durchzuführen. Konstant-Drehmoment- und Konstant-Geschwindigkeit-Betrieb ist bevorzugt, wenn man den Winkelfehler schätzt.
Bei einer Analyse der Frequenz von entweder dem d-Achsen-Strom oder dem q-Achsen-Strom durch die Frequenzanalyseeinheit 21 haben die Strompulsierenbestandteile, die auf den d-q-Achsen auftauchen, Bestandteile, die mit derselben Ordnung pulsieren wie die N_n-te Ordnung im Hinblick auf den Winkelfehler der mechanischen N_n-ten Ordnung. Der d-Achsen-Strom zeigt ein Strompulsieren analog zu dem des Winkelfehlers, da der q-Achsen-Strom, der ein Drehmomentstrom ist, sich im Hinblick auf einen Magnetpolversatz dreht, abgeleitet von dem Winkelfehler. Das Geschwindigkeitspulsieren des q-Achsen-Stroms stellt ein Pulsieren des Strombefehlswerts durch ein Geschwindigkeitssteuerungssystem dar. Daher stellt der q-Achsen-Strom ein Strompulsieren analog zu dem Winkelfehler dar, was zu dem Geschwindigkeitspulsieren führt.
Daher kann der Winkelfehlerschätzer 22 z.B. den Winkelfehler schätzen, um so die Stromamplitude N_n-ter Ordnung des d-Achsen-Stroms oder des q-Achsen-Stroms zu minimieren, was man durch Frequenzanalyse in der Frequenzanalyseeinheit 21 erhält.
Bei einer Frequenzanalyse unter Verwendung irgendeines Strombefehlswerts oder irgendeinem der Stromdetektionswerte des d-Achsen-Stroms oder des q-Achsen-Stroms wird die Schätzung unter einer Bedingung durchgeführt, wonach der rotierende q-Achsen-Strom festgelegt ist, d.h., in einem Zustand der konstanten Beschleunigung. Insbesondere wird die Schätzung bevorzugt in einem Zustand durchgeführt, bei dem die Beschleunigung null ist, d.h. der Elektromotor 5 rotiert mit konstanter Geschwindigkeit.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Geschwindigkeitssteuerungseinheit der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gemeinsam mit einer Steuerungszustandsumschalteinheit zeigt. Wie oben beschrieben schaltet die Steuerungszustandsumschalteinheit 30 den Betriebszustand des Elektromotors 5 zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb. Während des Winkelfehlerschätzbetriebs schätzt die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung des Positionssensors 6 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegende Erfindung den Winkelfehler so, dass das Strompulsieren des durch den Winkelfehler hervorgerufenen Frequenzbestandteils minimiert wird, und während des Normalbetriebs die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung den Winkelfehler unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts korrigiert. Wenn keine Schätzung durchgeführt wird, wird der Amplitudenwert des geschätzten Winkelfehlers auf 0 gesetzt.
In 8 hat die Geschwindigkeitssteuerung 2 einen variablen Verstärkungsmechanismus, der eine Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung von einem vorgegebenen Wert variiert, um die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung variabel zu machen. Der variable Verstärkungsmechanismus ermöglicht es die Antwortgeschwindigkeit zu verbessern, indem die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer ist, wenn die Steuerungszustandsumschalteinheit 30 den Betriebszustand auf den Winkelfehlerschätzbetrieb umgeschaltet hat als in dem Fall, wenn der Betriebszustand des Elektromotors 5 auf den Normalbetrieb umgeschaltet wurde.
Bei einem erläuterten Beispiel, bei dem die Geschwindigkeitssteuerung 2 eine PID-Steuerung aufweist, ist ein Strombefehlswert, der das Ausgangssignal der Geschwindigkeitssteuerung 2 ist, durch untenstehende Gleichung (2) gegeben.
[Math. 2]

I_ref = Gsp(ω_ref – ω ˆ) + Gsi∫(ω_ref – ω ˆ)dt + Gsd d / dt(ω_ref – ω ˆ) (2) wobei I_ref: der Strombefehlswert, ω_ref: der Geschwindigkeitsbefehlswert, ω ˆ: der detektierte Geschwindigkeitswert, Gsp: die Geschwindigkeitssteuerungs-P-Verstärkung, Gsi: die Geschwindigkeitssteuerungs-I-Verstärkung, Gsd: Geschwindigkeitssteuerungs-D-Verstärkung ist.

Gemäß der Gleichung (2), falls das Timing der Geschwindigkeitsdetektion, die Geschwindigkeitsabweichung des Geschwindigkeitssteuerungssystems und die Berechnungsperiode des Strombefehlswerts identisch sind, dann gilt für den Fall, bei dem ein Geschwindigkeitsdetektionspulsieren
[Math. 3]

ω_ref – ω ˆ konstant ist, dass das Pulsieren des Strombefehlswerts ansteigt, da es Anstiege bei einer der Geschwindigkeitssteuerungsverstärkungen (Geschwindigkeitsteuerung-P-Verstärkung Gsp, Geschwindigkeitsteuerung-I-Verstärkung Gsi, Geschwindigkeitsteuerung-D-Verstärkung Gsd) oder Kombinationen davon gibt.

Wenn die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung groß ist, steigt das Pulsieren des Strombefehlswerts zum Zeitpunkt der Winkelfehlerschätzung für ein identisches Geschwindigkeitsdetektionspulsieren
[Math. 4]

ω_ref – ω ˆ an, wie von dem Positionssensor 6, einschließlich eines Fehlers, erzeugt. Der detektierte Stromwert zeigt in diesem Fall ein großes Pulsieren, das dem Strombefehlswert folgt.

Die Auflösung selbst des Stromsensors 7 ändert sich nicht, selbst wenn die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung der Geschwindigkeitssteuerung 2 verändert wird. Es tritt jedoch ein großes Strompulsieren selbst für eine gleiche Größenordnung eines Winkelfehlers auf. Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Anmeldung, ist es daher möglich, die Auflösung einer Winkelfehlerschätzung, die von der Auflösung des Stromsensors 7 bestimmt wird, relativ zu erhöhen. Daher kann die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers darüber hinaus erhöht werden, wenn die Verstärkung festgelegt ist.
Der Begriff des variablen Verstärkungsmechanismus bezieht sich nicht auf einen Mechanismus, der die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung gemäß einem zeitabhängigen Parameter, sondern auf einen Mechanismus, der einen Betrieb des Umschaltens auf eine größere Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung während eines Winkelfehlerschätzbetriebs durchführt statt während eines Normalbetriebs. Hierbei kann der variable Verstärkungsmechanismus zwischen einer Vielzahl von vorgegebenen oder festgelegten Verstärkungswerten umschalten oder kann zwischen Verstärkungen durch eine Modifikation eines Bitverschiebebetrags umschalten, wie bei einem Verschieberegister (shifter) oder kann zwischen Verstärkungen mittels eines mathematischen Operation umschalten, wie einer konstanten Multiplikation, einer variablen Multiplikation und einer Addition eines konstanten Werts.
Bei der Erklärung wurde bisher das Geschwindigkeitssteuerungssystem auf der Basis eines Beispiels einer PID-Steuerung beschrieben, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt, und die Erfindung kann auch verwendet werden, wo das Geschwindigkeitssteuerungssystem eine P-Steuerung oder eine PI-Steuerung hat. Demgemäß wird ein Strompulsieren durch Erhöhen der Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung erhöht und es kann die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers bestimmt durch die Stromauflösung verbessert werden.
Falls die Steuerungszustandsumschalteinheit 30 den Betriebszustand des Elektromotors 5 auf den Winkelfehlerschätzbetrieb umgeschaltet hat, wie in 9 gezeigt, kann die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 den Geschwindigkeitsbefehlswert gegenüber dem verändern, wenn der Betriebszustand des Elektromotors 5 der Normalbetrieb ist. 9 ist ein weiteres Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wenn der Betriebszustand des Elektromotors 5 der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, kann die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 den Geschwindigkeitsbefehlswert auf einen Wert verändern, so dass man keine mechanische Resonanz hervorruft, oder auf einen Geschwindigkeitsbefehl eines Beschleunigungsmusters, so dass das Geschwindigkeitssteuerungssystem nicht oszilliert. Im Ergebnis wird es möglich, das Auftreten von mechanischer Resonanz oder Vibration zu verhindern, und zwar durch Verändern des Geschwindigkeitsbefehlswerts.
Bei der Ausführungsform 1 oben erzeugt die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor auf der Basis eines von außen zugeführten Geschwindigkeitsbefehls, die Geschwindigkeitssteuerung erzeugt einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und die Steuerungszustandsumschalteinheit schaltet den Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb um. Die Geschwindigkeitssteuerung macht die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, als wenn der Betriebszustand der Normalbetrieb ist.
Als ein Ergebnis des Anstiegs der Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung erhöht sich der Strombefehlswert für eine gleiche Geschwindigkeitsabweichung, und so wird es möglich, die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlerschätzwerts zu verbessern, der das Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers mit Strom als Eingangssignal ist, für eine gleiche Auflösung des Stromsensors.

Claims

Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotor detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der eindeutig durch die Rotationsposition bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: eine Stromdetektionseinheit, die einen in den Elektromotor fließenden Strom detektiert; eine Frequenzanalyseeinheit, die unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors die Frequenz des von der Stromdetektionseinheit detektierten Stroms analysiert und eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils korrespondierend mit dem Winkelfehler berechnet; einen Winkelfehlerschätzer, der als einen Winkelfehlerschätzwert den Winkelfehler schätzt, der durch den spezifischen Frequenzbestandteil gebildet ist, auf der Basis der von der Frequenzanalyseeinheit berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts den Winkelfehler für die Rotationsposition des Elektromotors korrigiert, die von dem Positionssensor detektiert wird; eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, die die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine auf der Basis der Rotationsposition des Elektromotors berechnet, bei dem der Winkelfehler von der Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert worden ist; eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit, die einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor auf der Basis eines Geschwindigkeitsbefehls erzeugt, der von außen zugeführt wird; eine Geschwindigkeitssteuerung, die einen variablen Verstärkungsmechanismus hat, der eine Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung von einem vorgegebenen Wert variiert, und die einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt; und eine Steuerungszustandsumschalteinheit, die einen Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb umschaltet, wobei die Geschwindigkeitssteuerung die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer macht, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, als wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Normalbetrieb ist.
Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor nach Anspruch 1, wobei, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit den Geschwindigkeitsbefehlswert davon verändert, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Normalbetrieb ist.
Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor, wobei das Verfahren von einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor ausgeführt wird, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der eindeutig durch die Rotationsposition bestimmt ist, das Verfahren mit den Schritten: ein Stromdetektionsschritt, der einen in den Elektromotor fließenden Strom detektiert; ein Frequenzanalyseschritt, der unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors die Frequenz des in dem Stromdetektionsschritt detektierten Stroms analysiert und eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils korrespondierend mit dem Winkelfehler berechnet; ein Winkelfehlerschätzschritt, der als einen Winkelfehlerschätzwert den Winkelfehler schätzt, der durch den spezifischen Frequenzbestandteil gebildet ist, auf der Basis der in dem Frequenzanalyseschritt berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; ein Winkelfehlerkorrekturschritt, der unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts den Winkelfehler für die Rotationsposition des Elektromotors korrigiert, die von dem Positionssensor detektiert wird; ein Geschwindigkeitsberechnungsschritt, der die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine auf der Basis der Rotationsposition des Elektromotors berechnet, bei dem der Winkelfehler von der Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert worden ist; ein Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungsschritt, der einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor auf der Basis eines Geschwindigkeitsbefehls erzeugt, der von außen zugeführt wird; ein Geschwindigkeitssteuerungsschritt, der einen Strombefehlswert für den Elektromotor auf der Basis einer Geschwindigkeitsabweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt; und ein Steuerungszustandsumschaltschritt, der einen Betriebszustand des Elektromotors zwischen einem Winkelfehlerschätzbetrieb und einem Normalbetrieb umschaltet, wobei bei dem Geschwindigkeitssteuerungsschritt die Geschwindigkeitssteuerungsverstärkung größer gemacht wird, wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Winkelfehlerschätzbetrieb ist, als wenn der Betriebszustand des Elektromotors der Normalbetrieb ist.